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Verfahren zur Richtungsbestimmung mittels rotierender Richtstrahlung
Das Hauptpatent betrifft ein Verfahren zur Richtungsbestimmung mittels rotierender
Richtstrahlung, bei dem von einer Sendestelle aus in einem periodischen Tastrhythmus
abwechselnd zwei unterscheidbare Richtstrahlungen derart ausgesandt werden, daß
eine Linie gleicher Strahlungsintensitäten entsteht. Gleichzeitig führt das. Richtantennensystem
eine gleichmäßige Rotationsbewegung aus. Beim Durchgang der Linie gleicher Intensitäten
durch eine bestimmte Richtung, z. B. die Nordrichtung, wird von der Sendestelle
kurzzeitig ein ungerichtetes Zeichen. gegeben. Auf der Empfangsseite wird das Azimut
dadurch gemessen, daß von diesem Bezugszeichen aus die unterschiedlichen Tästzeichen
vor und nach dem Durchgang der charakterischen Linie durch den Empfangsort getrennt
gezählt werden und daraus der Mittel-,vert gebildet wird. Die einzelnen Zeichen
sind dabei gemäß einem Merkmal des Hauptpatents auf der Sendeseite mit verschiedenen
Tonfrequenzen bei gleicher Zeichendauer moduliert.
Die im Hauptpatent
beschriebeneEmpfangseinrichtung ist derart aufgebaut, daß beide Modulationsfrequenzen
getrennten Gleichrichterkreisen. mit besonders gewählten Lade-und Entladezeitkonstanten
zugeführt werden; damit wird bezweckt, daß erst der am Ende jedes Zeichens erreichte
Spannungswert die Betätigung der beiden Zählwerke bewirkt.
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Die vorliegende Erfindung befaßt sich mit besonderen Maßnahmen auf
der Sendeseite,-um eine möglichst exakte Arbeitsweise der Empfangsanlage zu gewährleisten.
Gleichzeitig ermöglicht der Erfindungsvorschlag eine sehr zweckmäßige Ausgestaltung
der Hilfseinrichtungen für die abwechselnde Erzeugung der beiden. Richtstrahlungen.
Das Kennzeichen des neuen Verfahrens besteht nämlich darin, die Modulationsdauer
der einzelnen periodischen Aussendungen der beiden Richtstrahlungen bei zeitlicher
übereinstimmung derartig zu bemessen, daß die Modulation nur jeweils im Bereich
konstanter Hochfrequenzampditude erfolgt.
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Die Verhältnisse seien an Hand der Abbildungen näher erläutert.
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Abb. i zeigt den Tastvorgang in; Diagrammstellung und Abb. 2 die Anordnung
der Tas.t- und Modulationsmittel an dem rotierenden Antennensystem.
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In Abb. i a ist der Verlauf der Nie derfrequenzspannungen, wie sie
sich empfangsseitig aus der getasteten Hochfrequenz ergeben, und in Abb. i b sind
die am Ausgang der beiden obenerwähnten Gleichrichterkreise gewonnenen Modulationszeichen
selbst dargestellt.
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Während des Umlaufs der abwechselnd getasteten Richtdiagramme erfolgt
im Empfänger fortlaufend die Aufnahme der Tonfrequenzspannungen gemäß; dem dargestellten
Kurvenverlauf S1, S2 ... Mit D1, D2 USW-sind die entsprechenden Hochfrequenzamplituden
angedeutet. Während der Wirksamkeit der einen Richtcharakteristik ist die Hochfrequenzamplitude
D1 und während der Wirksamkeit der zweiten Richtcharakteristik die _ Amplitude D2
vorhanden. Innerhalb der einzelnen Tastzustände wird nun der Hochfrequenzsender
mit den zeitlich ebenfalls gleich langen Niederfrequenzzeichen S1, S2 moduliert.
Bedingung hierbei ist, daß das hochfrequente Trägerzeichen mindestens ebenso lang
wie das aufmodulierte Niederfrequenzzeichen ist. Gemäß der Erfindung sind jedoch
Maßnahmen getroffen, daß das Niederfrequenzzeichen kürzer ist als die Dauer jeder
Tas.thalbperiode und jeweils nur im Bereich konstanter Hochfrequenzamplitude ausgesendet
wird.
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In der Diagrammdarstellung (Abb. i a) ist die getastete hochfrequente
Trägerwelle prinzipmäßig durch rechteckförmige Tastzeichen dargestellt. Die Erzeugung
derartiger Tastzeichen könnte beispielsweise nach der bekannten Art durch in die
Reflektordipole der Richtantenne eingeschaltete Tastrelais erfolgen. Der Vorteil
des neuen Sendeverfahrens ist jedoch, daß die Form des hochfrequenten Trägerzeichens
auf die Wirksamkeit des Verfahrens keinen Einfluß hat. Es ist nämlich nicht notwendig,
daß das hochfrequente Trägerzeichen in seiner Länge und in seiner Form exakt bemessen
wird, sondern es ist lediglich erforderlich, daß ein Bereich gleichbleibender Amplitude,
etwa von der Länge A, vorhanden ist, der mindestens die Länge des Niederfrequenzzeichens.
besitzt, vorzugsweise jedoch etwas länger als dieses ist. Die Reflektortastung kann
dann mit weichem Einsatz erfolgen, so daß das Hochfrequenzzeichen trapezförmig ist
bzw. abgerundete Flanken hesitzt, wie es in Abb. i a durch die gestrichelten Linien
angedeutet ist. Auf Grund dieser Erkenntnis ist es möglich, die Sendeanordnung in
einfacher Weise so auszubilden, daß die Tastung der Reflektoren durch Verstimmung
mit Hilfe rotierender Kondensatoren erfolgt, wie dies an sich bekannt ist.
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Die Abb, a zeigt die gemäß weiteren Merkmalen der Erfindung aufgebaute
rotierende Sendeanordnung. Der Sendedipol ist mit D und die abwechselnd getasteten
Reflektoren sind mit Ri und R2 bezeichnet. Alle drei sind @/4-Dipole und mit den
Gegengewichten G, (J2 und G3 zusammen abgestimmt. Diese Gegengewichte können z.
B. Metallplatten, Metallnetze od. dgl. sein. Der Sendedipol D wird vom Hochfrequenzsender
S dauernd über den Transformator T gespeist. Die Reflektoren R1 und R2 sind mit
Hilfe der Spulen Li und L, und der Kondensatoren C1 und C2 abgestimmt. Diese Kondensatoren
Cl und C2 werden durch den Motor Klo in Rotation versetzt, und zwar in der
Weise, daß abwechselnd der eine Reflektor verstimmt ist, während der zweite abgestimmt
ist. Somit entsteht eine Trägerwelle, die etwa die Form der gestrichelt gezeichneten
Kurve der Abb. i a besitzt. Die beiden rotierenden Kondensatoren Cl und C.., werden
durch eine gemeinsame Achse vom Motor Mo
angetrieben. DieAnordnung kann jedoch
auch so getroffen sein, daß für jeden Kondensator ein besonderer Synchronmotor vorhanden
ist, die beide vom gleichen Netz gespeist werden. Durch letztgenannte Anordnung
wird der rotierende Sender vereinfacht, denn es wird die lange durchgehende Welle
für den Antrieb der rotierenden Kondensatoren erspart.
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Die besprochene Modulation des Hochfrequenzse nders mit in ihrer Länge
in bezug auf die Tastdauer genau bemessenen N iederfrequenzzeichen erfolgt nach
der weiteren
Erfindung durch "einen rotierenden Kollektor K, der
in Abhängigkeit von der Reflektortasteinrichtung umläuft. Er ist beispielsweise
auf der Welle befestigt, die die Tastkondensatoren bewegt. In dem Modulations.teil
1T werden die beiden Niederfrequenzen S1 und S2 erzeugt und mit Hilfe des Kollektors
K abwechselnd jeweils dann dem Hochfrequenz-Sender S zugeführt, wenn die zugehörige
Richtcharakteristik über einen gleichbleibenden Zeitbereich (vgl. den Bereich <q
der Abb. i a) wirksam ist.
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In Abb.3 ist eine zweckmäßige Ausführungsform der zur Tastung der
Reflektoren verwendeten rotierenden Kondensatoren dargestellt, deren Rotor z. B.
vier Flügel i bis 4 besitzen möge. Die gewünschte Kurvenform des getasteten; Trägers
ist etwa trapezförmig, d. h. sie besitzt einen schrägen Anstieg, einen bestimmten
konstant bleibenden Bereich und einen schrägen Abfall. Diese Kurvenform kann durch
entsprechende Formgebung der Kondensatorplatten erreicht werden, z. B. kann man
die Rotor- und Statorplatten radial zuschneiden oder auch so ausbilden, daß, beide
Rechteckforrn, d. h. parallel verlaufende Kanten, besitzen. Im erstgenannten Fall
wird die Fläche der getasteten Kurve steil ansteigen, da bei Eindrehen des Rotors
in den Stator sofort eine große Anfangskapazität wirksam wird, während im letztgenannten
Fall ein allmählicher Anstieg erfolgt, da auch dieAnfangskapazität langsam zunimmt.
Durch entsprechende Mittelwerte hat man es, in der Hand, auf sehr einfache Weise
die gewünschte Kurvenfarm herzustellen.
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Im Hauptpatent wurde bereits erwähnt, daß es unter gewissen Umständen
zweckmäßig ist, jede zweite Tastperiode durch eine Tastpause zu ersetzen, in welcher
lediglich eine angerichtete Strahlung vorhanden ist. Es hat sich jedoch gezeigt,
daß bei Verwendung einer Empfangseinrichtung mit selbsttätiger Amplitudenregulierung
dauernd eine unerwünschte Regelwirkung in den Tastpausen ausgelöst wird. Dies läßt
sich vermeiden, indem die Tastung ohne die Zwischenpausen und dafür die Aussendung
der Modulation intermittierend erfolgt. Die Tastfrequenz ist dann nur im Hochfrequenzteil
des. Empfängers vorhanden und, wird im N iederrfrequenzteil unterdrückt. Das Empfangsgerät
wird zu diesem Zweck vor der Gleichrichtung mit einem Bandfilter ausgerüstet, das
lediglich die beiden niederfrequenten Modulationszeichen S1 und S2 passieren läßt,
während die niedrige Tastfrequenz gesperrt wird. Nach der Gleichrichtupg sind am
Empfängerausgang, also entsprechend der Darstellung Abb. ih, lediglich die beiden
Niederfrequenzzeichen S1 und S2 vo,rhanden, die nach dem im Hauptpatent beschriebenen
Verfahren durch die Zählwerke ausgewertet werden.
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Nach der. weiteren Erfindung wird vo@rgeschlagen, in der aus Gründen
der Empfängerregelung modulationsfreien Tastperio@de ebenfalls in ihrer Länge exakt
bemessene Niede@rfrequenzzeichen auszusenden, welche letztere eine von den Zeichen
S1 und S2 abweichende Frequenz besitzen. Dadurch ergibt sich folgender betriebstechnischer
Vorteil. Die bisher beschriebene Anordnung arbeitet so, daß die Tastung des. Senders
mit den beiden Modulation.sfrequenzen S1 und S2 von dem Bezugszeichen aus. nur über
einen bestimmten Azimutbereich erfolgt, während für den restlichen Umlauf eine längere
Tas.tpause eingelegt wird. Diese Verhältnisse sind in Abb. 4. dargestellt. Die beiden
abwechselnd getasteten Richtcharakteristiken sind mit D1 und D2 bezeichnet. Es erfolgt
eine Tästung und Modulation durch die Niederfrequenzzeichen S1 und-S. über i8o°,
beispielsweise bei einem in Nordrichtung gegebenen Bezugszeichen von Nord über Ost
nach Süd, wie durch den Halbkreisbogen angedeutet ist, und dann eine Tastpause von
Süd über West nach Nord. Dieses Verfahren arbeitet mit großer Genauigkeit, solange
die festzustellende Richtung nicht in der Nähe der Nordsüdrichtung liegt, weil für
diesen Fall die Messung unsicher ist, da die eine Zeichenart unter Umständen nicht
gezählt wird. Es ist deshalb bereits vorgeschlagen worden, das Bezugszeichen in
verschiedenen Richtungen zu geben., d. h. von verschiedenen Ausgamgsrichtungen aus
zu zählen, etwa derart, daß das angerichtete Signal einmal beim Durchgang der Linie
gleicher Intensitäten durch die Richtung Nord und .das andere Mal durch die Richtung
Ost gegeben wird. Das bekannte Sendeverfahren geht dann so vor sich, daß jeweils.
eine Anzahl von Umläufen mit dem Bezugszeichen in der Nordrichtung und darauf eine
Anzahl von. Umläufen mit dem Bezugszeichen in Ostrichtung stattfindet. Um am Empfangsart
anzuzeigen, von welcher Richtung aus zu zählen ist, wird diese bei jeder Umdrehung
durch ein besonderes Hilfszeichen gekennzeichnet.
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Dieses Verfahren arbeitet, wie leicht einzusehen ist, verhältnismäßig
ungünstig, da man es am Empfangsort nicht jederzeit in der Hand hat, wahlweise mit
dem einen oder mit dem anderen Bezugszeichen zu arbeiten, da diese Umstellung ja
sonderseitig erfolgt. Durch die obenerwähnte Benutzung zweier Paare von Modulationsfrequenzen
wird dies in sehr einfacher Weise ermöglicht. Dazu wird die Sendeanordnung nach
der weiteren Erfindung entsprechend Abb. q. gleichzeitig so getastet, daß für das
Bezugszeichen in der einen Richtung, z. B. in der Nordrichtung,
die
paarweise zusammengehörigen Niederfrequenzzeichen S1 und S., und für die zweite
Richtung, beispielsweise die Ostrichtung, die von den erstgenannten abweichenden
Niederfrequenzzeichen S3 und S4 getastet werden.
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Die Verhältnisse sind in Abb. 5 angedeutet. Die Tastung erfolgt also
so, daß abwechselnd eine Modulation durch die Niederfrequenzzeichen Si und S, erfolgt,
dann eine Modulation durch die Niederfrequenzzeichen S3 und S4, dann wiederum durch
S1 und S2 und anschließend durch S3 und S4 usf. Die Tastung von Si und S2 erfolgt
beispielsweise von Nord über Ost bis Süd mit der Bezugsrichtung Nord und der Tastpause
von Süd über West nach Nord, während gleichzeitig die Tastung der anderen Niederfrequenzzeichen
S3 und S4 von Ost über Süd bis West mit der -Bezugsrichtung Ost und der Tastpause
von West über Nord nach Ost erfolgt. Am Empfängerausgang sind dann die N iederfrequenzzeichen
S1 bis S4 wirksam. Der Empfänger ist so aufgebaut, daß getrennte Siebketten für
die jeweils paarweise zusammengehörigen N iederfrequen -zen. S, und S., und für
S, und S4 vorhanden sind. Durch einen einfachen Umschalter kann wahlweise von den
Frequenzen S1 und S2 auf die Frequenzen S, und S4 umgeschaltet werden. Am einfachsten
geschieht dies dadurch, daß die Elemente der Siebketten umschaltbar sind, z. B.
durch parallel geschaltete Kondensatoren. Diese Art der Tastung ermöglicht es, auf
außerordentlich einfache Weise im Empfänger wahlweise die eine Bezugsrichtung, z.
B. Nord, oder die andere, z. B. Ost, je nach dem vorhandenen Standort zu benutzen,
ohne daß sendeseitig besondere Umschaltvorgänge oder Kennungsmaßnahmen notwendig
sind.