DE755781C - Verfahren zur eindeutigen Kenntlichmachung der einzelnen Leitzonen einer Vierstrahlbake - Google Patents

Description

Zum Leiten von Fahrzeugen längs gerader Linien werden bekanntlich Bakensender verwendet, die zwei sich teilweise überlappende und voneinander unterscheidbare Richtstrahlungen aussenden. Die Schnittlinie der Richtdiagramme, auf der beide" Strahlungen mit gleicher Stärke empfangen werden, legt die gewünschte Leitlinie fest. Um empfangsseitig eine akustische Anzeige zu ermöglichen, werden die beiden Strahlungen meist mit gleicher Frequenz moduliert und im Rhythmus komplementärer Morsezeichen, z. B.

A—N, abwechselnd getastet, so daß bei Einhalten der Leitlinie ein Dauerstridh und bei Abweichen von dieser eines der komplementären Tastzeichen wahrgenommen wird.

Um mit Hilfe eines einzigen Senders Leitlinien nach vier verschiedenen Richtungen festzulegen, ist es bekannt, zwei abwechselnd getastete Richtstrahlungen mit doppelkreisförmigem Diagrammverlauf zum Schnitt zu bringen. In diesem Fall besteht die Schwierigkeit, daß die erhaltene Anzeige mehrdeutig ist, da der Fahrzeugempfänger in den vier

verschiedenen Leitrichtungen den gleichen Dauerstrich und in je zwei gegenüberliegenden Quadranten der Vierstrahlbake gleiche Tastkennungen aufnimmt. Um die Anzeige eindeutig zu machen, muß der Fahrzeugführer drahtlos oder nach anderen bekannten Methoden seinen Standort bezüglich der Bake bestimmen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, dieses umständliche Verfahren, die ίο Anzeige der Vierstrahlbake eindeutig zu machen, durch ein selbsttätiges zu ersetzen. Bei Vierstrahlbaken, die sich von den eingangs geschilderten dadurch unterscheiden, daß die Kennzeichnung der einzelnen Strahlungen nicht durch Tastung im Rhythmus komplementärer Morsezeichen, sondern durch verschiedene Modulationsfrequenzen, vorgenommen wird, ist es bereits, bekannt, eine Unterscheidung der einzelnen Leitzonen dadurch zu ermöglichen, daß die im Ausgang des Bakenempfängers enthaltenen. Modulationsfrequenzen mit je einer phasenstarren Wechselspannung gleicher Frequenz in ihrer Phase verglichen werden. In diesem "Fall ist für die Leitstrahlanzeige noch ein weiteres Instrument erforderlich, welches einen Amplitudenvergleich der beiden Modulationsspannungen ermöglicht und zu diesem Zweck beispielsweise zwei auf die Modulationsfrequenzen abgestimmte Zungenresonatoren aufweisen kann.

Beim erfindungsgemäßen Verfahren zur eindeutigen Kenntlichmachung der einzelnen Leitzonen einer getasteten Vierstrahlbake wird unter Anwendung eines an sich für getastete Leitstrahlsender bekannten Anzeigeverfahrens der Vorteil erzielt, daß die Unterscheidung der einzelnen Leitzonen und die Leitstrahlanzeige selbst an einem gemeinsamen Instrument abgelesen werden kann. Das bei der Erfindung benutzte bekannte Anzeigeverfahren besteht darin, daß die im Ausgang des Bakenempfängers erhaltene Modulationsspannung, die in beiden Tastperioden gleiche Frequenz aufweist, über einen Phasenteiler den gekreuzten Ablenksystemen eines Oszillographen zur Kreisablenkung des Oszillographenstrahles zugeführt wird. Die Durchmesser der in den beiden Tastperioden aufgezeichneten Leuchtkreise geben dann unmittelbar das Amplitudenverhältnis der Empfangsspannungen in den beiden Tastperioden wieder. Wenn die beiden Leuchtkreise koinzidieren, dann befindet sich das Fahrzeug am Leitstrahl·.

Gemäß der Erfindung wird nun vorgeschlagen, bei einer getasteten Vierstrahlbake dieses Anzeigeverfahren in der Weise weiterzubilden, daß die Intensität des Oszillographen-Strahles im Rhythmus einer phasenstarren Bezugs wechsel spannung verändert wird, deren Frequenz mit der der Bakenmodulation übereinstimmt oder zu dieser in einem harmonischen. Verhältnis steht.

Die Erfindung soll nun unter Hinweis auf die Abbildungen näher erläutert werden.

In Abb. ι sind die Strahlungsverhältnisse eines Bakensenders dargestellt, bei dem eine ungerichtete Trägerstrahlung und zwei Richtstrahlungen mit aufeinander senkrecht stehenden Doppelkreisdiagrammen ausgesendet werden. Die Doppelkreisdiagramme -\-A,—A und + N,—IV werden durch eine von der Trägerstralhlung etwas abweichende Hochfrequenz erzeugt, die ein Seitenband für den Träger bildet. Die Linien gleichen Modulationsgrades der beiden Richtstrahlungen sind mit C₁ bis C₄ und die Nullinien der Doppelkreis diagramme mit Z₁ bis Z₄ bezeichnet. Die Richtdiagramme sind so orientiert, daß der mit +IV bezeichnete Diagrammteil nach Norden weist, wie dies in der Abbildung durch den Pfeil 1 angedeutet wurde. Aus der Abbildung erkennt man, daß die Modulation in den beiden gegenüberliegenden Diagrammhälften jedes Doppelkreisdiagramms gegenphasig ist. Diese Phasenverhältnisse ermöglichen eine eindeutige Unterscheidung der einzelnen Leitlinien bzw. der zwischen ihnen liegenden Quadranten, wenn man z. B. durch go einen ungerichteten Träger eine Bezugswechselspannung richtungsunabhängiger Phasenlage überträgt. Dies kann in der Weise geschehen, daß man dem Träger eine zur Alodulationsfrequenz der Bake in einem iharmoniscben Verhältnis stehende Wechselspannung aufmoduliert, die eine bekannte Bezugsphase zu der Modulationsfrequenz der Vierstrahlbake aufweist. Die Phasenlage dieser Bezugswechselspannung zu der Modulationsfrequenz der Bake kann empfangsseitig nach Demodulation und Frequenzumwandlung in einem dynamometrischen Instrument festgestellt werden. Der Instrumentzeiger schlägt dann nach rechts oder links aus, je nachdem, ob die beiden zu vergleichenden Spannungen gleich- oder gegenphasig sind. Unter gleichzeitiger Beobachtung der akustischen Tastanzeige im Kopfhörer und dieser optischen Anzeige kann die Lage des Empfängers bezüglich der Vierstrahlbake eindeutig festgestellt werden.

Im folgenden soll ein besonders vorteilhaftes Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben werden.

Die Abb. 4 zeigt schematisch eine Vierstraihlbake neuerer Ausführung. Ein Sender 3 speist die ungerichtete Antenne 5 dauernd mit der Frequenz f_c. Ein Sender 7 speist über inen Umschalter 9 im Rhythmus komplemen- iao tärer Morsezeichen abwechselnd die Richtantennensysteme W-O und N-S mit der Frei-

quenz/j. = f_c + 1020 Hz, die ein Seitenband für den ungerichtet ausgesandten Träger f_c bildet. Die beiden Richtantennensysteme sind so ausgebildet und angeordnet, daß sie die in Abb. ι dargestellten Strahlungsdiagramme ergeben.

Die Sender 3 und 7 stehen ferner, mit einem gemeinsamen Demodulator 11 in Verbindung, in dessen Ausgang· die Differenzfrequenz der beiden hochfrequenten Schwingungen, im angeführten Beispiel also eine Frequenz von 1020 Hz, auftritt. Diese Niederfrequenz besitzt eine genau definierte Phasenlage bezüglich der durch die ungerkhtete und die gerichteten Strahlungen im Fahrzeugempfänger gebildeten Schwebungsf requenz. Der Demodulator 11 kann natürlich statt über die in der Abbildung dargestellte direkte Kopplung auch über das Strahlungsfeld der Bake, von den Sendeverstärkern gespeist werden.

Die Ausgangsspannung des Demodulators 11 wird einem Frequenzvervielfacher 13 zugeführt, der beispielsweise die dritte Harmonische, also 3060 Hz, erzeugt. Diese vervielfachte Frequenz wird über einen Umschalter 15 dem Modulator 17 des Senders 3 zugeführt, so daß die von der Antenne 5 ausgestrahlte Frequenz f_c mit 3060 Hz moduliert ist. Durch den Umschalter 15 kann der Modulator 17 auch mit einem Mikrofon 19 verbunden werden,

Bei der beschriebenen Bake wird also· die Leitstrahlmodulation durch den Schwebungston zwischen der ungericlhtet ausgesandten Frequenz/_C und der gerichtet ausgesandten· Frequenz, (f_c + 1020) erzeugt. Die Phasenlage der nach Demodulation im Empfänger erhaltenen Niederfrequenz ist abhängig von der gegenseitigen Phasenlage der beiden Hochfrequenzen, und zwar kehrt sich die Phase der Niederfrequenz um, wenn sich der augenblickliche Phasenwinkel zwischen den beiden Hochfrequenzen um i8o° ändert. Eine solche Phasenänderung zwischen den beiden Hochfrequenzen tritt immer auf, wenn der Empfänger eine Nullinie der Doppelkreisdiagramme überkreuzt. Durch die Modulation des ungerichteten Trägers mit der Harmonischen der Differenzfrequenz 1020 Hz wird eine phasenstarre Bezugsfrequenz geschaffen. Die bei der Demodulation noch auftretende Frequenz 2040 Hz kann sich nicht auswirken, wie die nachfolgend beschriebene Empfangsschaltung erkennen läßt.

Diese ist in Abb. 5 dargestellt. Im Ausgang des Empfängers 21 liegen zwei Filter 23 und 25, von denen das eine auf die Modulationsfrequenz 1020 Hz der Vierstrahlbake und das andere auf die der Strahlung der ungeridhteten Antenne aufmodulierte Frequenz von 3060 Hz abgestimmt ist. Die Ausgangsspannung des Filters 23 liegt direkt an dem Ablenksystem 33 und über einen Phasenschieber 27 an dem Ablenksystem 29 der Kathodenstrahlröhre 31. Der Phasenschieber dreht die Niederfrequenz in der Phase um 90⁰. Die. Ausgangsspannung des Filters 25 wirkt über einen Amplitudenbegrenzer 35, der. aus der sinusförmigen Wechselspannung rechteckige Impulse macht, auf das Steuergitter 37 der Kathodenstrahlröhre.

Wenn der Empfänger auf die Bake abgestimmt ist, nimmt er eine niederfrequent modulierte und im Rhythmus komplementärer Morsezeichen getastete Strahlung auf. Die Tatkennung kann im Ausgang des Empfängers mit Hilfe eines Kopfhörers 39 wahrgenommen werden. Die Modulationsfrequenz des Bakensenders, die der Differenzfrequenz der beiden Sender entspricht, dient zur Kreisablenkung des Kathodenstrahles. Die Modulationsfrequenz der ungerichteten Antenne bewirkt eine Intensitätssteuerung des Kathodenstrahls.

Die auf diese Weise erhaltenen Anzeigebilder sind zeichnerisch schwer darzustellen, weil sie ihre Intensität im Tastrhythmus ändern. In Abb. 2 b bedeuten die voll ausgezogenen Linien 41 die während der N-Tastung (Strich—Punkt) aufgezeichneten Leuchtspuren und die unterbrochenen Linien 43 die während der A-Tastung (Punkt— Strich) aufgezeichneten. Wenn sich der Empfänger in der Richtung Z₁ oder Z₃ (Abb. 1) vom Sender befindet, dann wird das A-Zeidhen nicht aufgenommen. Der Kathodenstrahl zeichnet daher während der Dauer des Α-Zeichens nur einen Leuchtpunkt in der Schirmmitte auf, während das N-Zeichen die in den Abb. 2 a und 2 i dargestellten Leuchtbilder hervorruft. Wenn sich der Empfänger in der Richtung Z₂ oder Z₄ vom Sender befindet, dann, wird während der N-Zeichen nur ein Leuchtpunkt erhalten, und die A-Zeichen rufen die in den Abb. 2e und 2 m dargestellten Leuchtbilder hervor. Diese voneinander unterscheidbaren Anzeigen (2 a, 2e, 21, 2 m) erhält man also, wenn man sich auf den Linien Z₁ bis Z₄ gegen den Sender bewegt, so daß immer nur eine, der beiden Richtstrahlungen, empfangen wird. Auf diese Weise sind demnach alle vier Richtstrahlungen kenntlich gemacht.

Die Anzeigebilder, die man auf den vier durch gleiche Empfangsstärken beider Strahlungen gekennzeichneten Leitlinien C₁ bis C₄ erhält, sind in den Abb. 2 c, 2 g, 2 k und 2 ο dargestellt. Wegen der gleichen Empfangsstärken beider Strahlungen haben die kreisbogenförmigen Leuchtspuren gleiche Durchmesser. Die verschiedenen Leitlinien, sind durch Beobachtung des Leuchtbildes und seiner Intensitätsschwankungen im Tast-

rhythmus eindeutig voneinander zu unterscheiden.

Die Leuchtbilder, welche man in den verschiedenen Zwischenlagen zwischen den oben angeführten markanten Richtungen erhält, sind in den übrigen Teilbildern der Abb. 2 dargestellt, die alle charakteristischen Einzelphasen im Verlauf der Änderung des Anzeigebildes bei einer einmaligen Umkreisung ίο des Senders von der LmIeZ₁ in Abb. ι im Uhrzeigersinn bis zu dem von den Linien, C₄ und Z₁ eingeschlossenen Sektor zeigt. Je nachdem, ob die ausgezeichnete Linie oder die unterbrochene Linie größeren Radius hat, überwiegt das N- oder Α-Zeichen. Wie man aus der Betrachtung der Abb. 2 entnimmt, erhält man in jeder Azimutrichtung eine charakteristische Anzeige, so daß die einzelnen Quadranten eindeutig unterschieden werden können.

Das vorstehend beschriebene Verfahren macht besondere Einrichtungen auf der Senderseite erforderlich. Man kann jedoch den Erfindungsgedanken auch bei normalen Baken mit Vorteil auf der Empfangsseite anwenden, doch bleibt in diesem Fall die Anzeige noch zweideutig, und die Leuchtbilder stehen nicht still. Dafür ist allerdings die Einrichtung sehr einfach. Abb. 6 zeigt diese Anwendung des Erfindungsgedankens. Im Ausgang des Empfängers 47 liegt ein auf die Modulationsfrequenz der Bake abgestimmtes Filter 49, dessen Ausgangsspannung das eine Ablenksystem der Kathodenstrahlröhre 53 direkt und das andere Ablenksystem nach Drehung der Phase um 90⁰ im Phasenschieber 51 steuert. Das Steuergitter der Kathodenstrahlröhre wird von der Ausgangsspannung eines örtlichen Generators 57 zur Intensitätssteuerung beaufschlagt, der vorzugsweise eine rechteckige Spannung mit der Modulationsfrequenz der Bake liefert.

Mit dieser Schaltung erhält man die in den Abb. 3 a bis 3 h dargestellten Leuchtbilder. Die voll ausgezeichneten und unterbrochenen Linien haben die gleiche Bedeutung wie in Abb. 2. Wenn der örtliche Oszillator nicht streng syndhron arbeitet, dann drehen sich die Anzeigebilder, so daß im Gegensatz zu der Abb. 2, bei der eine phasenstarre Vergleichsfrequenz angewendet wird, noch eine Zweideutigkeit in. der Anzeige verbleibt.

Es ist auch möglich, beim erfindungsgemäßen Verfahren eine rein akustische Anzeige zu erzielen, wenn man mit Hilfe eines Umschalters die Bezugswechselspannung und die Modulationswechselspannung der Bake, nachdem beide auf gleiche Frequenz gebracht sind, kurzzeitig, z. B. in einer Verstärkerröhre, addiert. Der Beobachter hört in diesem Fall ein Anwachsen oder Absinken der Lautstärke, je nach der relativen Phasenlage zwischen diesen beiden Spannungen; d. h. es wird entweder das A- oder N-Zeichen wahrnehmbar hervortreten, wenn vor der Umschaltung Dauerstrich aufgenommen wurde. Das erfindungsgemäße Verfahren kann natürlich auch zur Verminderung der Mehrdeutigkeit von Bakensendern benutzt werden, die gleichzeitig mehr als vier Leitlinien festlegen.

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur eindeutigen Kenntlichmachung der einzelnen Leitzonen einer mit gleichbleibender Frequenz modulierten und im Rhythmus komplementärer Morsezeichen getasteten Vierstrahlbake, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung der Anzeigemethode, gemäß der die im Ausgang eines Fahrzeugempfänger enthaltene Modulationsspannung der Bake über einen Phasenteiler den Ablenksystemen eines Oszillographen zur Strahlablenkung längs einer Kreisbahn zügeführt wird, die Intensität des Oszillographenstrahles im Rhythmus einer phasenstarren Bezugswechselspannung verändert wird, deren Frequenz mit der der Bakenmodulation übereinstimmt oder zu dieser in einem harmonischen Verhältnis steht.
2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die phasenstarre Bezugswechselspannung vom Bakensender ungerichtet übertragen wird.
3. 3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die phasenstarre Bezugswechselspannung bei der Intensitätssteuerung über Mittel gegeben wird, die einen etwa rechteckigen Spannungsverlauf hervorrufen.

   Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand dar Technik sind im Erteilungsverfahren folgende Druckschriften in Betracht gezogen worden:

   USA.-Patentschriften Nr. 1 922 677, 2 129 004;

   britische Patentschrift Nr. 500 359.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

   Q 5866 4.53