DE762733C - Goniometer fuer Peilzwecke - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Goniometer, die für Peilzwecke im Anschluß an Kreuzrahmen- oder an Adcocksysteme verwendet werden. Die bisher benutzten Goniometer bestehen aus drei Luftspulen, und zwar aus zwei gekreuzten, meist fest angeordneten Feldspulen, die an das Antennensystem angeschlossen sind, und einer im Innern dieser Feldspulen drehbaren Suchspule, die mit dem Peilempfänger verbunden ist.

Das ideale Goniometer weist einen sich mit dem Drehwinkel der Suchspule sinusförmig

ändernden Kopplungsverlauf zwischen jeder Feldspule und der Suchspule auf. Durch diesen Kopplungsverlauf werden die winkelgetreue Abbildung des das Antennensystem erregenden Feldes im Goniometer und die Konstanz, der Abstimmung im Suchspulenkreis während der Drehung der Suchspule gewährleistet. Zwischen zwei um eine gemeinsame Achse relativ zueinander drehbaren Luftspulen ändert sich jedoch die Kopplung nur bei sehr loser maximaler Kopplung sinusförmig. Wendet man daher im Goniometer

") Von der Patentsucherin ist als der Eränder angegeben worden:

Dr.-Ing. Richard Kümmich, Berlin

eine feste Kopplung zwischen den Feldspulen und der Suchspule an. dann verursachen die Abweichungen des Kopplungsverlaufes von der Sinusform Winkelfehler bei der Peilung und eine Verstimmung des Suchspulenkreises l>eim Drehen der Suchspule. Durch Aufspaltung der Suchspule in zwei um einen bestimmten Winkel gegeneinander versetzte und in Reihe geschaltete Wicklungshälften ίο lassen sich zwar bekanntlich die gröbsten Winkelfehler kompensieren, nicht aber die Änderung der Abstimmung im Suchspulenkreis, die auch dadurch gestört wird, daß sich die Kapazität zwischen den Feldspulen und der Siichspule, insbesondere bei größeren ■Kopplungen, mit dem Drehwinkel der Suchspule stark ändert.

Abgesehen von diesen elektrischen Mangeln hat das übliche Luftgoniometer auch konstruktive Nachteile; aus Gründen der Herstellungsgenauigkeit müssen die Spulen ziemlich groß gemacht werden und benötigen daher zur Abschirmung gegen störende Außenfelder einen großen und schweren Abschirmtopf.

Ferner ist der Wickelvorgang sehr mühsam, und bei einer Reparatur der inneren Suchspulenwicklung müssen die äußeren FeIdspulenwicklungen zerstört werden. Außerdem muß der Winkel zwischen den beiden Suchspulenhälften bei jedem Goniometer durch umständliche Messungen neu bestimmt werden. was einen großen fabrikatorischen Xachteil bedeutet.

Um diese Xachteile zu vermeiden, wurde bereits vorgeschlagen, bei einem Goniometer für Peilzwecke durch zwei Hochfrequenzeisenkörper, von denen der eine als ein die Kerne für dia Feldspulen nach Art des Ständers elektrischer Maschinen tragender geschlossener Ring ausgebildet ist und der andere nach Art eines Trommelankers die Suehspu'en trägt, einen die Goniometerfehler vermeidenden Feldverlauf herzustellen. Wie praktische Versuche gezeigt haben, lassen sich aber auch bei diesem unter dem Xamen Polschuhgoniometer bekannten Aufbau Winkelfehler nicht ohne weiteres vermeiden, weil hierzu ein ganz bestimmter Feldverlauf am Umfang des Trommelankers erforderlich ist, dar bei normaler Ausbildung der Polschuhe nicht erzielt werden kann.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Goniometer für Peilzwecke mit einem Feldspulensystem und einem relativ gegen dieses drehbaren Suchspulensystem vorgeschlagen, dessen Kennzeichen darin besteht. daß bei Anwendung jener Bauart, bei der das eine Spulensystem auf ausgeprägten Polen, z. B. eines Ringes, aus Hochfrequenzeisen und das andere Spulensystem auf einem koaxial angeordneten, z. B. zvlindrischen Kern aus Hochfrequenzeisen gewickelt ist, ein sich sinusförmig mit dem relativen Verdrehungswinkel der beiden Spulensysteme ändernder Verlauf der ΕλΙΚ in der Suchspule durch eine mit dem Zentriwinkel von der Goniometerachse veränderliche Bemessung des Luftspaltes zwischen den Polschuhen und dem konzentrischen Kern erzielt ist.

Abb. ι zeigt ein Ausführungsbeispiel der To Erfindung. Ein zylindrischer Kern α aus Hochfrequenzeisen trägt die Suchspule b. Aus gleichem Material wie der Kern α sind die Polschuhe c und d sowie das Joch e hergestellt. Die Polschuhe tragen die Feldspulenhälften / und g, die in Serie oder parallel an eine der beiden gekreuzten Richtantennen angeschlossen sind. Die durch diese beiden Spulen fließenden Ströme erzeugen in dem Luftspalt ein Magnetfeld, welches die Suchspule durchsetzt. Der Luftspalt ist am engsten in der Polmitte und wird nach außen gemäß einer solchen Funktion breiter, daß die magnetische Feldstärke an jedem Punkt des Kernumfanges proportional dem Kosinus des Winkels ist, den der durch diesen Punkt gehende Radiusvektor mit der Polachse bildet. In jeder Windung der Suchspule wird dann eine EMK erzeugt, deren Amplitude sich sinusförmig mit dem Winkel ändert, den die Windungsebene mit der Polachse bildet, folglich in der ganzen Suchspule eine EMK, deren Amplitude proportional dem Kosinus des Winkels ist, den die Spulenachse mit der Polachse bildet, und zwar unabhängig davon, wie breit die Suchspule ist.

Der Rotor eines zweiten, genau gleichen Systems, dessen Feldspulenhälften an die zweite Richtantenne angeschlossen sind, ist mit dem Rotor des ersten Systems mechanisch starr gekuppelt. Die Suchspulen beider Systeme sind in Reihe geschaltet und ihre gegenseitige Lage ist so justiert, daß die Achse der Suchspule in einem System gerade mit der Polachse zusammenfällt, wenn die entsprechenden Achsen im zweiten System senkrecht aufeinander stehen.

Ein solches Goniometer arbeitet winkeltreu und hat keine von der Winkelstellung des Rotors abhängige Rückwirkung. Falls die Polschuhe eine andere Form haben, als zur Erzeugung eines sich sinusförmig ändernden Magnetfeldes erforderlich ist, so verursacht diese Abweichung ähnliche Fehler, wie sie bei Verwendung einer Luftspule entstehen. Ebenso wie man die Winkelfehler bei Luftspulen durch Anwendung von zwei Suchspulen zum größten Teil wieder beseitigen kann, kann man das bei dem beschriebenen Eisengoniometer für eine nicht genau sinusförmige Feldverteilung, die man nach Fourier in eine Grundwelle und Oberwellen zerlegen kann,

durch geeignete Wahl der Wickelbreite der Suchspule erreichen. Für eine Wickelbreite von 120° z. B. verschwindet die Wirkung der dritten Harmonischen, bei 72⁰ die der fünften usw. Durch Wahl eines Zwischenwinkels kann man zwei Oberwellen gegeneinander kompensieren.

Das in Abb. r dargestellte Goniometer mit zwei getrennten Spulensystemen hat den Nachteil, daß die Kopplung des gesamten Systems um 30% loser ist als die eines einzelnen. Allerdings können durch Verwendung von Hochfrequenzeisen mit hoher Permeabilität trotzdem noch brauchbare Kopplungen erreicht werden. Diesen Nachteil vermeidet die Anordnung nach Abb. 2, bei der auf dem zylindrischen Kern die beiden Feldspulen und auf den Polen die Suchspule angeordnet sind. Da bei dieser Anordnung die Induktivität jeder Feldspule etwas von der Winkelstellung abhängt und außerdem die beiden Feldspulen nicht in jeder Stellung voneinander entkoppelt sind, hängen auch die in diesen Spulen fließenden Ströme in ganz bestimmter Weise von der Winkelstellung des Rotors ab. Damit sich also die in der Suchspule auftretende EMK sinusförmig ändert, muß die Kopplung zwischen den Feldspulen und der Suichspule ebenfalls in ganz bestimmter Weise von der Sinusform abweichen, was sich durch geeignete Formung der Polschuhe erreichen läßt.

Beim Goniometer nach der Erfindung kann der Innenteil ohne weiteres aus dem Außenteil herausgenommen werden, so daß bei Reparaturen jede einzelne Spule zugänglich ist, was einen großen konstruktiven Vorteil bedeutet. Ferner können die Körper aus Hochfrequenzeisen in der einmal für richtig befundenen Form in beliebiger Zahl genau gleich gepreßt werden, so daß eine Serienherstellung möglich ist. Weiter kann die Rolle des Innenteils mit der des Außenteils hinsichtlich der Formgebung des Luftspaltes und der Drehbarkeit vertauscht werden.

Zur Vermeidung kapazitiver Kopplungen zwischen den Feldspulen und der Suchspule können in bekannter Weise elektrostatische Schirme zwischen den Wicklungen angewandt werden.

Claims (3)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   I. Goniometer für Peilzwecke mit einem Feldspulensystem: und einem relativ gegen dieses drehbaren Suchspulensystem, dadurch gekennzeichnet, daß bei Anwendung jener Bauart, bei der das eine Spulensystem auf ausgeprägten Polen, z. B. eines Ringes, aus Hochfrequenzeisen und das andere Spulensystem auf einem koaxial angeordneten, z. B. zylindrischen Kern aus Hochfrequenzeisen gewickelt ist, ein sich sinusförmig mit dem relativen Verdrehungswinkel der beiden Spulensysteme ändernder Verlauf der EMK in der Suchspule durch eine mit dem Zentriwinkel von der Goniometerachse veränderliche Bemessung des Luftspaltes zwischen den Polschuhen und dem konzentrischen Kern erzielt ist.
2. 2. Goniometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß jede Feldspule in zwei Wicklungshälften unterteilt ist, die an diametral gegenüberliegenden Polen je eines Ringes aus Hochfrequenzeisen angeordnet sind, und daß die Suchspulenwindungen auf die mechanisch miteinander gekuppelten zylindrischen Kerne der einzelnen Ringe mit den Feldspulen aufgeteilt und elektrisch miteinander verbunden sind.
3. 3. Goniometer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Suchspule in zwei Hälften unterteilt auf diametral gegenüberliegenden Polen des Ringkörpers und die Feldspulen gekreuzt auf den zylindrischen Kern gewickelt sind.

   Hierzu ι Blatt Zeichnungen

   I 5320 7.53