DE603792C - Peileinrichtung, insbesondere fuer bewegliche Empfangsstellen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Peileinrichtung für bewegliche Empfangsstellen, wie Wasser- und Luftfahrzeuge, bei der die Empfindlichkeit auf die Richtung bei verschiedenen Abständen von der Quelle der empfangenen Schwingungen konstant gehalten wird. Wenn z. B. eine Peilanlage mit einer gerichteten Antenne, etwa einem Rahmen, in die Nähe der Quelle der empfangenen Schwingungen gebracht wird, wächst die Empfindlichkeit des Anzeigeinstrumentes auf die Stellung des Rahmens, d. h. wenn der Zeiger in einer Stellung gehalten wird, die einer bestimmten Richtung entspricht, ist eine andere Einstellung der Stellung der Antenne notwendig bei Stellungen, die sich nahe der Schwingungsquelle befinden, als bei Punkten, die entfernter sind; dieses vermehrt, insbesondere bei Flugzeugen, stark die Schwierigkeit, einem Kurs zu folgen, der nach der Schwingungsquelle hinführt. Wenn der Rahmen ein solcher ist, der nur entsprechend der Bewegung des Fahrzeuges angeordnet ist, erhält der Telegraphist, wenn er versucht, einem Kurs zu folgen, der nach der Schwingungsquelle hinführt, bei einer Abweichung von dem Kurse den Eindruck, daß der Abweichungswinkel vom Kurs größer ist als in Wirklichkeit, so daß er die Maschine übersteuert und dauernd im Zickzack fährt. In größerem Abstand von der Schwingungsquelle wird jedoch die Empfindlichkeit auf die Einstellung des Rahmens verringert, so daß der Kurs leichter innegehalten werden kann. Diese Schwierigkeiten treten auch auf, wenn die Peileinrichtung zur Steuerung des Steuerruders verwendet wird. Eine solche automatische Steuerung ist in der nachfolgenden Beschreibung nicht dargestellt; es ist jedoch naturgemäß wünschenswert, daß das Ansprechen der Peilanlage auf eine Abweichung von dem Kurse auf der ganzen Länge des Kurses konstant ist. Demgemäß besteht die vorliegende Erfindung darin, daß die Empfindlichkeit des Ansprechens über große Abstände von der Schwingungsquelle konstant ist.

Mehrere Ausführungsfonnen der Erfindung sind auf der Zeichnung in fünf Figuren dargestellt.

In Fig. ι ist 1 eine Rahmenantenne und 2 eine senkrechte Antenne. Die gerichtete Antenne 1 führt die Schwingungen einem Verstärker 3 zu, in dessen Ausgang, die nicht gerichtete Antenne 2 liegt. Die Schwingungen von ι werden demnach in 3 verstärkt und mit den Schwingungen von 2 kombiniert, um dann einem Verstärker 4 und darauf einem Gleichrichter 5 zugeführt zu werden. Mit letzterem ist durch den Transformator 6 ein N. F.-Ver-

stärker 7 gekoppelt, der über einen Transformator 8 an das Telephon 9 und über die Röhren 10 und 11 an den Richtungsanzeigeapparat 12 angeschlossen ist. Die Anoden der Röhren 3, 4, 5, 7 sind über die Ausgangstransformatoren an die Spannungsquelle 25 angeschlossen, deren negative Klemme geerdet ist. Die Gitter der Röhren 3, 4 und 7 sind über die Eingangstransformatoren geerdet und über die Gitterwiderstände 17, 30 und 31 mit den Kathoden verbunden. Das Gitter des Gleichrichters 5 wird durch eine besondere Batterie 30' vorgespannt. Die Eingänge von 4 und 5 sind abgestimmt, während der Eingang von 3 aperiodisch ist.

Die Röhre 3 dient nicht nur als H. F.-Verstärker, sondern schwingt auch mit einer bestimmten Niederfrequenz, z. B. 1000 Hz. Zu diesem Zwecke sind ihre Gitter- und Anodenkreise durch die Wicklungen 13, 14 eines N. F.-Transformators 15 gekoppelt. Die Wicklung 13 liegt zwischen Gitter und Kathode und 14 zwischen Anode und Kathode, wobei dieser letztere Kreis verläuft von der Anode über die Primärwicklung des Transformators 16, Wicklung 14, Kondensator 16' zu Erde und dann von Erde über eine Parallelkombination 17 von Widerstand und Kapazität zur Kathode der Röhre. Diese Parallelkombination 17 ist so bemessen, daß sie eine richtige Vorspannung für das Gitter von 3 ergibt. Diese Kombination und die in Reihe damit liegende Wicklung 13 werden für H. F.-Schwingungen durch einen Kondensator 18 überbrückt; in ähnlicher Weise wird derjenige Teil des Anodenkreises an der Kathodenseite der Primärwicklung von 16 für H. F.-Schwingungen durch einen Kondensator 19 überbrückt.

Während die Röhre 3 N. F.-Schwingungen erzeugt, variiert ihre Verstärkung gegenüber den vom Rahmen 1 aufgenommenen H. F.Schwingungen in einer sinusförmigen Art." So kann z. B. durch richtige Einstenung an einem Punkt in der Halbperiode der N. F.-Schwingungen, wenn dem Gitter eine maximale negative Spannung zugeführt ist, die Röhre unwirksam zur Verstärkung der vom Rahmen aufgenommenen Schwingungen sein, während die Verstärkung dieser Schwingungen während der darauffolgenden Halbperiode der niederfrequenten Schwingungen auf einen Maximalwert zunimmt. Auf diese Weise moduliert die Röhre 3 die vom Rahmen 1 aufgenommenen Schwingungen mit den in ihr selbst erzeugten Schwingungen und führt die modulierten Schwingungen dem Verstärker 4 zu, wo sie mit den von der nicht gerichteten Antenne 2 aufgenommenen Schwingungen kombiniert werden. Diese Kombination erfolgt je nach der Stellung des Rahmens 1 entweder gleichsinnig oder ungleichsinnig, wodurch sich die in 4 verstärkten und in 5 gleichgerichteten Schwingungen sinusförmig ändern, wobei das Phasenverhältnis von der Stellung des Rahmens abhängt.

Die Wirkungsweise erkennt man am besten 6g aus der Fig. 4, in der der Strom in der Detektoranode als Funktion der Zeit aufgezeichnet ist. Angenommen, die von der Antenne 2 aufge- ■ nommenen Schwingungen verursachen einen Stromfluß im Anodenkreis des Gleichrichters, dessen Wert der Kurve 20 entspricht, dann verursachen die Schwingungen, die der Verstärker 3 vom Rahmen 1 aufgenommen hat, nach Kombination mit den von der Antenne 2 aufgenommenen Schwingungen das Fließen eines sinusförmigen Stromes 21 bzw. 22. Wenn der Rahmen 1 sich in einer solchen Stellung befindet, daß die beiden Schwingungen sich gleichphasig kombinieren, dann haben die dem Eingang von 4 und 5 zugeführten Schwingungen ihr Maximum während des. Teiles der Halbperiode, wo die Röhre 3 die größte Verstärkung hat, und es wird dann der Strom im Gleichrichter 5 entsprechend der Kurve 21 zunehmen. Im umgekehrten Falle wird der Strom im Gleichrichterkreis nach der Kurve 22 verlaufen. Zu beachten ist, daß die Kurven 21 und 22 um 180 ° in ihrer Phase verschoben sind und daß diese Phasenverschiebung durch eine Bewegung der Antenne 1 zwischen zwei Stellungen hervorgerufen wird. Wenn der Rahmen in einer zwischen diesen beiden Stellungen liegenden Stellung ist, entsprechend einer Richtung rechtwinklig zur Richtung der aufgenommenen Welle, so werden im Rahmen keine Schwingungen aufgenommen. Eine Bewegung des Rahmens nach rechts oder links aus dieser Zwischenstellung verursacht jedoch, daß ein bestimmter Betrag von Energie im Rahmen aufgenommen wird, wobei diese Schwingungen ein bestimmtes Zeichen der zeitlichen Phase haben, wenn der Rahmen in der einen Richtung aus der Zwischenstellung bewegt wird, und ein umgekehrtes Phasenzeichen haben, wenn der Rahmen in der entgegengesetzten Richtung bewegt wird. So wird im Ausgang des Gleichrichters ein Wechselstrom erzeugt, dessen Phase durch die Bewegung der Antenne in der einen oder anderen Richtung bezüglich der Fortpflanzungsrichtung der empfangenen Welle umgekehrt werden kann. Diese Wechselstromwelle wird durch die Röhre 7 verstärkt und über den Transformator 8 gegenphasig den Gittern der Röhren 10 und 11 zugeführt, die mit den beiden Endklemmen einer Sekundärwicklung des Transformators 8 verbunden sind. Die Röhren 10. und 11 zusammen mit dem Widerstand 26 und dem Instrument 12 zeigen das Phasenverhältnis an zwischen .den niederfrequenten Schwingungen, die durch den Gleichrichter 5 wiedergegeben werden, und den Schwingungen, die ursprünglich durch die

Röhre 3 erzeugt wurden. Die durch 3 erzeugten N. F.-Schwingungen werden von der Wicklung 24 am Transformator 15 dem Transformator 23 zugeführt, dessen Sekundärwicklung zwisehen den Kathoden von 10 und 11 und dem Mittelpunkt der Sekundärwicklung des Transformators 8 liegt. So werden diese Schwingungen den Gittern phasengleich zugeführt. Dementsprechend werden die von den Transformatoren 23 und 8 empfangenen Schwingungen den Gittern 10 und 11 je nach der Stellung der Antenne ι entweder gegen- oder gleichphasig zugeführt. Die Anoden der beiden Röhren sind durch den Widerstand 26 verbunden und werden von der Batterie 25 gespeist. Das den Kurs anzeigende Instrument ist an die beiden Klemmen des Widerstandes angeschlossen.

Angenommen, die Antenne 1 befinde sich in einer bestimmten Lage, derart, daß die der Röhre 11 zugeführten beiden Schwingungen in Phase sind, dann tritt eine Stromabnahme im Anodenkreis von 11 auf; gleichzeitig tritt'eine Zunahme des Anodenstromes von 10 auf, da die beiden dem Gitter dieser Röhre zugeführten Schwingungen gegenphasig sind. Demgemäß findet eine Stromabnahme im unteren Teil des Widerstandes 26 und eine Zunahme im oberen Teil statt, mit dem Ergebnis, daß der Strom durch das Instrument iS in einer solchen Richtung fließt, daß sein Zeiger etwa nach rechts abgelenkt wird. Wenn nun der Rahmen 1 in eine solche Stellung gebracht wird, daß die beiden den Röhren 10 und 11 zugeführten Schwingungen sich gleichsinnig am Gitter von 10 und gegensinnig am Gitter von 11 kombinieren, dann treten die umgekehrten Verhältnisse auf, so daß der Zeiger nach links ausschlägt.
Man erkennt so, daß, wenn die Peileinrichtung auf einem Flugzeug angebracht ist und der Rahmen 1 sich in einer festen Lage in bezug auf das Flugzeug befindet, dann ein Kurs in der Fortpflanzungsrichtung der empfangenen Wellen dadurch innegehalten werden kann, daß das Flugzeug so gesteuert wird, daß der Zeiger in einer Mittelstellung gehalten wird. Beim Abweichen des Flugzeuges vom Kurse nach links oder rechts schlägt der Zeiger in der entsprechenden Richtung aus.

Es ist jedoch wünschenswert, daß die Empfindlichkeit von 12 gegenüber den Lagenänderungen des Rahmens 1 und daher gegenüber der Bewegungsrichtung des Flugzeuges konstant bleibt, wenn sich das Flugzeug der Schwingungsquelle nähert. Wenn die Empfindlichkeit bei dieser Näherung zunimmt, dann treten die obenerwähnten Schwierigkeiten beim Innehalten des Kurses auf. Dieses erkennt man besser an der Fig. 3, in der die achtförmigen Kurven 27, 28 und 29 die Richtkurven einer gewöhnlichen Rahmenantenne darstellen. Wenn der Rahmen sich in großer Entfernung von der Schwingungsquelle befindet und die Stellung einnimmt, bei der der Zeiger sich im Mittelpunkt seiner Skala befindet, und dann um 180° gedreht wird, dann ändert sich die Ablenkung des Zeigers entsprechend dem rechten Kurvenlappen 27, wobei der Zeiger zu der Mittellage zurückkehrt, wenn der Rahmen in seine Anfangsstellung zurückgekehrt ist. Wenn die Drehung nun um 180 ° fortgesetzt wird, wobei der Rahmen in seine Anfangsstellung zurückkehrt, dann schlägt der Zeiger entsprechend dem linken Kurvenlappen 27 in entgegengesetzter Richtung aus. Dasselbe tritt auf, wenn der Rahmen näher zu der Schwingungsquelle gebracht wird, in welchem Falle der Ausschlag des Instrumentes größer ist, wie durch die Lappen 28 und 29 angedeutet ist.

Zu beachten ist, daß, wenn Punkte gleichen Abstandes vom Nullpunkt 0 und entsprechend gleicher Ablenkungen an den verschiedenen Kurvenlappen aufgezeichnet werden, beispielsweise die Punkte A und B, und diese Punkte mit dem Nullpunkt durch die Linien o-A und o-S verbunden werden, dann diese Linien verschiedene Winkel O₁ und a₂ mit der Linie o-C bilden, die dem richtigen Kurs entspricht. Wenn demgemäß das Flugzeug sich in einem Abstand von der Schwingungsquelle befindet, wo eine Ablenkung des Zeigers entsprechend 'dem Wert o-A eine Abweichung des Kurses um einen Winkel Ct₁ anzeigt, und dann in eine Stellung übergeht, wo eine gleiche Ablenkung des Instrumentes im Ansprechen auf die Abweichung des Kurses um einen kleineren Winkel a₂ stattfindet, dann kann es sehr leicht geschehen, daß der Pilot durch die letztere Anzeige irregeführt wird, so daß er sich dauernd übersteuert und Schwierigkeiten hat, den Kurs zu verfolgen. Die Ablenkung des Instrumentes ist deshalb keine genügende Anzeige des Winkels zwischen Rahmen und Kurs. Zur Überwindung dieses Effektes wird erfindungsgemäß die Verstärkung des Verstärkers 4 entsprechend der Stärke der aufgenommenen Schwingungen geregelt. Diese Einrichtung besteht aus einem Widerstände 30 im Anodenkreis des Gleichrichters 5 zwischen Erde und Kathode. Die Spannung an diesem Widerstand wird durch die Leitungen 32 und 33 zwischen Kathode und Gitter von 4 gelegt. Wenn das Flugzeug sich der Schwingungsquelle nähert, nimmt der Strom im Anodenkreis des Gleichrichters zu, wodurch das Gitter von 4 gegenüber der Kathode mehr negativ wird, was eine Verringerung der Verstärkung von 4 zur Folge hat. Auf diese Weise wird die Verstärkung von 4 so geregelt, daß die Stärke der N. F.-Schwingung im Anodenkreis von 5 ohne Rücksicht auf die Stärke der empfangenen Schwingungen konstant gehalten wird.

Parallel. zum Widerstand 30 liegt ein Kondensator 34 und parallel zur Anodenbatterie 25 ein zusätzlicher Kondensator 16'. Die Kapazität dieser Kondensatoren ist so gewählt, daß die Zeitkonstante der automatischen Empfindlichkeitsregelung so ist, daß die Einrichtung nicht auf Änderungen der Stärke der Schwingungen anspricht, die von einer Änderung der Verstärkung des Verstärkers 3 herrühren, wodurch die Verstärkung von 4 nur im Ansprechen auf die allmählichen Veränderungen geregelt wird, die während der Bewegung der Peilanlage nach oder von der Schwingungsquelle auftreten. So wird die Verstärkung im wesentlichen geregelt entsprechend der Stärke der von der Antenne 2 aufgenommenen Schwingungen und unabhängig von der Stärke der durch den Verstärker 3 aufgenommenen Schwingungen.

Bei der Schaltung gemäß Fig. 2 werden die ao Hilfsschwingungen von einer besonderen Schwingungsquelle 35 über den Transformator 15 dem Gitter von 3 zugeführt. Die niederfrequenten Schwingungen werden von der unabhängigen Quelle 35 auch hier dem Transformator 23, ähnlich wie bei der Schaltung nach Fig. 1, zugeführt.

Die Schaltung gemäß Fig. 5 unterscheidet sich dadurch von der Schaltung gemäß Fig. 1, daß der Rahmen 1 nicht nur als gerichtete, sondern auch als ungerichtete Antenne wirkt, wobei der ungerichtete Antennenkreis enthält den Rahmen 1, die Leitung 2', die Primärwicklung des Transformators 16, den Kondensator 19 und Erde. Der Verstärker 3 ist hier eine Schirmgitterröhre, deren Verstärkung durch niederfrequente Schwingungen sinusförmig verändert wird, die dem Schirmgitter von der Sekundärwicklung 38' eines Transformators 36 zugeführt werden, dessen Primärwicklung mit der örtlichen Schwingungsquelle 35 verbunden ist.

Als optischer Kursanzeiger ist in diesem Ausführungsbeispiel ein bekanntes Anzeigegerät 41 von der Wattmetertype mit zwei Wicklungen dargestellt, von denen die eine Wicklung 40 mit dejn vom Gleichrichter 5 an seinem Ausgang erzeugten niederfrequenten Schwingungen und die andere Wicklung 42 direkt von der Quelle 5 gespeist wird. Der Zeiger dieses Instrumentes bewegt sich nach rechts oder nach links in Abhängigkeit davon, ob die Ströme der beiden Wicklungen gleichphasig oder gegenphasig sind.

Der Gleichrichter 5 dient hier nur zur Demodulierung der H. F.-Welle, während die automatische Empfindlichkeitsregelung durch einen zusätzlichen Gleichrichter 5' bewirkt wird, dessen Steuergitter parallel zum Gitter des Gleichrichters 5 geschaltet ist. Der Widerstand 30 zur automatischen. Empfindlichkeitsregelung liegt in Reihe mit dem Anodenkreis dieser Röhre, wobei die Spannung an einem Teil dieses Widerstandes durch Leitungen 32 und 33 zwischen Gitter und Kathode von 4 angelegt wird. Zwischen den Leitungen 32 und 33 liegen Kondensatoren 43, 44, 45 und Widerstände 46 und 47. Diese Kombination von Kondensatoren und Widerständen bildet ein Netz, dessen Zeitkonstante so ist, daß die dem Gitter der Röhre zugeführte Spannung sich nur entsprechend den allmählichen Spannungsänderungen am Gitter 30 verändert, die als Folge der Änderungen der Stärke der Schwingungen in dem nicht gerichteten Antennenkreis auftreten, ohne Beeinflussung durch Stärkeänderungen, die durch die Röhre 3 erzeugt werden. Es kann jedoch eintreten, daß die Vorspannung am Gitter von 3 sich trotz des Netzes 43 bis 47 niederfrequent ändert. Zur Beseitigung dieser Wirkung wird der Strom im Anodenkreis des Gleichrichters 5' synchron mit der Modulation geregelt, die durch den Verstärker 3 bewirkt wird. Diese Regelung erfolgt durch ein Schirmgitter in der Röhre 5', der in gleicher Weise wie der Röhre 3 die Spannung von der Quelle 35 über den Transformator 36 zugeführt wird. Demgemäß ist eine zweite Sekundärwicklung 37 am Transformator 36 zwischen Schirmgitter und Kathode der Röhre 5' angeschlossen. Die Stärke der den Schirmgittern von 3 und 5' zugeführten Schwingungen kann durch Potentiometer 38 und 39 geregelt werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   ι. Peileinrichtung, insbesondere für bewegliche Empfangsstellen, wie See- und Luftfahrzeuge, ohne periodische Bewegung des Richtsystems um die Stellung minimalen Empfangs und mit Anzeige des Abweichungssinnes der gerichteten Antenne von der genauen Einstellung auf den Peilstrahl, dadurch gekennzeichnet, daß durch eine an sich bekannte Vorrichtung zur selbsttätigen Regelung der Empfangsverstärkung in Abhängigkeit von der Feldintensität der ankommenden Wellen die Empfindlichkeit des Anzeigers gegenüber der Größe der Abweichung der gerichteten Antenne von der genauen Einstellung auf den Peilstrahl für alle Abstände vom Sender konstant gemacht wird.
2. 2. Peileinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Spannung der gerichteten Antenne (1) in einem Verstärker (3) mittels einer in diesem oder in einer anderen Quelle erzeugten Hilfsfrequenz moduliert wird, daß die am Ausgang des Verstärkers (3) auftretende modulierte Hochfrequenzspannung mit der Spannung einer ungerichteten Antenne kombiniert wird, und
3. die daraus resultierende modulierte Hochfrequenzspannung über einen Verstärker (4) einem Demodulator zugeführt wird, so daß die Ausgangsspannung des Demodulators (5) (oder eines gegebenenfalls von diesem gespeisten weiteren Verstärkers) und eine der Quelle der erwähnten Hilfsfrequenz entnommene Spannung gleich- oder gegenphasig sind, je nach dem Abweichungssinn der gerichteten Antenne von der genauen Einstellung auf den Peilstrahl, und demnach zur Betätigung eines den Abweichungssinn anzeigenden Instruments benutzt werden. 3. Peileinrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die dem Demodulator (oder gegebenenfalls einem von diesem gespeisten Niederfrequenzverstärker) entnommene Spannung und eine der Quelle der zur Modulierung der gerichteten Antenne dienenden Hilfsfrequenz entnommene Spannung einer im Gegentakt wirkenden Röhreneinrichtung (10, ix, Fig. 1) derart zugeführt werden, daß die eine von diesen Spannungen die Gitter der beiden Röhren gleichphasig und die andere gegenphasig erregt, so daß am Ausgang der Gegentaktvorrichtung (10,11), gegebenenfalls an einem Widerstand (26) eine gleichgerichtete Spannung auftritt, deren Richtung dem Abweichungssinn der gerichteten Antenne von der genauen Einstellung auf den Peilstrahl entspricht.
4. 4. Peileinrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß der vom

   ■ Anodenstrom des Demodulators (5) oder eines besonderen Hilfsdetektors (5'), dessen Steuergitter parallel zum Gitter des erwähnten Demodulators geschaltet ist, in einem Widerstand gebildeter Spannungsabfall in an sich bekannter Weise zur selbsttätigen Regelung des den Demodulator speisenden Verstärkers dienen.
5. 5. Peileinrichtung nach Anspruch 1 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitkonstante der Vorrichtung zur Regelung des Verstärkungsgrades derart ist, daß die Regelung von der Modulierung unabhängig ist und nur von der Feldstärke der ankommenden Strahlung abhängig ist.
6. 6. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 4 und 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Reste der Einwirkung der Modulierung auf die zur Verstärkerregelung dienende Einrichtung durch kompensierende Gegenkopplung derselben mit der zur Modulierung dienenden Quelle aufgehoben werden. ~

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen