-
Einrichtung zur Erzeugung von Kurslinien für die Fernnavigation Es
sind Einrichtungen zur Erzeugung von Knrslinien bekannt, bei denen zwei in der Horizontalebene
verschieden gerichtete Sendeantennenfelder im Rhythmus von Komplementärzeichen (a
und n bzw. Punkt - Strich) so getastet werden, daß die Zeichen des einen Antennenfeldes
jeweils in die Pausen des zweiten fallen. Auf der Linie gleicher Intensität beider
Antennenfelder verschmelzen die Komplementärzeichen zu einem Dauerstrich, der als
Kurslinie für Navigationszwecke benutzt wird. Bei Abweichung von der Kurslinie nach
der einen oder anderen Seite tritt das Zeichen der einen oder anderen Art hervor,
woraus die Seite der Abweichung erkennbar wird.
-
Die geschilderten Einrichtungen werden praktisch so angewendet, daß
die Antennenanordnung feststeht und das mit einer Empfangseinrichtung ausgerüstete
Fahrzeug auf der Leitlinie entlang fährt, oder in der Weise, daß die Leitlinie in
Rotation ve. setzt wird und aus der Zeitdifferenz zwischen einem Nullzeichen und
dem Durchlaufen der Leitlinie durch den Empfangsort der Winkel bezogen auf eine
Nullrichtung ermittelt wird.
-
Die geschilerete Navigationseinrichtung ist bisher in der Regel zur
Standortsbstimmung von Fahrzeugen übler geringe Entfernungen benutzt worden. Zu
diesem Zweck wurden die Sendeanordnungen entweder auf sehr kurzen Wellenlängen in
der Größenordnung
von LIefern oder init sehr langen Wellen in rler
Größenordnung von 1000 m betrieben, Bei der Anforderung einer Navigation über sehr
große Entfernungen, z. B. zum Leiten von Schiffen und flugzeugen zwischen Erdteilen,
ist es jedoch zweckmäßig. auf den aur Überbrückung großer Entfernungen besonders
geeigneten Kurzwellenbereich überzugehen.
-
Hierbei ergeben sich Schwierigkeiten grundsätzlicher Art. mit deren
Behebung sich die vorliegende Erfindung beschäftigt.
-
Bei Verwendung von kurzen Wellenlängen wird bekanntlich die am Erdboden
entlang laufende Welle sehr stark absorbiert, so daß sie nur eine gering Reichweite
besitzt und demzufolge zu Überbrückung von großen Entfernungen nicht in Frage kommt.
-
Es gelangen demzufolge lediglich die in den Raum abgestrahlten Wellen
in den Empfänger. die. wie an Hand von Abb. l erläutert. von der Heavy-Side-Schicht
zum Erdboden zurückgeworfen werden. Am Empfangsort ist jeweils die resultierende
Feldstärke zwischen verschiedenen. miteinander interferierenden Raumwelle 1 und
2 vorhanden, die unter verschiedenem Erhebungswinkel α bzw. α' von der
Sendestation S S ausgehen. Die unter dem steilen Erhebungswinkel α' abgestreahlte
Raumwelle 2 legt eine wesentlich größere Wegstrecke zurück als die von dem flachen
Winkel α abegestrahlte Raumwelle 1, da sie beispielsweise zweimal an der F-Schicht
reflektiert wird. Diese verschiedenen Raumwellen interferieren infolge des durch
die untershiedlichen Weglängen bedingten Phasenunterschiedes miteinander, eine Erschenung,
die in der Nachrichtentechnik allgemein unter dem Namen Fadingeffekt bekannt ist
und sich als periodisches Abfallen bzw. Ansteigen der Lautstärke äußert.
-
Diese Periodische Lautstärkeschwankung bedeutet heute keinen grundsätzlichen
Sachteil mehr, denn man hat es durch Anwendung von Regelmethoden in der Empfangsstation
in der Hand, diese Lautstärkeschwankungen auszugleichen, Bei der Navigationseinrichtung
mit abwechselnd im Rhythmus von Komplementärzerchen getasteten Richtdiagrammen,
auf die sich die vorliegende Erfindung bezicht, ergibt sich jedoch infolge der Interferenz
der Strahlen verschiedener Weglängen ein grundsätzlicher Fehler in der Standortsbestimmung.
dessen Entstehung im folgenden an Hand von Abbildungen näher rerläutert ist.
-
In Abb. 2 ist das Schema einer bekannten Sendeanordnung zur Durchführung
des besprochenen Verfahrens dargestellt, bei dem sich überschneidende Richtdiagramme
R~1^. abwechselnd getastet werden, deren Intensitäten am Empfangsort miteinander
verglichen werden. An jedem beliebigen Empfangsort ist entsprechend der Lage desselben
zur Sendestation ein bestimmtes Intensitätsverhältnis zwischen den beiden abwechselnd
getasteten Richtdiagrammen vorhanden. Setzt man beispielsweise das Amplitudenverhältnis
C1:C2 voraus. so erkennt man aus der Abbildung. da dieses Verhältuis auf deii Linien
3 und 4 konstant bleibt. die einen gewissen Winkel miteinander bilden. Nimmt man
jedoch an, daß am Empfangsort E nicht nur eine Raumwelle. sondern eine über eine
andere Wegstrecke z. B. mehrfach reflektierte Welle eintrifft. so besitzt diese
infolge des längeren zurückgelegten $Laufweges $das gleiche Amplitudenverhältnis
C1:C2 nicht auf den Linien 3 und 4. sondern beispielsweise auf den Linien 3'.4'.
Das bedeutet, daß, wenn angenommen wird, daß die abwechselnd getasteten Richtdiagramme
der Raumwelle 1 auf den Strahlen 3 und 4 das Verhältnis C1:C2 besitzen. die mehrfach
reflektierte Raumwelle 2 am gleichen Empfangsort ein kleineres Zeichenverhältnis
aufweist.
-
Der letztgenznnte Fall ist in der Abb. 3 diagrammatisch aufgezeichnet,
und zwar ist als Beispiel angenommen, daß das Richtdiagramm R1 im Rhythmus von Punkten
und das Richtdiatramm R im Rhythmus von Strichen getastet wird. Das Diagramma stellt
beispielsweise das Zeichenverhältnis der Raumwelle 1 und das Diagramm b das Zeichenverhältnis
der Raumwelle 2 dar. Es ist angenommen, dal; der Empfangsort auf der Sei: der Punktktnnung
liegt und der Punkt die doppelte Amplitude der Striche besitat. Da die Raumwelle
2 eine längere Wegstrecke zurückgelegt hat, besitzt sie jedoch nicht das Zeichenverhältnis
2 : 1, sondern ein kleineres Zeichenverhältnis von angenähert 1 : 1. Infolge der
Interferenz der bziden Raumwellen ist der Fall denkbar, daß sich die Zeichen der
beiden Wellen bei Gleichphasigbeit addieren oder im Fall der Gegenpaastgkeit subtrahteren.
Der Fall der Gleichphasigkeit, d. h. der Addition, ist nicht weiter schädlich, denn
er bedingt lediglich einen starken Lautstärkeanstieg, der durch eine Empfängerregelungausgeglichen
werden kann.
-
Der Fall der Gegenphasigkeit ist jedoch wesentlich ungünstiger, denn
es zeigt sich. daß durch Subtraktion der Zeichen a und b die Zeichen t entstehen.
d. h. daß nicllt mehr Punktkennung auftritt, sondern die Punktzeichen in Strichzeichen
übergegangen sind.
-
Das bedeutet praktisch Verwirrungszonen, in weleh@n Punkte und Striche
einander ablösen und am Empfangsort nicht mehr klar erkennbar ist. ob dieser im
Gebiet der Zeichen der eilten oder anderen zur liegt.
-
Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit der Ansbildung eines
Sendesystems. bei
dem die Entstehung der geschilerten Verwirrungszonen
verhindert ist. Es wird hierbei von der Erkenntnis ausgegangen, daß der nachteilige
Einfluß auf die Raumwellen sehr langer Wegstrecken zurückzuführen ist. Es handelt
sich bei diesen, wie sich aus Abb. -I ergibt, um die unter einem steilen Erhebungswinkel
abgestrahlten Wellen, während die flach abgestrahlten, einfach reflektierten Raumzellen
ein giinstiges Verhalten zeigen.
-
Zur Erzeugung von abwechselnd getasteten, verschieden gerichteten.
Antennenfeldern zur Durchführung der bekannten Verfahren benutzt man in der Praxis
Antennenanordnungen, die sich aus in gewisser Höhe über dem Erdboden aufgestellten
Dipolen zusammensetzen. Das vertikale Ausbreitungsdiagramm derartiger bekannter
Antennen anordnungen besitzt die Form des in Abb. 1 schraffiert gezeichneten Diagramms
D, das infolge der am Erdboden reflektierten Strahlung mehrere Maxima aufweist.
Bei Betrachtung dieses Strahlungsdiagramms erkennt man, daß die erwünschte Strahlrichtung
1 zwischen Haupt-(D) und Nebenmaximum liegt, wohingegen die unerwünschte Steilstrablung
2 mit dem Nebenmaximum des Ausbreitungsdiagramms zusammenfällt und demzufolge die
Feldstärke des Vektors J2. besitzt. Die bekannte Anordnung besitzt also den Nachteil,
daß die erwünschte Flach strahlung geschwächt ist, während die unerwünschte Steilstrahlung
bevorzugt wird.
-
Erfindungsgemäß wird zur Beseitigung dieses Nachteils eine Einrichtung
zur Erzeugung von Kurs linien für die Fernuavigation mittels Feldstärkevergleichsmethoden
vorgeschlagen, die gekennzeichnet ist durch eine Antennen anordnung, deren Aufstellungshöhe
über dem Erdboden gleich oder kleiner als #/4 ist und von der nur einseitig gerichtete
scharf gebündelte Strahlen kurzer Wellen unter flachem Elevationswinkel ausgestrahlt
werden, deren Nebenmaxima in der Vertika.-ten unterdrückt bzw. wesentlich geschwächt
sind.
-
Es ist bekannt, daß für den Kurzwellennachrichtenverkehr horizontal
polarisierte Wellen besser geeignet sind als vertikal polarisierte Wellen. Ferner
ist vorgeschlagen worden, bei einer Einrichtung zur Nusstrahlung einseitig gerichteter,
elektromagnetischer Wellen die Nebenmaxima in der Horizontalrichtung zu unterdrücken.
Es handelt sich jedech bei beiden Verfahren nicht um eine Fernnavigation mittels
Kurzwellen. Es ist auch für die Fernübertragung von NachrichtCn bekannt, daß auf
den Elevationswinkel besonders Rücksicht zu nehmen ist.
-
Gemäß der Erfindung werden Antennenanordnungen verwendet, die Vertikaldiagramme
der Form D der Abb. 4 besitzen, bei denen vor allem nach oben keine Nebenmaxima
auftreten und die flachen Erhebungswinkel bevorzugt sind, Diese Abbildung zeigt,
daß die erwünschte Strahlrichtuilg I die hohe Feldstärke des Vektors V, besitzt,
wohillgegen die unerwünschte 5 teil strahlung 2 fast vollkommen beseitigt ist. Derartige
Diagramme werden durch Antennenanordnungen erzeugt, bei denen die Aufstellungshöhe
der Antenne über dem Erdboden gleich oder kleiner als #/4 ist, Die bei den bekannten
Antennenanordnungen verwendeten Vertikaldipole werden also nicht auf hoben Türmen
angeordnet, sondern, wie in Abb. 5 dargestellt, nur in geringer Höhe aufgestellt,
die #/4 nicht übersteigt.
-
Die Bündelung in Richtung der Flachstrahlung wird dadurch erzielt,
daß zwei oder mehrere Dipole übereinander angeordnet werden, wodurch sich eine Bevorzugung
der Flachstrahlung ergibt. In Al)-l). 6 bis 9 sind einige Ausführungsbeispiele hierzu
prinzipmäßig dargestellt.
-
Gemäß Abb. 6 wird zur Erzeugung des einen Antennenfeldes das nicht
höher als #/4 aufgestellte Dipolpaar I, 2 verwendet. Die Antennen sind i/2-Antennen,
ein System, das unter der Bezeichnung H-Adcock bekanntgeworden ist. Unter einem
gewissen Winkel hierzu steht zur Erzeugung des zweiten gerichteten Antennenfeldes
ein gleichartiges System, das in der Abbildung nicht dargestellt ist. Zur Bündelung
in Richtung der Flachstrahlung wird über dem Antennenpaar I, 2 ein gleichartiges
Antennenpaar 3, 4 angeordnet, das vom Sender entweder durch Energieleitung gespeist
oder mit dem unteren Antennenpaar strahlungsgekoppelt ist. Außerdem ist bei Entstehung
des gewünschten Strahlungsdiagramms noch die am Erdboden reflektierte Strahlung
zu berüeksiehtigen, die man sich von den Spiegelbildern I', 2' bzw.
-
3', 4' ausgehend denkt. Die Antennenanordnung wirkt also unter Einschlß
der Spiegelbilder wie ein System mit vier übereinander angeordneten Dipolen.
-
Das Ausführungsbeispiel gemäß Abb. 7 betrifft eine zur Durchführung
des erfindungsgemäßen Verfahrens ebenfalls geeignete Antennenanordnung, bei der
mit Erde zusammenarbeitende Halbdipole 5, 6 verwendet werden, die vom Sender 7 gespeist
werden Erfindungsgemäß sind ül über den Halbdipolen 5, 6 die strahlugs- oder energieleitungsgekoppelten
Dipole 8, 9 angeordnet. Einschließlich des Spiegelbildes kommen bei diesem Antennengebilde
drei Dipole zur Wirkung, wobei der mittlere Dipol aus den Halbdipolen 5. 6 und den
Spiegel bildern 5', 6'-entsteht.
-
Das System der Abb. 7 ist in der Abb. 8 perspektivisch dargestellt,
und zwar dienen zur Erzeugung von sich überschneidenden Strahlungsdiagrammen zwei
gekreuzte Systems, S1 und S1 gemäß Abb. 7, die vom Sender S gespeist werden.
-
Die Anordnung kann gemäß Abb. 9 auch so getroffen werden, daß eine
vom Sender S dauernd gespeiste, aus den übereinanderliegenden Dipolen 10 und 11
bestehende Antennenanordnung verwendet wird und die ebenfalls aus übereinanderliegenden
Dipolen 12, 13 bzw. 14, 15 bestehenden Reflektoren abwechselnd ein- und ausgeschaltet
werden.
-
Das dauernd gespeiste Sendesystem und die abwechselnd getasteten Reflektoren
können auch aus einer Vielzahl von übereinander angeordneten, wandförmig aufgebauten
Gebilden bestehen, die eine Verschärfung der Richtwirkung im gewünschten Sinn bewirken.
-
Mit Hilfe der geschilderten Antennenanordnungen können sowohl festsehende
Kurslinien erzeugt werden als auch rotierende Linien zur Durckführung der eingangs
geschliderten bekannten Verfahren zur Standortsbestimmung. Im letztgenannten Fall
können die Richtdiagramme elektrisch oder mechanisch gedreht werden.