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Einrichtung zur drahtlosen Richtungsbestimmung Die Erfindung betrifft
eine Einrichtung zur drahtlosen Richtungsbestimmung, bei der die Lage des Empfängers
bezüglich des gepeilten Senders am Schirm einerKathodenstrahlröhre mit Hilfe von
aus der Fernsehtechnik bekannten Bildübertragungseinrichtungen kennt lich gemacht
wird. Die einzelnen zur Durchführung der Erfindung notwendigen Funktionen können
auf die Sende- und Empfangsseite verteilt werden oder aber insgesamt auf die Empfangsseite
verlegt werden, wobei dann der Sender eine beliebige, z. B. .rundstrahlende, Station
sein kann. In jedem Fall gibt die Erfindung eine genaue und eindeutige Anzeige,
bei der die Einflüsse von atmosphärischen Störungen u. dgl. sofort als solche erkennbar
sind und daher das Feilergebuis nicht verfälschen.
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Bei der Erfindung wird eine rotierende Leitlinie benutzt, die sende-
oder empfangsseitig durch zwei periodisch abwechselnd wirksame und sich teilweise
überlappende Richtdiagramme gebildet wird. Die Umschaltfrequenz der beiden Richtdiagramme
ist wesentlich größer als die Rotationsfrequenz der Leitlinie. Die Antennenspannung
wird nun erfindungsgemäß in jedem Schaltzustand der Richtdiagramme mit Bildsignalen
und den zugehörigen Bild- und Zeilensynchronisierimpulsen moduliert, die durch zeilenmäßige
Abtastung
eines Ausschnittes einer synchron mit der Leitlinie rotierenden Kompaßteilung gewonnen
werden, und zwar so, <l;Li in jeder Schaltphase gerade ein volles Bild übertragen
wird. Im Ausgang des Empfängers werden die Bild- und Synchronisiersignale voneinander
getrennt und in an sich bekannter Weise zur Bildaufzeichnung mittels einer Kathodenstrahlröhre
herangezogen, deren Zeilenkippgerät und Bildkippgerät so ausgebildet sind, daß die
Amplituden der gelieferten Ablenkspannungen von den amplituden der steuernden Synchronisierimpulse
abhängig sind. Auf diese Weise werden am Schirm der Kathodenstrahlröhre Skalenbilder
aufgezeichnet, die eine unmittelbare Ablesung des Peilwinkels gestatten.
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Die Verwendung einer rotierenden Leitlinie, welche durch periodische
Umschaltung zweier sich teilweise überlappender Richtdiagramme gebildet wird, ist
bereits im Zusammenhang mit anderen Verfahren zur Richtungsbestimmung bekannt, bei
denen aber die Peilanzeige nicht durch unmittelbare Bildübertragung einer Kompaßteilung
erhalten wird. Andererseits gehören auch schon Peileinrichtungen mit Bildübertragung
einer rotierenden Kompaßteilung zum Stand der Technik. Bei diesen wird jedoch eine
einfache rotierende Richtcharakteristik benutzt, und der Ableseaugenblick wird auf
der Empfangsseite durch den Minimumdurchgang der Richtcharakteristik festgelegt.
Das Empfangsminimum ist jedoch bekanntlich meist getrübt, so daß bei diesen Einrichtungen
die Anzeigegenauigkeit begrenzt ist. Bei der Erfindung wird der bekannte Vorteil
eines Leitstrahles ausgenutzt, der darin besteht, daß die richtige Peilanzeige in
dem Zeitpunkt erfolgt, in dem zwei gleich große, endliche Empfangsenergien vorhanden
sind, so daß Störungen geringeren Einfluß ausüben. Durch die erfindungsgemäßen Maßnahmen
wird dabei in einfacher Weise eine eindeutige oszillographische Anzeige erreicht.
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Die Erfindung soll nun unter Hinweis auf die Abbildungen an einem
Ausführungsbeispiel näher beschrieben werden, bei dem die verschiedenen Funktionen
zur Durchführung des Verfahrens auf die Sende- und Empfangsseite verteilt sind.
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Das Antennensystem des Senders besteht aus einem Rahmen R und einer
ungerichteten Antenne A (Abb. 1). Der Rahmen wird mit hilfe eines Umschalters U
periodisch umgepolt, und zwar mit einer Frequenz, die oberhalb der Verschmelzungsfrequenz
des Auges liegt. Beide Antennen sind an den Sender verstärker V2 derart angeschlossen,
daß in jeder Schaltstellung des Umschalters U ein kardioidenförmiges Strahlungsdiagramm
erzeugt wird. Der Senderverstärker V2 wird uber einen Modulator M0 vom Hochfrequenzgenerator
G gespeist. Der Rahmen R wird von einem Motor M1 langsam gedreht, so daß die durch
die Rahmenumpolung erzeugte Leitlinie in der Azimutebene rotiert.
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Synchron mit dem Rahmen rotiert eine transparente Kompaßteilung KT,
die von einer Lichquelle O1 durchleuchtet wird. Ein durch die feststehende Blende
Bl freigegebener Ausschnitt dieser Skala wird von der Lochscheibe L zeilenweise
abgetastet. Zu diesem Zweck besitzt die Lochscheibe zwei über die Länge von je 180°
sich erstreckende Lochspiralen St und S. (Abb. ), so daß liei jeder Umdrehung der
Scheibe der zu übertragende Ausschnitt der Kompaßteilung zweimal abgetastet wird.
Im Inneren der Lochscheibe befindet sich noch eine kreisförmig angeordnete Lochreihe
S3, die zur Erzeugung der Zeilensynchronisierimpulse dient. Ein Loch S4 dieser inneren
Reihe ist gröber ausgebildet und dient zur Erzeugung der Bildsynchronisierimpulse.
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Es werden also bei diesem Ausführungsbeispiel der Erfindung immer
erst nach zwei Bildabtastungen Bildsynchronisierimpulse gegeben. L)ie Lochscheibe
L wird von einem Motor M2 angetrieben, der auch den Umschalter U steuert, und zwar
so, daß in jeder Schaltstellung des Umschalters U ein Bild abgetastet und übertragen
wird.
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Die Beleuchtungseinrichtung für die Bildabtastung und die Erzeugung
der Synchronisierimpulse besteht aus zwei Strahlungsquellen Öt und 02, deren Lichtweg
in bekannter NVeise durch die Lochscheibe gesteuert wird. Hinter der Lochscheille
befinden sich zwei lichtelektrische Zellen Z1 und Z2. die die aufgenommenen Bildsignale
und Synchronisierimpulse dem Verstärker V1 zuführen.
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Sach Verstärkung werden diese Signale der vom Generator G gelieferten
Hochfrequenz im NIodulator .lIo aufmoduliert. Die modulierte Spannung wird dem Sendeverstärker
V2 zugeführt.
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Die von dieser Sendeeinrichtung in den beiden Lagen der Richtdiagramme
ausgesandten Folgen von Bild- und Synchronisiersignalen werden auf der Empfangsseite
nur in dem Augenblick mit gleicher Stärke aufgenommen, in dem die Schnittlinie der
Richtdiagramme durch den Empfangsort hindurchgeht. Für den Empfang wird ein normaler
Fernsehempfänger mit Kathodenstrahlröhre verwendet. Die Zeilen- und Bildsynchronisierimpulse
werden v von den Bildsignalen in an sich bekannter Weise getrennt und steuern je
ein Kippgerät für die Zeilen- und l3ildal>lenkung, die so ausgebildet sind, daß
die Aniplituden der gelieferten Zeilen- und Bildablenkspannungen von den Amplituden
der entsprechenden
Synchronisierimpulse abhängt.
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Es werden daher die in den beiden Diagrammlagen aufgenommenen Bilder
nur in dem Augenblick mit gleicher Größe übereinanderliegend aufgezeichnet, in dem
die Schnittlinie der Richtdiagramme durch den Empfangsort hindurch geht. Zu allen
anderen Zeitpunkten wird je nach der augenblicklichen Lage dieser Schnittlinie bezüglich
des Empfangsortes eines der beiden Bilder breiter erscheiiien als das andere, und
gleichzeitig ändert sich die Höhe leider Bilder. Daraus ergibt sich, daß die an
den ül>ertragenen Bildern ablesbare Anzeige immer dann die richtige Peilung angibt,
wenn die beiden Bilder gerade gleich groß sind.
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In Abb. 3 ist z. B. angenommen. daß die Rompaßteilung mit dem Drehrahmen
auf der Sendeseite so gekuppelt ist, daß die Rahmenebene gerade in der Ost-West-Richtung
liegt, wenn sich der Skalenstrich 0° in der Mitte des übertragenen Sektors der Kompaßteilung
befindet. Ein Empfänger, der sich bei dieser Lage des Rahmens genau nördlich octer
südlich vom Sender befindet, gibt die aufgenommenen Signale in Form von zwei übereinanderliegenden,
gleich großen Skalenbildern wieder, in deren Mitte sich der Skalenstrich 0° befindet.
Wenn sich der Rahmen dreht, dann ändern sich die den beiden kardioidenförmigen Strahlungen
entsprechenden Empfangsspannungen für die beiden Bilder, diese werden sich daher
in der bereits beschriebenen Weise verformen. Anstatt den zeitlichen Verlauf der
Anzeigebilder für einen konstanten Empfangsort zu betrachten, sind in Abb. 3 die
an verschiedenen Empfangsorten gleichzeitig aufgenommenen Bilder dargestellt. Bei
konstantem Empfangsort werden diese einzelnen Bilder nacheinander erhalten, d. h.
sie gehen kontinuierlich ineinander über, gleichzeitig verschiebt sich aber auch
noch die von den Bildern dargestellte Skalentcilung in Übereinstimmung mit der ltotation
des Drehrahmens auf der Sendeseite.
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Wie bereits erwähnt, werden die Zeilensynchronisierimpulse in beiden
Lagen der Kardioide ausgesendet, dagegen ein Bildsynchronisierimpuls immer nur in
einer der beiden Lagen. In Abb. 3 ist angenommen, daß die Strahlung in der Lage
K2 der Kardioide Zeilen- und Bildsynchronisierimpulse und in der Lage K1 nur Zeilensynchronisierimpulse
enthält. Die Bildablenkung wird daher nur durch die Empfangsspannung der Kardioide
K2 bewirkt, die Zeilenablenkung dagegen für die beiden übereinanderliegenden Bilder
durch die Empfangsspannung der Kardioide K1 bzw. K2. Ein östlich vom Sender liegender
Empfänger gibt demnach das obere Bild mit maximaler Größe wieder, während las untere
Bild überhaupt nicht auigezeichnet wird, weil die Kardioide K1 in dieser Richtung
praktisch keine Empfangsspannung liefert. Ein westlich liegender Empfänger zeichnet
nur eine horizontale Linie auf, da vorzussetzungsgemäß das Diagramm K1 keine Bildsynchronisierungsimpulse
und daher keine Bildablenkspannung übermittelt. Ebenso ergeben sich in den dazwischenliegenden
Richtungen markante Schirmbilder.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht somit eine eindeutige Richtungsanzeige,
wenn man z. B. als Regel festlegt, daß immer jene Al>lesung die richtige ist.
die auf die Aufzeichnung einer horizontalen Linie (Bild x in Abb. 3) folgt. Nimmt
man an, daß sich die Leitlinie in Abb. 3 entgegeiigesetzt dem Uhrzeigersinn dreht,
dann wäre die Ablesung 0° bei y im dargestellten Beispiel die seitenrichtige Peilung,
während bei @ die Anzeige falsch ist, weil sie auf das Anzeige liild v folgt. Nach
einer Vierteldrehung der Leitlinie geht die horizontale Strichanzeige durch den
Empfangsort z hindurch, und nach einer weiteren Drehung um 90° erhält man an dieser
Stelle wieder zwei gleich grolle Bilder, die den Zeitpunkt für eine Ablesung festlegen.
Die durch die Bilder dargestellte Skalenteilung hat sich alter inzwischen um 180°
verschoben, so dall der ollen aufgestellten Regel entsprechend nach der horizontalen
Strichanzeige die seitenrichtige Peilung von 180° abgelesen wird.
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Um die Genauigkeit der Ablesung zu erhöhen, ist es vorteilhaft, auf
der Sendeseite eine in der Mitte des abgebildeten Sektors der Kompaßteilung (Abb.
2) liegende feste Ableselinie vorzusehen. Empfangsseitig wird dann der richtige
Augenblick für die Ablesung dadurch festgelegt, daß die beiden übereinanderliegenden
Linien zusammen fallen.
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Die beschriebene Sendeeinrichtung kann natürlich im Rahmen der Erfindung
in verschiedener Weise abgeändert werden. Zum Beispiel kann zur Bildaufnahme eine
Bildspeicherröhre benutzt werden. Ferner können außer der zur Richtungsanzeige dienenden
Skalenteilung noch andere Angaben, z. 13. den Sender charakterisierende Zeichen,
übertragen werden.
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Es wurde bereits erwähnt, daß das erfindungsgemäße Verfahren auch
auf der Empfangsseite allein angewendet werden kann.
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Der Empfänger wird dann an ein Antennensystem angeschlossen, das eine
rotierende Leitlinie erzeugt. Die Empfangsspannungen in den beiden Schaltzuständen
zur Bildung dieser Leitlinie werden in der beschriebenen Weise durch die Bild- und
Synchronisiersignale des ebenfalls auf der Empfangsseite vorgesehenen Bildaufnahmegerätes
moduliert.
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An dem Ausgang des Empfängers ist dann unmittelbar die zur Bildwiedergabe
dienende Kathodenstrahlröhre angeschlossen, deren Leuchtbild die Lage des gepeilten
Senders in bezug auf eine von der gegenseitigen Winkellage der rotierenden Leitlinie
und der synchron mit ihr rotierenden Kompaßteilung abhängige Richtung, z. B. die
Richtung der Fahrzeuglängsachse bei Peilanlagen auf Fahrzeugen, erkennen läßt.
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Es wäre auch möglich, die beiden Bilder aufeinanderliegend aufzuzeichnen,
d. h. also nach jeder Bildahtastung auch einen Bildsynchronisierimpuls auszusenden.
Die Ablesung erfolgt dann in dem Augenblick, in dem die beiden aufeinanderliegenden
Bilder koinzidieren. Auch für die Ausbildung des Richtantennensystems zur Erzeugung
der rotierenden Leitlinie stehen dem Fachmann zahlreiche Möglichkeiten zur Verfügung.
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PATENTANSPRt;CHE: I. Einrichtung zur drahtlosen Richtungsbestimmung
mit Hilfe einer sende-oder empfangsseitig durch den Schnitt zweier periodisch umgeschalteter,
sich teilweise überlappender horizontaler Richtdiagramme gebildeten Leitlinie, welche
dauernd mit einer Frequenz rotiert, die wesentlich kleiner ist als die Umschaltfrequenz
der Richtdiagramme, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtantennenspannung in jedem
Schaltzustand der Richtdiagramme mit Bildsignalen und den zugehörigen Synchronisierimpulsen
moduliert wird. die durch zeilenmäßige Xbtastung eines Ausschnittes eitler synchron
mit der Leitlinie rotierenden Kompaßteilung gewonnen werden, und daß die Bildsignale
und die Syndronisierimpnlse im Ausgang des Empfängers zur Bildaufzeichnung mittels
einer Kathodenstralilröhre dienen, deren Zeilenkippgerät und deren Bildkippgerät
so ausgebildet sind. daß die Amplituden der von ihnen te-Iieferten Ablenkspannungen
von den Amplituden der steuernden Synchronisierimpulse abhängig sind.