DE575122C - Radio-Richtungssucher mit Phasenunterscheidungsmitteln - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich, auf Radio-Richtungssuchersysteme, die beim Navigieren von Flugzeugen und anderen Luftfahrzeugen verwendet werden können.

Gemäß der Erfindung werden Radio-Richtungssucher, die Phasenunterscheidungsmittel aufweisen, mit einer Spule oder einer gleichwertigen Vorrichtung versehen, die ununterbrochen im erdmagnetischen Feld gedreht wirdj um einen Wechselstrom zu erzeugen, dessen Phase durch die Phasenunterscheidungsmittel mit derjenigen eines Wechselstromes verglichen wird, der unter der Steuerung der von einer Sendestation ankommenden Signale erzeugt wird und eine Phase hat, die sich im Verhältnis zu der Phase des zuerst erwähnten Wechselstromes ändert, und zwar in Übereinstimmung mit den Veränderungen in dem Winkel zwischen dem erdmagnetisehen Feld und der Richtung, aus der die ankommenden Signale empfangen werden. .

Die Erzeugung der beiden Wechselströme

kann dadurch erfolgen, daß eine einzige Spule ununterbrochen in Umlauf gehalten wird in einem erdmägnetischen Feld und in einem magnetischen Feld, welches unter der Steuerung der ankommenden Signale erzeugt wird und dessen Richtung sich in Abhängigkeit von der Richtung ändert, aus der die ankommenden Signale empfangen werden. Die ankommenden Signale können zweckmäßig mittels gekreuzter Antennen empfangen werden, die an ein Radio-Goniometer angeschlossen sind. In diesem Falle kann die Suchspule des Radio-Goniometers ununterbrochen gedreht werden, um die Wechselströme zu erzeugen, die von dem erdmagnetischen Feld bzw. von dem von den ankommenden Signalen erzeug-' ten magnetischen Feld herrühren.

Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird der von dem erdmagnetischen Feld herführende, in der Spule erzeugte Wechselstrom, dessen Frequenz in Perioden je Sekunde gleich der Umlauf zahl der Spule je Sekunde ist, durch !elektrische Filteranordnungen von der Niederfrequenzkomponente des Wechselstromes getrennt, der von den empfangenen Signalen, in der Spule erzeugt wird und dessen Frequenz gleich der doppelten sekundlichen Umlaufszähl der Spule ist. Der Phasenunterschied zwischen frequenzgleichen Harmonischen der auf diese Weise getrennten Ströme wird mittels eines Phasenmessers o. dgl. bestimmt.

In der Bahn eines der "Wechselströme kann ein Phasenregler angeordnet werden, der dazu verwendet wird, die Phase dieses Wechselstromes im Verhältnis zur Phase des anderen "Wechselstromes zu ändern, um die Nulllage des Phasenmessers einzustellen und zufällige Phasenverschiebungen in den Stromkreisen auszugleichen.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist ίο in der beiliegenden Zeichnung dargestellt.

Abb. ι zeigt einen Richtungssucher gemäß der Erfindung in schematischer Darstellung. Abb. 2 zeigt schematisch das erdmagnetische Feld und das Feld des Radiosenders. Diese Abbildung dient zur Erklärung der Wirkungsweise der in Abb. 1 dargestellten Anlage.

In Abb.· ι bezeichnen 1 und 2 die gekreuzten Schleifen eines Radio-Goniometers, die rechtwinklig zueinander in einer beweglichen oder fahrbaren Station, beispielsweise einem Luftfahrzeug, starr befestigt sind. Zweilnduktanzspulen 3 und 4 sind in Reihe zwischen den Klemmen der Schleife 1 angeordnet, und zwei weitere Induktanzspulen 5 und 6 sind in Reihenschaltung zwischen den Klemmen der Schleife 2 untergebracht. Das aus den Spulen 3 und 4 zusammengesetzte Spulenpaar ist rechtwinklig zu dem aus den Spulen 5 und 6 bestehenden Spulenpaar angeordnet. Zwei Abstimmungskondensatoren 7 und 8 sind in Reihe mit der Schleife 1 bzw. 2 angeordnet. Eine Suchspule 9 ist auf der Welle 10 befestigt und wird von dieser ununterbrochen in dem resultierenden Feld der Spulen 3, 4, 5 und 6 gedreht. Der Antriebsmotor für die Welle 10 ist der Einfachheit halber nicht dargestellt. Die Klemmen der Spule 9 sind mit Schleifringen 11 verbunden, 'die wiederum mit Bürsten 12 zusammenwirken.

Der Richtungssucher ist mit einem Niederfrequenzdurchlaßfilter 13 und einem Hochfrequenzdurchlaßfilter 14 versehen. Die Eingangsklemmen jedes der Filter sind an Bürsten 12 angeschlossen. Ein Hochfrequenzverstärker 15 ist zwischen den Ausgangsklemmen ■des Filters 14 und den Eingangsklemmen eines Detektors 16 angeordnet, und die Ausgangsklemmen dieses Detektors sind an einem Erzeuger harmonischer Schwingungen 17 angeschlossen. Dieser Schwingungserzeuger ist mit einem Filter 18 verbunden, welches eine bestimmte Frequenz oder ein bestimmtes enges Frequenzband durchläßt. Zwischen den Ausgangsklemmen des Filters 13 und den Eingangsklemmen eines Phasenreglers 20 ist ein Niederfrequenzverstärker 19 angeordnet. Der Phasenregler ist an einem Erzeuger harmonischer Schwingungen 21 angeschlossen, der wiederum mit einem Filter 22 in Verbindung steht, welches derart beschaffen ist, daß es dieselbe Frequenz 18 durchläßt. Die Ausgangsklemmen der Filter 18 und 22 stehen über Niederfrequenzverstärker 23 bzw. 24 mit verschiedenen Wicklungen eines Synchroskopphasenmessers 25 in Verbindung. Es ist selbstverständlich auch möglich, Phasenmesser anderer Art, beispielsweise Kathodenstrahlenphasenmesser, zu verwenden.

Das in Abb. 1 dargestellte System wirkt in der folgenden Weise: Die gekreuzten Schleifen 1 und 2 werden mittels einstellbarer Kondensatoren 7 bzw. 8 auf Wellen abgestimmt, die von einer bestimmten Sendestation ausgesandt werden, und die empfangenen Wellen erzeugen in den Schleifen oszillierende Ströme. Die Sendestation kann ■eine gerichtete oder eine nichtgerichtete Station (beispielsweise ein Rundfunksender) sein. Die Stärke der in den Schleifen erzeugten Ströme ist von dem Winkel abhängig, den ■eine durch die Sendestation gelegte Ebene mit der Ebene einer Schleife bildet. Der eine Strom fließt durch die Spulen S' und 6. Diese Ströme erzeugen zwei " magnetische Komponentfelder, die ein einziges resultierendes Feld erzeugen. Die mit gleichförmiger Geschwindigkeit umlaufende Spule 9 durchquert dieses Feld, und der in der Spule erzeugte resultierende Hochfrequenzstrom wird von einem Niederfrequenzstrom moduliert, dessen Frequenz in Perioden je Sekunde etwa doppelt so hoch ist wie die Umlaufszahl der Spule. Der Hochfrequenzstrom gelangt über die Schleifringe 11, die Bürsten 12 und das Hochfrequenzdurchlaßfilter 14 zu den Eingangsklemmen des Verstärkers 15. Die Spule 9 durchquert ebenfalls das erdmagnetische Feld, und der resultierende Niederfrequenzstrom, dessen Frequenz gleich der Umlaufszahl der Spule ist, wird über das Niederfrequenzdur chlaßfilter 13 dem Verstärker 19 zugeführt. Das Hochfrequenzdurchlaßfilter 14 verhindert, daß der Niederfrequenzstrom an den Verstärker 15 gelangt, und das Niederfrequenzdurchlaßfilter 13 hält den Hochfrequenzstrom von dem Verstärker 19 fern. Es ist von Wichtigkeit, zu bemerken, daß die absoluten Phasen des vom erdmagnetischen Feld erzeugten Niederfrequenzstromes und des den Hochfrequenzstrom modulierenden Niederfrequenzstromes in einer direkten Beziehung zur Richtung des erdmagnetischen Feldes bzw. zur Richtung des Radiofeldes stehen.

Der Hochfrequenzstrom wird im Hochfrequenzverstärber 15 verstärkt und darauf im Detektor 16 detektiert. Die Niederfrequenzkomponente auf der Ausgangsseite des Detektors 16 wird mit anderen Stromkomponenten zusammen den Eingangsklemmen des Erzeugers harmonischer Schwingungen zugeführt. In ähnlicher Weise wird der von dem Filter

13 abgegebene Niederfrequenzstrom im Niederfrequenzverstärker 19 verstärkt und über den Phasenregler 20 dem Oberschwingungserzeuger 21 zugeführt. Es werden im wesentlichen nur Harmonische einer einzigen im voraus festgelegten Frequenz von den Schwingungserzeugern 17 und 21 über die Filter 18 und 22 den Verstärkern 23 bzw. 24 zugeführt und von diesen den Statorwicklungen bzw.· den Rotorwicklungen des Synchroskops 25 aufgedrückt. Der von dem Synchroskop angezeigte Phasenunterschied ist gleich dem Phasenunterschied zwischen dem ursprünglichen modulierenden Niederfrequenz-

XS strom und dem vom erdmagnetischen Feld ■erzeugten Niederfrequenzstrom. Die von dem Synchroskop angezeigte Größe ist deshalb ein Maß für den Winkel zwischen der Richtung des erdmagnetischen Feldes und der Richtung des Radiofeldes. Die Größe des von dem Instrument 25 angezeigten Wertes ist von der Harmonischen des vom erdmagnetischen Feld erzeugten Stromes abhängig.. Wenn beispielsweise die zweite . Harmonische des Schwingungserzeugers 21 verwendet wird und die bewegliche Station io° von dem Kurs· abweicht, so zeigt das Synchroskop eine Ablesung von 20°. Wird aber die vierte Harmonische benutzt, so kann man am Synchroskop für dieselbe Abweichung 40⁰ ablesen.

Die Phase des vom erdmagnetischen Feld herrührenden Niederfrequenzstromes kann mittels des Phasenreglers 20 geändert werden, um für einen gegebenen Kurs eine NuIlablesung am Synchroskop zu- erhalten oder um zufällige Phasenverschiebungen in den Stromkreisen auszugleichen. Der Phasenregler 20 kann beispielsweise zwischen dem Verstärker 15 und dem D etektor 16 angeordnet werden. Es ist aber ebenfalls möglich, zwei Phasenregler zu verwenden, von denen der eine mit dem Verstärker 15 und der andere mit dem Verstärker 19 verbunden wird.

Die Linien des erdmagnetischen Feldes

+5 sind über einen bestimmten Flächenabschnitt der Erde im wesentlichen parallel. Diese Linien sind in Abb. 2 durch die parallelen Linien 26 angedeutet. 28 sind die radialen Linien des Feldes der Sendestation 27. Wenn man eine der Linien 28, beispielsweise die auf der linken Seite der Abbildung befindliche, betrachtet, so ergibt sich, daß der Winkel α zwischen diesem Kurs und dem erdmagnetischen Feld in allen Punkten der Flugbahn derselbe ist. Dies gilt selbstverständlich sowohl beim Fliegen in Richtung· gegen die Station 27 wie beim Fliegen in der entgegengesetzten Richtung. Steuert beispielsweise ein Luftfahrzeug der Sendestation zu, so bleibt die Phasenanzeige des Synchroskops konstant, solange die bewegliche Station ihren Kurs behält. Bei Abweichungen von diesem Kurs tritt eine Phasenveränderung in den Strömen in einem oder beiden- Zweigstromkreisen auf, und diese Veränderung wird von - dem Synchroskop angezeigt. Wenn das Fahrzeug näher an den Wind gelegt wird, um Abtrift auszugleichen, tritt aber keine Veränderungin dem Ausschlag des Phasenanzeigers ein, solange die -richtige Fahrtrichtung innegehalten wird. Dies ist darauf zurückzuführen, daß die absoluten Phasen der Ströme in beiden Wicklungen des Instruments 25 sich um denselben Betrag und in derselben Richtung ändern, so daß der Phasenunterschied derselbe bleibt. Bei dem System gemäß der Erfindung ist es deshalb nicht notwendig, wiederholte Berichtigungen vorzunehmen, wenn die Abtrift sich ändert.

Bevor der Flieger seine Fahrtrichtung festlegt, beobachtet er den von dem Synchroskop angezeigten Phasenunterschied, um die Richtung der. beweglichen Station mit Bezug auf die Sendestation festzulegen. Es soll beispielsweise angenommen werden, daß die zweite Harmonische des . Schwingungserzeugers 21 benutzt wird, daß der Zeiger des Synchroskops mit einem Reduktionsgetriebe von dem Untersetzungsverhältnis 2:1 rn Verbindung steht und daß ein Phasenunterschied gleich Null bedeutet, daß die bewegliche Station sich nördlich der Sendestation befindet. Es ist einleuchtend, daß in diesem FaE ein Phasenunterschied von 90⁰ bzw. r8o° bzw. 270⁰ bedeutet, daß die bewegliche Station sich östlich bzw. südlich bzw. westlich der Sendestation befindet. Der Flieger ist deshalb imstande, seine Fahrtrichtung derart festzulegen, daß er der Sendestation entgegenfliegt oder sich von dieser Station entfernt. ¹Q" Sobald er seine Fahrtrichtung festgelegt hat, kann er der Bequemlichkeit halber den Phasenregler derart einstellen, daß der Zeiger des Synchroskops sich auf Null stellt. Durch Aufrechterhaltung dieser Ablesung kann er der Sendestation in geradlinigem Kurs zufliegen.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Radio-Richtungssucher mit Phasenunterscheidungsmitteln, gekennzeichnet durch eine Spule oder eine gleichwertige Vorrichtung, die ununterbrochen im erdmagnetischen Feld gedreht wird, um einen Wechselstrom zu erzeugen, dessen Phase durch die Phasemuiterscheidungsmittel mit derjenigen eines Wechselstromes verglichen wird, der unter der Steuerung der von einer Sendestation ankommenden Signale erzeugt wird und eine Phase hat, die sich im Verhältnis zu der Phase des zuerst •erwähnten Wechselstromes ändert, und

   zwar in Übereinstimmung mit den Veränderungen in dem Winkel zwischen dem ■erdmagnetischen Feld und der Richtung, aus der die ankommenden Signale empfangen werden.
2. 2. Richtungssucher nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wechselströme erzeugt werden durch das ununterbrochene Umlaufen einer einzigen Spule im erdmagnetischen Feld und in ■einem magnetischen Feld, das unter der Steuerung der ankommenden Signale erzeugt wird und dessen Richtung sich in Abhängigkeit von· der Richtung ändert, aus der die ankommenden Signale empfangen werden.
3. 3. Richtungssucher nach Anspruch 2, bei dem die ankommenden Signale mittels gekreuzter Antennen empfangen werden, die an ein Radio-Goniometer angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Suchspule des Radio-Goniometers ununterbrochen gedreht wird, um die Wechselströme zu erzeugen, die von dem erdmagnetischen Feld bzw. von dem von den ankommenden Signalen erzeugten magnetischen Feld herrühren.
4. 4. Richtuhgssucher nach Anspruch 2 oder 3, dadurch · gekennzeichnet, daß der von dem erdmagnetischen Feld herrührende, in der Spule erzeugte Wechselstrom, dessen Frequenz in Perioden je Sekunde gleich der Umlauf zahl der Spule je Sekunde ist, durch elektrische Filteranordnungen von der Niederfrequenzkomponente des Wechselstromes getrennt wird, der von den empfangenen Signalen in der Spule ■erzeugt wird und dessen Frequenz gleich der doppelten sekundlichen Umlaufszahl der Spule ist, und daß der Phasenunterschied zwischen frequenzgleichen Harmonischen der auf diese Weise getrennten Ströme mittels eines Phasenmessers o. dgl. bestimmt wird.
5. 5. Richtungss'ucher nach Anspruch 1 bis 4, gekennzeichnet durch 'einen Phasenregler, der in der Bahn einer der Wechselströme angeordnet ist und dazu verwendet wird, die Phase dieses Wechselstromes im Verhältnis zur Phase des anderen. Wechseltrom.es Z¹U ändern, um die Nullage des Phasenmessers einzustellen und zufällige Phasenverschiebungen in den Stromkreisen auszugleichen.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   Berlin, gedruckt IN öer reichsdrucäerei.