DE851367C - Drehfunkbake - Google Patents

Description

S 2

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Drehfunkbake von der Art, die man sprechende Funkbaken genannt hat, d. h. eine Funkbake, die mit Tonimodulation, vorzugsweise durch Sprache, den S Winkel zwischen der Bake und einem Empfänger in bezug auf eine bekannte feste Richtung, ζ. B. die Nord-Süd-Linie, oder, mit anderen Worten, die Peilung angibt.

An solche Baken wird die Anforderung gestellt,

ίο daß die Peilangabe nur in dem Moment gehört wird, in dem das Richtantennensystem der Bake genau auf den Empfänger gerichtet ist. Das Antennensystem ist daher derart angeordnet und mit dem Sender der Bake verbunden, daß eine rotierende Richtcharakteristik erhalten wird. Die Drehgeschwindigkeit der rotierenden Richtcharakteristik hängt in erster Linie von der Zeit ab, die für die Mitteilung der Peilung erforderlich ist, sowie davon, in welcher Weise diese angegeben wird. Falls man z. B. die Peilung in Form einer Modulation mit menschlicher Sprache in Dekaden des Peilwinkels angibt, so würde die Angabe bei einem Peilwinkel von z. B. 340⁰ das Wort Vierunddreißig oder das entsprechende Wort in einer anderen Sprache sein. Für internationalen Gebrauch dürfte sich die englische Sprache am besten eignen; in diesem Falle würde die Peilung Thirtyfour lauten. Versuche haben gezeigt, daß die Angabe zusammen mit der erforderlichen Pause in der am meisten gesprochenen Geschwindigkeit eine Zeit von 1,33 Sekunden in Anspruch nimmt.

Falls man nun die Peilung für jeden 20. Grad durchgeben würde, so würde die maximale Geschwindigkeit der Felddrehung 24 Sekunden pro Um-

drehung sein. Praktisch kann man indessen die Be-, wegung des Antennensystems bzw. der Richtcharakteristik nicht so einrichten, daß dieses in unendlich kurzer Zeit von einer 2Ogradigen Peilung zur nächsten weiterdreht, sondern man muß die Charakteristik mit einer im wesentlichen gleichmäßigen Geschwindigkeit umlaufen lassen. Nimmt man weiter an, daß die Peilung während eines Drehwinkels von io° ausgesendet wird und daß danach die Charakteristik weitere io° stillschweigend weiterdreht, bis die nächste Peilung ausgesendet wird, so verdoppelt sich die Zeit für eine Umdrehung auf 48 Sekunden.

Im praktischen Betrieb ist es indessen für die meisten vorkommenden Fälle erforderlich, die Peilung in dichteren Winkelabständen anzugeben, z. B. jeden zehnten Grad; es ist aber auch erwünscht, daß diese Peilangaben mit kleineren Zeitalbstäniden als etwa alle 48 Sekunden eintreffen. Die vorliegende Erfindung betrifft eine Funkbake, bei der diese Forderungen erfüllt werden.

Erfindungsgemäß ist die Bake derart ausgebildet, daß eine periodische räumliche Umschaltung des Feldes um i8ö^q zwischen jeder Aussendung einer Einzelpeilung stattfindet und daß während derjenigen Zeit, in der das Feld die entgegengesetzte Richtung hat, die sogenannte Gegenpeilung ausgesendet wird. Weitere Einzelheiten der Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels deutlich werden. In der Zeichnung bedeutet

Fig. ι schematisch das Prinzip der erfindungsgemäßen Funkbake,

Fig. 2 das in eine Ebene abgewickelte Signaldiagramm,

Fig. 3 das Strahlungsdiagramm einer Antenne, die in einer weiteren Entwicklungsform der Erfindung benutzt wird, und

Fig. 4 in schematischer Darstellung, zum Teil als Blockschaltbild, eine Aueführungsform der Erfindung, deren Funktion mittels der angegebenen Diagramme veranschaulicht wird.

In Fig. ι ist eine Peilrose dargestellt, in der mit ausgezogenen Strichen die direkte Peilung in Abständen von 20⁰, somit o°, 20⁰, 40⁰ usw., angedeutet ist. Mit punktierten Linien sind die Gegenp'eilungen bezeichnet, welche somit 10°, 30⁰, 50⁰ usw. lauten. Weiter ist im Innern der Rose die Richtcharakteristik der Bake eingezeichnet. Diese ist umschaltbar, so daß sie beim Senden einer direkten Peilung z. B. die mit ausgezogenen Linien • dargestellte Form hat und beim Senden der Gegenpeilung die mit punktierten Linien dargestellte Form. Die erstgenannte Charakteristik ist mit 10 bezeichnet und die andere mit 11. Der Pfeil 12 gibt die Umdrehungsrichtung der Charakteristiken an.

Fig. 2 zeigt ein Zeitdiagramm der verschiedenen Peilsendungen. Bei dem Peilwinkel o° wird also während einer Zeit, die beispielsweise gleich der oben als Beispiel erwähnten Zeit von 1,33 Sekunden sein kann, die Peilung Null ausgesendet. Tatsächlich bewegt sich, aber die Richtcharakteristik während dieser Zeit in einer kontinuierlichen Bewegung von —5⁰ bis +5° Peilwinkel. Während der anschließenden Umdrehung von 5⁰ bis 15⁰ ist die Richtcharakteristik umgeschaltet und sendet die Peilung Neunzehn entsprechend einem mittleren Winkel von 190⁰ oder einem Winkelintervall von 185⁰ bis 195⁰. Danach wird die Charakteristik wieder umgeschaltet, so daß sie wieder ihre ursprüngliche Richtung im Verhältnis zur Antenne erhält, aber mittlerweile ist die Umdrehung auf mechanischem oder elektrischem Wege so weit fortgeschritten, daß die Peilung Zwei ausgesendet wird, die einen mittleren Winkel von 20⁰ angibt usw.

Es ist danach leicht einzusehen, daß ein Empfänger, der sich z. B. in einem Winkel von 20⁰ zur Bake befindet, bei derjenigen Sendung, die zuvor als Direktpeilung bezeichnet wurde, die Peilung Zwei hören wird, nachdem sich die Richtcharakteristik etwa eine halbe Drehung gedreht hat, aber die Peilung Eins und kurze Zeit danach die Peilung Drei. Die Lautstärke der Peilangaben ist den bei den betreffenden Peilwinkeln eingezeichneten Resonanzkurven 13 bzw. 14 zu entnehmen. Man sieht aus ihnen, daß die Peilung Zwei mit voller Lautstärke gehört ^werden wird, während die beiden benachbart liegenden Gegenpeilungen der Direktpeilung 20, und zwar Eins und Drei, schwächer gehört werden.

Der mit einer solchen Funkbake vertraute Navigateur hat keine Schwierigkeit, diese Peilungen abzuhören. Es ist indessen bemerkenswert, daß er in der erwähnten Weise doppelt so viele Peilungen bekommt, wie er bei normalen rotierenden Baken ohne Umschaltung der Charakteristik hätte erhalten können. Außerdem erhält er aber die Peilungen für doppelt so viele Winkelangaben. Bei einer einfachen Funkbake der bisher bekannten Art würde er bei gleicher Häufigkeit der Peilangaben nur für jeden 20. Grad eine Peilung erhalten können. Bei der Bake gemäß der Erfindung erhält er jedoch für jeden 10. Grad eine Peilung. Falls er sich nämlich im Peilwinkel 290⁰ befindet, so erhält er die Peilung Neunundzwanzig mit voller _t Lautstärke auf Grund der Charakteristik 15, aber außerdem erhält er eine halbe Umdrehung später die komplementären Peilungen für 280⁰ und 300⁰ no mit schwächerer Lautstärke (Charakteristik 16).

Bisher wurde vorausgesetzt, daß sich der Empfänger zufällig genau in einem ein ganzzahliges Vielfaches von Zehn betragenden Peilwinkel befunden hat. Man kann indessen auch bei anderen Positionen eine sehr gute Schätzung der Peilung erhalten, wie aus dem folgenden Beispiel zu entnehmen ist: Es wird angenommen, daß sich der Empfänger in 65⁰ Peilwinkel im Verhältnis zum Sender befindet, so daß er zuerst das Signal gemäß Kurve 17 empfängt. Er hört die Peilung Sechs ziemlich stark und außerdem einen abgebrochenen Teil der Peilung Acht, um die er sich aber nicht zu kümmern hat. Eine halbe Umdrehung später hört er gemäß der Kurve 18 zuerst einen abgebrochenen Teil der Peilung Fünf, welche er auch

nicht beachtet, danach aber hört er die ganze Peilung Sieben. Dadurch, daß er den Mittelwert der Peilungen Sechs und Sieben nimmt, kommt er zu 6,5, was ihm sagt, daß seine richtige Peilung 65⁰ ist.

Würde er die Peilungen mit verschiedener Lautstärke hören, so könnte er bekanntlich die Peilung auf höchstens zwei Grad genau schätzen.

Für den Flugverkehr innerhalb des Nahbereichs

ίο des Flughafens ist indessen, mit Ausnahme der Landung selbst, für die man jedoch andere Leitverfahren hat, eine Peilung auf io° genau vollkommen zufriedenstellend.

Alle gerichteten Antennensysteme, die für die hier besprochene Art von Funkbaken in Frage kommen können, haben sogenannte Nebenmaxima oder Zipfel in ihrer Charakteristik. Eine Richtcharakteristik eines solchen Antennensystems ist als Beispiel mit den punktierten Linien in Fig. 3

ao angegeben. Die beiden Peilstrahlen sind wie vorher mit 10 und 11 bezeichnet, außerdem zeigen sich aber vier Zipfel 19 bis 22, deren Einfluß nicht volkommen vernachlässigt werden kann. Zur Unterdrückung der Störsendung, die von diesen Zipfeln herrührt, und um gleichzeitig der Bake eine Kennzeichnung zu geben, versieht man nach einer weiteren Entwicklungsform der Erfindung die Bake mit einem weiteren Antennensystem von Fig. 8 ähnlichen Charakteristik. Die Maxima 23, 24 der letzterwähnten Charakteristik sollten ihre Achse senkrecht zur Achse der Maxima 10 und 11 haben.

Besonders gegeignet ist eine Anordnung, mit welcher mittels der letzterwähnten Antenne mit Fig. 8 ähnlichen Charakteristik abwechselnd ein Tonsignal von beispielsweise 1000 Hertz und ein Kennzeichen ausgesendet werden, welche sich z. B. jede 10. Sekunde wiederholen und eine Dauer von beispielsweise 1 bis 2 Sekunden haben können.

Das Tonsignal sollte vorzugsweise bis 100 °/o gemodelt sein. Es würde nun der Fall eintreten können, daß sich ein Empfänger gerade in einem Peilwinkel befindet, der einem Zipfel entspricht. Er würde dann wiederholt teils die falsche Peilung empfangen und teils, darauf überlagert, das Kennzeichen, was nicht besonders vorteilhaft sein würde. Um die daraus entstehende Möglichkeit einer unrichtigen Auswertung der Peilungen zu verhindern, wird vorteilhaft der Modulationswechsel mit einer etwas abweichenden Periodizität eingestellt, derart, daß z. B. der Tonmodulator 98 oder 97 °/o einer Umdrehung in derselben Zeit beschreibt, während der das Signal eine ganze Umdrehung macht. Hierdurch entsteht eine die Peilangaben nicht beeinflussende Verschiebung der Periodizität der Kennsignale und der zwischen diese Signale eingeführten Decksignale, deren Frequenz mit 1000 Hertz angenommen wurde, und der Empfänger hört nicht rnehc aufeinanderfolgend gleichzeitig das Kennsignal und die falschen Peilungen von einem Zipfel.

Fig. 4 zeigt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die Antenne besteht bei dieser Ausführungsform aus einer Reihe von Dipolantennen derjenigen Art, die als Breitwinkelantenne bezeichnet worden ist. Jede Dipolantenne hat in der üblichen Weise einen nach oben und einen nach unten gerichteten Zweig, jeder von einer Ausdehnung von ¹U Wellenlänge. Eine Anzahl solcher Dipolantennen, in dem gezeigten Beispiel vier, sind in einer Ebene parallel zueinander angebracht, und zwar in einem gegenseitigen Abstand von '/2 Wellenlänge. Eine gleichbeschaffene Gruppe von Dipolantennen ist in einer parallelen Ebene in ¹U Wellenlänge Abstand angeordnet. Die erstgenannte Gruppe ist in der Zeichnung mit 25, die letzterwähnte mit 26 bezeichnet. Dieses Antennensystem sendet die Peilangaben aus.

Außer diesem System ist ein weiteres Antennensystem vorgesehen, vorzugsweise unmittelbar oberhalb des ersteren. Es kann von jeder geeigneten Art sein, die eine Fig. 8 ähnliche Charakteristik hat. Es ist aber besonders zweckmäßig, eine Dipolantenne spezieller Art zu verwenden. Diese besteht aus vier Dipoleinheiten aus je einem nach oben und einem nach unten gerichteten Zweig. Die Einheiten sind paarweise mit einem Abstand' von Ve Wellenlänge voneinander angeordnet; der Abstand zwischen den Mittellinien der so gebildeten Gruppen ist *U einer Wellenlänge. Eine solche Antenne sendet ein Feld mit Fig. 8 ähnlichen Charakteristik aus, das während eines großen Teiles des Azimuts einem Kreis sehr nahe kommt.

Die Antenne ist in Fig. 4 mit 27 bezeichnet, ihr Feld in Fig. 3 in Form des Deckfelddiagramms 23, 24 wiedergegeben. Als Vergleich ist in Fig. 3 ein Kreis 28 eingezeichnet worden, um zu verdeutlichen, daß das Feld in denjenigen Teilen des Azimuts, in denen die Peilantenne kein Feld hat, nahezu konstant ist.

Sämtliche Antennen sind an einem Mast 29 angebracht, der mit konstanter Geschwindigkeit mit einer Drehzahl rotiert, die für die Felddrehung gewünscht wird, d. h. falls man dem anfangs angegebenen Beispiel folgt, eine Umdrehung in 48 Sekunden macht. Diese niedrige Geschwindigkeit wird dadurch erreicht, daß die Drehzahl des Motors 30 zweimal nacheinander mittels der Schneckengetriebe 31 bzw. 32 herabgesetzt wird.

Die Antennen 25,26 werden über Zuleitungen gespeist, die an dem Mast 29 entlang laufen, und über zwei Schleifringe 33, 34, die konzentrisch am Mast 29 angebracht sind. Die Spannung liefert ein Oszillatormodulator 35, 'dessen Tonfrequenz über die Leitungen 36 einem Tongeber 37 entnommen wird. Der Tongeber wird vorzugsweise von einem Magnetofon mit zugehörigem Verstärker gebildet, der synchron von der Zwischenwelle 38 zwischen den beiden Schneckengetrieben 31, 32 angetrieben wird, vorzugsweise auf dieser Welle unmittelbar iao angeordnet ist. Hierdurch wird sichergestellt, daß in jeder Lage während der Umdrehung des Mastes 29 die richtige Peilung ausgesendet wird.

Die Antenne 27 wird entsprechend über ein Paar von Schleifringen 39, 40, einen Oszillator- 1*5 modulator 41 und einen Tongeber 42 gespeist. In

diesem Falle ist es indessen von gewisser Bedeutung, daß der Tongeber 42 nicht synchron mit dem Mast 29 läuft. Er kann deshalb mittels eines schwach untersetzenden Getriebes an die Zwischenwelle 38 gekuppelt sein, z. B. mittels eines Keilriemengetriebes mit den beiden Riemenscheiben 43, 44, die solche Durchmesser haben sollten, daß die Drehzahl der Welle 45 beispielsweise 97 oder 98% derjenigen der Welle 38 ist.
xo Zur Umschaltung des Richtdiagramms des Antennensystems 25, 26 ist schließlich die Speiseleitung zur Antenne 26 abgezweigt, und die Zweigleitung ist über einen Polumschalter einer geeigneten Art geführt. Wenn auch dieser PoI-umschalter 46 in der Zeichnung in der Form von mechanischen Kontakten dargestellt ist, so versteht sich doch, daß man statt dessen jede andere Vorrichtung, z. B. einen induktiven oder kapazitiven Polumschalter verwenden kann. Der PoI-umschalter 46 wird von einem Nockenscheibengetriebe 47 gesteuert, das vorzugsweise durch den Mast 29 in Drehung versetzt wird. Nach jeder Aussendung einer Einzelpeilung findet eine Umschaltung der Polarität der Antenne 26 statt. In der oben angegebenen Weise wird dann durch das Antennensystem 25, 26 während der einen Polaritätsperiode die direkte Peilung ausgesendet und während der nächsten Polarifätsperiode die Gegenpeilung. Die Übertragungsmittel zwischen dem Mast 29 und dem Nockenscheibengetriebe 47 sind in der Zeichnung nicht dargestellt. Sie bestehen vorzugsweise aus einem einfachen Zahnradgetriebe.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die beschriebene und in der Zeichnung dargestellte Ausführungsform beschränkt, sondern kann verschiedene Abwandlungen erfahren. So ist es nicht erforderjich, daß Dipolantennen benutzt werden, sondern jede andere Art- von Antennen mit gleich guter Wirkung kann benutzt werden. Die Tongeber 37 und 42 müssen nicht magnetofonisch sein, sondern andere Arten können auch in Frage kommen, und es ist nicht einmal erforderlich, daß ein gesprochener Ton erzeugt wird, sondern man würde mit gleich guter Wirkung diesen Ton durch einen Kode aus irgendeiner Art von Tonfrequenzen ersetzen können. Schließlich sind die beiden Antennenisy sterne in der Zeichnung übereinander angeordnet gezeichnet worden. Dies geschah aus Gründen der Bequemlichkeit. In der Tat können dadurch Schwierigkeiten entstehen, die Zuleitungen zu den 'beiden Systemen so zu führen, daß sie einander nicht beeinflussen, und es kann deshalb vorteilhaft sein, statt dessen die Systeme nebeneinander in einem kleinen Abstand anzuordnen.

Claims (1)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Funkbake zum Aussenden eines gerichteten umlaufenden Feldes mit Modelung zur Angabe der Peilung in derjenigen Richtung, die das Feld bei bestimmten Peilwinkeln hat, dadurch gekennzeichnet, daß eine periodische räumliche Umschaltung des Feldes um i8o° nach jeder Aussendung einer Einzelpeilung erfolgt und daß während derjenigen Zeit, in der das Feld entgegengesetzte Richtung hat, die Gegenpeilung ausgesendet wird.

   2. Funkbake nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Peilung mit gleichen Winkellagen ausgesendet wird, z. B. jeden 20. Grad, und daß die Gegenpeilung bei gleichen, dazwischenliegenden Winkellagen ausgesendet wird, im Beispiel also bei io°, 30°, 50⁰ usw.

   3. Funkbake nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein weiteres Feld mit Fig. 8 ähnlichem Diagramm zur Ausfüllung derjenigen Bereiche des Peilfeldes ausgesendet wird, in denen dessen Nebenzipfel liegen, und daß das Fig. 8 ähnliche Feld mit einem Decksignal gemodelt ist.

   4. Funkbake nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Fig. 8 ähnliche Feld mit dem Decksignal abwechselnd mit einem Kennkode gemodelt ist.

   5. Funkbake nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Folge von Decksignal und Kennsignal nicht genau mit einer Umdrehung des Feldes übereinstimmt, sondern eine bestimmte Phase der Signalfolge von Umdrehung zu Umdrehung einer Winkelverschiebung unterworfen ist.

   6. Funkbake nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Folge von Deck- und Kennsignalen etwa 97 bis 98 °/o einer Feldumdrehung umfaßt.

   7. Funkbake nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die die Peilangaben aussendende Antenne aus einem mechanisch rotierenden Antennensystem besteht, das aus Dipolantennen mit scharfer Richtwirkung in einer einzigen Richtung zusammengesetzt ist.

   8. Funkbake nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die die Peilangaben aussendende Antenne aus in zwei parallelen Ebenen angeordneten Dipolantennen (25, 26) besteht, wobei die beiden Ebenen sich in hauptsächlich ^{lt0 1}Zi Wellenlänge Abstand voneinander befinden und die in jeder Ebene angeordneten Dipolantennen sich gegenseitig in '/^Wellenlänge Ab-' stand befinden und schließlich jede Hälfte einer solchen Dipolantenne ¹U Wellenlänge lang ist.

   9. Funkbake nach einem der obigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die das Decksignal und das Kennsignal aussendende Antenne aus einer mechanisch rotierenden Dipolantennenanlage besteht.

   10. Funkbake nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die das Decksignal und das Kennsignal aussendende Antenne aus einer Anzahl in einer Ebene angeordneter Dipolantennen (27) besteht.

   11. Funkbacke nach Anspruch 10, dadurch

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   gekennzeichnet, daß die das Deck-und das Kenn- ] signal aussendende Antenne aus zwei Paaren von Dipolantennen besteht, wobei die Mittellinien der beiden Paare voneinander einen Abstand von etwa ³A Wellenlänge haben und der Abstand zwischen den beiden Dipolen desselben Paares etwa Ve Wellenlänge beträgt.

   12. Funkbake nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in Verbindung mit den beiden Antennensystemen je ein Oszillatormodulator angeordnet ist, der je von einem Tongeber gespeist wird, der die Peilangabe bzw. das Deck- und Kennsignal liefert.

   13. Funkbake nach Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Vorrichtung zur Pfaasenumschaltung der in der einen Ebene (26) angeordneten Dipolantennen vorgesehen ist.

   14. Funkbake nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltvorrichtung durch ein Nockengetriebe betätigt wird, das über eine Übersetzung von der die Drehung des Antennensystems bewirkenden Welle angetrieben wird.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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