DE757410C

DE757410C - Goniometer for direction finding of wireless, especially very short waves

Info

Publication number: DE757410C
Application number: DEM140168D
Authority: DE
Inventors: Sidnay Bertram Smith
Original assignee: Marconis Wireless Telegraph Co Ltd
Current assignee: Marconis Wireless Telegraph Co Ltd
Priority date: 1936-12-31
Filing date: 1937-12-22
Publication date: 1953-06-01

Description

Sidnay Bertram Smith, St. Cloud, Chelmsford, Essex (Großbritannien) ist als Erfinder genannt worden Die Erfindung betrifft ein Goniometer, und zwar insbesondere ein Goniometer mit sehr starker Kopplung, das für Richtungsfinder und ähnliche Zwecke bei sehr kurzen Wellen, d. h. bei Wellen in der Größenordnung von 14 bis 60 m, verwendet werden soll.Sidnay Bertram Smith, St. Cloud, Chelmsford, Essex (UK) has been named as the inventor The invention relates to a goniometer, namely in particular a goniometer with a very strong coupling, which is used for direction finders and similar purposes for very short waves, d. H. for waves of the order of magnitude 14 to 60 m, should be used.

Wenn die bekannten Goniometer, die eine sehr feste Kopplung zwischen den Feld- und den Suchspulen, z. B. eine Kopplung mit einem Kopplungsfaktor von etwa 60°/o, besitzen, für sehr kurze Wellen verwendet werden, dann zeigt sich, daß vorwiegend achtelkreisige Peilfehler von ziemlicher Größe auftreten, und zwar sind diese Fehler wesentlich größer als jene, die sich bei Verwendung des gleichen Goniometers bei längeren Wellen ergeben. If the well-known goniometer that has a very tight coupling between the field and search coils, e.g. B. a coupling with a coupling factor of about 60%, are used for very short waves, then it turns out that predominantly eighth-circle bearing errors of a fair size occur, namely are these errors are much larger than those obtained using the same goniometer result in longer waves.

Beispielsweise ist bei einem Goniometer bekannter Konstruktion bei Wellenlängen von 14 his 6o m und einem Kopplungsfaktor von 6o 0/o ein Fehler von + 5°/o festgestellt worden. Diese Fehler könnten auf einen sehr geringen Betrag durch Herabsetzung der Kopplung zwischen den Feld- und den Suchspulen des Goniometers vermindert werden. Aber diese Art der Reduktion der Fehler ist mit einer Empfindlichkeitsverschlechterung verbunden, so daß dieses Mittel nursehrunvollkommen ist.For example, in a goniometer of known construction Wavelengths from 14 to 6o m and a coupling factor of 6o 0 / o an error of + 5 ° / o was found. These errors could go down to a very small amount by reducing the coupling between the field and search coils of the goniometer be reduced. But this kind of reduction in errors is accompanied by a deterioration in sensitivity so that this remedy is only very imperfect.

Gegenstand der Erfindung ist nun ein verbessertes Goniometer, das insbesondere für sehr kurze Wellen Verwendung finden soll und bei dem für einen gegebenen Kopplung faktor oder eine gegebene Gegeninduktivität zwischen den Feld- und Suchspulen der im wesentlichen achtelkreisige Fehler eine Größe besitzt, die wesentlich geringer ist als bei den bekannten Goniometern. Es kann andererseits auch für einen vorgegebenen, zulässigen Fehler ein gegenüber dem bekannten Goniometer vergrößerter Kopplungsfaktor angewendet werden. The invention is now an improved goniometer that should be used especially for very short waves and at the for a given coupling factor or a given mutual inductance between the field and search coils the essentially eighth-circle error has a size, which is much lower than with the known goniometers. On the other hand, it can also for a given, permissible error compared to the known goniometer increased coupling factor can be applied.

Zum besseren Verständnis der Erfindung soll zunächst der Aufbau eines bekannten Goniometers, das auch für sehr kurze Wellen geeignet ist, beschrieben werden. Im Anschluß daran soll erklärt werden, aus welchem Grunde die Fehler wachsen, wenn eine stärkere Kopplung verwendet wird. For a better understanding of the invention, the structure of a known goniometer, which is also suitable for very short waves will. Then it should be explained why the errors grow, when a stronger coupling is used.

Bei den bekannten Kurzwellengoniometern sind die Feldspulen, von denen natürlich zwei vorhanden sind, auf einem ringförmigen Statorkörper untergebracht, der koaxial zum Rotor angeordnet ist, auf dem die Suchspule untergebradit ist. Der Rotor ist gegenüber dem Stator drehbar, und zwar um die dem Rotor und Stator gemeinsame Achse. Jede der Feldspulen besteht aus einer Mehrzahl, z. B. sechs, von in Abständen voneinander liegenden Windungen, die aus runden Drähten bestehen und auf dem ringförmigen Statorkörper untergebracht sind. Jede dieser Windungen besteht aus zwei parallelen Leitern, die zur Achse parallel verlaufen, und aus zwei weiteren Leitern, die etwa rechtwinklig zu dieser Achse angeordnet sind. Die Windungen besitzen roneinander gleiche Abstände und sind so auf dem Statorkörper angeordnet, daß sie etwa die Hälfte des gesamten Umfanges oder etwas weniger einnehmen. Die zweite Feldspule ist ähnlich der ersten aufgebaut, aber senkrecht zu dieser angeordnet und nimmt die andere Hälfte des Umfanges des ringförmigen Statorkörpers ein. Die Suchspule besteht aus der gleichen Anzahl von runden Drahtwindungen wie eine Statorwicklung und ist auf dem Rotor in der gleichen Weise angeordnet wie die beiden Feldspulen auf dem Statorkörper, so daß dann, wenn sich die Feldspule in der maximalen Kopplungsstellung zu einer der beiden Feldspulen befindet, die Ävindungsebene dieser Feldspule parallel liegt zu der der entsprechenden Feldspule. Um die Suchspule ist ein elektrostatischer Schirm vorgesehen, der sich mit dem Rotor dreht. Da derartige Schirme bekannt sind, ist eine weitere Beschreibung überflüssig. In the known short-wave goniometers, the field coils are from of which there are of course two, housed on an annular stator body, which is arranged coaxially to the rotor on which the search coil is located. Of the The rotor can be rotated with respect to the stator, specifically around the points common to the rotor and stator Axis. Each of the field coils consists of a plurality, e.g. B. six, of at intervals mutually lying coils, which consist of round wires and on the ring-shaped Stator bodies are housed. Each of these turns consists of two parallel ones Ladders that run parallel to the axis, and two more ladders that are about are arranged at right angles to this axis. The turns have one another equal distances and are arranged on the stator body that they are about half take the entire volume or a little less. The second field coil is similar the first is built up but arranged perpendicular to it and takes up the other half of the circumference of the annular stator body. The search coil consists of the same Number of round turns of wire like a stator winding and is in on the rotor arranged in the same way as the two field coils on the stator body, see above that when the field coil is in the maximum coupling position to one of the two field coils is located, the winding plane of this field coil is parallel to that of the corresponding field coil. There is an electrostatic screen around the search coil provided that rotates with the rotor. Since such screens are known, is no further description is necessary.

Bei der bekannten Goniometeranordnung, wie sie oben beschrieben wurde, wird ein rnagnetisches Mauptfeld erzeugt, dessen Feldlinien rechtwinklig zur Achse des Goniometers verlaufen. Zusätzlich zu diesem Feld sind noch sog. Streufelder vorhanden, die sich um die einzelnen runden Drahtwindungen der Feldspule ausbilden. Durch diese Streufelder ergibt sich im Bereich der Suchspule ein resultierendes Feld von verzerrter Form. Wenn die Kopplung zwischen Sudl- undFeldspulen sehr fest ist, d. h. wenn die Suchspulenwindungen so nahe an den Feldspulenwindungen liegen, daß sie während der Drehung des Rotors in dieses verzerrte resultierende Feld gelangen, wird ein vorwiegend achtelkreisiger Fehler erzeugt. Wenn die jeweilige Kopplung zwi schen Such- und Feldspulen als Ordinate über dem Drehwinkel des Rotors relativ zum Stator als Abszisse aufgetragen wird, so wird durch die Koppelfehler an Stelle der theoretischen idealen Sinuskurve eine verzerrte Kurve von etwas abgeflachter Form erhalten. In the known goniometer arrangement, as described above, a magnetic main field is generated, the field lines of which are perpendicular to the axis of the goniometer. In addition to this field, there are so-called stray fields present, which form around the individual round wire turns of the field coil. These stray fields result in a result in the area of the search coil Field of distorted shape. If the coupling between Sudl and field coils is very tight is, d. H. when the search coil windings are so close to the field coil windings, that they get into this distorted resulting field during the rotation of the rotor, a predominantly eighth-circle error is generated. If the respective coupling between search and field coils as the ordinate relative to the angle of rotation of the rotor is plotted to the stator as the abscissa, then the coupling error in place the theoretical ideal sine curve has a distorted curve of a little more flattened Maintain shape.

Gemäß der Erfindung wird nun vorgeschlagen, bei Goniometern, und zwar vorzugsweise bei solchen, die auf sehr kurzen Wellen arheiten, die Wicklung der Feldspulen oder der Suchspulen oder aber beide Wicklungen zur Verringerung des bei fester Kopplung auftretenden Kopplungsfehlers aus bandförmigen Leitern herzustellen. Die bandförmigenLeiter werden hierbei flach gewickelt. According to the invention it is now proposed in goniometers, and Although preferably with those that arheiten on very short waves, the winding the field coils or the search coils or both windings to reduce the to produce coupling errors occurring in the case of a fixed coupling from ribbon-shaped conductors. The ribbon-shaped conductors are wound flat here.

Besonders vorteilhaft läßt sich der Erflndungsgedanke auf das bereits beschriebene, bekannte Goniometer anwenden, in dem die runden Feld- und Suchspulenwindungen durch bandförmige Leiter, die relativ dicht beieinanderliegen, ersetzt werden. Diese bandförmigen Leiter werden ziemlich dünn gewählt, und ihre gesamte Fläche bedeckt fast lückenlos die Oberfläche, auf die die Windungen aufgebracht werden. The idea of the invention can be applied particularly advantageously to this use described, known goniometer, in which the round field and search coil windings be replaced by ribbon-shaped conductors that are relatively close together. These ribbon-shaped conductors are chosen to be quite thin and cover their entire area almost completely the surface on which the windings are applied.

Es ist leicht einzusehen, daß bei der erfindungsgemäßen Konstruktion die Eigenfelder um die einzelnen Drahtwindungen keine Kreisform, sondern eine sehr flache Ellipsenform einnehmen, wobei diese Ellipsen jeweils die Leiter einschIießen, von denen sie erzeugt werden. Schickt man nämlich durch einen Leiter mit kreisförmigem und durch einen mit bandförmigem Querschnitt gleiche Ströme J, dann läßt sich das Feld beider Leiter durch die Gleichung dV H ds = J, J J darstellen. Für einen bestimmten Wirbelring, d. h. für ein bestimmtes konstantes H, ergibt sich in beiden Fällen ein gleich großer Umfang s, d. h. an Stelle des kreisförmigen Wirbelringes um den kreisförmigen Leiter muß beim bandförmigen Leiter eine längliche Ellipse treten, so daß die Linien gleicher Feldstärke wesentlich geringeren Abstand von den angenähert parallel zu ihnen verlaufenden Breitseiten der Bänder besitzen als die entsprechen den Linien vom Umfang der kreisförmigen Leiter. Dadurch wird das verzerrte Feld, das den achtelkreisigen Fehler hervorruft, trotzdem es theoretisch noch vorhanden ist, stark reduziert. Es ist ferner weit von der Drehachse des Rotors entfernt, da, wie bereits erwähnt, das Streufeld nahe bei den Feldwindungen liegt. Deshalb kann nunmehr eine starke Kopplung zwischen den Feld- und Suchspulen vorgesehen werden, ohne daß ein Koppelfehler von störender Größe auftritt. It is easy to see that in the construction of the invention the self-fields around the individual wire windings are not circular, but very much take on flat ellipses, whereby these ellipses each include the ladder, from which they are generated. If you send through a ladder with a circular and through currents J that are equal with a ribbon-shaped cross-section, then that can be Represent the field of both conductors by the equation dV H ds = J, J J. For a specific one Vortex ring, d. H. for a certain constant H, results in both cases an equally large circumference s, d. H. instead of the circular vortex ring around the circular ladder, an elongated ellipse must appear in the band-shaped ladder, so that the lines of equal field strength approximated much smaller distance from the have broadsides of the bands running parallel to them than correspond the lines from the circumference of the circular ladder. This causes the distorted field, the causes the eighth-circle error, despite the fact that it is theoretically still exists, greatly reduced. It is also far from the axis of rotation of the rotor removed because, as already mentioned, the stray field is close to the field turns. Therefore, a strong coupling between the field and search coils can now be provided without a coupling error of a disturbing magnitude occurring.

Bei praktischen Versuchen hat sich herausgestellt, daß es möglich ist, ein Goniometer nach der Erfindung bei einer Wellenlänge von I4 bis 60 m mit einem Kopplungsfaktor von 6o 0/o zu betreiben, bei dem der Koppelfehler nur 1 I O/o gegenüber t 5 O/o bei den bekannten Goniometern beträgt.In practical tests it has been found that it is possible is, a goniometer according to the invention at a wavelength of 14 to 60 m with to operate a coupling factor of 6o 0 / o, at which the coupling error is only 1 I. O / o compared to t 5 O / o in the case of the known goniometers.

Die Leiter können beispielsweise aus 3 mm breiten Kupferbändern bestehen, die nebeneinanderliegen. Es wird sich dann eine fast gleichmäßige Stromverteilung längs der Windungsfläche ergeben, was eine sehr gleichmäßige Streufeldverteilung in - der Nähe der Windungen zur Folge hat. The conductors can for example consist of 3 mm wide copper strips, that are next to each other. There will then be an almost even distribution of current along the winding surface, which results in a very even distribution of the stray field in - the vicinity of the turns.

Zur Erzeugung einer bandförmigen Wicklung ist es ebenfalls möglich, jeweils mehrere nebeneinanderliegende runde Drähte parallel zu schalten. To create a ribbon-shaped winding, it is also possible to to connect several round wires lying next to each other in parallel.

Es ist wichtig, daß bei Radiogoniometern entsprechend der Erfindung ein ausreichender statischer Schirm, wie bereits oben beschrieben worden ist, angewendet wird. It is important that with radiogoniometers according to the invention a sufficient static screen, as already described above, is applied will.

PATENTANSPRtJCE1E I. Goniometer zum Peilen von drahtlosen, insbesondere sehr kurzen Wellen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verringerung des bei fester Kopplung auftretenden Kopplungsfehlers die Wicklung der Feldspulen oder der Suchspule oder beider gemeinsam aus bandförmigen Leitern besteht. PATENTANSPRtJCE1E I. Goniometer for direction finding of wireless, in particular very short waves, characterized in that to reduce the solid Coupling occurring coupling error the winding of the field coils or the search coil or both together consists of ribbon-shaped conductors.

Claims

2. Goniometer according to claim I, characterized in that for generating a band-shaped winding several parallel round wires lying next to one another are switched.