DE734484C

DE734484C - Direction finder with direct oscillographic display

Info

Publication number: DE734484C
Application number: DET53769D
Authority: DE
Inventors: Karl Jirsa; Johannes Reichardt
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1940-05-19
Filing date: 1940-05-19
Publication date: 1943-04-16

Description

Peiler mit direkter oszillographischer Anzeige Es sind bereits verschiedene Peiler mit direkter oszillographischer Anzeige bekannt, die meist mit einer roterenden richtantenne arbeiten. Durch die Rotation der Richtantenne wird die Empfangsspannung des gepeilten Seners niederfrequent in einer Phase moduliert, die von der Einfallsrichtung der Wellen abhängt, Durch Phasenvergleich dieser Modulationsspannung mit einer Bezugswechselspannung gleicher Frequenz und konstanter, richtungsunabhängiger Phasenlage mit Hilfe eines Oszillographen kann daher die einfallsrichtung der Strahlung bestimmt werden.Direction finders with direct oscillographic display There are already different ones Direction finders with direct oscillographic display are known, mostly with a red end directional antenna work. The rotation of the directional antenna increases the receiving voltage of the directional sensor is modulated at low frequency in a phase that depends on the direction of incidence depends on the waves, by phase comparison of this modulation voltage with a reference alternating voltage same frequency and constant, direction-independent phase position with the help of a Oscillographs can therefore determine the direction of incidence of the radiation.

Diese bekannten Peiler haben den Nachteil, daß durch phasendrehungen der Empfangsspannung im Verstärker, die im praktischen Betrieb bei unscharfer Abstimmungs Bandbreitenänderung usw, unvermeidbar auftreten, Anzeigefehler zustande kommen. Außerdern erhält man nur dann eine scharfe Anzeige, wenn man ein doppelkreisdiagramm für die Peilung verwendet. Dann ist aber zur eindeutigen Peilung noch eine Richtungsbestimmung durch Umschalten des Empfängers auf kardioidenbildung erforderlich, die die Peilung verzögert. These known direction finders have the disadvantage that due to phase rotations the received voltage in the amplifier, which in practical operation with unsharp tuning Bandwidth changes, etc., unavoidably occur, display errors occur. In addition, you only get a clear display if you have a double-circle diagram used for bearing. But then there is still a directional determination for a clear bearing by switching the receiver to cardioid formation required the bearing delayed.

Um diese Nachteile zu vermeiden, wird gemäß der Erfindung ein peiler mit direkter oszillographischer Anzeige folgender Bauart vorgeschlagen : Im Eingang des Peilemptangers wird eine Schalteinrichtung vorgesehen. die ein geeignet ausgebildetes Peilantennensystem derart umschaltet, daß nacheinander drei oder mehr. vorzugsweise vier in gleichen Winkeln zucinander liegende Kardioidendiagramme entstehen. Die Ausgangsgleichspannung des Empfängers wird in jeder Schaltphase der antennenseitigen Schalteinrichtung uber einen synchron arbeitenden Umschalter je einem kondensator zugeführt und lädt diesen auf, Nachdem alle Kondensatoren aufgeladen sind, werden sie gleichzeitig auf die in i8hrer Anzahl und geometrischen Anordnung mit den versciedenen Kardioldendiagrammen übereinstimmenden Ablenkelemeate cines Oszillograhen geschaltet. In order to avoid these disadvantages, a direction finder is used according to the invention Proposed with direct oscillographic display of the following design: In the entrance A switching device is provided for the Peilemptanger. which is a suitably trained DF antenna system switches in such a way that three or more. preferably four cardioid diagrams at equal angles to each other develop. The output DC voltage of the receiver is in each switching phase of the antenna Switching device via a synchronously operating changeover switch, one capacitor each and charges it after all capacitors are charged they at the same time on the in their number and geometrical arrangement with the different Cardiac diagrams corresponding deflection elements connected to an oscillograph.

Eine einrichtung, bei der ein Umschalter abwechselnd zwei Kondensatoren auf die amplitude zweier Tastzeichen auflädt und die zwischen den beiden Kondensatoren auftretende Differenzspannung gemessen wird. hat bereits zum Amplitudenvergleich der Tastzeichen bei Zielflugernpfängern Anwendung gefunden, In desem Fall handelt es sich jedoch nur um eine Aneige, welches von zwei komplementären Tastzeichen ungleichen Energieinhaltes das größere ist. A device in which a changeover switch alternates two capacitors charges to the amplitude of two tactile characters and that between the two capacitors occurring differential voltage is measured. already has to compare amplitudes the tactile signal was used by target aircraft receivers, in which case it acts however, it is only a question of which of two complementary tactile signs are unequal Energy content is the greater.

Bei der Erfindung, bei der vorzugsweise unter sich gleich große Schalt - und Umschaltzeiten benutzt werden, dienen die Kondensatoren zur Speicherung der Empfangsenergie. so daß die nacheinander in den verschiedenen Lagen der Kardioidendiagramme im Empfänger aufgenommenen Energien gleichzeitig auf den Oszillographen zur Wirkung gebracht werden können. Dadurch wird eine eindeutige anzeige der Einfallsrichtung der Wellen erhalten. In the invention, in the preferably equally large switching - and switching times are used, the capacitors are used to store the Received energy. so that one after the other in the different positions of the cardioid diagrams The energies absorbed in the receiver have an effect on the oscilloscope at the same time can be brought. This provides a clear indication of the direction of incidence of the waves.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in Abb. 1 dargestellt. Das Antennensystem des Peilempfängers E besteht aus zwei gekreuzten Rahmen R1, R2 und einer ungerichteten Antenne A. die beiden Rahmen werden über zweipolige Umschalter US1 und US2 abwechselnd an den Empfänger angeschlossen, während die ungerichtete Antenne dauernd derart an den Empfängereingang gekoppelt ist, daß der jeweils angeschlossene Rahmen im Verein mit der ungerichteten Antenne ein kardioldenförmiges Richtdiagramm ergibt. Die Umschalter US1 und US2 sind miteinander gekuppelt und arbeiten so, daß z. B, in cyclischer Reihenfolge zuerst der Rahmen R1 in beiden Polungen (Schaltstellungen a, b des Umschalters US1) und hierauf der Rahmen R2 in beiden Polungen (Schaltstellungen c, d des Umschalters US2) an den Empfängereingang gelegt wird. Es sind daher nacheinander die vier Richtchar@kteristiken - Kab, - Kab, - Ked - K@d (Abb. 2) im. Empfängereingang wirksam, von denen sich die beiden ersten und letzten voneinander nur in der hochfrequenten Phase untersche@den. Da das ungerichtete Diagramm @ dauernd un Empfängereingang wirksam ist. e@hält man in den vier aufeinanderfolgenden Schaltphasen die resultierenden Kardioidendiagramme Ka, Kb, Kc, Kd. An embodiment of the invention is shown in FIG. The antenna system of the DF receiver E consists of two crossed frames R1, R2 and an omnidirectional antenna A. The two frames are switched via two-pole changeover switches US1 and US2 are alternately connected to the receiver, while the omnidirectional Antenna is permanently coupled to the receiver input in such a way that the respectively connected Together with the omnidirectional antenna, frame a cardiole-shaped directional diagram results. The switches US1 and US2 are coupled to each other and work so that z. B, in cyclic order first the frame R1 in both polarities (switch positions a, b of the changeover switch US1) and then the frame R2 in both polarities (switch positions c, d of the switch US2) is applied to the receiver input. They are therefore one after the other the four directional characteristics - Kab, - Kab, - Ked - K @ d (Fig. 2) im. Receiver entrance effective, of which the first two and last of each other are only in the high frequency Phase differ. Since the undirected diagram @ is permanent and receiver input is effective. e @ one keeps the resulting one in the four successive switching phases Cardioid diagrams Ka, Kb, Kc, Kd.

Der Empfänger E verstärkt die in den cinzclene Schaltperioden aufgenommenen Empiangsspannungen und richtet sie gleich, so daß an den Ausgeangklemmen im Schaltrhythmus schwankende gleichspannungen auftreten. The receiver E amplifies the recorded in the cinzclene switching periods Empirical tensions and rectifies them so that they are connected to the disconnects in a switching rhythm fluctuating DC voltages occur.

Diese Gleichspannungen werden über zwei Umschalter US3 und US4, die synchron mit den Umschaltern im Antennenkreis arbeiten, nacheinander in den Schaltstellungen a', b' (Umschalter US3) und c', d' (Umschalter@ S4) an die vier Ladekondensatoren C@, Cb, CC, Cd gelegt, Jeder dieser ladekondensatoren ist einem der Kardioidendiagramme Kd bis Kd ugeordnet Hinter den Kondensatoren befindet sich ein Umschalter US5, der gleichzeitig die Differenzspannung der Kondensatoren Cd und Cb an die Ablenkplatten a, ß und die Differenzspannung der Kondensatoren Cc und Cd an dle Albenkplatten @@@ der Braunschen Röhre B loegt. Zu diesem Zweck sind die Ladekondensatoren mit entgegengesetzter Polung miteinander verbunden. Um eine erdsymmetrische Schaltung zu crzielen. sind diese Verbindungspunkete geerdet. Parallel zu den Ladckondensator@n liegen nach Schileßen des Umschalters US2@ die Entladewiderstände Ra bis Rd.These DC voltages are switched via two changeover switches US3 and US4, the work synchronously with the switches in the antenna circuit, one after the other in the switch positions a ', b' (changeover switch US3) and c ', d' (changeover switch @ S4) to the four charging capacitors C @, Cb, CC, Cd placed, each of these charging capacitors is one of the cardioid charts Kd to Kd arranged Behind the capacitors there is a switch US5, the at the same time the differential voltage of the capacitors Cd and Cb to the deflection plates a, ß and the differential voltage of the capacitors Cc and Cd on the album plates @@@ the Braun tube B is located. For this purpose the charging capacitors are included opposite polarity connected to each other. To a balanced circuit to target cr. these connection points are grounded. Parallel to the Ladckondensator @ n after the switch US2 @ is closed, the discharge resistances Ra to Rd.

Die Wirkungsweise der Anordnung ist nun folgende : Im Empfängereingang werden macheinander die Kardioidendiagramme Kd bis K@ wirksam. Diese Diagramme genügen den Gleichungen k # (# # cos q) und k # (# sin q). wobei q der azimutale Einfallswinkel der Strahlung ist. Durch die synchrone Umschaltung im Empfängerausgang werden die in den einzelnen Schaltperioden aufgenommenen Empfangesspannungen nach Gleichrichtung an die zugeordneten Kondensatoren C@ bis Cd gelegt und laden diese entsprechend ihren Amplituden auf. Wenn alle vier Kondensatoren aufgeladen sind, wird in einer Schaltpause der Umschalter US1 bis US4 der Umschalter US5 geschlossen, und die an den Kondensatoren stehenden Spannungen werden den Ablenksystemen der Braunschen Röhre B zugeführt. Zufolge der paarweisen Gegenschaltung der Kondensatoren wird am Ablenksystem α ß die Gleichspannung x = # 2 k # cos q und am Ablenksystem @, @ die Gleichspannung y = # 2 k # sin q entstehen. Die richung des resultierenden Feldes @/x = tg q stimmt mit der azimutalen Einfallsrichtung der Strahlung überein. Der Kathodenstrahl wird daher in einer Richtung radial nach außen geführt. die der Einfallsrichung der Wellen entspricht. Da sich die Ablenkplatten über die Widerstände Ra bis Rd langsam entladen, zeichnet der kathodenstrahl eine radial verlaufende Leuchtlinie auf. The mode of operation of the arrangement is now as follows: In the receiver entrance the cardioid diagrams Kd to K @ become effective in relation to one another. These diagrams are sufficient the equations k # (# # cos q) and k # (# sin q). where q is the azimuthal angle of incidence the radiation is. Due to the synchronous switching in the receiver output, the Received voltages recorded in the individual switching periods after rectification connected to the assigned capacitors C @ to Cd and charge them accordingly their amplitudes. When all four capacitors are charged, it turns into one Switching pause of changeover switches US1 to US4, changeover switch US5 closed and the on The voltages standing on the capacitors become the deflection systems of the Braunschen Tube B supplied. As a result of the capacitors being connected in opposite pairs on the deflection system α ß the direct voltage x = # 2 k # cos q and on the deflection system @, @ the direct voltage y = # 2 k # sin q arise. The direction of the resulting Field @ / x = tg q corresponds to the azimuthal direction of incidence of the radiation. The cathode ray is therefore guided radially outward in a direction. the the Direction of incidence of the waves corresponds. Since the Baffles slowly discharged through the resistors Ra to Rd, the cathode ray draws a radially running light line.

Auf dem Schirm der Röhre kann unmittelbar eine kreisförmige Skalenteilung angebracht werden, an der der Peilwinkel abzulesen ist.A circular scale division can be displayed directly on the screen of the tube on which the bearing angle can be read.

Die Umschaltung erfolgt zweckmäßig so rasch, daß das Auge die Leuchtspur am Schirm des Oszillographen flimmerfrei wahrnimmt. Dies kann durch anwendung cines Nachleuchtschirmes noclo begünstigt averden. Switching is expediently done so quickly that the eye can see the tracer perceives flicker-free on the screen of the oscilloscope. This can be done by applying cines Afterglow noclo favors averden.

Bei der beschriebenen Einrichtung besteht noch der Nachteil, daß die Peilenergie während der Zeit, in der die Kondensatoren C... aio deio Oszillographen angeschlossen sind, nicht ausgenutzt ovird. Gemäß der weiteren Erfindung wird daher vorgeschlagen, zwei oder mchr Sätze von Ladekondensatoren vorzusehen und diese abwechselnd aufzuladen und zu entlanden. Auf diese Weise wird die ausgenutzte Peilenergievergrößert, und gleichzeitig wird das flimmern des Leuchtbildes wirksam herabgesetzt. In the device described there is still the disadvantage that the bearing energy during the time that the capacitors C ... aio deio oscilloscope connected, not ovird. According to the further invention is therefore proposed to provide two or mchr sets of charging capacitors and these alternately to charge and unload. In this way the used bearing energy is increased, and at the same time the flickering of the luminous image is effectively reduced.

In Abb, 3 ist dle ausführung eines cinzelneil Schaltkreises mit zxvei Ladekondensatoren Ca und C'a dargestellt In der gezeichneten Schaltstellung 1 wird der Kondensawtor Ca über den Kontakt a' des Umschalters US3 aufgeladen, während der Kondensator C'a zwischen dem Ablenksystem α und Erde liegt und sich über den Widerstand Ra entlädt. In der nächsten Schaltphase II liegen die Verhältnisse gerade umgekehrt. In gleicher Weise sind auch die anderen Ladekreise ausgebildet. und die einelnen doppelpoligen Umschalter werden synchron gesteuert. Fig. 3 shows the implementation of a cinzelneil circuit with zxvei Charging capacitors Ca and C'a shown In the illustrated switching position 1 is the capacitor Ca charged via the contact a 'of the switch US3 while the capacitor C'a lies between the deflection system α and earth and is above it discharges the resistance Ra. The situation is in the next switching phase II just the other way around. The other charging circuits are designed in the same way. and the individual double-pole changeover switches are controlled synchronously.

Die Umschalter US1 bis US4, die mechanisch miteinander gekuppelt sind, wird man zweckmäßig als rotierende Kommutatoren ausbilden. Abb. 4 zeigt eine solche Schalteinrichtung. Die Schaltsegmente 1, 2 und 3, 4 sind mit den liahmen Rt loz,v. R2 verbunden, Konzentrisch zu den Schaltsegmenten liegen innen und außen die beiden Schleifringe r1 und r2, die an die Eingangsklemmen des Empfängers E angeschlossen sind. Zwischen dem äußeren Schleifring und den Schaltsegmenten gleitet das Schaltglied USb. zwischen dem inneren Schleifring und den Schaltsegmenten das um 180° gegen das erstere versetzte Schaltglied USa. When sich der Schalter entgegen dem Uhrzeigersinn dreht, dann werden nacheinauder die Kardioiden Ka, Kc, Kb und Kd gebildet. Mit dem drchbaren Teil dieses Kommutators ist. der Umschalter US3. US4 mechanisch gekoppelt. dieser hat ebenfalls vier Schaltsegmente a' bis d', die zu den Ladekondensatoren Ca bis Cd führen, und einen Schleifring r3, der mit einer Ausgangsklemme des Empfängers verbunden ist. Von der gleichen Drehachse wird @ zweckm2ßig über Steuernocken auch der Um-@ schalter US5 (Abb. 3) derart betätigt. daß er nach einer Umdrehung der Steuerachse die Kontakte von der Schaltstellung, I rasch in @ dle Stellung II umlegt oder umgekehrt, Die hierzu erforderlicilen Schaltmittel sind dein Fachmann geläufig, so daß eine nähere Beschreibung nicht erforderlich ist. The changeover switches US1 to US4, which are mechanically coupled to one another are, they will expediently train as rotating commutators. Fig. 4 shows a such switching device. The switching segments 1, 2 and 3, 4 are with the liahmen Rt loz, v. R2 connected, concentric to the switching segments are inside and outside the two slip rings r1 and r2 connected to the input terminals of receiver E. are. The switching element slides between the outer slip ring and the switching segments USb. between the inner slip ring and the switching segments by 180 ° the former offset switching element USa. When the switch is counterclockwise turns, then the cardioids Ka, Kc, Kb and Kd are formed one after the other. With the is the drachable part of this commutator. the switch US3. US4 mechanically coupled. this also has four switching segments a 'to d', which lead to the charging capacitors Ca lead to Cd, and a slip ring r3 that connects to an output terminal of the receiver connected is. From the same axis of rotation, @ is also expedient via control cams the changeover switch @ US5 (Fig. 3) is operated in this way. that after one turn of the Control axis moves the contacts from switch position, I quickly to position II or vice versa, the switching means required for this are familiar to your specialist, so that a more detailed description is not required.

Der Erfindungsgedanke läßt natürlich noch zahlreiche andere Ausführungsformen zu. So ? können im Rahmen der Erfindung auch andere Antennensysteme, Umschalteinrichtungen und Oszillographen als beschrieben verwendet werden. Insbesondere wird man zur ? polarisationsfehlerfreien Peilung in bekannter Weise gegengeschaltete Linearantennen zur Kardioidenbildung heranziehen. Es ist ferner auch möglich. nur drei unter 120° zueinander liegende Kardioiden oder mehr als vier ebenfalls regelmäßig angeordnete zu verwenden. In diesen fällen mu der Aufbau der Ablenksysteme des oszillographen. für den zweckmäßig eine Kathodenstrahlröhre verwendet wird. mit der geometrischen Anordnung der Antennen übereinstimmen. The idea of the invention can of course also be numerous other embodiments to. So? Other antenna systems, switching devices can also be used within the scope of the invention and oscillographs can be used as described. In particular, will one become? polarization-error-free direction finding in a known manner counter-connected linear antennas use for cardioid formation. It is also possible. only three under 120 ° Cardioids lying to one another or more than four also regularly arranged to use. In these cases, the structure of the deflection system of the oscilloscope must be. for which a cathode ray tube is expediently used. with the geometric The arrangement of the antennas match.

Unter Umständen kann es zweckmäßig sein, die Ladekondensatoren und/oder die Ablenksysteme nach Abschalten der Ladekondensatoren von den Ablenksvstemen durch eine zu-@ sätzliche Schalteinrichtung vollkommen zu I entladen. Es ist ferner möglich. die Ableit-@ widerstände, die parallel zu den Ablenksyste-@ men liegen, wegzulassen. In diesem Fall wird immer nur ein Leuchtpunkt aufgezeichnet. man kann jedoch auch hierbei eine radiale Leuchtlinie erzielen. - wenn man loei Verwendung eines Kathodenstrahloszillographen diesen mit ringförmigen Steuerelektroden versieht, and dene eine Wechselspannung liegt. I3er Isathodenstrahl wird dann um die durch die Gierchspannung speautscmagung der Ablenksysteme festgelegte Ruhelage in radialer Richtung abgelenkt.Under certain circumstances it can be useful to use the charging capacitors and / or the deflection systems after switching off the charging capacitors from the deflection systems an additional switching device completely discharged to I. It is also possible. omit the leakage resistances that are parallel to the deflection systems. In this case, only one luminous point is ever recorded. but one can also achieve a radial light line. - when using a cathode ray oscillograph this is provided with ring-shaped control electrodes, and an alternating voltage lies. I3er isathode beam is then around the speautscmagung by the yaw tension of the deflection systems defined rest position deflected in the radial direction.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Direction finder with direct oscillographic @ display, characterized in that a switching device is provided in the @ receiver input that switches a DF antenna system @ in such a way that in cyclic @ order consecutively three or more. preferably four at equal angles to one another Cardioid diagrams appear, and that the output DC voltage of the receiver in each switching phase of the antenna-side switching device via a synchronously operating Changeover switch charges one capacitor each and the charging voltages of all capacitors after each switching cycle by a further switch at the same time the in their number and geometric arrangement with the various cardioid diagrams matching deflection systems of an oscilloscope act, 2. direction finder according to claim 1, characterized in that parallel to the deflection systems of the oscilloscope Leakage resistances are.

3. Direction finder according to claim 1 and 2, da-] characterized by. that two or more sets of charging capacitors are provided which alternately charge and switched on to the oscillator.

4. Direction finder according to claim r l> is 3. characterized. that additional funds are provided. after switching off the charging capacitors from the deflection systems of the oscilloscope completely discharge the charging capacitors and / or the deflection systems.

5. Direction finder according to claim 1 to 4, characterized in that at Annular deflection electrodes are provided using a cathode ray oscilloscope are to which an alternating voltage is applied and an additional radial Deflection of the cathode ray by the amount determined by the application of direct voltage Work in rest position.