DE592874C - - Google Patents

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DE592874C
DE592874C DENDAT592874D DE592874DA DE592874C DE 592874 C DE592874 C DE 592874C DE NDAT592874 D DENDAT592874 D DE NDAT592874D DE 592874D A DE592874D A DE 592874DA DE 592874 C DE592874 C DE 592874C
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves

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Description

DEUTSCHES REICHGERMAN EMPIRE

AUSGEGEBEN AM 16. FEBRUAR 1934ISSUED FEBRUARY 16, 1934

REICHSPATENTAMTREICH PATENT OFFICE

PATENTSCHRIFTPATENT LETTERING

KLASSE 21 a 4 GRUPPE 48 osCLASS 21 a 4 GROUP 48 os

D 65οι1/ VIIIaJ2iai Tag der Bekanntmachung über die Erteilung des Patents: 1. Februar 1934D 65οι 1 / VIIIaJ2ia i Date of the announcement of the grant of the patent: February 1, 1934

Dr. Max Dieckmann in Gräfelfing b. München und 2)ipL-3ng. Franz Berndorfer in MünchenDr. Max Dieckmann in Graefelfing b. Munich and 2) ipL-3ng. Franz Berndorfer in Munich

Radiopeilverfahren, insbesondere für Luftfahrzeuge, mit einer fest montierten, nicht drehbaren Richtantenne und einer ungerichteten AntenneRadio direction finding method, especially for aircraft, with a permanently mounted, non-rotating directional antenna and a non-directional antenna

Patentiert im Deutschen Reiche vom 29. März 1933 abPatented in the German Empire on March 29, 1933

Bei der Eigenpeilung von Fahrzeugen, insbesondere Luftfahrzeugen, mit fest montierten Richtantennen mittels Verfahren, die anzeigen, wenn der Fahrzeugkurs direkt auf den Sender zu gerichtet ist oder den Sinn der Abweichung hiervon mittels optischer oder akustischer Indikatoren, ist es zwecks Kompensierung von Abtriften oder absichtlicher Einstellung von Vorhaltewinkeln erwünscht, eine AnordnungFor self-tracking of vehicles, especially aircraft, with permanently mounted Directional antennas using procedures that indicate when the vehicle is heading directly towards the transmitter is too directed or the meaning of the deviation from this by means of optical or acoustic indicators, it is desirable to compensate for drift or deliberate adjustment of lead angles, an arrangement

to zu besitzen, die es ermöglicht, daß, trotzdem der Indikator Zielfahrt anzeigt, der Fahrzeugkurs um einen bestimmten Betrag hiervon abweicht. Die Wirkungsweise der Peilgeräte, die eindeutige Erkennung des Zielkurses gestatten, beruht im wesentlichen darauf, daß entweder die Hochfrequenz des entsprechend orientierten Richtsystems niederfrequent beeinflußt und mit der Hochfrequenz einer ungerichteten Antenne kombiniert wird oder umgekehrt die niederfrequent beeinflußte Hochfrequenz einer ungerichteten Antenne mit der Hochfrequenz einer gerichteten Antenne zusammengesetzt wird und die Ausgangsenergie des von beiden Antennen beeinflußten Empfängers auf einen Indikator wirkt, der durch die gleiche Niederfrequenz wie eine der Antennen vorbeeinflußt ist. Der Indikator zeigt dabei keinen Ausschlag, wenn die Hochfrequenz des- Richtsystems gleich Null ist, und es erfolgt*Ausschlag im einen oder anderen Sinne, wenn das Richtsystem aus der Stellung minimaler Energieaufnahme nach rechts oder links herausgedreht wird und so der dabei auftretende Phasensprung der Hochfrequenz des Richtsystems wirksam wird. Die Modulation der Hochfrequenz des einen Antennensystems kann beispielsweise mit sinusförmigem Wechselstrom erfolgen, so daß mit Vorteil als Indikatorinstrument ein Dynamometer verwendet wird, das mit dem gleichen Wechselstrom erregt ist. Es kann jedoch zur Erzielung des Modulationseffektes auch ein gewöhnliches Umschaltverfahren mit Schaltwalze oder Relaisanordnung angewendet werden, wobei als Indikator ein Gleichstrominstrurnent dient, dessen Anschlüsse periodisch vertauscht werden.to have, which makes it possible that, despite the indicator target trip indicates, the vehicle course deviates from this by a certain amount. The mode of operation of the direction finders that Allow unambiguous recognition of the target course is based essentially on either the high frequency of the correspondingly oriented directional system is influenced by the low frequency and with the high frequency of an omnidirectional antenna is combined or vice versa the low frequency influenced radio frequency of an omnidirectional antenna is combined with the radio frequency of a directional antenna and the output energy of the receiver influenced by both antennas on an indicator which is biased by the same low frequency as one of the antennas. The indicator does not show any deflection if the high frequency of the directional system is equal to zero, and there is * deflection in one sense or another, when the directional system is from the position of minimum energy consumption is unscrewed to the right or left and so the resulting phase jump the high frequency of the directional system becomes effective. The modulation of the high frequency of one antenna system can, for example take place with sinusoidal alternating current, so that with advantage as an indicator instrument a dynamometer is used, which is excited with the same alternating current. However, an ordinary switching method can also be used to achieve the modulation effect with switching drum or relay arrangement can be used, with a DC instrument serving as an indicator, the connections of which be swapped periodically.

Gemäß dem Erfindungsgedanken wird zur Erzielung einer absichtlichen Korrektur des gemessenen Peilwinkels der vom Richtsystem induzierten Hochfrequenz zusätzlich jene eines ungerichteten Systems superponiert. Es wirkt beispielsweise gemäß Abb. 1 auf den Peilempfänger PE außer der dem Rahmen E, dessen Ebene senkrecht zur Fahrzeuglängsachse orientiert ist, entnommenen Spannung Er noch die Spannung Ea, die von der ungerichteten Antenne A induziert ist. Im Falle richtiger Phasenlage addieren oder subtrahieren sich Ey und Er je nach dem Ankopplungssinn der Kopplung K. Hierdurch verschiebt sich die Charakteristik des Richtsystems und die Lage der beiden Peilminima. Wenn gemäßAccording to the inventive concept, in order to achieve an intentional correction of the measured bearing angle of the high frequency induced by the directional system, that of an undirected system is additionally superimposed. For example, as shown in FIG. 1, the direction finder PE acts on the direction finder PE in addition to the voltage Er taken from the frame E, the plane of which is oriented perpendicular to the longitudinal axis of the vehicle, as well as the voltage Ea induced by the omnidirectional antenna A. If the phase position is correct, Ey and Er add or subtract depending on the coupling sense of the coupling K. This shifts the characteristics of the directional system and the position of the two bearing minima. If according to

Abb. ι ψ der Winkel zwischen Rahmenebene und der Verbindungslinie zum Sender ist, so gilt für die vom Rahmen herrührende Spannung Er die BeziehungFig. Ι ψ is the angle between the frame plane and the connection line to the transmitter, then the relationship applies to the voltage Er originating from the frame

Er — 6 · A · cos ψ, Er - 6 A cos ψ,

worin S die Feldstärke am Empfangsort, A eine durch die Rahmendaten bedingte gleichbleibende Konstante bedeutet.where S is the field strength at the receiving location, A is a constant due to the frame data.

ίο Die von der ungerichteten Antenne herrührende Spannung Ea sei ausgedrückt durch ίο The voltage Ea originating from the omnidirectional antenna is expressed by

B ist eine von den Antennendaten diktierte Konstante, K der Kopplungsgrad von Antennen- und Rahmenkreis. Für die Summe beider Spannungen gilt also B is a constant dictated by the antenna data, K is the degree of coupling between the antenna and frame circles. The following applies to the sum of both voltages

ER + EA = g (A cos ψ + B · K). E R + E A = g (A cos ψ + B K).

Für die Peilwinkel, die ein Empfangsminimum ergeben, muß die Gleichung erfüllt seinThe equation must be fulfilled for the bearing angles that result in a minimum reception

A · cos ψ = — B · K. A cos ψ = - B K.

Während ohne Mitwirkung der Hilfsantennc die beiden Peilwinkel bei 90 und 270 ° liegen, entsteht durch Mitwirkung der Hilfsantenne eine Verschiebung der Minima um den Winkel α zu den Winkeln M1 = 90+0 und ψ2 — zyo — α, wobei die Beziehung giltWhile the two bearing angles are 90 and 270 ° without the assistance of the auxiliary antenna, the assistance of the auxiliary antenna results in a shift of the minima by the angle α to the angles M 1 = 90 + 0 and ψ 2 - zyo - α, where the relationship applies

cos M1 bzw. cos Wn cos M 1 or cos W n

B-KB-K

;—; -

Wenn beispielsweise α = 300 werden soll, mußFor example, if α = 30 0 is to be, must

B-K , BK ,

ΊΊ — T2° sein, was einem —-:— = 0,5 entspricht. ΊΊ - T2 °, which corresponds to a —-: - = 0.5.

In den Diagrammen (Abb. 2) stellt der ausgezeichnete Doppelkreis die Rahmencharakteristik dar, S0 ist die Verbindungslinie zum Sender, S1 und S2 sind die Strahlen minimalen Empfangs ohne Hilfsantenne. Durch Superponierung der Rahmencharakteristik Er mit jener der ungerichteten Antenne .Εχ, die als strichlierter Kreis dargestellt ist, entsteht die strichpunktierte Charakteristik mit der Bezeichnung Er + Ea , deren Minima entlang den Strahlen S3 und S4 liegen, die um den Winkel α von den Minimumstrahlen S1IMId S2 der Rahmenantenne abweichen.In the diagrams (Fig. 2) the marked double circle represents the frame characteristics, S 0 is the connecting line to the transmitter, S 1 and S 2 are the beams with minimal reception without an auxiliary antenna. By superimposition of the frame characteristics of He with that of the non-directional antenna .Εχ, which is shown as a dashed circle, produced the dashed-dotted pattern with the label He + Ea, the minima lie along the beam S 3 and S 4, the α at the angle of the Minimum beams S 1 IMId S 2 of the loop antenna differ.

Die zur Minimumverschiebung nötige Hilfsantenne kann mit jener identisch sein, die zum selbstzeigenden Peilverfahren nötig ist, wie in Abb. ι skizziert, es kann hierzu jedoch auch ein eigenes Antennengebilde verwendet werden.The auxiliary antenna required for the minimum shift can be identical to that used for the self-pointing direction finding method is necessary, as outlined in Fig own antenna structure can be used.

Wird an Stelle einer ungerichteten Hilfsantenne eine gerichtete gewählt, deren Charakteristik räumlich um 90 ° gegenüber der Rahmencharakteristik versetzt ist, so kann erzielt werden, daß die beiden neuen Minimum-Stellungen genau 180 ° gegeneinander versetzt sind, wie dies in Abb. 3 skizziert ist. Der Hauptrahmen RL ist senkrecht zur Fahrzeuglängsachse verspannt, seine Spannung Er1. Es istIf, instead of an undirected auxiliary antenna, a directional antenna is chosen, the characteristic of which is spatially offset by 90 ° compared to the frame characteristic, it can be achieved that the two new minimum positions are offset exactly 180 ° from one another, as shown in Fig. 3. The main frame R L is braced perpendicular to the longitudinal axis of the vehicle, its tension Er 1 . It is

Er1 = G · A · cos ψ, Er 1 = G A cos ψ,

worin wieder E die Empfangsfeldstärke und A eine durch die Rahmeneigenschaften dik-tierte Konstante ist, während ψ den Einfallswinkel der Wellen gegenüber der Rahmenebene bedeutet. Der zur Peilwinkelverschiebung nötige Hilfsrahmen R2, dessen Ebene parallel zur Fahrzeuglängsachse verläuft, induziert die Spannung Er2. Es istwhere E is the received field strength and A is a constant dictated by the frame properties, while ψ denotes the angle of incidence of the waves with respect to the plane of the frame. The subframe R 2 required to shift the bearing angle , the plane of which runs parallel to the longitudinal axis of the vehicle, induces the voltage Er 2 . It is

Er2 = G · C · k · sin ψ . Er 2 = G · C · k · sin ψ.

k ist wiederum ein variabler Kopplungsfaktor, C eine durch die Rahmendaten bedingte Konstante. Für die Peilwinkel, die minimale Empfangsenergie ergeben, muß sein k is in turn a variable coupling factor, C a constant caused by the frame data. For the bearing angles that result in the minimum received energy, must be

A · cos M = — B · k ' sin μ . A cos M = - B k ' sin μ .

Soll beispielsweise ein Korrektionswinkel α = 30 ° eingestellt werden, so daß Empfangsminima an den Winkeln W1 = 120 und M2 = 300 auftreten, so muß seinIf, for example, a correction angle α = 30 ° is to be set so that reception minima occur at the angles W 1 = 120 and M 2 = 300, then it must be

COSCOS

B-kB-k

sinsin

= 0,58.= 0.58.

Im Diagramm (Abb. 4) sind die Charakteristiken der beiden Rahmenspannungen Er1 und Er2 gezeichnet, die Strahlen S1 und S2 verlaufen durch die Minimumstellungen, die Strahlen S3 und S4 durch die nfiicn Minimumstellungen mit dem Korrektionswinkel a. The diagram (Fig. 4) shows the characteristics of the two frame voltages Er 1 and Er 2 , the rays S 1 and S 2 run through the minimum positions, the rays S 3 and S 4 through the nfiicn minimum positions with the correction angle α .

Bei Peilverfahren, gemäß denen die Rahmenhochfrequenz niederfrequent moduliert wird und mit der Hochfrequenz aus einer ungerichteten Antenne superponiert wird und die herausgesiebte Niederfrequenz einem Phasenzeiger oder -relais zugeführt wird, das von der modulierenden Niederfrequenz vorerregt ist, kann die zusätzliche Einwirkung der Energie einer ungerichteten Antenne auf jene des Richtsystems zum Zweck einer Peilwinkelkorrektur vorteilhaft dadurch erzielt werden, daß die von der ungerichteten Antenne induzierte Hochfrequenz mit der die Rahmenenergie modulierenden Niederfrequenz beeinflußt wird. Die Größe der Abweichung der neuen Peilwinkel, bei denen die auf den Indikator wirkende Niederfrequenz ein Minimum ist, gegenüber jenen Peilwinkeln, die ein Minimum der Rahmenhochfrequenz bedingen, bzw. vom Zielkurs ist nunmehr eine Funktion des Modulationsgrades der Hochfrequenz der ungerichteten Antenne.With DF method according to which the frame high frequency is modulated at low frequency and is superimposed with the high frequency from an omnidirectional antenna and the one screened out Low frequency is fed to a phase pointer or relay, which is controlled by the modulating Low frequency is pre-excited, the additional action of the energy of an undirected Antenna to that of the directional system for the purpose of bearing angle correction advantageous thereby be achieved that the induced by the omnidirectional antenna high frequency with the the frame energy modulating low frequency is influenced. The size of the deviation the new bearing angles at which the low frequency acting on the indicator is a minimum is, compared to those bearing angles that cause a minimum of the frame high frequency, or of the target course is now a function of the degree of modulation of the high frequency omnidirectional antenna.

In Schaltbild (Abb. 5), das eine mögliche Ausführung dieser Art von Peilwinkelkorrektur zeigt, stellt G den Niederfrequenzgenerator dar, M1 und M2 die beiden Modulationsröhren für die Rahmenenergie, M5 das Modulationsrohr für die Hochfrequenz der Antenne. D ist der phasenempfindliche Indikator, vorerregt aus dem Gene-In the circuit diagram (Fig. 5), which shows a possible implementation of this type of bearing angle correction, G represents the low frequency generator, M 1 and M 2 the two modulation tubes for the frame energy, M 5 the modulation tube for the high frequency of the antenna. D is the phase-sensitive indicator, pre-excited from the gene

Claims (3)

rator G. Die beiden niederfrequent modulierten Hochfrequenzspannungen Er und Ej1 werden dem eigentlichen Peilempfänger PE zugeführt, dessen niederfrequente Ausgangsenergie das Drehsystem des Dynamometers D speist. In Abb. 6 ist der Verlauf der Hochfrequenz- und Niederfrequenzspannungen gezeigt in Abhängigkeit des Winkels ψ der Rahmenebene zur Verbindungslinie zum Sender. Die Rahmen-ίο hochfrequenz En ist infolge der Gegentaktschaltung der Modulationsröhren mit sin ω i moduliert, wenn ω die Kreisfrequenz des modulierenden Wechselstromes ist. Es ist also E^ = (£ · A · sin ω t · cos -ψ, worin E das Empfangsfeld und A eine von der Rahmengüte abhängige Konstante ist. Für die von der ungerichteten Antenne induzierte, mit sin ω t modulierte Spannung Ej, gilt die Gleichung Eji .= G · B · (i + m· sin mt). B bedeutet hierin eine von der Antennengüte und -ankopplung abhängige Konstante, m den Modulationsgrad der Antennenhochfrequenz. Die auf den Peilempfänger wirksame Spannung ist demnach E R +E.ι = (£· [A sin ω t -cos?/; + B (i + wsinco/)]. Für die herausgesiebte Niederfrequenzspannung e gilt dann die Gleichung c — Z) [A cos ψ -\- B · ni\ sin ω t. Der Ausschlag β am dynamometrischen Peilindikator ist diktiert durch die Gleichung β = F · [A ' cos γ -f- B · m]. Das ist die gleiche Form wie der eingangs erwähnte Fall der Superposition einer ungerichteten Hilfsantenne zur gerichteten Antenne (D und F sind entsprechend zugeordnete Konstanten). Abb. 6 zeigt die Verschiebung der Minima der Antennenkombination in Abhängigkeit von ψ zwischen Rahmenebene und Verbindungsstrahl zum Sender. Anstatt die Energie der zum direkten Peilverfahren nötigen ungerichteten Antenne niederfrequent zu modulieren, könnte auch bei diesen Verfahren eine eigene Hilfsantenne verwendet werden, deren Charakteristik entweder kreisförmig verläuft oder ähnlich jener des Richtsystems, jedoch 90° gegenüber versetzt ist. Als Richtsystem können außer Rahmenantennen auch Adcockantennen oder andere Kombinationen offener Antennen verwendet werden. Patενta νSPKü che:rator G. The two low-frequency modulated high-frequency voltages Er and Ej1 are fed to the actual direction finder PE, whose low-frequency output energy feeds the rotating system of dynamometer D. Fig. 6 shows the course of the high-frequency and low-frequency voltages as a function of the angle ψ of the frame plane to the connection line to the transmitter. The frame ίο high frequency En is modulated with sin ω i as a result of the push-pull circuit of the modulation tubes, if ω is the angular frequency of the modulating alternating current. So it is E ^ = (£ · A · sin ω t · cos -ψ, where E is the receiving field and A is a constant dependent on the frame quality the equation Eji. = G · B · (i + m · sin mt). B here means a constant dependent on the antenna quality and coupling, m the degree of modulation of the antenna high frequency. The voltage acting on the DF receiver is accordingly ER + E.ι = (£ · [A sin ω t -cos? /; + B (i + wsinco /)]. The equation c - Z then applies to the low-frequency voltage e that has been filtered out [A cos ψ - \ - B · ni \ sin ω The deflection β on the dynamometric bearing indicator is dictated by the equation β = F · [A 'cos γ -f- B · m]. This is the same form as the above-mentioned case of the superposition of a non-directional auxiliary antenna to the directional antenna (D and F are correspondingly assigned constants.) Fig. 6 shows the shift of the minima of the antenna combination as a function of ψ between n Frame level and connecting beam to the transmitter. Instead of modulating the energy of the non-directional antenna required for the direct DF method at low frequency, a separate auxiliary antenna could also be used with this method, the characteristics of which are either circular or similar to those of the directional system, but offset by 90 °. In addition to frame antennas, Adcock antennas or other combinations of open antennas can also be used as the directional system. Patενta νSP kitchen: 1. Radiopeilveriahren, insbesondere für Luftfahrzeuge, mit einer fest montierten, nicht drehbaren Richtantenne und einer weiteren ungerichteten Antenne, bei dem entweder die Hochfrequenzenergie des Richtsystems niederfrequent moduliert und mit jener der ungerichteten Antenne superponiert wird oder umgekehrt die Hochfrequenzenergie der ungerichteten Antenne niederfrequent modelliert und mit der Energie der Richtantenne überlagert wird, so daß die aus dem Empfänger herausgesiebte Modulationsfrequenz vorbeeinflußt ist, und es möglich ist, eine bestimmte Abweichung des durch den Peilindikator angezeigten Zielkiirses von dem durch die Orientierung des Richtsystems bedingten zu erzielen, dadurch gekennzeichnet, daß die Energie einer Hilfsantenne phasenrichtig der Energie des Richtsystems so superponiert wird, daß sich die Lage der Minimumstellungen desselben verschiebt.1. Radiopeilveriahren, especially for Aircraft, with a fixed, non-rotatable directional antenna and a further omnidirectional antenna in which either the high-frequency energy of the directional system is modulated and low-frequency is superimposed with that of the omnidirectional antenna, or vice versa, the high-frequency energy the omnidirectional antenna is modeled with low frequency and with the energy the directional antenna is superimposed so that the modulation frequency filtered out of the receiver is pre-influenced, and it is possible to determine a certain deviation from the value indicated by the bearing indicator To achieve goals different from what is determined by the orientation of the alignment system characterized in that the energy of an auxiliary antenna is in phase with the energy of the Directional system is superimposed so that the position of the minimum positions of the same shifts. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsantenne eine Richtantenne ähnlich jener der zum Peilen verwendet wird, deren feste räumliche Orientierung so angeordnet ist, daß ihre Richtcharakteristik gegenüber jener des anderen Richtsysteins um 90° versetzt ist.2. The method according to claim 1, characterized in that an auxiliary antenna Directional antenna similar to that used for direction finding, the fixed spatial orientation of which is arranged so that its Directional characteristic compared to that of the other Richtsystein is offset by 90 °. 3. Radiopeilverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erziehing einer Abweichung des am Indikator angezeigten Ziclkurses gegenüber dem durch die Orientierung des Richtsystems bedingten die Einwirkung der Hilfsantenne so erfolgt, daß ihre Hochfrequenzenergie ebenfalls niederfrequent moduliert wird.3. Radiopeilverfahren according to claim 1, characterized in that for education a deviation of the target rate displayed on the indicator compared to the through the orientation of the directional system required the action of the auxiliary antenna in such a way that that their high frequency energy is also modulated at low frequencies. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings
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