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Gerät zum Signalempfang, Richtungs-, Lagen- und Seitenbestimmen Die
Peiler mit Einstellung auf Minimumempfang haben den Vorteil einer großen Präzision.
Sie lassen aber nicht sofort ohne Einstellung der Antenne erkennen, ob der Sender
rechts oder links von der Querachse des Peilrahmens: liegt und ob der Peilstrahl
von vorn oder von hinten ankommt. Diese rasche Erkennung ist jedoch oft, besonders
beim Luftfahrtwesen, erforderlich.
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Es ist zu diesem Zweck bereits eine Peileinrichtung vorgeschlagen
worden, wobei zwei Antennen - eine gerichtete und eine ungerichtete - in ihrem gegenseitigen
Schaltungssinn rhythmisch umgeschaltet werden, so daß die von ihnen gelieferten
elektromotorischen Kräfte sich abwechselnd addieren oder subtrahieren.
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Im nachstehenden ist auf die Wirkungsweise dieser bekannten Anordnung
näher eingegangen, da dies für das Verständnis des Erfindungsgegenstandes erforderlich
ist.
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In der Abb. I bezeichnet die achtförmige Kurve A die Richtungscharakteristik
einer quer zur Achse y, y' stehenden Rahmenantenne und der Kreis B die Richtungscharakteristik
einer ungerichteten Antenne. Hier ist einfachheitshalber angenommen, daß der Halbmesser
des Kreises B gleich dem Durchmesser jedes Kreises A ist. Dies ist aber keine notwendige
Annahme. Werden die beiden Antennen in einem Sinne zusammengeschaltet, so ergibt
sich als Richtungscharakteristik einer derartigen zusammengesetzten Antenne die
Kardioide C. Kommutiert man aber den Schaltungssinn einer der beiden Antennen, so
erhält man als Richtungscharakteristik die Kardioide C', die zur Kurve C symmetrisch
ist. Hat der Senderstrahl die Richtung S 0, so erhält man bei der einen Schaltung
der Antennen (mit der Kardioide C) eine durch die Strecke 0-M meßbare und bei der
anderen Schaltung der Antennen eine durch die Strecke 0-L meßbare elektromotorische
Kraft. Diese elektromotorischen Kräfte wirken bei der bekannten Anordnung abwechselnd
in einem sehr schnellen Rhythmus auf einen Empfänger mit Gleichrichter, dessen Ausgangsgleichstrom
synchron 'mit der Antennenumschaltung komrnutiert wird und auf ein elektrodynamisches
oder elektromagnetisches Anzeigegerät einwirkt, welches somit abwechselnd in schneller
Aufeinanderfolge entgegengesetzt gerichtete Impulse erhält, die durch die Strecke
0-M bzw. 0-L gemessen werden können. Die resultierende Wirkung kann somit durch
die Strecke L-M gemessen werden. Wenn die Strahlrichtung S 0 mit der Richtung y,
y' der Querachse der Rahmenantenne zusammenfällt, so erhält der Zeiger des Indikators
keinen Ausschlag aus seiner Mittellage. Befindet sich der Sender, wie dies in der
Abb. r dargestellt ist, rechts von der Achse y, y', so schlägt der Indikatoranzeiger
nach rechts
aus. Befindet sich dagegen der Sender links von der
Achse y, y', so schlägt der Indikatorzeiger nach links aus.
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Natürlich schlägt der Indikatorzeiger auch dann nach rechts aus, wenn
der Peilstrahl die Richtung S,0 hat. Um zu prüfen, ob der Peilstrahl von vorn (in
der Richtung S 0) oder von hinten (in der Richtung S10), ankommt, braucht der Pilot
nur seinen Peilrahmen oder, wenn dieser im Flugzeug fest eingebaut ist, sein Flugzeug
nach rechts 'zu drehen. Hierbei wird das Achsenkreuz .x', x
und y', y mit
den darauf bezogenen Richtungscharakteristiken in der Richtung der Uhrzeigerbewegung
verdreht. Hätte der Peilstrahl die Richtung S q, so nähert sich dann die Strecke
M-L dem Punkt K, wird also kleiner; und der Ausschlag des Indikatorzeigers geht
zurück; kam aber der Peilstrahl in der Richtung Si 0, so entfernt sich die Strecke
Mi-Li vom Punkt KI, wird also größer, und der Ausschlag des Indikators nimmt zu.
Auf diese Weise kann man erkennen, ob der Sender sich vorn oder hinten befindet.
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Diese bekannten Sicht-Ablese-Peiler haben trotz ihrer mit der oben
beschriebenen Wirkungsweise verbundenen Vorteile keinen-Eingang in die Praxis finden
können, da sie eine Reihe von Mängeln besitzen. Alle elektromagnetischen oder elektrodynamischen
Instrumente für die Sichtablesung sind verhältnismäßig wenig empfindlich, jedenfalls
erheblich unempfindlicher als die Kopftelephone des Gehörpleilers.. Pfeiler mit
der Sichtablesung brauchen daher eine erhöhte Verstärkung. Sie brauchen auch einen
größeren Aufwand an Schaltmitteln und Zubehör und haben daher keine große Betriebssicherheit,
Weiterhin haben die Anzeigeinstrumente Ausschlagsbereiche, die nur bestimmten Intervallen
der zugeführten Energiebeträge entsprechen. Sie müssen also häufig im Betriebe in
ihrer Empfindlichkeit umgestellt werden, entsprechend verschiedener Feldstärken
der Peilstrahlen, die sowohl von der Entfernung des Senders wie auch von; dessen
Leistung abhängig, sind. Dagegen beherrscht das Telephon das größte bisher bekannte
Energieänderungsintervall von dem kleinsten bis zu sehr starken Energiebeträgen.
Es kann. also von der größten Entfernung bis zum kleinsten Abstand, bei dem das
Peilen noch benötigt wird, unverändert verwendet werden.
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Der größte Übelstand bei dem Sicht-Ablese-Peiler besteht aber darin,.
daß. man nicht unterscheiden kann, ob die angezeigten Energien von Ldem gewünschten
Peilsender herrühren oder ob diese Energiebeträge von atmosphärischen Störungen
oder von anderen Sendern erzeugt werden. Daher wären derartige Sicht-Ablese-Peiler
nur verwendbar in Verbindung mit einer Gehörabstimmung und Gehörkontrolle, was die
ganze Peilanordnung noch komplizieren würde.
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Nach der Erfindung kann der Peiler, bei dem von der -abwechselnden
Umschaltung von zwei Antennen auf zwei symmetrische Kardloiden Gebrauch gemacht
wird, dadurch brauchbar gemacht werden, daß; statt die von den beiden Kardioiden
herrührenden Impulse auf ein integrierendes Instrument einwirken zu lassen, die
beiden Kardioiden durch verschiedene Merkmale akustisch erkennbar gemacht werden.
I?ies kann z. B. dadurch geschehen, daß die eine Kardioide durch einen langen Strich
und die andere durch zwei kürzere Striche gekennzeichnet wird. Wenn z. B. die Lautstärke
der langen Striche der Streckenlänge 0-1V1 (s. Abb. I) und die Lautstärke der darauffölgenden
Paare von kurzen Strichen der Streckenlänge 0-L entspricht, wenn also die
langen Strecken lauter sind als die kurzen, so bedeutet das, daß der Sender sich
rechts von der Achse y', y befindet; überwiegt dagegen die Lautstärke der
kurzen Striche, so zeigt dies, daß der Sender links ist. Sind die Lautstärken der
beiden Zeichen gleich, so bedeutet dies, daß der Sender sich in der Achse y' y befindet.
Ob der Sender sich vorn oder hinten befindet, 'kann in ähnlicher Weise geprüft werden
wie beim b:ekanriten Peil-er mit dem stromintegrierenden Indikator. Hat der Pilot
z. B. erkannt,. daß sich der Sender rechts befindet, so wendet er den Peilrahmen
bzw. däs Flugzeug nach rechts. Wenn hierbei die Unterschiede in der Lautstärke der
beiden Zeichen abnehmen, so ist der Sender vorn.; wenn sie zunehmen, so ist der
Sender hinten..
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An Stelle der verschiedenen Kennzeichnung der beiden Kardioiden durch
verschieden lange Striche könnten auch beliebige andere, z. B. verschiedene Tonfärbungen
durch Frequenzverdopplung oder einseitige oder verschiedenartige Überlagerung usw.,
erzeugt werden. Auch könnte man jeder Kardioide durch Unterbrecher oder rotierende
Kondensatoren oder durch Modulierung der Verstärkerstufe mit verschiedenen Niederfrequenzen
je einen anderen Frequenzrhythmus aufdrücken. In diesem Fall könnte parallel zu
der telephonischen Wahrnehmung auch eine optische Wahrnehmung mit Zungenfrequenzmessern
vorgesehen werden.
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Die Peiler mit abwechselnder Umschaltung ihrer Antennen auf zwei akustisch
unterscheidbare Kardioiden haben insbesondere für die Zwecke der Flugnavigation
den Vorteil vor den Minimumpeilern, daß man bei den ersteren die erforderlichen
Reichweiten mit geringeren Verstärkungsmitteln erzielen kann.
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Es ist bereits bekannt, bei einem Empfangsantennensystem
mit
kardioidaler Empfangscharakteristik durch Umschaltung des gegenseitigen Richtungssinnes
der beiden Komponenten der Richtungscharakteristik (der von der Richtung unabhängigen
und der von ihr abhängigen Komponente) die Empfangskardioide um i8o° umzulegen und
durch akustischen Vergleich der Empfangsstärke in beiden Fällen, d. h. durch den
Vergleich der Lautstärke, festzustellen, ob der Peilstrahl mit der Achse, um welche
die kardioidale Charakteristik umgeklappt wird, zusammenfällt. Da aber hierbei jede
Kardioide nicht durch eine besondere akustische Kennung unterschiedlich gemacht
wurde, so konnte man mit dieser bekannten Methode nur feststellen, ob das Antennensystem
von der richtigen Peileinstellung abweicht, aber nicht, nach welcher Richtung diese
Abweichung erfolgt.
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Es ist ferner eine Schaltung für Richtungsempfang mit Vielfachantennen
bekannt, wobei zwei gemeinsame drehbare Bürstenpaare angeordnet sind; die einen
bestimmten Winkel miteinander bilden und so mit dem Empfänger verbunden sind, daß
durch eine automatische Unterbrecheranordnung, z. B. eine rotierende Walze, abwechselnd
das eine oder das andere Bürstenpaar mit dem Empfänger verbunden wird. Hierbei wurde
jedes Bürstenpaar durch eine zugehörige akustische Kennung von dem anderen Bürstenpaar
unterschiedlich gemacht. Diese Anordnung ist äquivalent mit einem aus zwei gekreuzten
Rahmen bestehenden Empfangssystem, von denen abwechselnd der eine oder der andere
eingeschaltet wird und eine entsprechende akustische Kennung besitzt. Ein derartiges
System besitzt den Nachteil einer Mehrdeutigkeit, da hierdurch der ganze Raum in
vier Quadranten geteilt wird, in denen das eine oder das andere akustische Zeichen
mit größerer Stärke empfangen wird; bereits die Unterscheidung von zwei benachbarten
Quadranten ist sehr mühsam und kompliziert; die Unterscheidung von gegenüberliegenden
Quadranten (d. h. des Richtungssinnes) ist aber hierbei ganz unmöglich.
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Erst die erfindungsgemäße Kombination von zwei an sich bekannten Maßnahmen,
nämlich die Verwendung eines Antennensystems mit um i 8o° umschaltbarer kardioidaler
Richtungscharakteristik und die Benutzung verschiedener akustischer Kennungen für
jede dieser kardioidalen Charakteristiken, erlaubt eine sichere, schnelle, fast
ohne jede Überlegung erfolgende eindeutige Feststellung der Orientierung des Flugzeuges
gegenüber dem Peilsender.
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Zur Regelung der Erkennungsschärfe (zur präziseren Bestimmung der
Peilstrahlrichtung) kann man den Umstand benutzen, daß bei kleineren Entfernungen
vom Sender eine schwächere Empfangsfähigkeit genügt. Man kann daher durch das Regeln
der elektromotorischen Kräfte, die von einer der beiden Empfangsantennen, z. B.
von der urigerichteten Antenne herrühren, entweder eine große Reichweite erzielen
(wobei die elektromotorische Kraft aus der urigerichteten Antenne groß zu machen
ist) oder eine größere Erkennungsschärfe erreichen, wofür die elektromotorische
Kraft aus der urigerichteten Antenne klein zu machen ist. Da hierbei die beiden
Herzkurven C und C ihre Gestalt in gleicher Weise ändern und also zueinander
symmetrisch bleiben, so behält auch bei großen Variationen der elektromotorischen
Kräfte der beiden Antennen die Erkennungslinie y', y immer die gleiche Lage zum
Peiler.
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Der Einfluß der Einstellung der elektromotorischen Kräfte der Antennen
auf die Erkennungsschärfe kann wie folgt erklärt werden Bei der Annäherung der Peilstrahlrichtung
S O an die Richtung y, y' der Erkennungslinie wird die Strecke L-M immer kleiner
und schrumpft zu einem Punkt K zusammen, wenn der Sender in der Linie y', y liegt.
Umgekehrt wächst diese Strecke mit der wachsenden Abweichung des Peilstrahles von
der Linie y', y, und diese Abweichung ist desto schärfer zu erkennen, j e schneller
diese Strecke wächst, also je spitzer der Winkel T K T' zwischen den Tangenten
der beiden Kardioiden im Punkt K ist. Bei den Verhältnissen der Abb. i beträgt dieser
Winkel 9o°. Hierbei ist die von der urigerichteten Antenne herrührende EMK (Halbmesser
des Kreises B) gleich der maximalen, von dein Rahmen herrührenden EMK (Durchmesser,
der Kreise AA). Wenn nun beim kleineren Abstand vom Sender die von der urigerichteten
Antenne herrührende EMK z. B. auf einen halben Betrag des vorigen eingestellt wird,
so erhalten die beiden Kardioiden die aus der Abb. a ersichtliche Gestalt. Der Winkel
T K T' zwischen den Tangenten im Punkt K wird kleiner (angenähert gleich
53°) und die Erkennungsschärfe größer.
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Bei sehr großen Abständen, wo keine so bedeutende Erkennungsschärfe
erforderlich ist, kann man dagegen die von der ungerichteten Antenne herrührende
EMK vergrößern. Dies ist in der Abb. 3 dargestellt. Der Radius des Kreises B ist
hier doppelt so groß genommen wie der Durchmesser der Kreise A A. Die Kardioiden
C C nähern sich der Gestalt des Kreises, ihre Flächen werden größer,
die Reichweite ist dementsprechend auch vergrößert; aber die Erkennungsschärfe ist
hier kleiner, da der Winkel T KT' jetzt auf 1a7° gestiegen ist.
Der
P;eüer nach der -Effaidung ist' sowohl für die bisher für Peilungen benutzten verhältnismäßig
langen als auch für die kurzen und ultrakurzen Wellen verwendbar.