DE840404C - Anordnung zur Richtungsbestimmung von ankommenden Wellen - Google Patents

Description

Bei üblichen Verfahren zur Richtungsbestimmung eines Senders oder eines reflektierenden Hindernisses l>enutzt man bekanntlich zwei Richtantennen mit gleichen Diagrammen, welche um einen bestimmten Winkel gegeneinander versetzt sind. Abb. ι zeigt Ihm I und TI die Diagramme von zwei derartigen Antennen, d. h. die Änderungskurven des Feldes H, welches von den Antennen in Abhängigkeit von dem Winkel α erzeugt wird. Dieser Winkel kennzeichnet die Richtung, in welcher sich der Sender oder das reflektierende Hindernis befindet. Der Punkt A, der den l>eiden Diagrammen gemeinsam ist, entspricht dem einzigen Winkel, bei welchem die beiden Amplituden gleich sind.

In dem Falle, wo das Signal des Senders sehr stabil ist, kann man einen einzigen Empfänger abwechselnd auf die Antenne mit dem Diagramm I und auf die Antenne mit dem Diagramm II mit einer genügend schnellen Frequenz umschalten, um die Amplituden der beiden Felder vergleichen zu können. Wenn jedoch das Signal wenig stabil ist, wie dies im allgemeinen bei einem durch ein Hindernis reflektierten Signal der Fall ist, zeigt der Versuch, daß, selbst bei sehr schneller Umschaltung des Empfängers, die Bestimmung der Gleichheit der Felder sehr ungenau wird.

Die beste Lösung besteht demnach in allen Fällen darin, daß man zwei gleiche Empfänger benutzt, die dauernd an die Antennen I und II geschaltet sind und eine gleichzeitige Messung der beiden Felder gestatten. Diese können z. B. mit Hilfe eines Kathodenstrahloszillographen ver-

glichen worden, indem man sie dem einen bzw. dem anderen Paar der Ablenkplatten des Oszillographen zuführt. Die Resultante dieser beiden Wirkungen ergibt dann auf dem Schirm des Oszillographen eine Gerade, deren Neigung in liezug auf die Abtastachsen des Oszillographenschirmes nach einer vorhergehenden Eichung den Winkel liefert, unter welchem man den Sender oder das Hindernis in bezug auf die Achse der Empfangsantennen sieht.

ίο Insl>esondere wird, wenn der Sender oder das Hindernis in der Achse der Luftleiter liegt, die auf dem Oszillographenschirm beschriebene Gerade eine Xeigung von 45° haben.

Das erwähnte System besitzt jedoch den schweren Alangel, daß es eine vollkommene Gleichheit der l>eiden Empfänger, insbesondere die Gleichheit ihrer Verstärkung, erfordert, eine Bedingung, die häufig schwer zu erfüllen ist.

Die Erfindung sieht die Verwendung von zwei Empfangsantennen vor, deren Diagramme so beschaffen sind, daß die Bedingung der Gleichheit der Verstärkung der beiden Empfänger nur die Empfindlichkeit der Messungen berührt, ohne die Richtungsangal >en zu verfälschen. Zu diesem Zweck wird eine erste Antenne durch zwei Elemente hergestellt, die in bezug auf die Achse des Gerätes symmetrisch angeordnet und in Phasenopposition gespeist werden. Die l>eiden Elemente können dabei in Achsrichtung des Gerätes gleiche endliche Werte der Feldstärke oder den Wert XuIl haben. Die zweite Antenne ist einfach und wird in bezug auf die vorhergehende Achse symmetrisch gespeist. Das Diagramm der ersten Antenne (Abb. 2) umfallt so zwei zu der Achse A-B symmetrische Lappen I. während das Diagramm der zweiten Antenne nur einen Lappen II mit einem Maximum auf der Achse A-B aufweist.

L'nter diesen Verhältnissen bilden die von den beiden, an je einen Empfänger angeschlossenen Antennen empfangenen Signale, die durch die ICmpfänger verstärkt, gleichgerichtet und dann einem Zweikoordinatenoszillographen, etwa den beiden Paaren von Ablenkplatten eines Kathodenstrahioszillographen, zugeführt \verden. auf dem Schirm des letzteren eine Gerade, die einen l>estimmten Winkel zu der senkrechten Schirmachse hat. Wenn der Sender oder das zu markierende Hindernis in der Achse des Gerätes liegt, fällt die auf dem Schirm erscheinende Gerade mit der senkrechten Achse zusammen, wol>ei angenommen wird, daß das erste Paar der Ablenkplatten waagerecht, das zweite senkrecht ist. Wenn die Anordnung der so ausgebildeten Antennen auf einem Drehsystem angebracht wird, kann die Richtungsmarkierung durch Drehung des l>eweglichen Teiles vorgenommen werden, bis die das Signal darstellende Gerade mit der senkrechten Achse des Oszillographen zusammenfällt.

Die Einrichtung gemäß der Erfindung besitzt u.a. die folgenden Vorteile: 1. Es ist nicht ■erforderlich, daß die Ixnden Empfänger gleich sind, da eine Änderung in der Verstärkung der Empfänger nur die Empfindlichkeit des Gerätes verändert.

ohne seine Angaben zu verfälschen, weil die Ablesung immer in dem Nullpunkt/ί des Diagramms I vorgenommen wird (Abb. 2); 2. das Feld des Gerätes gemäß der Erfindung ist bei gleichen Genauigkeitsver'hältnissen der Winkelmessung größer als bei dem Verfahren, welches zwei gleiche Empfänger verwendet. Dieses Feld wird nämlich durch den schraffierten Teil der Fig. 1 und 2 dargestellt, und man sieht, daß dieser Teil in der Abb. 2 größer ist als in der Abb. 1; 3. man erzielt mit dem Gerät gemäß der Erfindung auch eine größere Genauigkeit der Messungen, die im umgekehrten Sinne wie der Winkel schwankt, welchen die Tangenten der beiden Diagramnizweige bei A miteinander bilden.

Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung umfaßt das Gerät, bei dem vorzugsweise Zentimeterweilen zur Markierung eines reflektierenden Hindernisses verwendet werden, als Antennen vier elektromagnetische Hornstrahler, deren öffnungen α bis d z. B. gemäß der Abb. 3 angeordnet werden. Der mit einem Sender durch einen Hohlleiter verbundene Hornstrahler ο dient zur Anssendung einer Suchwelle. Das Horn d mit einem Diagramm der Form II (Abb. 2) empfängt die reflektierte Welle und speist über einen Hohlleiter einen Empfänger, der mit II bezeichnet wird. Schließlich speisen die beiden Hörner b und c, welche ebenfalls die reflektierte Welle empfangen und zwei versetzte Diagramme wie I (Abb. 2) haben, einen einzigen Empfänger I, der mit der Gruppe der leiden Hörner b und c durch einen Hohlleiter verbunden ist, welcher sich in ihrer Xähe in zwei aufteilt, so daß die Energie in den beiden Hörnern die gleiche ist. Dieses Ergebnis läßt sich leicht l>ei den rechteckigen Hohlleitern, die von der /Z₀₁-WeIIe durchlaufen werden, erreichen, indem man den von dem too Empfänger I kommenden Hohlleiter in zwei gleiche Teile mittels einer Trennwand Λ." zerlegt (Abb. 4), welche senkrecht zu dem elektrischen Vektor E angeordnet ist. Die l>eiden Hohlleiterelemente G₁ und G₂, die an den Hörnern b und c münden, hal>en im übrigen Längen, die voneinander um eine ungerade Anzahl von hall>en Längen der Ausbreitungswelle in dem Hohlleiter abweichen, damit eine an den beiden öffnungen b und c in Phase ankommende Welle an der Verbindung K der l>eiden Elemente des Hohlleiters ganz komjxmsiert wird. Das Empfangsdiagramm wird so eine Senkung A aufweisen, die auf der Achse der Hörner b und c liegt.

Das so ausgebildete Gerät dient zur Markierung von Hindernissen, welche die von dem Horn α gestrahlte Welle zurückwerfen. Es sei hervorgehol >en, daß in dem Falle, wo es sich darum handelt, nicht ein passives Hindernis, sondern einen Sender zu markieren, das Horn α und der es speisende Sender außer Betrieb gesetzt werden können.

Bei einem Gerät gemäß der beschriebenen Aus-' führungsform der Erfindung, welches auf Wellenlängen von etwa 10 cm arl>eitet und Antennen besitzt, die einen Raumbedarf von 1,5X1,5 m einnehmen (Abb. 3), kann die Genauigkeit der Winkel-

messuiigen V₁₀ ⁰ erreichen, wobei das Beobachtungsfeld des Gerätes einen ziemlich großen Wert in der Größenordnung von I2^G behält.

Schließlich erstreckt sich die Erfindung auf die Variante, 1km der man sich nicht eines l>esonderen Hornes α (Abb. 3) bedient, welches ausschließlich der Sendung der Suchwelle vorbehalten ist, sondern diese durch das eine oder andere der Hörner b, c oder (/ ausgestrahlt wird. Man kann nämlich l>ei Sendung von sehr kurzen Impulsen unter Benutzung eines geeigneten Umschaltsystems den Sender nur während der Dauer dieser Impulse auf das gewählte Horn schalten, wobei dieses mit dem Empfänger die übrige Zeit verbunden ist. Das Richtungsdiagramm für die Sendung muß dabei natürlich passend gewählt werden, um die Empfangsantennen gleichmäßig zu versorgen.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE: 20

1. Anordnung zur Bestimmung der Ausbreitungsrichtung einer ankommenden Welle, dadurch gekennzeichnet, daß drei auf einer gemeinsamen ausrichtbaren Einrichtung angebrachte Richtantennen vorgesehen sind, von denen zwei polare Richtungsdiagramme besitzen, die sich überschneiden, und gleichzeitig in Phasenopposition einen ersten Empfänger speisen, während die dritte ein polares Riehtungsdiagramm hat. dessen Maximum wenigstens angenähert nach der Richtung gleicher Empfangsintensität der beiden anderen Antennen ausgerichtet ist, und einen zweiten Empfänger speist, wolx-i diese beiden Empfänger ein gemeinsames oszillographisches Anzeigegerät in zwei Koordinaten derart l>eaufschlagen, daß es eindeutig den Nullempfang des ersten Empfängers anzeigt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die drei Richtantennen durch drei Hornstrahler gebildet werden, von denen zwei symmetrisch zu einer E1>ene angeordnet und mit dem den ersten Empfänger speisenden Hohlleiter durch je ein Hohlleiterstück verbunden sind, deren Längen um eine ungerade Anzahl von halben Längen der Ausbreitungswelle in diesen Hohlleiterstücken abweichen, wobei das dritte Horn in der Symmetrieebene der l>eiden anderen Hörner angeordnet ist.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückstrahlpeilung die eine der Richtantennen mit passendem Richtungsdiagramm außerdem mit einem Impulssender verbunden ist und ein Umschaltsystem abwechselnd den Sender und den Empfänger, die mit dieser gemeinsamen Antenne verbunden sind, in Betrieb setzt.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Rückstrahlpeilung eine vierte, von einem Sender gespeiste Richtantenne auf der gleichen Einrichtung wie die drei anderen Antennen angebracht und wie die dritte dieser Antennen ausgerichtet ist.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die vier Richtantennen durch je einen Hornstrahler gebildet werden, von denen zwei symmetrisch zu einer Ebene angeordnet und mit dem den ersten Empfänger speisenden Hohlleiter durch je ein Hohlleiterstück verbunden sind, deren Längen um eine ungerade Anzahl von halben Längen der Ausbreitungswelle in diesen Hohlleiterstücken abweichen, wobei die beiden anderen Hörner in der Symmetrieel>ene der beiden vorgenannten Hörner angeordnet und mit dem zweiten Empfänger bzw. mit dem Sender verbunden sind.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Anzeigegerät ein Kathodenoszillograph mit zwei rechtwinkeligen Ablenksystemen ist, die von den gleichgerichteten Spannungen je eines der Ixn'den Empfänger gespeist werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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