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Vorrichtung zum Empfang und zur Richtungsbestimmung von in einem Medium
sich fortpflanzenden Schwingungen, insbesondere von Schallschwingungen im Wasser
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zum Empfang und zur Richtungsbestimmung
von in einem Medium sich fortpflanzenden Schwingungen, insbesondere von Schallschwingungen
im Wasser, mittels gerichteter, vorzugsweise durch natürliche Drehung (Drehbasismethode)
oder künstliche Drehung (Kompensationsmethode) auf das Maximum der Lautstärke einstellbarer
Empfangsgebilde.
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Bei den bekannten Vorrichtungen dieser Art ist die Richtschärfe abhängig
von der Größe des Empfangsgebildes relativ zur Wellenlänge der zur Richtungsbestimmung
benutzten Schwingungen. Will man hierbei also eine große Richtschärfe erzielen,
so muß man z. B. durch Anordnung entspred£ender Bandfilter möglichst Schwingungen
hoher Frequenz bzw. Empfangsgebilde von großen Abmessungen zur Richtungsbestimmung
verwenden. Bei der Richtungsbestimmung mittels Schallwellen ist jedoch die Verwendung
hoher Frequenzen unvorteilhaft, weil die hohen Frequenzen sich viel schlechter ausbreiten
als die SchallwelIen niederer Frequenz. Ebenso ist natürlich auch eine Vergrößerung
der Empfangsgebilde mit Nachteilen verbunden und tunlichst zu vermeiden.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ohne Erhöhung der zur Richtungsbestimmung
benutzten Frequenz und Vergrößerung der Empfangsgebilde eine Steigerung der Peilschärfe
zu erzielen.
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Diese Aufgabe ist gemäß der Erfindung dadurch gelöst worden, daß
die Empfangsanordnung beispielsweise unter Anwendung der aus dem Rundfunk zur dynamischen
Lautstärkeregelung bekannten Mittel die ankommenden Schwingungen in einer Intensität
zur Anzeige bringt bzw. auf die Anzeigevorrichtung
einwirken läßt,
die nach einer exponentiellen Funktion mit der Intensität der ankommenden Schwingungen
wächst.
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Dadurch wird eine erhebliche Verschärfung der Richtcharakteristik
erzielt, und es kann eine bestimmte vorgegebene Peilschärfe mit einem Empfangsgebilde
wesentlich geringerer Abmessungen oder unter Ausnutzung niederer Frequenzen zur
Richtungsbestimmung erreicht werden. Gleichzeitig mit der Verschärfung der Richtcharakteristik
wird auch erreicht, daß das Hauptmaximum wesentlich mehr verstärkt wird als die
intensitätsschwächeren Nebenmaxima, so daß sich das Hauptmaximum stärker als bisher
aus den Nebenmaxima heraushebt und infolgedessen leichter zu erkennen ist. Die größere
Peilschärfe hat außer der genaueren Richtungsbestimmung auch noch den Vorteil, daß
sich nahe beieinanderliegende Peilobjekte schärfer voneinander trennen lassen.
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Auf der Zeichnung ist die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel
dargestellt.
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Fig. I zeigt das Schaltbild einer Vorrichtung nach der Erfindung
zur Richtungsbestimmung von Schallwellen; Fig. 2 und 3 veranschaulichen die Wirkungsweise
der Vorrichtung nach Fig. 1.
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In Fig. 1 ist a eine im Wasser um eine senkrechte Achse drehbare,
als Empfangsgebilde dienende Anordnung von Unterwasserschallschwingern. Fig. 2 veranschaulicht
die Richtcharakteristik b dieser Anordnung für eine bestimmte Frequenz, d. h. den
Verlauf der Schwingungsamplitude in Abhängigkeit von der Drehstellung der Schwingeranordnung.
Die Kurve weist wie üblich ein Hauptmaximum und Kebenmaxima auf, deren Lage und
Form wie bekannt von den Abmessungen der Schwingeranordnung und der Frequenz der
zur Richtungsbestimmung benutzten Schallwellen abhängt.
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Die von der Schwingeranordnung a aufgenommenen Schallwellen werden
in bekannter Weise in elektrische Spannungen umgewandelt, sodann einem Verstärker
c zugeführt und in einem Telephon k hörbar gemacht oder sonstwie zur Anzeige gebracht.
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Der Verstärker c ist erfindungsgemäß mit einer Einrichtung zur dynamischen
Lautstärkeregelung versehen, wie sie z. B. im Rundfunk zum Ausgleich von sendeseitig
vorgenommenen Lautstärkeverzerrungen angewandt wird. Es werden hierbei die ankommenden
Schallschwingungen benutzt, um nach Verstärkung und Gleiehrichtung in einer Anordnung
g, Ii die Empfindlichkeit des Verstärkers c zu regeln.
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Durch diese Lautstärkeregelung wird bewirkt, daß der Verstärkungsgrad
v mit der In-Intensität 1 des ankommenden Schalles wächst, z. B. gemäß der Kurven
(Fig. 3). Dadurch erfährt die natürliche Richtcharakteristik b eine Verzerrung,
wie durch die Kurve 1 der Fig. 2 veranschaulicht. Durch Vergleich der beiden Kurven
ist leicht zu erkennen, daß das Hauptmaximum der Richtcharakteristik wesentlich
schmaler geworden ist. Infolgedessen ist eine erheblich schärfere Richtungsbestimmung
möglich als bei unverzerrter Verstärkung der natürlichen Richtcharakteristik b.
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Außerdem treten die Nebenmaxima gegenüber dem Hauptmaximum nunmehr
sehr stark zurück, so daß sie selbst bei verhältnismäßig großer Intensität am Eingang
des Verstärkers auch für das ungeübte Ohr deutlich vom Hauptmaximum zu unterscheiden
sind.
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Es wird also durch die neue Schaltung sowohl eine Erhöhung der Peilschärfe
als auch ein stärkeres Herausheben des Hauptmaxi--mums aus den Nebenmaxima erzielt.
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Was oben für das Anpeilen eines einzelnen Tones gesagt ist, gilt
ebenso für das Anpeilen von Geräuschen oder Tongemischen.
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Auch hier erfährt das Hauptmaximum der Richtcharakteristik für das
betreffende Frequenzgemisch durch die dynamische Lautstärkeregelung eine außerordentliche
Ver schärfung und wird stärker aus dem Niveau der Nebenmaxima herausgehoben.
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Natürlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte Beispiel beschränkt,
vielmehr sind noch mancherlei Abänderungen und andere Ausführungen möglich. Insbesondere
kann die dynamische Lautstärkeregelung auch auf jede andere, z. B. aus dem Rundfunk
bekannte Art und Weise durchgeführt werden.
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Die neue Vorrichtung hat besondere Bedeutung für das Anpeilen von
Schallwellen, weil hierbei Schwingungen zur Anwendung kommen, deren Wellenlänge
in der Größenordnung vergleichbar ist mit den Abmessungen der verfügbaren Antennen
und weil dort außer der Erlangung kleinerer Abmessungen auch die Herabsetzung der
zur Richtungsbestimmung benutzten Frequenz im Hinblick auf die Reichweite der Anlage
zu berücksichtigen ist. Die Erfindung läßt sich jedoch mit Vorteil auch beim Funkpeilen
verwenden. Schließlich ist die Erfindung auch anwendbar auf Empfangsanordnungen
mit mehreren, sektorenmäßig verteilten gerichteten Schwingern, die entweder je mit
einer besonderen Anzeigevorrichtung versehen sind oder wechselweise mit der gemeinsamen
Anzeigevorrichtung verbunden werden.