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Peiler, insbesondere für Luftfahrzeuge Die Erfindung betrifft einen
Peiler, insbesondere für Luftfahrzeuge, mit selbsttätiger optischer Anzeige der
Abweichung der Rahmennormale von der Peilrichtung.
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Bei Flugzeugen wird häufig ein Peiler mit einfacher Rahmenantenne
verwendet, wie er gewöhnlich auf Schiffen benutzt wird. Diese Peiler werden in manchen
Fällen fest montiert, gewöhnlich quer zum Schiffskörper. In diesem Falle bleibt
der Empfängerausgang. auf Null, wenn das Flugzeug direkt nach der Sendestation gerichtet
ist. Bei einer solchen Ausbildung ist die Anbringung einer automatischen Lautstärkeregelung
mit Schwierigkeiten verbunden, und es ist ferner störend, daß man das Fahrzeug drehen
muß, um festzustellen, ob es sich auf richtigem Kurs befindet.
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Bei Peilern, die die Rechts- und Linksabweichung anzeigen, kann der
Beobachter die Flugrichtung, aber nicht den Flugsinn feststellen, d. h. der Beobachter
weiß, ob der Empfänger sich auf einer durch den Sender gezogenen Linie befindet,
kann aber nicht feststellen, ob das Flugzeug nach dem Sender hin oder von dem Sender
weg gerichtet ist.
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Derartige Anordnungen sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt.
Eine dieser bekannten Einrichtungen besteht darin, daß der gegenseitige Kopplungssinn
einer gerichteten und einer ungerichteten Antenne durch Drehung einer Koppelschleife
stetig umgeschaltet und synchron damit die Stromrichtung eines Anzeigeinstrumentes
gewechselt wird. Als Anzeigeinstrument wird ein elektrodynamisches Voltmeter benutzt,
dessen Statorspule von einem Wechselstrom durchflossen wird. Der Nachteil solcher
Anlagen liegt in dem Spezialanzeiger, der unempfindlich ist und leicht zu Fehlanzeigen
Anlaß gibt. Andere bekannte Zielfluggeräte beruhen auf folgendem Prinzip: Der Kopplungssinn
einer gerichteten und einer ungerichteten Antenne wird durch einen Schalter in schnellem
Rhythmus umgeschaltet. Ein zweiter Schalter schaltet synchron die Stromrichtung
des Anzeigeinstrumentes um. Als Anzeiger dient hierbei ein normales Drehspulinstrument,
welches eine Standanzeige ergibt. Da es bei kleinen Abmessungen aber schwierig ist,
die Abweichung von der richtigen Flugrichtung festzustellen, so sind auch diese
Einrichtungen für Zielfluganlagen ungeeignet.
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Schließlich sind Anlagen bekannt, bei denen zwar auch eine eindeutige
Anzeige der Abweichung von der richtigen Flugrichtung erfolgt, bei denen aber zwei
Richtantennen und eine ungerichtete Antenne zur Anwendung
gelangen.
Der hierfür notwendige Aufwand ist derart hoch- daß -,sich --eine Einführung der
Anlagen zum Gebrauch in Flugzeugen verbietet. -Die erfindungsgemäße Zielfiugeinrichtu"r;
ist dadurch gekennzeichnet, daß die von eindi ungerichteten und einer gerichteten
@ntenni gelieferte Signalenergie in kurzen Stößen ohne Umkehrung des Kopplungssinnes
geändert wird und die Abweichung von dex richtigen Flugrichtung in einem Instrument
durch stoßweise Ausschläge nach der einen oder anderen Richtung abgelesen werden
kann, ohne daß es notwendig ist, die Stromrichtung des Instrumentes umzukehren.
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Auf der Zeichnung zeigt Fig. i eine Schaltung gemäß der Erfindung
und Fig. 2 die zweckmäßige Anordnung des Empfängers auf dem Flugzeug.
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Der Peiler enthält leine ungerichtete AntenneA und eine gerichtete
RahmenantenneB. Der Rahmen B, der eine oder mehrere Wicklungen 2 enthält, die bei
3 symmetrisch geerdet sind und durch einen Drehkondensator 5 auf die Betriebswelle
abgestimmt werden, liegt normalerweise quer zum. Körper des Luftfahrzeuges und erhält
deswegen minimale induzierte Spannung, wenn das Fahrzeug nach dem Sender zu oder
von diesem weg gerichtet ist. Die am Rahmen B erzeugte Hochfrequenzspannung wird
über den Blockkondensator i o dem -Steuergitter 9 der Verstärkerröhre 8 zugeführt.
Diese hat eine doppelte Funktion und ist deshalb zweckmäßig eine Schirmgitterröhre.
Die in 8 verstärkten Schwingungen werden von- der Anode i i dem Resonanzkreis 13
zugeführt, der die Induktanä 15 und den Drehkondensator 16 enthält. Die Vorspannung
für das Gitter 9 der Röhre wird von .einem Widerstand 18 in' einer später zu beschreibenden
Weise geliefert, während die Spannung für die Anode über die Spule 15 geliefert
wird.
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Die nicht gerichtete Antenne A, die durch Spule 20 und Drehkondensator
21 auf die Betriebswelle abgestimmt ist, -nimmt für alle Stellungen des Fährzeuges
annähernd gleiche Energiebeträge auf.- Die an den Klemmen des Kreises 20, 2i auftretenden
Spannungen werden über den Kondensator 23 dem Steuergitter 24 des Verstärkers 25
zugeführt und aus dessen' Anodenkreis auf - den Kreis 27 übertragen,-bestehend aus
Spule 28 und Kondensator 29. Die im Schwingkreis 27 auftretenden Signalspannungen
werden über den Konderisator_B'C der Steuerelektrode 3o eines zweiten Verstärkers
32 und von dort dem Schwingkreis 13 zugeführt. In ,diesem Schwingkreis erscheinen--'
also die von den beiden Antennen aufgenommenen Signale. 25 ist zweckmäßig gleichfalls
eine Schirmgitterröhre, deren Schirmgitter 36 zweckmäßig mit einem Punkt des Potentiometers
P verblnden ist, dessen eine Klemme mit Erde 'inM , dessen andere Klemme mit der
Anoden-`b.äiterie der Röhren 3o und 8 verbunden -ist.
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Auch 32 ist zweckmäßig eine Schirmgitterröhre.
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Die Anodenspannungen für die Röhren 25 und 32 werden über Induktanzen
28 und 15 von der Anodenbatterie der Röhre 8 geliefert. Die hochfrequenten Schwingungen
werden um diese Batterie dadurch umgeleitet, daß diejenigen Klemmen der Schwingungskreise
27 und 13, die in bezug auf die Hochfrequenz niedrigere Spannung haben, über Kondensatoren
C mit Erde und die Schirmgitter 'direkt über andere Kondensatoren mit Erde verbunden
sind.
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Der Rahmen B muß symmetrisch zu Erde angeordnet werden. Dieses ist
einmal dadurch erreicht, daß der elektrische Mittelpunkt des Rahmens, durch die
Leitung 3 geerdet ist. Weitere Unsymmetrien, die von der Wirkung der Kapazitäten
herrühren, werden durch den Drehkondensator 39 kompensiert.
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Bekanntlich sind die durch einen Rahmen von einer Signalwelle aufgenommenen
Spannungen um 9o° gegenüber der elektrischen Feldstärke der Welle versetzt, während
die durch eine nicht ,gerichtete Antenne aufgenommenen Spannungen in Phase mit der
erwähnten elektrischen Feldstärke sind. Die Signalspannungen, die durch die gerichtete
und durch die nicht gerichtete Antenne aufgenommen werden, dürfen daher nicht direkt
kombiniert werden, da sie nicht in Phase sind. Damit diese Kombination erfolgen
kann, muß man eine entsprechende Phasenverschiebung von 9o° vornehmen, was durch
den Phasenschieber 27 erfolgt. , Diese Phasenverschiebung kann auf einfache Weise
vorgenommen werden, da man nur in dem äußeren Kreis eine Anodenbelastungsimpedanz
vorzusehen braucht, die der induktiven oder kapazitiven Reaktanz der Röhre äquivalent
ist. In dem Kreise 27 ist die äußere Anodenbelastung eine kapazitive Reäktanz. Im
übrigen kann diese Phasenverschiebung auf beliebige bekannte Weise erhalten werden.
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Die im Kreis 13 auftretenden kombinierten Signalspannungen werden
über Leitung 40 und Blockkondensator 41 der Steuerelektrode 42' in einem Radioempfänger
42 zugeführt.
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Zur Erhöhung der Trennschärfe ist es möglich, dies durch niederfrequente
Maßnahmen zu erreichen. Wenn der Empfänger besonders auf Zeichen von einem gegebenen
Sender ansprechen soll, kann dieser letztere mit einer charakteristischen Frequenz
tonmoduliert werden. In diesem Falle richtet
der Empfänger 42 den
modulierten Träger gleich und erzeugt die Signalmodulationsfrequenz, die auf irgendeinen
Selektionskreis geschaltet werden kann, etwa vibrierende Zungen oder Filterkreis.
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Die von dem Empfänger 42 abgenommenen Wechselspannungen werden der
Steuerelektrode 43 der Gleichrichterröhre 44 zugeführt. Dieser Gleichrichter wandelt
die Signalspannungen in gleichgerichtete Stromimpulse im Anodenkreis von 44 um.
Die Anode 45 dieser Röhre ist über die Batterie 46 und das Amperemeter 4T mit zwei
in Reihe geschalteten Widerständen 48 und 49 und der Kathode 5o' von 44 über Erde
verbunden. Der Widerstand 49 liegt parallel zu einem Kondensator 5o. Der durch 49
hindurchgehende gleichgerichtete Strom wird über die Leitung A V C den Steuerelektroden
9 und 24 von 8 und 25 zugeführt und bewirkt die automatische Lautstärkeregelung.
Die Kapazität 50 und der Widerstand 49 bilden einen Zeitregelkreis, der die
Gesch«-indigkeit der Wirkung der automatischen Stärkeregelung bestimmt. Mit anderen
Worten, die Zeitverzögerung, mit der ein Anwachsen der Signalstärke im Strom im
Gleichrichter 45 eine Spannungsänderung an den Steuergittern von 8 und 25 ergibt,
bestimmt sich durch die Konstanten des Kreises 50, 49. Der Zweck der automatischen
Lautstärkeregelung AV C
und des Zeitregelkreises 49, 5o ist der, daß der Zeiger
H des Amperemeters M immer ungefähr in der Mitte der Skala gehalten wird.
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Um Hörempfang zu ermöglichen, ist die Steuerelektrode eines Verstärkers
52 über einen Kondensator 53 mit der Hochspannungsklemme des Widerstandes 48 verbunden.
Die verstärkten Impulse erscheinen an der Anode 54 dieser Röhre und in den Kopfhörern
56, die zwischen der' Anode 54 und der Kathode 57 von 52 liegen.
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Wenn im Betriebe der Rahmen B aus der zur Richtungslinie durch den
Sender senkrechten Stellung, bei der keine Signale aufgenommen werden, gedreht wird,
so wird in ihm eine Spannung induziert, da einige Kraftlinien in der Wellenfront
die senkrechten Teile des Rahmens schneiden. Die Richtung dieser induzierten Spannung
hängt davon ab, -%vie der Rahmen gedreht wird. So wird bezüglich des Gitters von
25 der Spannungsausgang dieser Röhre in diesem Falle um i 8o' gegenüber den Fällen
verschieden sein, wo der Rahmen in der entgegengesetzten Richtung aus der Stellung
minimalen oder@Nulliempfanges gedreht wird. Da die dem gemeinsamen Kreis 13
von der vertikalen Antenne zugeführte Spannung zu allen Zeiten in derselben Phase
ist, wird die Spannung von dem Rahmen der Spannung von der senkrechten Antenne im
Kreis 13 entgegenwirken, wenn der Rahmen in der einen Richtung gedreht wird, sich
aber zu ihr addieren, wenn der Rahmen in der anderen Richtung gedreht wird. Im Betriebe
dieses Systems ist beabsichtigt, daß die Verstärkungscharakteristik der Röhre 8
periodisch für eine verhältnismäßig -kurze Zeitdauer beträchtlich geändert wird.
Wenn die Verstärkung von 8 plötzlich geändert wird, tritt ein plötzliches Ansteigen
oder Abfallen der Signalspannung auf, die durch die Röhre 8 dem gemeinsamen Kreis
13 zugeführt wird. Dieses hat ein plötzliches Zunehmen oder Abnehmen der
Spannungen in dem Schwingkreis zur Folge, da, wie oben erwähnt, die Phase der Änderungen,
die von den durch die nicht gerichtete Antenne aufgenommenen Signalen herrühren,
sich um 9o° verschoben hat, so daß diese Spannungen sich entweder zu den Spannungen
aus dem Rahmen in dem gemeinsamen Kreis 13
addieren oder davon subtrahieren.
Diese resultierende Spannung wird dem Empfänger 42 über die Leitung 40 zugeführt,
und dieses Zunehmen oder Abnehmen der Spannung im Kreise 13 wird eine plötzliche
Ablenkung der Nadel des Amperemeters M zur Folge haben, deren Richtung davon abhängt,
wohin der. Rahmen aus der Stellung minimalen Empfanges gedreht war. Wenn also der
Rahmen B in der einen Richtung gedreht wird, wird der Zeiger H nach rechts abgelenkt
und umgekehrt. Durch die automatische Stärkeregelung AV C und 49 und 5o kann
der Zeiger H unter normalen Bedingungen angenähert auf der Mitte der Skala unabhängig
von der durch die Antennen aufgenommenen Signalstärke gehalten werden. Die Zeitkonstante
der automatischen Stärkeregulierungseinrichtung wird so- groß gemacht, daß diese
Einrichtung auf kurze Spannungsstöße, %vie sie infolge der stoßweise auf das Schirmgitter.
der Röhre 8 ausgeübten, die Energieabgabe dieser Röhre beeinflussenden Impulse auftreten,
nicht anspricht und entsprechende stoß-,veise Ausschläge des Amperemeters M zuläßt,
aber bei langsameren Spannungsänderungen richtig zur Wirkung kommt, so daß hierbei
der Zeiger H des Amperemeter s M in seiner mittleren Lage bleibt.
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Die Regelung der Verstärkung in der Kopplungsröhre 8 kann auf beliebige
Weise erfolgen. Zweckmäßig wird ein Kipp- oder ReIaxationsoszillator 6o verwendet,
bestehend aus einer Zweielektrodenröhre, deren 4node 61 über einen Kondensator C@
mit ihrer Kathode 63 verbunden ist. Die Vorspannung für die Anode wird von der Quelle
64 über einen Widerstand R, geliefert. Die in 6o erzeugten niederfrequenten Schwingungen
weiden
über Kondensator 66 und Widerstand 67 der Steuerelektrode 68 einer Röhre 69 zugeführt,
die durch die Quelle 7o und den Widerstand-7i auf der gewünschten Gitterspannung
gehalten wird. Die in 6o erzeugten niederfrequenten Schwingungen werden in 69 verstärkt
und denn Schirmgitter 73 von 8 zugeführt. Diese Spannungen bestimmen die Verstärkungscharakteristik
dieser Röhre und rufen plötzliche Zu- oder Abnahme der resultierenden Spannung im
Kreise i3 hervor. Diese Spannungsänderungeni werden in der obenbeschriebenen Weise
nutzbar gemacht. Die Spannung für die Anode 72 von 69 wird von einer Quelle 75 über
eine Eisendrossel 74 geliefert. Der Relaxationsoszillator 6o erzeugt .eine sägezahnförmige
Wellenform, die dem Gitter von 69 zugeführt wird und einseitige Impulse von kurzer
Dauer, aber beträchtlicher Stärke in der Drossel74 hervorruft, die dann dem Schirmgitter
73 von 8 zugeführt werden und dadurch diese Röhre modulieren-Der Vorteil der erfindungsgemäßen
Zielflugempfangseinrichtungliegt vor allem darin, daß keinerlei mechanische Schalter
oder sonstige rotierende Teile verwendet werden, die sehr leicht zu Störungen Anlaß
geben. Die Anzeige erfolgt durch stoßweise Ausschläge, die erfahrungsgemäß sehr
leicht abgelesen werden können, so daß Fehlflüge vermieden werden.
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Durch die obenbeschrieb.ene Einrichtung ist man nicht nur imstande,
zu bestimmen, ob das Luftfahrzeug von der Richtung nach dem Sender abgewichen ist,
sondern auch, ob es nach dem Sender zu oder von diesem abfliegt. Dieses kann man
dadurch feststellen, daß man das Fahrzeug so steuert, daß keine Ausschläge des Zeigers
erfolgen. Zu diesem Zwecke wird das Fahrzeug in die Richtung der Übertragungslinie
gelegt und dann absichtlich etwas nach einer Richtung, etwa nach rechts, abgedreht.
Dieses ändert das Vorzeichen der Signalspannung, die durch den Rahmen 'aufgenommen
und dem Kreis 13 zugeführt ist. Man wird dann beobachten, daß die Ausschläge
des Zeigers H nach rechts erfolgen. Wenn bei derselben Anordnung das Fahrzeug sich
vom Sender wegbewegt, würde dasselbe Manöver ein Ausschlagen des Zeigers H nach
links zur Folge haben.
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Bei einer Abänderung dieses Systems kann. an Stelle der senkrechten
Antenne A eine zweite Rahmenantenne vorgesehen werden, die rechtwinklig zum Rahmen
B liegt. In diesem Falle ist der Phasenkorrektionskreis 27 nicht notwendig. Mit
dieser Abänderung läßt sich jedoch nicht feststellen, ob das Luftfahrzeug nach dem
Sender zu oder von diesem wegfliegt.
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Der Niederfrequenzverstärker 52 soll das Abhören des Signals gestatten,
falls dieses erwünscht ist.
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Die normale Stellung des Zeigers H ändert sich langsam mit einer Änderung
der Feldstärke des Signals. Dieser Zeiger bildet infolgedessen eine Einrichtung
zum Schätzen des Abstandes vom Schiff zum Sender. Der durch die Röhren 25 und 8
aufgenommene Anodenstrom ändert sich auch mit einer Änderung der Feldstärke des
Signals, und infolgedessen liefert ein in einen dieser beiden Anodenkreise eingeschaltetes
Meßgerät dem Piloten gleichfalls eine sehr praktische Einrichtung zur Schätzung
des Abstandes zwischen seinem Fahrzeug und dem Sender.