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Einricbtung zur Abstandsbestiminung Zur Abstandsbestimmung eines Ortes
von einer Sendestation ist es bekannt, vop der Sendestation zwei Strahlen elektromagnetischer
Wellen unter einem bestimmten festen Winkel auszusenden oder ein einziges Strahlenbündel
innerhalb des gleichen Winkels periodisch hin und her zu schwenken. Im Empfänger,
dessen Abstand von dieser Sendestation zu bestimmen ist, wird das -Durchfahren des
Fahrzeuges durch die beiden Strahlenbündel bzw. durch die äußersten Winkelstellungen
des geschwenkten Strahlenbündels angezeigt, und es kann auf Grund des Zeitunterschiedes
dieser Signale und dier bekannten Geschwindigkeit des Fahrzeuges der zugehörigeurchlaufene
Weg und hieraus die Entfernung des Fahrzeuges vom Sender festgestellt' werden.
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Es ist weiterhin bekannt, mittels zweier im festen Abstand voneinander
angeordneter Empfänger einen fernen Sender anzupeilen und auf Grund der ermittelten
Peilwinkel Richtung und Abstand des Senders zu ermitteln.
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Diese bekannten Methoden -der Abstandsbestimmung besitzen Nachteile,
die sowohl auf der Umständlichkeit des Verfahrens als auch auf der Ungenauigkeit
der Messung beruhen. Es ist schließlich auch nicht möglich, eine direkte Anzeige
der Entfernung zu erhalten, ohne eine zusätzliche Berechnung auszuführen.
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Diese Nachteile werden durch den Erfindungsvorschlag beseitigt, der
ebenfalls von einer ein rotierendes oder hin und her geschwenktes Strahlenbündel
aussendenden Strahlenquelle Gebrauch macht. Das Wesen der Erfindung besteht darin,
daß an dem Ort, dessen Abstand zu bestimmen ist, zwei oder mehrere in bekannten
Abständen voneinander angeordnete Empfangseinrichtungen vorgesehen sind, die die
rotierende oder pendelnde Strahlung nacheinander aufnehmen und einem gemeinsamen
Indikator derart zuführen,
daß aus der Zeitdifferenz er angezeigten
Signa'te der gesuchte Abstand zu ermittelll ist, Die Erfindung soll für irgendeine
Strahlenart, die die Erzeugung scharfgebùndelter Strahlungen erlaubt, also sowohl
für sichtbare als auch für unsichtbare u. a. Strahlen Anwendung finden.
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Die erfindungsgemäße Einrichtung soll nunmehr an Hand der beiliegenden
AbDildungen an zwei Ausführungsbeispielen be schrieben werden. In dem ersten Ausführungsbeispiel,
entsprechend Abb. I und Abb. 2, wird eine Strahlungsquelle angenommen, die optische
Strahlen aussendet. Gemäß dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 3 und 4 sollen zur Ausführung
des Erfindungsgedankens ultrakurze Wellen Verwenaung finden. Sowohl die optischen
als auch die ultrakurzen Wellen haben bekanntlich die Eigenschaft, daß sie sich
unter Anwendung sehr einfacher Mittel außerordentlich leicht bündeln lassen.
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Diese Erscheinung wird nun dahingehend ausgenutzt, daß, beispielsweise
auf einem Fahrzeug, dessen Abstand von einer Sendestation bestimmt werden soll,
zwei oder mehrere Empfangseinrichtungen in gegenseitigem Abstand voneinander angeordnet
sind; die Sendestation sendet ein Strahlenbündel aus, das nacheinander die beiden
oder mehrere auf dem Fahrzeug aufgestellten Empfangseinrichtungen trifft.
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In Abb. I ist mit a der Scheinwerfer einer optischen Strahlungsquelle
bezeichnet, der mit der Winkelgeschwindigkeit,z, rotiert bzw. hin und her pendelt.
An Bord eines Schiffes b befindet sich ein Dreh arm d, an dessen Enden zwei Photozellen
e und w angeordnet sind.
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Der Dreharm d ist um den Drehpunktc, beispielsweise mit Hilfe eines
Fernrohres, so einstellbar, daß die Verbindungslinie der beiden Photozellen e und
f senkrecht zur Richtung des Punktes steht, dessen iEDntferrtung bestimmt werden
soll. Bei einer Umdrehung des rotierenden Strahlers a werden also die beiden Photozellen
e und f auf dem Fahrzeug b nacheinander erregt und liefern auf diese Weise kurzzeitige
Impulse, die von einem Indikator zur Abstandsbestimmung ausgewertet werden. Eine
solche Auswertung kann, entsprechend Abb. 2, folgendermaßen vor sich gehen: Die
beiden Photozellen e und 1 sind über einen Transformator g auf einen gemeinsamen
Verstärker k gekoppelt. Die verstärkten Photoströme bnv. die Impulse werden dann
auf das eine Ableriplattenpaar einer Kathodenstrahlröhre k gegeben. An dem anderen
Ablenkplattenpaar soll eine Zeitablenkspannung liegen, die von dem Kippgerät geliefert
wird. Diese Zeitablenkspannung muß allerdings synchron zur Umdrehung des rotierenden
Senders verlaufen.
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Auf dem Schirm der Bltaunschen Röhre wer den dann zwei Impulse entstehen,
deren Abstand voneinander als Maß für den Abstand des Fahrzeuges von dem rotierenden
Sendern nach der Formel - 8 auszuwerten ist. Dabei ist E die gesuchte Entfernung,
d der Abstand der beiden Photozellen voneinander, w die Winkelgeschwindigkeit des
Scheinwerfers und X t die Meß zeit.
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Eine weitere Anwendungsmöglicllkeit der erfindungsgemäßen Einrichtung
ist in Abb. 3 dargestellt. Hier handelt es sich um die Aussendung - einer ultrakurzwelligen
Strahlung, die ebenfalls mit der Frequenz w rotiert.
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Die Strahleranordnung ist in Abb. 3 mit n bezeichnet. Bei diesem Ausführungsbeispiel
ist die Abstandsbestimmung eines Flugzeuges dargestellt. Da auf einem Flugzeug ein
Dreharm, wie er in Abb. 1 dargestellt wurde, nicht leicht unterzubringen ist, wird
bei Verwendung von nur zwei Empfangseinrichtungen eine Ungenauigkeit in die Messung
eingehen. Diese Ungenauigkeit kann dadurch beseitigt werden, daß drei Empfangseinrichtungen
p, q und r derart auf dem Flugzeugs untergebracht werden, daß sie Eckpunkte eines
gleichschenkligen Dreiecks bilden. Die Entfernung des Flugzeuges von der Sendestation
ergibt sich dann aus den Zeital>stän den zwischen dem Eintreffen der Impulse
in den drei Empfangseinrichtungen, wobei sich jedoch dieser Zeitabstand bei gleichbleibender
Entfernung des Flugzeuges von der Sendestation mit der Richtung des Flugzeuges ändert.
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Die empfangsseitige Anzeigevorrichtung kann beispielsweise so ausgebildet
werden, wie sie in Abb. 4 dargestellt ist. p, q und r stellen die drei in gleichen
Abständen voneinander aufgestellten Empfangseinrichtun gen dar, deren Ausgangsspannungen,
gegebenenfalls über eine gemeinsame Verstärleeranordnung s, dem einen Ablenkplattenpaar
des Braunschen Rohres zugeführt werden. Dem anderen Ablenkplattenpaar wird eine
Ablenkspannung vom Kippgenerator tt zugeführt.
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Auch hier muß eine Synchronisierung zwi schen der Drehung des Richtstrahlers
und der Ablenkspannung erfolgen. Es ist nun nicht notwendig, drei getrennte vollstän
dige Empfänger auf dem Flugzeug anzuordnen. Vielmehr können drei Antennen verwendet
werden, deren Spannungen einem gemeinsamen Verstärker undloder Gleichrichter zugeführt
werden. Da die Antennen nacheinander erregt werden, ist eine derartige
vereinfacllte
Einrichtung ohne weiteres möglich. Um die von den einzelnen Empfangseinrichtungen
gelieferten Spannungen voneinander unterscheiden zu können, ist es notwendig, empfangsseitig
Mittel vorzusehen, die diesen Spannungen, der Lage ihrer Empfangseinrichtung entsprechend,
Kennungen geben. Praktisch könnte dieser Gedanke in der Weise verwirklicht werden,
daß bei Anwendung von drei getrennten Empfangseinrichtungen, wie es in Abb. 4 angenommen
wurde, aus den Empfangsspannungen der drei Empfänger drei verschiedene Zwischenfrequenzen
gebildet werden. Diese Zwischenfrequenzen könnten zur Erzeugung von Spannungen ausgenutzt
werden, die den vertikalen Ablenkplatten eine zusätzliche Ablenkspannung aufdrücken.
Die Amplitude dieser zusätzlichen Spannung wird dann abhängig sein von der im Empfänger
gebildeten Zwischenfrequenz. Bei dem in Abb;4 angenommenen Ausführungsbeispiel werden
sich dann auf dem Schirm der Braunschen Röhre drei Signale ergeben, die in verschiedener
Höhe (verschiedene Zeilen) aufgezeichnet sind. In diesem Falle wird es jedoch ratsam
sein, einen Anzeigescbirm für das Braunsche Rohr vorzusehen, der eine außerordentlich
große Nachleuchtdauer besitzt.
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Eine Weiterbildung des Erfindungsgedankens besteht schließlich noch
darin, die Empfindlichkeit des Empfangsverstärkers in Abhängigkeit von der beim
Durchgang der gerichteten Senderstrahlung aufgenoxnmenen Ge samtenergiederartzuregeln,
daß stets gleiche Ausgangsamplituden entstehen. Wie in Abb.5 dargestellt, wird-
die von einem Empfänger aufgenomuene Gesamtenergie bei einem dlmigen tiirchlauf
der rotierenden Sender strahlung in Abhängigkeit von der jeweiligen Entfernung des
Empfängers von dem Sender verschieden groß sein.
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Abb. 5 stellt den zeitlichen Verlauf der Empfangsspannurlgen dar,
d. h. die im Empfänger auftretenden Spannungen beim Durchgang der Richtstrahlung.
Befindet sich der Empfänger in sehr großem Abstand, so wird sich beispielsweise
eine Empfangskurve A ergeben. Bei sehr kleiner Entfernung vom Sender erhält der
Empfänger eine Spannung, die beispielsweise durch die KurveB dargestellt ist: In
den dazwischenliegenden Abständen werden Empfangskurven entsprechend C bzw. D zu
erwarten sein. Aus diesen Kurven geht hervor, daß die Anzeigegenauigkeit im steilsten
Punkt der Empfangskurven am größten sein wird, entsprechend den stark ausgezogenen
Stellen der KurvenA, B, C und D. Als Ausführungsbeispiel könnte man eine Kbndensatoraufladevorrichtung
mit einer gegenüber der Dauer der Senderrichtstrallldrehung bzw. -schwenkung großen
Zeitkonstante vorsehen, die die infolge der Rotation der Senderrichtstrahlung schwankende
Empfangsspannung in eine mittlere Gleichspannung verwandelt. Diese Gleichspannung
ovird dann als Vorspannung zur Regelung des Empfängers ausgenutzt.
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Auf diese Weise wird man, unabhängig von dem Abstand zwischen Sender
und Empfänger, am Ausgang des Empfängers stets die gleiche. Spannungskurve erhalten,
bzw spielsweise die Kurve B in Abb. 5.
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Als Meßpunkt kann nach an sich begann ten Meßmethoden der günstigste
Punkt den Kurve B eingestellt werden.