-
Einrchtung zur räumlichen Peilung Zur rcumlichen Peilung ist eine
Richtempfangseinrichtung bekannt, die mit einer allseitig scharf gebündelten rotierenden
Richtcharakteristik arbeitet, die auf einer Kegelmantelfäche rotiert. Die Spannung
die von einem mit Hilfe dieser bekannten Einrichtung aufgenommenen drahtlosn Sender
erhalten wird, erscheint dann im Rhythmus der Rotationsfrequenz des Strahlenbündels
moduliert; dise Modulation verschwindet dann, wenn sich der Sender genau in Richtung
der Kegelachse befindet. Diese bekannte Empfangseinrichtung läßt zwar die Tatsache
der Abweichung der Rotationssymmetrieachse von der Verbindungslinie Sender#Empfänger
erkennen, jedoch nicht deren Richtung.
-
Es ist weiterhin eine Einrichtung zur Leitung von Elugzeugen längs
einer gegenüber der Erdoberfläche geneigten Linie bekannt, bei der senderseitig
ein ebenfalls in der angegebenen Weise rotierendes Strahlenbüundel erzeugt wird,
das in diesem Fall jedoch zur Festlegung einer räumlichen Führungslinie dient. In
verschiedenen Koordinaten des Raumes wird dieses Strahlenbündel verschieden moduliert.
In der auf dem Elugzeug befindlichen Empfangseinrichtung kann aus der aufgenommenen
Modulationsfrequenz die Lage der Leitlinie bzw. der Sektor festgestellt werden,
in dem sich die Empfangsanlage relativ zum Sender befindet. Eine genaue Anzeige
der Abweichungsrichtung des Flugzeuges
aus der Rotationsachse (Leitlinie)
kann jedoch auch bei diesem Verfahren nicht erzielt wrden, da es nicht möglich ist,
das Richtbündel so scharf zu konzentrieren, daß der Raum in beliebig viele, durch
Modulationsfrequenzen vonedinander unterscheidbare Sektoren geteilt werden kann.
-
Zur Beseitigung dieser Nachteile ist bereits ein Verfahren zum räumlichen
Peilen, insbesondere nach dem Rückstrahleverfahren, mittels elektromagnetischer
Wellen angegeben worden, das von dem erstgenannten Vorschlag ausgeht. Es besteht
darin, daß auf der Empfangsseite durch messung der Phasenlage der infolge der Rotation
der Richtcharakteristik der empfangenen Hochfrequenz aufgedrückten Modulation gegenüber
einer phasenstarren Spannung gleicher Frequenz die Abweichung der Rotationsachse
von der Verbindungslinie Sender#Empfänger bzw. Sender#Rückstrahler in zwei Koordinaten
ermittelt wird.
-
Bei der Durchführung dieses Verfahrens haben sich insofern Schwierigkeiten
ergeben. alks eine sich während der Messung ändernde Polarisation des anzupeilenden
Senders oder des Rückstrahlere eine Fehlmessug hervorruft. Um von solchen Polarisationseinflüssen
fri zu sein, wird eine Einrichtung zur räumlichen Peilung vorgeschlagen, die ebenfalls
von einer auf einer Kegelmantelfläche rotierendne Richtcharakteristik Gebrauch macht.
Die erfindungsgemäße Einrichtung sieht jedoch Mitel vor, die während einer vollen
Umdrehung der Richtcharakteristik die Empfangsspannung jeweils nur in vier gleich
großen und orthogonalen Sektoren von jeweils weniger als 90° Winkelöffnung in der
Weise auswerten, daß jeweils die bei Bestreichen zweier gegenüberliegender Sektoren
auftretenden Spannungen vorzugsweise in Quotienten- oder Differenzanzeigeinstrumenten
miteinander verglichen werden. Es ist zwar bereits der Vorschlag gemacht worden,
mit Hilfe von Relaisunterbrechern, insbesondere den bekannten Schwinggleichrichtern,
eine Messung in der Weise durchzuführen, daß gemäß Abb. 1 entweder nur die während
der Sektoren 1 und 3 vorhandenen Empfangsspannungen oder aber die während der Sektoren
1 und 2 bzw. 3 und 4 auftretenden Empfangsspannungen ausgewertet werden. Dieser
Vorschlag ergibt, wie die Rechnung zeigt, gegenüber dem ursprünglichen, eine Phasenmessung
durchführenden Vorschlag bereits eine Verminderung des Polarisationseinflusses um
etwa 50%. Erst durch die Erfindung wird jedoch eine solche Herabsetzung des Polarisationseinflusses
erzielt, daß die Messung von diesem praktisch unabhängig wird. Es ergibt sich, daß
bei Aufteilung des gesamten Kresiumfanges in vier Sektoren, wobei jeder Sektor einen
Öffnungswinkel von 30° besitzt, gegenüber der im älteren Vorschlag benutzten Phasenmessung
eine herabsetzung des Polari sationseinflusses auf 3% erzielt wird.
-
An sich ist eine mit einem Segmentschalter arbeitende Schaltungsanordnung
bekannt, bei der der Segmentschalter die Empfangsspannung aufteilt und getrennten
Anzeigegeräten zuführt. Diese bekannte Schaltungsanordnung wird jedoch bei einem
Blindlandesystem benutzt, bei dem nicht das der Erfindung zugrunde liegende problem
auftritt. Bei diesem Blindlandesystem arbeitet nämlich der Sender mit einer festen
Polarisationsrichtung, so daß Fehlweisungen, die durch Änderung der Polarisationsrichtung
des Sendestrahlers auftreten könnten, nicht zu erwarten sind.
-
In Abb.2 ist der Fall dargestellt, daß aus der Empfangsspannung während
einer vollen Umdrehung der Richtcharakteristik die Empfangsenergie jeweils nur in
den vier Sektoren 5, 6, 7 und 8 verarbeitet wird. Die Auswertung kann beispielsweise
deraret erfolgen, daß ein Amplitudenvergleich der in den Sektoren 5 und 6 sowie
der in den Sektoren 7 und 8 auftretenden Empfangsspannungen vorgenommen wird. In
Abb.3 ist für mehrer Perioden der Rotation dei Empfangsspannung Ea in Abhängigkeit
von der Ziet t, oder ander sausgedrückt, in Abhängigkeit von der WInkellage der
rotierenden Richtcharakteristik aufgetragen, und zwar entspricht diesem dargestellten
Verlauf der Empfängerausgangsspannung eine ganz bestimmte Lage des zu peilenden
Senders bzw. des Rückstrahlers. Die in den vier Sektoren herausgeschnittenen Empfangsspannungen
sind mit 9, 10, 11 und 12 bezwichnet. Aus der AMplitudendifferenz der Ausschnitt
9 und 11 bzw. 10 und 11 kann die Abweichung des Senders bzw. des Rückstrahlers aus
der Rottationsachse ermittelt werden.
-
An Hand der weiteren Zeichnungen sollen nun einige Ausführungsbeispiele
für die Auswertung des neuen Vorschlages angegeben werden. In Abb.4 ist im Rahmen
einer Empfangseinrichtung ein aus vier Segmenten bestehender Kommutator mit einem
isochron mit dem Strahlenbündel umlaufenden Kontaktarm dargestellt. Über diese Kontaktanordnung
wird die Empfängerausgangsspannung zwei Differenzanzeigeinstrumenten zugeführt.
Die Empfangsantenne ist in Abb.4 mit 13 bezeichnet. In diesem sowie in den folgenden
Ausführungsbeispielen ist lediglich aus Gründen der einfachen Darstallung eine ungerichtete
Empfangsantenne an Stelle einer einfachen Richtantenne oder einer Antenne mit rotierender
Richtcharakteristik dargestettl. Die von der Empfangsantenne 13 aufgenommene Spannung
wird dem Empfänger
14 zugeführt. Die Empfängerausgangsspannung elangt
über einen in Pfeilrichtung rotierenden Kontaktearm 15 nacheinander auf die vier
Segmente 16, 17, 18 und 19. Wie beretis erwähnt, rotiert der Kontaktarm 15 isochron
mit der Richtcharakteristik. An die elektrisch leitenden Kontaktsegmente 17 und
19 ist die in der Mitte geerdete Spule 20 eines Drehspulinstrumentes angeschlossen;
die Kontaktsegments 16 und 18 sind an die ebenfalls in der Mitte geerdete Spule
21 eines anderen Drehspulinstrumentes angeschlossen.
-
Das eine Drehspulinstrument zeigt in der dargestellten Anordnung der
Segmente die Höhen-, das andere die Seitenabweichung des Senders bzw. des Rückstrahlers
von der Rotationsachse an.
-
Abb. 5 stellt i wesentlichen die gleiche Empfangsanordnung dar wie
Abb.4, jedoch mit dem Unterschied, daß an Stelle der bei dem Ausführungsbeispiel
nach Abb. 4 erforderlichen speziellen Ausbildung der Drehspulinstrumente normale
Drehspulinstrumente Verwendung finden können. Zu diesem Zweck werden die von den
einzelnen Segmenten abgenommenen Spannnungen über Widerstände 22 und 23 bzw. 25
und 26 geleitet, die hochohmig sind gegenüber den Widerständen der Instrumente 24
und 27. Überstreicht der rotierende Kontaktarm 15 das Segment 16, so verteilt sich
der über das Sedgment 16 fließende Strom fast gleichmäßig über die Widerstände 22
und 23. Das Instrument 24 wird demnach von einem Strom durchflossen, der von Segment
16 nach dem Widerstand 23 verläuft.
-
Nach einer halben Umderehung des rotierenden Kontaktarms 15 verteilt
sich der über das Segment 18 fließende Strom ebenfalls gleichmäßig über die beiden
Widerstände 22 und 23.
-
Das Instrument 24 wird nun jedoch von einem Strom entgegengesetzter
Richtung durchfolssen. SInd die Ströme infolge der Abweichung des Senders bzw. des
Rückstrahlers aus der Rotationsachse einander nicht gleich, so wird das Anzeigeinstrument
24 die Differenz der beiden Ströme nach Größe und Richtung angeben. Der gleiche
Vorgang spielt sich für die Ströme ab, die über die beiden Segmente 17, 19 und die
Widerstände 25, 26 fließen.
-
Die in Abb.4 und 5 dargestellte Tasteinrichtung besitzt den Nachteil,
daß die Genauigkeit der Anzeige abhängig ist von der genauen AUsbildung der einzelnen
Schaltsegmente. Die Semente müssen, wie leicht einzusehen ist, genau gleiche Längen
bestizen, um eine Fehlanzeige zu vermeiden. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung
wird daher vorgeschlagen, einen die Empfangsspannung in sämtlichen vier Sektoren
ausblendenden gemeinsamen Schalter und einen anschließenden, die einzelnen Empfangsspannungen
auf die Anzeigeinstrumente verteilenden Vierfachschalter vorzusehen. Dieser Vorschlag
läßt sich sowohl auf mechanischem als auch auf elektrischem Wege durchführen. In
Abb.6 ist zunächst ein Ausführungsbeispiel einer mechanischen Anordnung dargestellt.
Die gleichen Bezugszeichen gelten für die gleichen Teile wie in den Abb.4 und 5.
Die Ausgangsspannung des EMpfängers 14, wird zunächst einem mit der vierfachen Umdrehungszahl
der Richtcharakteristik rotierenden Kontaktarm 31 zugeführt, der auf einem Ring
28 mit dem Kontaktsegment 30 rotiert. Das Segment 30 besitzt eine WInkleöffnung,
die kleiner ist als die vierfache Winkelöffnung eines Segmentes des in Abb.4 und
5 dargestellten Schalters. Mit der Achse 29, auf der der rotierende Kontaktarm 31
befestigt ist, ist über eine Zahnradübersetzung 32, 33 mit dem Übersetzungsverhältnis
1 : 4 die Achse 34 gekuppelt, auf der der rotierende Kontaktarm 51 efestigt ist.
-
Dieser Kontaktarm 51 entspricht dem Kontaktarm 15 in Abb. 4 und 5.
Dementsprechend sind wiederum vier Kontaktsegmente 35, 36, 37 und 38 vorgesehen.
Der Antrieb der gesamtne ANordnung erfolgt von der Achse 34 aus, die gleichzeitig
die Rotationsachse der Richtantenne darstellt, welche die Richtcharakteristik erzeugt.
Die Empfängerausgangsspannung gelangt nun über den Kontaktarm 31 und das Kontaltsegment
30 auf den rofierenden Kontaktarm 51 und wird mit Hilfe dieses Kontaktarmes über
die vier Segmente 35, 36, 37 und 38 auf die vier Widerstände 22, 23, 25 und 26 vertieilt.
Die Anzeige an den Instrumenten 24 und 27 erfrolgt dann in der bereits beschriebenen
Wiese. Im Gegensatz zu den Ausführungsbeispielen nach Abb.4 und 5 nehmen die Segmente
35, 36, 37 und 38 nur eine Verteilung der bereis impulsförmig ankommenden Energie
vor. Die Aufteilung der Empfangsenergie in bestimmte, gleich lange Abschnitte erfolgt
durch das Segment 30. Besitzen die Sektoren 35, 36, 37 und 38 eine Winkelöffnung
von je 30°, so muß das Segment 30 eine Winkelöffnung besitzen die etwas kleiner
als 120° ist.
-
Abb.7 zeigt ein Ausführungsbeispiel das das elektrische Analogon zu
der mechanischen Auswertung nach Abb.6 darstellt. Auf der Antriebsachse 34, die
auch die Drechachse der Richtantenne ist, befindet sich außer dem rotierenden Verteiler
51 eine Scheibe 42, die mit vier symmetrisch verteilten Segmenten 43, 44, 45 und
46 aus ferromagnetischem Werkstoff versehen ist. Diese Segmente streichen an einem
Permanetn- oder Elektromagnet 47 vorbie und erzeugen während einer volen Umdrehung
der Achse 34, in der auf dem Magnet angeordneten Wicklung 48 Impulse,
die
zur Synchronisierung eines Impulsgenerators 49 dienen. Der Impulsgenerator 49 liefert
während einer vollen Umdrehung der Achse 34 vier Impulse genau definierte Länge
und gibt diese Impulse als negative Vorspannung auf das Steuergitter der Pentode
40.
-
Die Emplängerausgangsspannung, die bei Abweichung des Senders bzw.
des Rückstrahlers aus der Rotationsahse mit der Rotationsfrequenz moduliert ist,
wird auf das Steuergitter der Pentode 39 gegeben. An dem gemeinsamen Anodenwiderstand
50 erscheint dann eine Spannung, wie sie in Abb.8 angegeben ist. In Abb.8 ist die
Gesamtspannung Eges wiederum über der Zeit aufgetragen. Es ist nur noch erforderlich,
die einzelnen Impulse oberhalb der durch die strichpunktierte Linie a angegebenen
Grenzspannung abzuschneiden und der Verteileranordnung zuzuführen. Diese Abschneiden
erfolgt in der Rühre 41. Die im Anodenkreis dieser Röhre auftretenden Impulse werden
dem rotierenden Kontaktarm 51 in der gleichen Wiese wie bei dem in Abb.6 dargestellten
Ausführungsbeispiel zugeführt. Der gezeichnete Übertrager im Anodenkreis der Röhre
41 kann auch fortfallen; die Anodenspannung wird dann über die Widerstände 22, 23,
25 und 26 zugeführt.
-
Um eine genau definierte Länge der innerhalb der einzelnen Segmente
ausgeblendeten Empfangsabschnitte zu erhalten, könnte man auch einen anderen Weg
einschlagen, der in Abb.9 schematisch angedeutet ist. Es wird davon ausgegangen,
daß die Empfangsspannung aus einzelnen Hochfrequenzimpulsen besthet. Man könnte
nun Mittel vorsehen, die innerhalb der einzelnenm, Sektoren jeweils die gleiche
ANzahl von Impulsen abzählen. In dem in Abb.9 dargestellten Ausführungsbeispiel
sind in dne Sektoren 52 und 53 bzw. 54 und 55 jeweils zehn solcher Impulse angenommen.
Die Mittel zur Auszählung solcher Impulse sind aus der Fernsehtechnik bekannt und
sollen daher im Rahmen der vorliegenden Erfindung nicht näher erläutert werden.
-
Wird der Erfindungsvorschlag ausschließlich für Rückstrahlzwecke verwendet,
wo es also darauf ankommt, die räumliche Richtung eines elektromagnetische Wellen
reflektierenden Gegenstandes zu ermitteln, so könnte man die Sendeeinrichtung mit
der Empfangsanzeigeeinrichtung derart kuppeln, daß Energie jeweils nur in den Sektoren
ausgestrahlt wird, in denen die Empfangsenergie zur Anzeige ausgewertet wird. Dieser
Vorschlag besitzt den Vorteil einer beträchtlichen energieersparnis.
-
Es soll noch hervorgehoben werden, daß die in dne Zeichnungen dargestellten
Anordnungen lediglich Ausführungsbeispiele darstellen, die selbstverständlich in
zahlreichen Punkten abgewandelt werden können. So ist es beispielsweise auch möglich,
an Stelle der rotierenden Segmentschalter Nockenschalter oder aber, wie an anderer
Stelle angegeben. Relaisunterbrecher, insbesondere Schwingggleichrichter, anzuwende.