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Radiorichtungsfinder Die Erfindung bezieht sich auf Richtungsfinder
für Radioanlagen, insbesondere auf solche, die die Richtung der gesuchten Station
direkt anzeigen. In Anlagen dieses- Art ist es bekannt, die Richtfähigkeit von Schleifenantennen
o. dgl. bei der Bestimmung derRichtung einer gewünschten Station auszunutzen. Der
Richtungsfinder wird in diesem Falle meistens mit der Hand eingestellt, was mit
Schwierigkeiten verknüpft ist, so daß diese Beclienunhshandlung nur von einem geiibten
Beamten ausgeführt werden kann. Es wurde ebenfalls vorgeschlagen, graphische Darstellungen
herzustellen, die bei der Errechnung der gesuchten Richtung als Hilfsmittel dienen
sollten, aber auch dieses Verfahren erwies sich als unzweckmäßig.
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Die vorliegende Erfindung bezweckt, die erwälinten Nachteile zu beseitigen
und eine Richtungsfinderanordnung zu schaffen, die eine direkte Ablesung der Lage
der gesuchten Station ermöglicht.
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Durch die Erfindung soll ferner eine Richtungsfinderanordnung geschaffen
«-erden, bei welcher die gewöhnliche Unbestimmtheit von i8o° mit Bezug auf den Azimut
der gesuchten Station aufgehoben ist.
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Bei einer bekannten Anordnung dieser Art ist eine direkte Ablesung
der Lage der gesuchten Station über einen Bogen von 36o° möglich. Diese Anordnung
weist zwei senkrecht zueinander stehende, gerichtete Schleif enantennen und eine
abgestimmte offene Antenne auf, Ferner ist eine Kopplungseinrichtung vorgesehen,
die periodisch entweder die offene Antenne allein oder die Schleifenantennen und
die offene Antenne an einen Verstärker koppelt. Eine besondere Kommutier ungsanordnung
dient dazu, wenn die offene Antenne allein in Betrieb ist, die Richtung des Stromes
umzukehren, der von dem Verstärker durch zwei senkrechte Spulen in einem festen
magnetischen Feld eines Anzeigeinstrumentes fließt. Diese Anordnung ist jedoch äußerst
kompliziert, u. a. weil ein Multipelkondensator verwendet werden muß und weil die
Einstellung der relativen Stellungen der Kontakte an diesem Kondensator mit sehr
großer Genauigkeit ausgeführt «erden muß.
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Die Erfindung befaßt sich insbesondere mit Richtungsfinderanlagen,
welche mehrere in Winkelform angeordnete Antennen besitzen, von denen zwei vorzugsweise
rechtwinklig zueinander angeordnet sind und deren Stromkreise mit einer drehbaren
Induktanz gekoppelt sind, deren Ausgangsstrom einem Anzeigeinstrument, z. B. einem
Galvanometer, aufgedrückt wird. Gemäß der Erfindung wird das magnetische Feld des
Anzeigeinstrumentes mit einer Geschwindigkeit gedreht, die von der Geschwindigkeit
der drehbaren Induktan7 abhängig ist.
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Die Erfindung umfaßt ferner die Verwendung einer zusätzlichen Antenne,
mittels welcher die Unbestimmtheit von i 8o' bei den Ablesungen aufgehoben wird.
Ein
weiteres wichtiges Kennzeichen der Erfindung ist darin zu ersehen, daß das erwähnte
magnetische Feld in Synchronismus mit der drehbaren Induktanz bewegt «erden kann.
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Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der beiliegenden Zeichnung
dargestellt, in welcher Abb. i eine gerichtete Empfangsanläge zeigt.
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Abb. z zeigt ein Polardiagramm.
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Abb. 3 stellt einige Einzelheiten der Anlage in Seitenansicht dar.
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Nach Abb. i enthält die Empfangsanlage zwei senkrecht angeordnete
unbewegliche Schleifen Cl und C_ von gleicher Größe. Die beiden Schleifen können
mittels der Kondensatoren hl und h, auf die gewü nschteNfellen-:änge abgestimmt
«,erden. Die Antennenstromkreise enthalten ferner Spulenpaare l,, bzw. B,.
Die Spulen eines jeden Paares sind von gleicher Größe und sind in Reihe mit der
zugehörigen Schleife geschaltet.
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Die Spulenpaare D, und l:, sind induktiv reit einer abgestimmten Spule
i:' gekuppelt, die sich um eine senkrechte Achse drehen kann. Wenn die Spule C im
Verhältnis zu den feststehenden Spulen D, und B_ gedreht wird, die induktiv mit
Spule C verbunden sind, wird die Stärke der empfangenen Signale sich als eine Funktion
des Azimutes oder der Richtung der empfangenen Wellen ändern in derselben Weise,
als wenn nur eine große Schleife gedreht wäre.
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Wenn die beschriebeneAnordnung mit einer senkrechten Antenne A verbunden
wird und die einzelnen Teile der Anlage in zweckmäßiger Weise gewählt werden, erhält
man ein Polardiagramm für einseitigen Empfang, dessen Maximum der Richtung des Senders
entspricht.
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Abb. a stellt ein Polardiagramm für die Anlage dar. E zeigt in die
Richtung, in welcher die Sendestation sich befindet, und O ist eine willkürlich
gewählte Nullinie. Die Kurve zeigt die Stärke des Empfangs als eine Funktion des
Winkels, den die senkrecht zur Spulenachse gerichtete Ebene mit der Richtung 0 bildet.
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Die von der Spule C empfangenen Schwingungen können zuerst bei Hochfrequenz
und dann bei Niederfrequenz verstärkt werden, indem sie, weim die Wellen reine ungedämpfte
Wellen sind, einem Empfänger vom Heterodyntyp aufgedrückt werden. Die in dieser
Weise erhaltenen Niederfrequenzschwingungen können detektiert werden, wodurch ein
Gleichstrom erhalten wird, der im wesentlichen proportional den Schwingungen ist.
Dieser Strom kann durch eine Galvanometerspule D (Abb. i) über die beiden Drehzapfen
desselben gesandt werden, welche den kahmen vollständig abgleichen, so daß dieser
sich um die Achse ra frei drehen kann. Die Spule trägt einen Zeiger, der Schwingungen
von 36o° ausführen kann. Ferner kann ein Magnet V vorgesehen sein, der sich um die
Achsen und um die Spule D drehen kann, ohne die letztere zu berühren.
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Bei dieser Anordnung ist die Spule C auf derselben Welle wie der Magnet
I' angeordnet, so daß Spule und Magnet von einem kleinen, die Welle antreibenden
Motor in Synchronismus gedreht «erden können. Die von den Teilen h und D eingenommenen
Stellungen sind aus den Abbildungen ersichtlich. Wenn eine Mitteilung empfangen
wird, ereignet sich folgendes: Bei jeder Umdrehung der Welle bzw. des Magneten l'
und <leg' Spule C wird der Empfang in dem Augenhlick, in welchem die Richturig
der Ebene der Spule C rtiit der Richtung des Senders übereiristirnint, ein Maximum
aufweisen.
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In jedem Augenblick, irr welchem diese maximale Energie in der Spule
C-' vorhanden ist, wird von dem mit der Spule verbundenen Verstärker und Detektor
I_ ein maximaler Gleichstrom erhalten, der durch die Galvanonieterspule D fließt.
Das Feld des Magneten l' liegt in einer Ebene, welche ebenfalls den Umfang der Spule
C aufnimmt, und da der Magnet sich um dieselbe Achse wie die Spule C dreht und in
Synchronismus mit dieser, wird das Feld des Magneten immer mit der Richtung der
Übertragung' zusammenfallen, wodurch bei einer bestimmten `@'in@celstellung der
Spule C die maximale Energie in derselben erzeugt wird. Das magnetische Feld der
Spule D, Zvelches durch den über den Verstärker und Detektor von der Spule C erhaltenen
Gleichstrom hervorgerufen wird, neigt dazu, sich in der Richtung des Feldes des
Magneten V einzustellen, da die Spule D
derart drehbar gelagert ist, daß sie
sich um eine Achse 7a dreht, die in der Verlängerung der Umdrehungsachse der Spule
C und des Magneten h liegt.
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Derselbe Zustand stellt sich bei jeder Umdrehung der Spule C und des
Magneten ein. Wenn der Magnet V mit ausreichender Geschwindigkeit gedreht wird und
die drehbare Spule D, die einen Zeiger trägt, derart eingerichtet wird, daß sie
auf Grund einer hohen Trägheit nicht über einen weiten Bogen schwingt, wird das
magnetische Feld der Spule sich in derselben Richtung einstellen wie das Feld des
Magneten bei dem Umdrehungswinkel, bei welchem maximale Energie durch die Spule
C fließt. Zur weiteren Erhöhung der Trägheit derSpule kann einLuftdämpfer oder eine
andere zweckmäßige Einrichtung vorgesehen sein. Es dürfte ohne weiteres verständlich
sein, daß der von der Spule D getragene
Zeiger auf einer festen
Skala die Richtung des Senders im Raum anzeigen kann.
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Das Empfangsdiagramm (Polardiagramm) braucht nicht genau die in Abb.
z gezeigte 1-, orin zu haben. Es genügt, wenn das Diagramm eine Intensitätdissyminetrie
bei i8o° zeigt.
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Der in Abb. i als Beispiel dargestellte Verstärker enthält fünf verschiedene
Iiochfrequenzverstärkerrö Kren mit aperiodischen und abgestimmten Stromkreisen.
Das fünfte Ventil ist ein Detektor. Der 1\ iederfreduenzstrom wird in zwei N iederfreduenzröhren
verstärkt und von einer besonderen Röhre L detektiert.
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Das Ventil L, welches einen sehr hohen inneren Widerstand hat, detektiert
mittels der unteren Kurve der Anodenkennlinie.
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1`ni an diese Kurve zu gelangen, wird das Gitter mittel, der Batterie
13 genativ gemacht. Der Gitterstrom ist somit negativ, so claß der (las Gitter speisende
Transformator T ein hohes Übersetzungsverhältnis haken kann.
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In der Spule l) flieht somit dauernd ein schwacher Gleichstrom. Da
derselbe konstant ist, wird die Stellung des Zeigers nicht beeinflußt. Der Anodenstrom
nimmt zu, wenn Schwingungen auf das Gitter einwirken.
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Da der Magnet l#' um die Spule D gedreht wird, wird sein magnetisches
I#eld einen Wechselstrom in der Spule induzieren, der die Neigung zeigt, die Tätigkeit
des Apparates zu stören, weil das Wechselstronifeld des Magneten in Zusammenwirkung
mit dem Feld des Magneten eine Drehbewegung der Spule bewirken kann. Um dem Wechselstromfluß
in der Spule entgegenzuwirken, wird deshalb die Spule mit einem hohen Widerstand
verbunden, der von der inneren Impedanz des Roh-res L gebildet wird.
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Die beschriebene Anordnung bewirkt, daß die in der Spule D erzeugte
EMK keine Störungen hervorruft. Zur weiteren --erringerung der erwähnten EMIL wird
die Umdreliungsgescliwindigheit des Magneten t' so niedrig gehalten, wie es mit
der Aufrechterhaltung einer normalen Wirkung des Apparates vereinbar ist.
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Der Rahmen, auf ,welchem die Spule D angeordnet ist, ist aus nichtmetallischem
Material hergestellt, um das Entstehen von Wirbelströmen zu verhindern.
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Die Speisebatterien sind nicht dargestellt. Die Polaritäten der Heizfäden
sind aus der Abbildung ersichtlich. Der positive Pol der Anodenbatterie ist mit
dem Punkt H verbunden, während der negative Pol mit dem negativen Pol der Heizbatterie
in Verbindung steht.
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Andere Verstärker- und Detektoranordnungen können selbstverständlich
verwendet werden, ohne daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird. Abb.3 zeigt
eine Ausführungsform der mechanischen Anordnung der sich drehenden Teile.
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Die in den Lagern P1 und Pü sich drehende Welle 0 ist in einem Gehäuse
untergebracht und wird mittels der Scheibe i11 und einem kleinen Elektromotor o.
dgl. angetrieben.
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Die Welle 0 trägt die Spule C, deren eines Ende mit einem leitenden
Ring i und deren anderes Ende mit einem leitenden Ring ? verbunden ist. Die Ringe
i und 2 sind von der Welle isoliert. Die Ringe werden von Bürsten 3 und .4 bestrichen,
deren Enden mit den voneinander isolierten Klemmen j und 6 verbunden sind. Von den
Klemmen führen Verbindungsleitungen zu dem äußeren Stromkreis. Die Welle 0 treibt
ebenfalls den Magneten L'. Zwischen dem Magneten L' und der Spule D ist ein
zylindrisches Gehäuse t
angeordnet, welches auslsolationsinaterial besteht,
so daß keine Wirbelstri>ine in demselben entstehen können, wenn derMagnet sich dreht.
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Das Gehäuse t trägt eine Schraube v, welche wiederum eine aus
Eisenlamellen 7 bestehende Masse trägt, die im L uftzwischenraum P untergebracht
ist, um den Fluß des Magneten L' zu konzentrieren. Um diese Lamellen dreht sich
die Spule D. Die Spule D
ist auf zwei gleichen Rahmen gewickelt. die
parallel miteinander liegen und sich als ein einheitlicher Körper drehen. "Zwischen
den beiden Rahmen ist ein kleiner Zwischenraum vorhanden, der die die Lamellen 7
tragende Schraube v aufnimmt. Durch die beschriebene Anordnung wird es der Spule
l) ermöglicht, sich um ihre Achse d und um die Lamellen 7 zu drehen.
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Die Spule D ist bei p drehbar gelagert. Der Strom wird in beliebiger
Weise der Spule D vom Detektor I_ zugeführt. Die Achse a trägt eine kreisförmige,
mit Einteilung versehene Scheibe e, welche sich im Verhältnis zu einem festen Zeiger
1 dreht. Ferner trägt diese Achse Stoßfänger, die störende Schwebungsenergie aufnehmen,
die den Ausgleichszustand der drehbaren Spule D in nachteiliger Weise beeinflussen
könnte. Schwebungsenergie dieser Art entsteht durch Stoßwirkungen oder durch plötzliche
Verschiebungen des Apparates im Raum.
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Um die Spule in ihren Lagen vollständig auszugleichen, können einstellbare
Gegengewichte angeordnet werden, die von radialen Armen getragen werden, welche
mit derDrehachse der Spule verbunden sind.
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Die Ablesungen erfolgen durch die im oberen Teil des Apparates angeordnete
Glasscheibe G.
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Das Gehäuse enthält die isolierten Kopplungsspulen Bi und B, der Antennenstromkreise.
Die Stromzufuhr zu den verschiedenen
Stromkreisen erfolgt über
Stöpsel, Klemmen o. dgl.
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In Abb. 3 ist das Gehäuse im Schnitt dargestellt, damit das Innere
des Apparates sichtbar wird.
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Die Einrichtung kann in verschiedener Weise geändert werden, ohne
daß der Rahmen der Erfindung überschritten wird. So kann beispielsweise derMagnet
durch einenElektromagneten ersetzt werden.
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Wenn in der beschriebenen Einrichtung die Antenne A weggelassen und
als Folge hiervon die Erdverbindung unbrauchbar gemacht wird, wird der Empfang bei
jeder Umdreliung der Welle zwei Maxima zeigen. Der Zeiger des Anzeigeapparates wird
deshalb nicht mehr eine bestimmte Stellung einnehmen. Damit der Apparat unter diesen
Umständen betriebsfähig wird, muß der Magnet mit einer Geschwindigkeit gedreht ,v
erden, die genau das Doppelte der Umdrehungsgeschwindigkeit der Spule C beträgt.
ZU diesem Zweck kann zwischen der Spule C und dem Magneten V ein Übersetzungsgetriebe
angeordnet werden. In diesem Falle wird bei einer Veränderung des Azimutes des Senders
die bewegliche Ausstattung zwei Umdrehungen ausführen, so daß die Angaben von o
bis 36o° sich über zwei Umdrehungen der Scheibe erstrecken werden. Ohne die Angabe
der Nadel oder des Zeigers würden deshalb zwei um i8o° voneinander entfernte Richtungen
angezeigt werden, so daß eine Verschiedenheit von i8o° entstehen würde.
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Es ist selbstverständlich möglich, die beiden großen feststehenden
Rahmen wegzulassen und die kleine Spule C durch einen größeren Empfangsrahmen zu
ersetzen, der durch induktive Kopplung mit einer senkrechten; Antenne in Verbindung
steht. Diese Anordnung ist aber wegen der Umdrehung desRahinens nicht praktisch.
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Die Rahmen können in beliebiger Weise eingerichtet werden und beispielsweise
feststehend oder beweglich, aperiodisch oder abgestimmt sein.