DE589339C - Anordnung zur Richtungsbestimmung - Google Patents

Description

• Anordnung zur Richtungsbestimmung Für die Richtungsbestimmung einfallender Wellen wird im allgemeinen die Beobachtung des Minimums einer Empfängeranordnung mit Erfolg benutzt, da das Minimum der Anordnung im allgemeinen peilscharf ausgebildet werden kann. Diese Art der Beobachtung zeigt jedoch erhebliche Nachteile in zwei Fällen: Einmal geht bei der Einstellung auf das Minimum die Kontrolle darüber, ob die zu peilende Station noch sendet, überhaupt verloren, zweitens wird das Minimum flau und verschwommen, wenn ein Störspiegel vorhanden ist, der das Minimum selbst überdeckt. Diese Nachteile sind allgemein bekannt, und für ihre Beseitigung sind verschiedentlich Lösungen .angegeben worden, so vor allem von J. Robinson, der die Minimumstellung des Richtempfängers dadurch ermittelt, daß er den Richtempfänger mit einem ungerichteten Empfänger so zusammenschaltet, daß einmal die Summe der Einzelwirkungen und einmal die Differenz der Einzelwirkungen gebildet wird, wobei das Verschwinden eines Lautstärkeunterschiedes zwischen Summe und Düfferenz die Stelle des Minimums anzeigt. Der Lautstärkenvergleich geschieht durch jeweiliges Umschalten auf die Summe oder Differenz. Die anfangs geschilderten Nachteile werden in der im folgenden beschriebenen Erfindung vermieden dadurch, daß ebenfalls die Summe und Differenz zweier Einzelwirkungen gebildet wird, wobei aber die Stelle des Minimums mit Hilfe des Binauraleffektes festgestellt wird. Das System kann mit Erfolg angewendet werden zur Richtungsbestimmung von Wellen elektromagnetischer Art, insbesondere Hertzscher Wellen in Impulsform, gedämpft, moduliert oder ungedämpft, für mechanische Wellen in Luft oder Wasser oder einem anderen Medium ebenfalls jeder beliebiger Form (Impulse, Töne, Klänge, Geräusche). Insbesondere kann dieselbe Apparatur mit verschiedenen Empfängern für die gegebenenfalls gleichzeitige Beobachtung derselben oder verschiedenen Quellen in verschiedenen Medien benutzt werden.
• Der Grundgedanke der Erfindung ist der folgende: Eine Reihe von Aufnahmeorganen, im folgenden als Empfänger oder auch Antennen bezeichnet, seien zu zwei Gruppen vereinigt, von denen jede eine RichtungsabhängigkeitRi (p) bzw. R,(99) zeigt; jede Gruppe kann natürlich auch aus einem Einzelempfänger,. der von sich aus eine Richtcharakteristik hat (z. B. Rahmen, Schallempfänger z. Ordnung), bestehen. Nach etwaiger Verstärkung und gegebenenfalls unter Berücksichtigung der Phasen werden nun auf das eine Ohr des Beobachters die beiden Gruppen in Summe, auf das andere Ohr die beiden Gruppen in Differenz geschaltet. Dadurch entsteht der bekannte-Binauraleffekt, bei dem der Beobachter nur stets dann Mitteneindruck hat, wenn beide Seiten gleich sind; d. h. R, (m) + R2 (r") - R, (q-,) - R2 (rp), d. h. aber R.= (rr) - o. Man hat also ein Mittel, auf diese Weise eine Nullstelle der einen Charakteristik zu bestimmen, ohne dabei die zu peilende Station (Geräusch) aus der Beobachtung zu verlieren. Zweckmäßig ist es, zur Erleichterung der Peilung die resultierenden Charakteristiken so einzurichten, daß die Lautstärke vom Mittenzum Seiteneindruck hin wächst. Nicht notwendig für die neue Methode ist es, daß die Intensitäten der beiden Einzelcharakteristiken gleich sind; es kann sogar teilweise vom Vorteil sein, die Intensitäten ungleich zu machen.
• Das Prinzip sei im folgenden an einigen Spezialfällen erläutert: a) R,. (cp) - i, d. h. die Gruppe i besteht aus einem oder mehreren ungerichteten Empfängern.
• R2 (q7) - cos (p.
• Die Anwendung dieses Falles sei für akustische Peilungen beschrieben: Die Methode benutzt die von der drahtlosen Telegraphie her bekannten Goniometeranordnungen. Die gekreuzten Rahmen werden dabei in der Akustik durch zwei in einer Ebene senkrecht zueinander -stehenden Gruppen von je zwei gegeneinandergeschalteten Empfängern ersetzt (Fig. i). Die entstehende Goniometercharakteri'stik ist + R2 (qg). Dieser Charakteristik wird die Intensität eines im Mittelpunkt der gekreuzten Gruppen angebrachten ungerichteten Empfängers überlagert und das Resultat [R,. (q7) -f- R2 (p» einem Telephon zugeführt (Fig.2 [I]). Durch Phasenumkehr wird aus -i- R2 (cp) gleichzeitig die Charakteristik -R2 (qq) erzeugt, der auch wieder die Intensität des ungerichteten Empfängers in derselben Phase wie bei der Charakteristik R2 (T) überlagert wird. Das Resultat [R1 (q?) -R2 (rp) ] wird dem zweiten Telephon zugeführt (Fig. 2 [11] ). Bei Drehen der beweglichen Goniometerspule wird durch Beobachten des Mitteneindrucks die Richtung der einfallenden Welle bestimmt. Bei Empfang eines Frequenzbandes ist es zur Erzielung genauer Peilungen notwendig, um denselben Mittelpunkt mehrere Gruppen von je zwei Empfängern anzuordnen und zusammenzuschalten., wobei jede dieser Einzelgruppen durch Abstimmung der Empfänger und durch Siebketten nur für den Empfang eines Teilgebietes des Frequenzbandes eingerichtet ist (Fig. 3). Dadurch wird außerdem auch die Gesamtempfindlichkeit der Apparatur gesteigert. Bei Raumpeilungen ist es, um unabhängig von dem Höhenwinkel der betreffenden Quelle eine Bestimmung des Seitenwinkels zu erreichen, notwendig, den Abstand der beiden Empfänger jeder Gruppe kleiner oder höchstens gleich einem Viertel der betreffenden Wellenlänge zu machen.
• b) Die Anordnung bestehe wieder aus zwei zueinander senkrechten Rahmen (die gleich oder ungleich sein können) oder deren Ersatz (je zwei offene Antennen oder Empfänger). Ist T der Winkel . der einfallenden Welle, 1p der Winkel der Drehspule des Goniometers, so ist die Richtcharakteristik R, (T) = cos (9p -1p) . Setzt man in das Goniometer eine zweite Drehspule, die mit .der ersten den festen Winkel a bildet (die Kopplung der beiden Drehspulen untereinander kann durch Verwendung eines zweiten Goniometers oder durch zusätzliche Entkopplung vermieden werden), so istderen Charakteristik R2 ((p) = cos (q7 T a - 11». Auf das eine Ohr wird geschaltet R1 (@) + R2 (9') = cos (rp-ip) -f- cos «p -1E, ._+. a), auf das andere Ohr R, (9?) - R2 (9P) - cos (q" -1p) - cos (q) - f + a) . Mitteneindruck entsteht, wenn cos (q7 -1p + CL) = o ist, d. h. an der Nullstelle der zweiten Drehspule. Einfach ist vor allein der Fall, (laß u = 9o° ist: R, «p) = cos (rp -1p) , R2 (7,) = sin (q7 -1p). In gewissen Fällen ist es vorteilhaft, nur einen Verstärker zu benutzen. Dies kann geschehen, indem man im Wechsel Eingang und Ausgang des Verstärkers an die Empfänger bzw.Telephoneumschaltet. Dieses Umschalten geschieht zweckmäßig trägbeitslos durch mit einer Wechselspannung betriebenen Rückkopplung vor und hinter .dem Verstärker. Die Störung durch die Wechselspannung im Telephon kann dadurch vermieden werden, daß man sie entweder durch Siebketten aussiebt oder sie von vornherein unhörbar wählt (Fig. 4).
• Anwendungsgebiete der neuen Peilmethode ergeben sich allgemein überall da, wo die Aufgabe besteht, die Richtung einer einfallenden Welle zu bestimmen. Spezielle Vorteile besitzt die neue Methode als navigatorisches Hilfsmittel zur Richtungsbestimmung bei allen Arten von Nebelsignalen, ferner bei Pei-Jung elektromagnetischer Wellen im Flugzeug, wo die übliche Minimalmethode große Nachteile hat. Mit Vorteil kann die Methode gleichzeitig verbunden werden mit einer bekannten Methode der Abstandsbestimmung; werden hierbei z. B. akustische Luft- und Wassersignale gesandt, so können die Luft-und Wasserempfänger ohne weiteres an dasselbe Goniometer angeschlossen werden.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE: i. Verfahren zur Bestimmung der Richtung einfallender Wellen beliebiger Natur in beliebigen Medien, dadurch gekennzeichnet, daß durch Bildung der Summe zweier Charakteristiken in einem Telephon und Bildung der Differenz der beiden Charakteristiken in dem andern Telephon eine Biriauralpeilung ermöglicht wird. z. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Binauralpeilung durch Überlagerung einer Charakteristik i mit einer Charakteristik -j- R (p) in einem Telephon und Überlagerung derselben Charakteristik i mit der Charakteristik - R (p) in dem zweiten Telephon erreicht wird. 3. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Apparatur so eingerichtet ist, daß die Intensität in den Telephonen vom Mitten- zum Seiteneindruck hin wächst. q.. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß Anordnungen mit Charakteristiken verschiedener Intensität benutzt werden. 5. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß zur Anwendung des Verfahrens eine Goniometerapparatur mit zwei in einer Ebene senkrecht zueinander stehenden Gruppen von je zwei gegeneinandergeschalteten Empfängern und einem ungerichteten Mittelempfänger benutzt wird. 6. Verfahren mach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei der Goniometerapparatur ein Goniometer mit zwei gegeneinander versetzten beweglichen -Spulen (oder auch entsprechend zwei Goniometer) verwendet wird und die Summe der Charakteristiken der beiden Drehspulen auf ein Telephon, die Differenz der beiden Charakteristiken auf das zweite Telephon geschaltet wird. 7. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, @daß bei Anwendung der Goniometerapparatur statt zweier gekreuzter Gruppen von je zwei gegeneinandergeschalteten Empfängern um denselben Mittelpunkt je mehrere mit verschiedenen Empfängerabstimmungen und -abständen verwendet werden, die unter Zwischenschaltung'von Siebketten zusammengeschaltet werden. B. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß bei Raumpeilungen zur Vermeidung der Abhängigkeit der Seitenpeilung von dem Höhenwinkel, unter dem sich die betreffende Quelle befindet, der Abstand der beiden Empfänger jeder Gruppe kleiner oder höchstens gleich einem Viertel der betreffenden Wellenlänge gemacht wird. g. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärker bzw. Telephone durch Schalter miteinander vertauschbar sind, so daß durch zwei aufeinanderfolgende Peilungen mit vertauschten Verstärkern bzw. Telephonen etwaige Ungleichheiten im Verstärkungsgrad ermittelt und ausgeglichen werden können. io. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß dieselbe Apparatur an verschiedene Empfangssysteme (evtl. in verschiedenen Medien) nacheinander oder gleichzeitig angeschlossen werden kann, so daß gleichzeitig mit der Peilung Abstandsbestimmung gemacht werden kann. i i. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß durch rasches synchrones Umschalten des Ein- und Ausgangs nur ein Verstärker benutzt wird.