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Gerät zum gerichteten Senden oder Empfangen von Wellenenergie In dem
Patent 525 709 ist ganz allgemein der Gedanke gegeben, . mit Hilfe einer Gruppenanordnung
von Oszillatoren in Verbindung mit sögenannten Kompensatoren eine Peilung oder ein
Aussenden von Impulsen und Schwingungen im Raume vorzunehmen, ohne die Gruppenanordnung
zu bewegen. Es liegt im Wesen des Raumpeil- und Raumsendeproblems begründet, daB
man mit nur einer Gruppe nicht über die ganze Erstreckung des Raumes eine gleichbleibende
und scharfe Peilung oder einen ebensolchen Richtstrahl erhalten kann.
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Gegenstand der Erfindung ist eine Anordnung zum gerichteten Senden
und Empfangen von Wellenenergie, die dadurch gekennzeichnet ist, daß sie aus mehreren,
im Raume fest angeordneten Einzelgruppen zu einem Gesamtgebilde zusammengesetzt
ist, wobei die verschiedenen Einzelgruppen ihre Zonen maximaler Peil- und Sendeschärfe
in verschiedenen Richtungen im Raume haben und Schwenkung des Richtstrahls oder
das Aufsuchen der Richtung 'der einfallenden Energie mit Hilfe sogenannter Kompensatoren
vorgenommen wird. Die Einzelgruppen können hierbei entweder von einem oder mehreren
Beobachtern getrennt oder gleichzeitig bedient werden.
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In den Abb. i bis 6 sind die prinzipiellen Vertreter solcher kombinierten
Gruppen dargestellt, und zwar zeigt Abb. i eine aus drei gekreuzten Kreisgruppen
bestehende Anlage, Abb. 2 eine aus einer horizontalen Kreisgruppe und einer vertikalen
Liniengruppe bestehende Anlage, Abb. 3 und q. eine aus zwei bzw. drei gekreuzten
Liniengruppen bestehende Anlage. Abb.5 und 5a zeigen Vorrichtungen zur Auswertung
von Messungen mit Anordnungen nach dem Prinzip der Abb. 3 und- q., Abb. 5b die Schaltung
einer Anordnung nach Abb. 3, q. und 5.
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Abb. 6 zeigt eine ändere Ausführungsform. einer Auswertvorrichtung
nach Abb. 3 und 4.. Bei dem Beispiel der Abb. i sind drei Kreisgruppen i, 2, 3 von,
Schwingern (Sendern oder Empfängern) vorgesehen, die ge= meinsamen Mittelpunkt haben
und sich rechtwinklig schneiden. Die Orte der Schwinger auf den Kreisen sind durch
kleine Kreise angedeutet. Die Schwinger sind auf den Kreisen in gleicher Anzahl
und in gleichmäßigen Abständen verteilt. Für das Aussenden oder Empfangen von Energie
in bestimmter Richtung wird die horizontale Charakteristik jedes Kreises benutzt,
die ein-Hauptmaximum in der Ebene dieses Kreises ergibt. Es erhellt ohne weiteres,
daß z: B.. der horizontale Kreis i (Azimutkreis) beim Peilen von Objekten, die nahe
seiner Ebene liegen, im ganzen Umfang das Azimut .des zu peilenden Objektes mit
gleichbleibender Genauigkeit
anzeigt. Das erzielbare Maximum bleibt
relativ scharf und ausreichend noch für Objekte bis zu einer Höhe von 45° außerhalb
der Ebene des Kreises nach beiden Seiten. Für Luftpeilung interessiert natürlich
nur die eine Seite. Das gleiche gilt für jeden der beiden anderen Kreise, die der
Höhenbestimmung dienen. Es ist also mit Hilfe einer solchen Dreikreisanordnung möglich,
jeden Punkt im Raume durch Peilung mit je zwei Kreisen innerhalb eines Winkels von
höchstens 45° zu jedem der benutzten Peilkreise zu erhalten. Da das Maximum unter
45° außerhalb der Kreisebene noch immer 0,7 der Amplitude des Maximums in
der Kreisgruppenebene beträgt, kann man sagen, daß man mit einer solchen Anordnung
praktisch eine -gleichbleibende Peilgenauigkeit auf der ganzen Oberfläche der Kugel
erhält.
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Die beschriebene Anordnung hat den Vorteil, daß man nur einen normalen
Kreiskompensator braucht, der für jeden der Kreise verwendet werden kann. Die Peilung
wird so vorgenommen, daß mit den beiden Kreisen 1,:2 bzw. r, 3, zu denen das Objekt
innerhalb des 45°-Winkels liegt, nacheinander gepeilt und die Einstellung auf maximale
Intensität auf der Skala des Kompensators abgelesen wird. Als Koordinate für die
Ortsangabe des Objektes dienen größte Kugelkreise.
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Eine weitere und vereinfachte Anordnung zeigt Abb.2. Sie besteht aus
nur zwei Gruppen, nämlich einer horizontalen Kreisgruppe r (Azimutkreis) und einer
vertikalen Liniengruppe. Diese Gruppen geben zusammen eine sehr brauchbare Peilung
innerhalb einer Zone von 45' Höhe über der horizontalen Ebene im gesamten Umkreis.
Für den Azimutkreis war das oben bereits ausein= andergesetzt. Die für die Höhenbestimmung
zu verwendende Liniengruppe hat ebenfalls ihre maximale Genauigkeit in einer Zone,
die etwa innerhalb + 45' zu einer zu ihr senkrechten Ebene liegt. Die Peilgenauigkeit
wird bei dieser Anordnung also geringer, je näher das zu peilende Objekt dem Scheitelpunkt
liegt.
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Für diese Anordnung bedarf es naturgemäß zweier verschiedener Kompensatoren,
eines Kreiskompensators für den Azimutkreis und eines Linienkompensators für die
Liniengruppe. Die Peilung erfolgt, indem zunächst der Azimut und dann mittels der
Liniengruppe die Höhe des Objektes bestimmt wird.
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Eine besonders vorteilhafte Anordnung zum Raumpeilen und Raumsenden
zeigt Abb. 3 und 4. Sie besteht aus zwei gekreuzten Liniengruppen 5 und 6. Die Empfänger
sind wieder als kleine Kreise angedeutet... Zum Verständnis dafür, wie hier die
Peilung zustande kommt, dient Abb. 4. Die gerade Liniengruppe ist bekanntlich dadurch
charakterisiert, daß der geometrische Ort für alle Schallquellen, die bei der gleichen
Kompensatorstellung ein Maximum ergeben, der Grundkreis eines Kegels ist mit der
Spitze im Mittelpunkt M der Liniengruppe, den dieser Kegel aus einer Kugel um M
vom Radius x ausschneidet. Angenommen, die Schallquelle sei S, so ist klar, daß
sie für die Basis 5 auf dem Kegelgrundkreis 8 und für die Basis 6 auf dem Kegelgrundkreis
9 liegen und den einen der beiden Schnittpunkte dieser Kegelgrundkreise bilden muß.
Im völlig freien Raume wäre diese Peilung doppeldeutig, da die beiden Kegelgrundkreise
zwei Schnittpunkte S und S1 besitzen. Wenn aber die Peilung oder das Senden vom
Erdboden aus vorgenommen wird, stellt S, das unterhalb des Bodens liegende Spiegelbild
von S dar und fällt für die Messung aus, so daß diese eindeutig den Richtstrahl
DI-S ergibt, der, geometrisch, den in diesem Fall einzigen reellen, gemeinsamen
Leitstrahl der beiden Kegelmäntel von 8 und 9 darstellt.
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Zur Messung werden hier zwei Linienkompensatoren verwendet, die aber
nicht nacheinander oder von verschiedenen Beobachtern, sondern besser ,gleichzeitig
von dem gleichen Beobachter betätigt werden. Sie sind beide auf das gleiche Telephon
(oder sonstige Anzeigeinstrument) geschaltet, welches dieser Beobachter wahrnimmt.
Er hat nichts weiter zu tun, als durch Veränderung der beiden Kompensatoren das
absolute Maximum einzustellen, denn es ist klar, daß dieses bei dem in Abb. 4 dargestellten
Beispiel nur bei der den beiden Kegelkreisen entsprechenden Einstellung auftreten
kann und daß ein Herausgehen aus dieser Einstellung auf der einen oder der anderen
Basis notwendig zu einer Verminderung der gehörten oder angezeigten Wellenenergie
führen muß.
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Da beide Liniengruppen ihre größte Genauigkeit ergeben, wenn das Peilobjekt
in der Nähe ihrer senkrechten Mittelebene (Medianebene) liegt, so erhellt, daB hier
die Peilgenauigkeit nach dem Scheitelpunkt steigt, um in diesem ihr Maximum zu erreichen.
Wenn das Peilobjekt in einer Richtung steht, die nahe dem Schnittpunkt der einen
oder anderen Liniengruppe mit dem Horizont liegt, so ist die Azimutbestimmung zwar
besonders genau, da es ja in oder nahe der Medianebene einer der beiden Basen liegt,
aber die Höhenbestimmung wird ungenau. Für solche Fälle empfiehlt sich die Zuhilfenahme
einer vertikalen Basis (7 in Abb. 3), mit der nach der oben geschilderten Einstellung
mit den beiden Kompensatoren der
horizontalen Gruppe eine genauere
Nachbestimmung der Höhe vorgenommen wird. Man braucht- dazu keinen besonderen Kompensator,
sondern kann bei gleicher Empfängerzahl und Verteilung einen der beiden Kompensatoren
der horizontalen Gruppen verwenden.
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Was nun die Auswertung der Messungen anbelangt, so ist klar, daß man
bei allen denjenigen Gruppenkombinationen, bei denen die Messung von Azimut und
Höhe durch getrennte Meßvorgänge erfolgt, die beiden Werte an den betreffenden Kompensatoren
direkt und einzeln auf geeigneten Skalen ablesen wird. Bei Einrichtungen derjenigen
Art, wo beide Werte durch einen Meßvorgang ermittelt werden und die an Hand der
Abb. 3 und 4 erläutert sind, erscheint es wünschenswert, auch beide Werte gleichzeitig
direkt anzuzeigen. Eine grundsätzliche Gruppe von :Möglichkeiten hierfür ergibt
sich aus der Überlegung der Abb. 4, wenn man sich vorstellt, daß ein materieller
Leitstrahl (Zeiger, Lichtstrahl o. dgl.) oder die beiden Kegelgrundkreise auf einer
über den Basen 5 und 6 errichteten und in Meridiane zu 5, 6 als Polachsen geteilten
Halbkugel in Abhängigkeit von der Kompensatoreinstellung bewegt werden. Statt dessen
kann man auch Projektionen des Leitstrahls oder der Kegelgrundkreise auf die Horizontalebene
auf einer ebensolchen Projektion der Halbkugelteilung sich bewegt denken. Selbstverständlich
kann auch eine Teilung der Halbkugel in Längen- und Breitenkreise oder in größte
Kugelkreise oder eine Projektion einer solchen' Teilung auf eine Ebene Verwendung
finden.
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In Abb. 5 und 5a ist eine Auswertvorrichtung für Anordnungen nach
Abb. 3 und 4 dargestellt. Auf zwei Schienenpaaren 2o, 21 und 22, 23, von denen nur
22 voll ausgezeichnet ist, laufen zwei gestreckte schmale Rahmen 24 und 25 gekreuzt
zueinander. In ihrem jeweiligen Kreuzungspunkt läuft in Rollen 26 und 27 (siehe
auch Abb. 5a) ein Träger 28 für das Anzeigeorgan. Dasselbe kann als Zeiger, als
Lampe mit Projektor oder in anderer Weise ausgebildet sein. In Abb.5 ist eine einen
schärfen Lichtstrahl projizierende Lampe dargestellt, in Abb. 5a ein Stück eines
Zeigerarms. Über der Vorrichtung ist eine durchsichtige oder durchscheinende Scheibe
29 mit der Teilung 3o angeordnet (gestrichelt angedeutet). Dieselbe kann plan mit
der Projektion einer Kugelteilung in Längen- und Breitenkreisen oder in Meridianen
oder als Halbkugel mit Originalteilung ausgeführt sein. Die Rahmen sind durch Schnurzüge
31, 32, 33, 34 mit den Drehknöpfen 35 und 36 des Doppelkompensators 37 für
die beiden Liniengruppen verbunden und werden bei Drehung derselben zwangsläufig
mitbewegt. Es ist ohne weiteres klar, daß die beiden Rahmen mit der Kontaktvorrichtung
der Kömpensatorketten so verbunden werden müssen oder diese so eingerichtet werden
muß, daß der Kreuzungspunkt der Rahmen den jeweiligen Projektionspunkt des Schnittpunktes
der beiden Kegelgrundkreise auf die Horizontalebene aus Abb.4 einhält. Der auf die
Kugelskala geworfene Lichtpunkt entspricht dann dem Schnittpunkt dieser Kreise oder
auf der planen Skala, wie sie in Abb. 5 dargestellt ist, seinem Projektionspunkt.
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Abb.5b zeigt in einfachster Form die Schaltung einer Anlage nach Abb.
3, 4 und 5. Es sind für jede Liniengruppe- nur drei Empfänger 61, 62, 63 bzw. 64,
65, 66 angenommen. Der mittelste Empfänger kann für beide Gruppen gemeinsam sein,
ist aber hier als Doppelempfänger dargestellt, um die Deutlichkeit der Darstellung
nicht zu stören. Jede Empfängergruppe ist mit einem Umschalter 67 und 68 verbunden,
der es gestattet, die Empfänger am Kompensator umzutauschen. Diese Umtauschung hat
den Zweck, den Kompensator für die Winkel o bis go° und 9o bis iSo° jeweils voll
auszunutzen, d. h. mit halber Kettenlänge auszukommen. Es empfiehlt sich aber, den
Kompensator etwas reichlicher zu bemessen, damit er nicht eben im Scheitelpunkt
umgeschaltet zu . werden braucht. Der jeweils äußerste Empfänger jeder Gruppe (im
dargestellten Beispiel 63
und 66) ist direkt, jeder andere über seine Kontaktgleitbahn
im Kompensator an die Primärspule seines Transformators 71, 72, 73
bzw.
74, 75, 76 angeschlossen. Die Sekundärspulen sind sämtlich hintereinander und über
den Verstärker 69 auf das Telephon 70 geschaltet. Die Kette des Kompensators
ist in gleiche Stufen geteilt und an die Kontaktgleitbahn 77, 78 bzw. 79, 8o der
Kompensatoren so angeschlossen, daß zwischen den Kontakten derselben in der Reihenfolge
der Empfänger auf den Liniengruppen der jeweils zweite Empfänger um je ein Kettenglied,
der jeweils dritte um je zwei Kettenglieder weiter geschaltet wird und so fort..
Zu jeder Kontaktgleitbahn gehört eine Kontaktschiene 81, 82 bzw. 83, 84, die mit
dem zugehörigen Transformator verbunden ist. Die Verbindung zwischen Kontaktgleitbahn
und Schiene erfolgt durch Bürsten 85, 86 bzw. 87, 88, die von einem drehbaren Kontaktarm
getragen werden. Mit dem Kontaktarm ist die zur Betätigung des Anzeigemechanismus
dienende Kopplung verbunden, im Ausführungsbeispiel durch die Schnurzüge 89, 9o
angedeutet.
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Soll eine Kette des Doppelkompensators der Abb. 5b getrennt für eine
vertikale Liniengruppe
zur genaueren Nachbestimmung' der Höhe benutzt
werden, so kann das geschehen mit Hilfe der beiden Schalter 9i und 92, von denen
der erste die Umschaltung auf die vertikale Liniengruppe bewirkt (nicht dargestellt),
während der zweite die Transformatoren der zweiten Kette ab- und die Verbindung
zum Verstärker umschaltet. Die Höhenablesung erfolgt alsdann auf einer besonderen
Höhenskala 93.
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In Abb. 6 ist eine ähnliche. Anordnung schematisch dargestellt. An
Stelle der Rahmen treten dort Halbkugelschalen 40, 41 mit gekreuzten Schlitzen 42,
43 oder, wie bei den Schlitzen punktiert angedeutet, Halbkreisrahmen, die um gekreuzte
Achsen 44, 45 drehbar sind. Die Achse 44 liegt innerhalb der inneren Kugelschale,
die Achse 45, gelagert im Rahmen 46, besteht aus zwei Teilen ohne Mittelstück, um
Bewegungsraum für die innere Schale zu geben. Im Kugelmittelpunkt der Kugelschale
sitzt ein Kugelgelenk 47, welches einen Arm 48 trägt, der ähnlich wie bei Abb. 5a
beschrieben in Rollen im Kreuzungspunkt der Schlitze 42 und 43 läuft. Er kann wiederum
als Zeiger oder Träger einer Lampe mit Projektor ausgeführt sein.
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Zur Ablesung dient eine durchsichtige oder durchscheinende Kugelschale
49 mit Teilung in Längen- und Breitengraden oder in Meridianen oder in größten Kugelkreisen.
Der Antrieb .erfolgt wiederum von der Kontaktvorrichtung der Kompensatorketten,
also z. B. durch Schnurzüge 50, 51 von den Drehknöpfen 52, 53 des Kompensators 54
aus.
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Die dargestellten Beispiele erschöpfen naturgemäß die Gesa4heit der
möglichen Ausführungsformen der Erfindung weder hinsichtlich der Gruppenkombinationen
noch hinsichtlich der Anzeigevorrichtungen. Was die Gruppierung der Empfänger anbetrifft,
so ist daran festzuhalten, daß mit einer Mehrzahl von Gruppen gearbeitet wird, deren
Charakteristiken als geometrische Orte so kombiniert werden, daß sie einen neuen
Ort für das zu peilende Objekt geben. Die Anzeigevorrichtungen können naturgemäß
auch registrierend ausgebildet sein. Die Bauart der Sender oder Empfänger ist für
die Anwendung des Erfindungsgedankens nicht von Bedeutung so lange dafür gesorgt
ist, &ß diese Apparate möglichst Phasen- und amplitudengetreu, d. h. also unverzerrt,
arbeiten.