DE578145C

DE578145C - Verfahren zur Kursweisung mittels elektrischer Wellen

Info

Publication number: DE578145C
Application number: DEL78619D
Authority: DE
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1930-06-13
Filing date: 1931-06-12
Publication date: 1933-06-10
Also published as: GB380466A; FR712339A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Kursweisung mittels elektrischer Wellen, die mit fortlaufend sich ändernder Frequenz um einen Strahler kreisen, so daß zu jeder Richtung des Strahlers eine bestimmte Frequenz gehört sowie Vorrichtungen zur Durchführung eines solchen Verfahrens.

Vor bekannten Verfahren ähnlicher Art zeichnet sich das· nach der Erfindung dadurch aus, daß nicht ein, sondern zwei Wellenbündel mit verschiedenen Frequenzen um ein- und denselben Strahler kreisen, so daß zu jeder Richtung des Strahlers nicht eine einzige, sondern zwei verschiedene Frequenzen gehören. Ein auf den Strahler gerichteter Kurs kann daher durch den gleich starken Empfang zweier solcher Frequenzen ermittelt werden, und es ist deshalb nicht erforderlich, an der Empfangsstelle, die meistens ein Fahrzeug mit begrenzten Raumverhältnissen ist und dauernd Erschütterungen unterliegt, eine empfindliche Goniometereinrichtung einzubauen, wie es bei der Verwendung nur eines Wellenbündels geschehen müßte. Außer-

₂g dem hat das Verfahren nach der Erfindung noch den Vorteil der erhöhten Zuverlässigkeit und Sicherheit.

Ein zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung geeigneter Strahler besteht zweckmäßig aus einem Radiogoniometer mit zwei beweglichen Spulen, die aufeinander senkrecht stehen und fortlaufend mit voneinander verschiedenen Frequenzen moduliert werden, so daß zu jeder Drehlage der Spulen zwei verschiedene Frequenzen gehören. Die Trägerwelle der beiden Spulen kann dabei einem gemeinsamen Hauptsender entnommen werden, während die Modulation über gesonderte Verstärker erfolgen muß. Die fortlaufende Änderung der Modulationsfrequenz geschieht dadurch, daß die Modulatoren ebenfalls bewegliche Spulen haben, die mit den Spulen des Strahlers auf Drehung gekuppelt sind.

Der Empfänger enthält dann zwei auf die Modulationsfrequenzen, die zweckmäßig Hörfrequenzen "sind, abstimmbare Kreise. Wenn dann in einem gegebenen Augenblick bei einer bestimmten Einstellung dieser beiden Kreise zwei Modulationsfrequenzen gleich stark empfangen werden, so befindet sich der Empfänger in diesem Zeitpunkt auf der Halbierenden der beiden Richtungen, die die beiden aufeinander senkrechten Drehspulen des Strahlers bei den betreffenden Frequenzen einnehmen.

Man kann den Empfang durch Abhören der beiden Frequenzen vornehmen,· statt dessen können auch die aufgenommenen Empfangsenergien durch Milliamperemeter sichtbar gemacht werden, so daß der Empfang auch auf optischem Wege stattfinden kann.

Die Änderung der Frequenzen kann statt

durch Änderung der Selbstinduktion, wie sie durch die Verwendung drehbeweglicher Spulen entsteht, durch Änderung der Kapazitäten bewirkt werden, wobei Drehkondensatoren in Frage kommen, deren Kapazität sich in Abhängigkeit von den Drehwinkeln nach , dem gleichen Gesetz ändert.

Eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung wird an ίο Hand der Fig. ι an einem Luftleitergebilde beschrieben, welches sich aus zwei horizontalen Antennen zusammensetzt. Man könnte jedoch die erwähnten Antennen durch Rahmenantennen ersetzen, ohne das Wesen der Erfindung zu verändern.

Die horizontalen senkrecht aufeinanderstellenden Antennen 5, 6 und 7, 8 sind an den vier Masten 1, 2, 3, 4, welche im Quadrat angeordnet sind, und an in der Mitte befindao liehen Isolatoren 30 befestigt. Die Speiseleitungen 9, 10 und 11, 12 verbinden die horizontalen Antennen mit senkrecht aufeinanderstehenden festen Spulen 13 und 14 eines Radiogoniometers, dessen aufeinander senkrechte, bewegliche Spulen 15 sich um die Achse 16 drehen und je mit Schleifringen 17 und 18 verbunden sind.

In Fig. ι sind der Übersichtlichkeit halber nur eine einzige Spule 15 und auch nur die Anschlußorgane für eine solche Spule dargestellt. Die Figur kann aber ohne weiteres für zwei aufeinander senkrechte Spulen, wie sie für die Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung vorhanden sein müssen, ergänzt gedacht werden. Ebenso sind im nachstehenden die für die Änderung der Frequenz der Spulen 15 erforderlichen Mittel nur für eine solche Spule dargestellt; sie sind aber, mit Ausnahme des Senders der Trägerwelle, doppelt vorhanden. x\uch hierfür kann der Schaltplan ohne weiteres auf zwei Spulen ergänzt gedacht werden.

Auf der Achse 16 ist der Rotor 19 einer veränderlichen Selbstinduktion (oder eines Kondensators) befestigt, welcher aus zwei in Reihe geschalteten Spulen besteht, von denen die eine, 20, fest ist und die andere, 19, sich mit der Achse 16 dreht, dergestalt, daß der Wert der Selbstinduktion der Spule während des Drehens der Spule 19 um die Achse 16 alle Zwischenwerte zwischen einem Maximum und Minimum annimmt. 21 ist ein Röhrensender für Ströme von Hörfrequenz oder darüber, dessen Selbstinduktion 19 bis 20 die Sendefrequenz bestimmt. 22 ist ein Sender für hochfrequente Trägerwellen, welcher auf die Frequenz der auszusendenden elektrischen Wellen abgestimmt ist, und der mit einem Röhrenkraftverstärker 23 durch die Leitungen 24 und 25 verbunden ist. Ein Teil des Anodenstromes von Hörfrequenz oder darüber, der aus dem Sender 21 kommt, wird dem Kraftverstärker 23 durch die Leitungen 26, 27 zugeführt.

Die mit Hörfrequenz modulierte Hochfrequenzenergie, welche im Verstärker entsteht, kann zwischen den Klemmen 28 und 29 abgenommen werden, welche an die drehbare Spule 15 des Goniometers angeschlossen sind. Wenn man die Spule 15 um die Achse 16 dreht, dann genügen die in den Spulen 13 und 14 induzierten und die horizontalen Antennen durchfließenden Ströme folgender Form

i sin ω t sin Ω t und i sin ω t cos Ω t ω = Hochfrequenz,

Ω = Winkelgeschwindigkeit der Spule.

Das aus der Überlagerung der Antennenfelder resultierende Feld im Punkte dreht sich infolgedessen mit der Winkelgeschwindigkeit Ω, wenn sich die Spule 15 mit dieser Geschwindigkeit dreht.- Die Strahlung der Wellen ist die gleiche wie die einer gedachten horizontalen Antenne, \velche sich um den Punkt A mit einer Winkelgeschwindigkeit Ω drehen würde, und sie verläuft stets senkrecht zu der gedachten Antenne. Andererseits aber wird durch die Rotation der Spule 19 in der Spule 20 die Frequenz des Generators 21 verändert und die Modulation der in die verschiedenen Richtungen ausgestrahlten Welle wird in jedem Augenblick verändert, hat jedoch immer den gleichen Wert für eine gegebene Strahlungsrichtung.

Die eine der beiden Spulen 15 wird beispiels weise durch die eine Anordnung 19 bis 23 auf eine Frequenz von 300 bis 500 und die andere Spule 15 durch die andere Anordnung 19 bis 23, die hier in Fig. 1 nicht wiedergegeben ist, auf die Frequenz 700 bis 1000 moduliert. Die beiden Spulen 19 haben dann parallele Achsen.

In diesem Fall wird die Antennenanordnung 5, 6, 7, 8 gleichzeitig wie zwei gedachte, horizontale, aufeinander senkrecht stehende Antennen ausstrahlen, welche sich um den Punkt A drehen und von denen die eine von einem hochfrequenten Strom durchflossen wird, welcher auf eine Frequenz, beispielsweise zwischen 300 und 500 Perioden, moduliert ist, während die andere von einem hochfrequenten Strom durchflossen wird, der mit dem ersten in Phase ist, aber auf eine Frequenz zwischen 700 und 1000 Perioden moduliert ist.

Durch diese Einrichtung kann also eine Vielzahl von rings von einem Strahler ausgehenden Richtungen durch je ein Paar bestimmter Hörfrequenzen gekennzeichnet werden. iao

An der Empfangsstelle schUeßt man an den Ausgangsdetektor zwei Stromkreise an,

Claims

welche auf diejenigen Hörfrequenzen abgestimmt sind, welche einem Winkel von 45⁰ zwischen den gedachten Antennen und der gewollten Wegrichtung entsprechen würden. Wenn man sich auf einer durch den Strahler gehenden Richtung befindet, nimmt man gleichzeitig die beiden für sie charakteristischen Tonhöhen mit derselben Stärke wahr, während man, wenn man sich rechts oder links vom Wege befindet, den einen oder anderen Ton stärker wahrnimmt.

Es ist vorteilhaft, die Abstimmittel der hörfrequenten Kreise mechanisch miteinander zu verbinden, derart, daß diese Kreise ständig auf die Frequenzpaare abgestimmt bleiben, die den jeweils vom Sender ausgestrahlten Frequenzpaaren entsprechen. Dieses kann in einfacher Weise dadurch erreicht werden, indem man für die hörfrequenten Kreise im Sender und im Empfänger veränderliche Kondensatoren (an Stelle der veränderlichen Selbstinduktionen) verwendet, deren Kapazitäten in Abhängigkeit von Drehwinkeln sich nach demselben Gesetz ändern. Der Strahler ermöglicht daher die Lösung folgender Aufgabe:

i. Einen vorbestimmten Kurs zu steuern. In diesem Falle führt der Kurs durch das Feld zweier Strahler. Die Hörfrequenzen, welche dem Kurs entsprechen, sind dabei bekannt. Es genügt, den Empfänger vorher auf die Hochfrequenz und auf das Paar von Hörfrequenz abzustimmen, welches dem zu verfolgenden Wege entspricht. Das Zusammenfallen der beiden Töne zeigt an, ob man sich auf dem richtigen Wege befindet; je nachdem die hohen oder tiefen Töne überwiegen, muß man nach rechts oder links gehen.
2. Auf den Strahler zuzusteuern. Ein Fahrzeug kennt seinen Standort nicht. In diesem Falle stimmt man seinen Empfänger auf die Hochfrequenz des Strahlers ab und dreht den Kondensator des hörfrequenten Paares so weit, daß man die zwei Töne zusammenfallen hört. In diesem Falle kennt man seinen Standort und kann ihn auf einer Karte aufsuchen. Man befindet sich beispielsweise nördlich vom Strahler. Wenn der Kurs nicht auf den Strahler zuführt, erfolgt kein Zusammenfallen der Töne, und es ist ein leichtes, den Kurs zu berichtigen, um das Zusammenfallen aufrechtzuerhalten, indem man beobachtet, ob die hohen oder tiefen Töne überwiegen.

Es ist zweckmäßig, im Schnittpunkt der verlängert gedachten Antennen des vorbeschriebenen Strahlersystems einen kleinen Strahler von geringerer Reichweite anzuordnen, welcher gegen den Zenith und nacheinander die beiden hörfrequenten Paare auf in 45° zur Erde und aufeinander senkrecht stehenden Antennen ausstrahlt. Alle Strahler können an Stelle eines Dauerstrichs Zeichen des Morsealphabets oder von ähnlicher Zusammensetzung aussenden, damit man sie voneinander unterscheiden kann.

Wenn man einen oder mehrere bes-timmte Wege vorher abstecken will, genügt es, die Hörfrequenzen für gewisse Winkellagen auf die richtigen Frequenzen einzuregeln. Dieses kann man durch elektrische Kontakte' erreichen, welche den Stromkreis des Senders 21 für eine bestimmte Zeitspanne schließen, wenn sich die Spule 19 in der oder den geeigneten Stellungen befindet.

Im vorbeschriebenen ist zur Kursweisung Hörempfang verwendet worden.

Will man ein optisches Verfahren anwenden, so ordnet man an dem Empfangsort entweder vibrierende abgestimmte Zungen oder vorzugsweise ein Milliamperemeter mit zwei Rahmen an, von denen jeder mit einer Nadel versehen ist (Fig. 2). Die Zungen bzw. das Milliamperemeter werden von den hörfrequenten Kreisen gespeist. Die Projektionen der beiden um die Achsen 31 und 32 schwingenden Nadeln 35 und 36 schneiden sich entweder auf der Mittellinie 33-34 oder rechts oder links davon. Die beiden Rahmen 9" können jeder durch den gleichgerichteten Strom gespeist w^rerden, welcher aus einem der hörfrequenten Kreise kommt.

Je nachdem sich die beiden Nadeln auf der Mittellinie 33-34 oder daneben schneiden, ist der eingeschlagene Kurs richtig, oder er verläuft zu weit rechts oder links davon, je nachdem, ob sich die Nadeln rechts oder links von der Mittellinie 33-34 schneiden.

P A T ENTANS1' K 0 C H Ii :

1. Verfahren zur Kursweisung mittels elektrischer Wellen, die mit fortlaufend sich ändernder Frequenz um einen Strahler kreisen, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Wellenbündel mit verschiedenen Frequenzen . um ein und denselben Strahler kreisen, so daß zu jeder Richtung des Strahlers ein Paar verschiedener Frequenzen gehört und ein auf den Strahler zu gerichteter Kurs daher durch gleich starken Empfang zweier solcher Frequenzen ermittelt werden kann.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch i, gekennzeichnet durch ein Radiogoniometer, das zwei bewegliche Spulen mit aufeinander senkrechten Achsen enthält, die von einem Hauptsender mit gleichphasigen Hochfrequenzströmen gespeist werden, welch letztere, jedoch über gesonderte Verstärker

verstärkt und durch Modulatoren verschiedener Hörfrequenzen moduliert werden, wobei die beweglichen Spulen der beiden Modulatoren parallele Achsen haben, während der Empfänger zwei auf die Hörfrequenzen abgestimmte Kreise hat, welche den jeweiligen Stellungen der beweglichen Spule im Strahler entsprechien.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß im Empfänger ein Milliamperemeter mit zwei Zeigerrahmen angeordnet ist, welche von den Hörfrequenzkreisen gespeist werden, dergestalt, daß die Lage des Schnittpunktes der beiden Zeiger gegenüber einer Mittellinie die Richtung des Senders anzeigt.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Strahler vier in den Diagonalen eines Quadrats angeordnete Antennen dienen, derart, daß das von ihnen erzeugte Feld dem von zwei umlaufenden, aufeinander senkrechten Antennen entspricht.
5. Vorrichtung .nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die beweglichen Selbstinduktionsspulen durch Drehkondensatoren ersetzt sind, deren Kapazität sich in Abhängigkeit von den Drehwinkeln nach dem gleichen Gesetz ändert.

Hierzu ι Blatt Zeichnungen