DE872581C - Method and device for direction finding of electromagnetic waves, in particular radio waves - Google Patents

Method and device for direction finding of electromagnetic waves, in particular radio waves

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DE872581C
DE872581C DESCH897D DESC000897D DE872581C DE 872581 C DE872581 C DE 872581C DE SCH897 D DESCH897 D DE SCH897D DE SC000897 D DESC000897 D DE SC000897D DE 872581 C DE872581 C DE 872581C
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves

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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Peilverfahren mit direkter Anzeige der Einfallsrichtung von elektromagnetischen Wellen, insbesondere von Radiowellen. Für den Schwingungsempfang finden hierbei zwei feste gerichtete Antennensysteme mit einer Empfindlichkeit von sinus- bzw. kosinusförmiger Richtungsabhängigkeit Verwendung, die periodisch umgeschaltet werden. Nach Verstärkung und Gleichrichtung der sich aus der Umschaltung ergebenden Empfangsschwingungen zusammen mit den Empfangsschwingungen eines ungerichteten Antennensystems in einem gemeinsamen Verstärkungskanal wird durch Amplitudenvergleich der sich durch nochmalige Umschaltung der gleichgerichteten Schwingungen ergebenden mittleren Stromwerte in einem Drehfeldinstrument eine direkte Richtungsanzeige der einfallenden Wellenenergien bewirkt.The invention relates to a direction finding method with direct display of the direction of incidence of electromagnetic Waves, especially radio waves. For the reception of vibrations there are two Fixed directional antenna systems with a sensitivity of sinusoidal or cosinusoidal directional dependence use, which switches periodically will. After amplification and rectification of the received oscillations resulting from the switchover together with the received vibrations of an omnidirectional antenna system in one common amplification channel is determined by amplitude comparison which is achieved by switching over again The mean current values resulting from the rectified vibrations in a rotating field instrument causes a direct indication of the direction of the incident wave energies.

Man kennt Einrichtungen mit rotierenden Peilrahmen, bei denen durch Phasenausgleich der verstärkten und gleichgerichteten Empfangsspannung mit einer der jeweiligen Rahmenstellung entsprechenden Größe eine direkte Anzeige der Einfallsrichtung zustande kommt. Die hierzu erforderlichen rotierenden Rahmen- oder Goniometersysteme erfordernOne knows devices with rotating direction finder frames, in which the amplified by phase compensation and rectified received voltage with a corresponding frame position Size a direct display of the direction of incidence comes about. The required rotating Require frame or goniometer systems

umfangreiche Antriebsvorrichtungen; ihr Einbau bereitet aus Gründen des Raumes und des zulässigen Gewichtes oft große Schwierigkeiten, und zahlreiche Störungen und Anzeigefehler können durch die umfangreichen, mechanisch bewegten Einrichtungen verursacht werden.extensive drive devices; their installation prepares for reasons of space and the permissible Weight often great difficulties, and numerous malfunctions and display errors can be caused by the extensive, mechanically moved devices are caused.

Es sind auch Empfangseinrichtungen mit zwei festen gekreuzten Rahmen zur direkten Anzeige der Einfallsrichtung bekannt, wobei die Rahmenspannungen im Takt einer niederfrequenten Hilfsspannung umgeschaltet und gemeinsam verstärkt werden, worauf die Richtungsanzeige durch Messung des Phasenunterschieds zwischen der Hilfsspannung und der verstärkten und gleichgerichteten Empfangsspannungen zustande kommt. Ein solcher Phasenvergleich kann zu großen Anzeigefehlern führen, besonders dann, wenn die Frequenz der Hilfsspannung nicht genügend konstant gehalten wird.There are also receiving devices with two fixed crossed frames for direct display of the Direction of incidence known, the frame voltages in time with a low-frequency auxiliary voltage switched and amplified together, whereupon the direction display by measuring the phase difference between the auxiliary voltage and the amplified and rectified receive voltages comes about. Such a phase comparison can lead to large display errors, especially when the frequency of the auxiliary voltage is not kept constant enough.

Weiterhin sind bereits Peilvorrichtungen bekannt, die zur Beseitigung der sich in der Praxis ergebenden Schwierigkeiten im Aufbau von mehreren vollkommen proportionalen Verstärkern die von zwei Rahmenspulen und einer ungerichteten Antenne abgegebenen Empfangsspannungen nacheinander auf die Spulen des der Richtungsanzeige der einfallenden Wellen dienenden, Anzeigegerätes einwirken lassen. Hierbei wird immer jeweils eine Rahmenspannung zusammen mit der ungerichtet empfangenen Vergleichsspannung zwecks Erzielung einer über den gesamten Winkelbereich von 360° eindeutigen Peilanzeige einem einzigen Verstärker zugeführt. Es ist also mit einer derartigen Schaltungsanordnung nicht möglich, die von den Rahmenspulen gelieferten Spannungen gleichzeitig in einer einzigen Anzeige zusammenzufassen, was einen erheblichen Nachteil derartiger Peilanlagen darstellt. Insbesondere können mit einer derartigen Anlage impulsgetastete Sender überhaupt nicht oder zumindest nur mit völlig unzureichender Genauigkeit gepeilt werden. Diese Nachteile der Unempfindlichkeit bzw. Störanfälligkeit der Peilanlage sind im wesentlichen dadurch bedingt, daß infolge der wechselweisen Anschaltung an den gemeinsamen Verstärkungskanal mit gleichbleibender Polarität die Empfangsspannung jeder gerichteten Antenne für sich bestrahlt nur während 50 % der Gesamtzeit auf den Empfänger und die entsprechende Wicklung des der Anzeige dienenden Instrumentes einwirkt.Furthermore, direction finding devices are already known which are used to eliminate the in practice Difficulty building multiple fully proportional amplifiers that of two frame coils and an omnidirectional antenna emitted reception voltages successively to the coils of the display device serving to indicate the direction of the incident waves. Here is always a frame voltage together with the non-directional comparison voltage received fed to a single amplifier for the purpose of achieving a bearing display that is unambiguous over the entire angular range of 360 °. So it is with one of these Circuit arrangement not possible, the voltages supplied by the frame coils simultaneously summarize in a single display, which is a significant disadvantage of such DF systems represents. In particular, with such a system, pulse-controlled transmitters cannot or bearings can at least only be measured with completely inadequate accuracy. These disadvantages of insensitivity or susceptibility to failure of the DF system are essentially due to the fact that as a result of the alternating Connection to the common amplification channel with constant polarity the receive voltage of each directional antenna for itself irradiates only during 50% of the total time on the receiver and the corresponding winding of the Display serving instrument acts.

Nach der Erfindung werden diese Nachteile vermieden, indem die dem Verstärker zugeführten Schwingungen der beiden gerichteten Antennensysteme in gleichbleibenden Zeitabständen abwechselnd nacheinander periodisch ohne wesentliche Unterbrechungen der. Stromkreise umgepolt werden. ■ Die nach Verstärkung und Gleichrichtung dieser umgepolten gerichteten Empfangsgrößen zusammen mit den Schwingungen eines ungerichteten Empfangssystems sich ergebenden Ströme werden dann einerseits gleichzeitig wie die Empfangsschwingungen des ersten.gerichteten Antennensystems und andererseits gleichzeitig wie die Empfangsschwingungen des zweiten gerichteten Antennensystems im gleichen Takt umgepolt und dem ersten bzw. dem senkrecht dazu orientierten zweiten Feldsystem ceines Drehfeldzeigers derart zugeführt, daß dieser Zeiger die Einfallsrichtung der Wellen eindeutig anzeigt.According to the invention, these disadvantages are avoided in that the vibrations of the two directional antenna systems fed to the amplifier are alternating at constant time intervals and periodically without significant interruptions. Circuits are polarized. The currents resulting from amplification and rectification of these polarized directional received quantities together with the oscillations of an undirected receiving system are then reversed on the one hand at the same time as the receiving oscillations of the first directional antenna system and on the other hand at the same time as the receiving oscillations of the second directional antenna system in the same cycle and the first or the other The second field system c of a rotating field pointer, which is oriented perpendicular to it, is fed in such a way that this pointer clearly indicates the direction of incidence of the waves.

An Hand der in den Fig. 1 bis 3 dargestellten Ausführungsbeispiele sei die Wirkungsweise und Durchführung des Verfahrens näher erläutert.With reference to the embodiments shown in FIGS. 1 to 3 the mode of operation and implementation of the method will be explained in more detail.

In Fig. ι sind zwei gekreuzte feste Rahmenantennen durch R1 und R2 dargestellt. Die mit diesen Rahmen empfangenen Hochfrequenzschwingungen werden durch die vom Motor M mit den Nockenscheiben IV1 und N2 angetriebenen Umschalter S1 und S2 in ständig abwechselnder Folge umgepolt, worauf die gemeinsam mit der Empfangsspannung U0 der ungerichteten Antenne Q auf den abgestimmten Empfänger E zugeführt werden. Die verstärkten Hochfrequenzschwingungen werden in D gleichgerichtet und über die synchron mit S1 und S2 angetriebenen Umschalter S3 und S4 auf die gekreuzten Feldspulen F1 und F2 des Drehfeldzeigers / geführt. Der Zeiger Z dieses Instrumentes ist mit einem vormagnetisierten Drehsystem verbunden, das sich in Richtung des aus den Feldern beider Spulen aufgebauten resultierenden Feldes einstellt.In Fig. Ι two crossed fixed loop antennas are shown by R 1 and R 2 . The signals received with this frame high-frequency vibrations to be reversed by the driven from the motor M to the cams IV 1 and N 2 switches S 1 and S 2 in constantly alternating sequence, after which, together with the receiving voltage U 0 of the non-directional antenna Q of the tuned receiver E are fed. The amplified high-frequency oscillations are rectified in D and passed via the changeover switches S 3 and S 4 , which are driven synchronously with S 1 and S 2 , to the crossed field coils F 1 and F 2 of the rotating field pointer /. The pointer Z of this instrument is connected to a premagnetized rotating system, which adjusts itself in the direction of the resulting field built up from the fields of both coils.

Bei einem Einfallswinkel α der empfangenen Wellen gegenüber dem Rahmen R1 gilt für die Hochfrequenzspannungen an beiden Rahmen:With an angle of incidence α of the received waves with respect to the frame R 1, the following applies to the high-frequency voltages on both frames:

^1 = A cos (a) · sin (vt), e2 = A sin (a) · sin (vt), ^ 1 = A cos (a) sin (vt), e 2 = A sin (a) sin (vt),

CO (2)CO (2)

wenn durch A eine von den Empfangsverhältnissen und den Antenneneigenschaften abhängige Konstante und durch ν die Kreisfrequenz der hochfrequenten Schwingungen und mit i die Schwingungsdauer bezeichnet wird. Für die Spannung an der ungerichteten Antenne gilt dagegenif A denotes a constant dependent on the reception conditions and the antenna properties and ν denotes the angular frequency of the high-frequency oscillations and i denotes the period of oscillation. On the other hand, the following applies to the voltage at the omnidirectional antenna

M0 = ^-C sin (vt), (3)M 0 = ^ -C sin (vt), (3)

wobei die von den Antenneneigenschaften abhängige Konstante C größer als 2 sein soll.where the constant C, which is dependent on the antenna properties, should be greater than 2.

Die Umschalter S1 und S2 weisen vier Stellungen gleicher Dauer auf, da sie in gleichen Zeitabständen nacheinander betätigt Werden. Für die von den Schaltern zum Empfänger E geführten Spannungen gilt bei den einzelnen Stellungen:The switches S 1 and S 2 have four positions of the same duration, since they are operated one after the other at the same time intervals. The following applies to the voltages carried from the switches to receiver E for the individual positions:

Stellung I: M1 = ^1, %= e2, (4)Position I: M 1 = ^ 1 ,% = e 2 , (4)

Stellung II: U1 = — ev U2 — e2, Position II: U 1 = - e v U 2 - e 2 ,

Stellung III: U1 == —ev U2- — e2, ■Position III: U 1 == - e v U 2 - - e 2 , ■

Stellung IV: U1 == ev U2 = — e2. Position IV: U 1 == e v U 2 = - e 2 .

Die gesamte Eingangsspannung u des Empfängers setzt sich aus diesen umgeschalteten Spannungen U1 und U2 und der Empfangsspannung U0 des ungerichteten Antennensystems zusammen:The total input voltage u of the receiver is made up of these switched voltages U 1 and U 2 and the received voltage U 0 of the non-directional antenna system:

U = U0 + U1 + U2. (5) U = U 0 + U 1 + U 2 . (5)

In den einzelnen Schalterstelhingen gilt also für diese Eingangsspannung:In the individual switch positions, the following applies to this input voltage:

120 Stellung I: u = A (C + cos a + sin a) · sin (vt), (6) Stellung II: u = A (C — cos a + sin a) ■ sin (vt), Stellung III: u = A (C — cos a — sin a) ■ sin (vt), Stellung IV: u = A (C + cos a —■ sin a) · sin (vt). 120 Position I: u = A (C + cos a + sin a) · sin (vt), (6) Position II: u = A (C - cos a + sin a) ■ sin (vt), Position III: u = A (C - cos a - sin a) ■ sin (vt), position IV: u = A (C + cos a - ■ sin a) · sin (vt).

Diese Spannung wird in E verstärkt und hierauf im Gleichrichter D gleichgerichtet. Durch GleichrichtungThis voltage is amplified in E and then rectified in rectifier D. By rectification

ix m — K cos a, i2m = K sin a. i xm - K cos a, i 2m = K sin a.

entsteht dann ein Strom, der bei den einzelnen Schaltstellungen folgende Werte annimmt:A current then arises which assumes the following values for the individual switch positions:

Stellung I: i0 — K (C + cos a + sin a), (7)Position I: i 0 - K (C + cos a + sin a), (7)

Stellung II: i0 — K (C — cos a + sin a), Position II: i 0 - K (C - cos a + sin a),

Stellung III: i0 — K (C — cos a — sin a), Position III: i 0 - K (C - cos a - sin a),

Stellung IV: i0 = K (C + cos a — sin a). Position IV: i 0 = K (C + cos a - sin a).

Dabei stellt K eine Konstante dar, die von A und der Verstärkung abhängig ist. Der Strom i0 wird über die Umschalter S3 und S4 auf die Feldspulen ^1 und F2 geführt. Da diese Umschalter gleichzeitig wie die Umschalter S1 und S2 betätigt werden, gilt für die Ströme in den Feldspulen: K is a constant that depends on A and the gain. The current i 0 is fed to the field coils ^ 1 and F 2 via the changeover switches S 3 and S 4 . Since these changeover switches are operated at the same time as changeover switches S 1 and S 2 , the following applies to the currents in the field coils:

Stellung I: I1 = I0, i2^=i0, (8)Position I: I 1 = I 0 , i 2 ^ = i 0 , (8)

Stellung II: ix = — i0, i2 = J0,Position II: i x = - i 0 , i 2 = J 0 ,

Stellung III It1 = — ^0, i2 = — i0, Position III It 1 = - ^ 0 , i 2 = - i 0 ,

Stellung IV: I1 = i0, i2 = — i0. Position IV: I 1 = i 0 , i 2 = - i 0 .

Die Mittelwerte dieser Feldspulenströme ergeben sich aus den Gleichungen (8) und (7) zuThe mean values of these field coil currents result from equations (8) and (7)

(9a) (9b)( 9 a) (9b)

Entsprechend diesen Mittelwerten ergibt sich ein mittlerer resultierender Feldvektor aus beiden Spulenfeldern, der um den Winkel α gegenüber der Nullrichtung gedreht ist. Der Drehmagnet des Instrumentes folgt den veränderlichen Feldkomponenten vermöge seiner Trägheit nicht, d. h. er stellt sich in Richtung dieses resultierenden mittleren Feldvektors ein. Der mit dem Magnet verbundene Zeiger Z zeigt deshalb direkt die Einfallsrichtung α der empfangenen Wellen an.Corresponding to these mean values, a mean resulting field vector results from the two coil fields, which is rotated by the angle α with respect to the zero direction. The rotary magnet of the instrument does not follow the variable field components due to its inertia, ie it adjusts itself in the direction of this resulting mean field vector. The pointer Z connected to the magnet therefore shows directly the direction of incidence α of the received waves.

Das Verfahren kann in gleicher Weise auch bei anderen gerichteten festen Antennensystemen angewendet werden. In Fig. 2 ist beispielsweise durch Qi-Q3, Q2-Qi ein Adcock-Antennensystem dargestellt, das sich bekanntlich durch Wegfall der durch Nachteffekt verursachten Peilfehler auszeichnet. Für die Hochfrequenzspannung beider Antennenpaare gelten wieder die Beziehungen (1) und (2). Diese Spannungen werden über die Spulen L1 und L2 auf die Umschalter S1 und S2 übertragen, welche nacheinander durch die von M angetriebene Nockenscheibe betätigt werden. An den Schaltern treten deshalb die Spannungen nach dem Schaltprogramm (4) auf. Die Summe dieser Spannungen und der über L0 übertragenen Hochfrequenzspannung u0 der ungerichteten Antenne Q0 wird dem Empfänger E zugeführt. Die Spulen der Antennensysteme sind mit dem Kondensator C0 auf die zu empfangende Welle abgestimmt. Die in E verstärkten Hochfrequenzschwingungen werden in D gleichgerichtet. Der Ausgangsstrom i0 ist deshalb der Amplitude der Eingangsspannung u proportional. Dieser Strom fließt über die Umschalter S3 und S4 durch die Feldspulen .F1 und F2 des Instrumentes /. Je nach Stellung dieser Schalter wird die eine oder die andere Spulenhälfte durchflössen, d. h. der in jeder Spule fließende Strom wird durch die vom Nocken 2V6 betätigten Schalter umgepolt, so daß wieder die Beziehung (8) erfüllt ist. Da sich der Zeiger Z mit dem vormagnetisierten Drehsystem wieder in Richtung des mittleren resultierenden Feldes einstellt, kann am Instrument / die Einfallsrichtung der Radiowellen direkt abgelesen werden.The method can be used in the same way with other directional fixed antenna systems. In FIG. 2, for example, Qi-Q 3 , Q 2 -Qi show an Adcock antenna system which, as is known, is characterized by the elimination of the direction finding errors caused by the nighttime effect. For the high-frequency voltage of both antenna pairs, the relationships (1) and (2) apply again. These voltages are transmitted via the coils L 1 and L 2 to the changeover switches S 1 and S 2 , which are actuated one after the other by the cam disk driven by M. The voltages according to the switching program (4) therefore occur at the switches. The sum of these voltages and the above L 0 transmitted high-frequency voltage U 0 of the non-directional antenna Q 0 is fed to the receiver E. The coils of the antenna systems are matched with the capacitor C 0 to the wave to be received. The high-frequency oscillations amplified in E are rectified in D. The output current i 0 is therefore proportional to the amplitude of the input voltage u. This current flows via the changeover switches S 3 and S 4 through the field coils .F 1 and F 2 of the instrument /. Depending on the position of this switch, one or the other coil half is flowed through, ie the polarity of the current flowing in each coil is reversed by the switch actuated by the cam 2V 6 , so that relationship (8) is again satisfied. Since the pointer Z with the premagnetized rotation system adjusts itself again in the direction of the mean resulting field, the direction of incidence of the radio waves can be read directly on the instrument /.

Bei der Einrichtung der Fig. 3 werden die Hochfrequenzschwingungen mit einem Überlagerungsempfänger verstärkt. Durch die Schalter S1 und S2, welche wieder durch Nockenscheiben N1 und N2 betätigt sind, werden abwechselnd nacheinander je zwei Spulenhälften der Rahmenantennen R1, R2 mit dem Eingangskreis verbunden, so daß an der ersten Primärspule des Übertragers L3 die Spannungen U1 und u2 gemäß dem Umschaltprogramm (4) auftreten. Über eine zweite Primärspule wird noch die Hochfrequenzspannung u0 der ungerichteten Antenne Q0 zugeführt, so daß am Empfängereingang wieder die Spannung u gemäß (5) auftritt. Der Eingangsüberträger L3 ist mit dem Kondensator C0 auf die zu empfangende Welle abgestimmt.In the device of FIG. 3, the high-frequency vibrations are amplified with a heterodyne receiver. Through the switches S 1 and S 2 , which are again operated by cam disks N 1 and N 2 , two coil halves of the loop antennas R 1 , R 2 are alternately connected to the input circuit, so that the first primary coil of the transformer L 3 Voltages U 1 and U 2 occur according to the switching program (4). Via a second primary coil nor the high-frequency voltage U 0 of the non-directional antenna Q fed 0, so that again the voltage occurring at the receiver input u according to (5). The input transmitter L 3 is matched with the capacitor C 0 to the wave to be received.

Die Hochfrequenzschwingungen werden durch den Vorverstärker mit der Röhre V1 und dem Bandfilter B1 verstärkt und in der Mischröhre V2 mit der Hilfsfrequenz des Oszillators O überlagert. Dieser Oszillatorteil ist beispielsweise aus der Röhre F7 und dem abgestimmten Rückkopplungskreis L1, C4 aufgebaut. Die aus -der Mischstufe entnommene Zwischenfrequenz gelangt über das Bandfilter B2 auf den Zwischenfrequenzverstärker, der beispielsweise die Röhren F3, F4 und die Bandfilter B3, B4 enthält. Durch das Doppeldiodensystem der Röhre F5 werden die hochfrequenten Schwingungen gleichgerichtet, so daß an der Mittelanzapfung der Sekundärspule von B4 stets eine Spannung auftritt, die der Hochfrequenzamplitude analog der Beziehung (7) proportional ist. Der Kondensator C1 dient zur Unterdrückung der hochfrequenten Komponenten dieser Spannung, welche in den Niederfrequenz-Verstärkerstufen V5, F6 weiter verstärkt wird.The high-frequency oscillations are amplified by the preamplifier with the tube V 1 and the band filter B 1 and the auxiliary frequency of the oscillator O is superimposed in the mixing tube V 2. This oscillator part is composed, for example, of the tube F 7 and the tuned feedback circuit L 1 , C 4 . The intermediate frequency taken from the mixer is passed through the band filter B 2 to the intermediate frequency amplifier, which contains, for example, the tubes F 3 , F 4 and the band filters B 3 , B 4 . The high-frequency oscillations are rectified by the double diode system of the tube F 5 , so that a voltage always occurs at the center tap of the secondary coil of B 4 which is proportional to the high-frequency amplitude analogously to relation (7). The capacitor C 1 serves to suppress the high-frequency components of this voltage, which is further amplified in the low-frequency amplifier stages V 5 , F 6.

Durch den Kopplungskondensator C5 wird die Gleichstromkomponente der zum Gitter von F6 übertragenen Spannung unterdrückt, d. h. die Gleichstromkomponente des über die Schalter S3 und S4 geführten Stroms i0 ist konstant und entspricht dem mittleren Anodenstrom der Röhre F6. Für i0 gilt demnach wieder die Beziehung (7), worin aber das Produkt K · C nicht von den Empfangsverhältnissen, sondern lediglich vom mittleren Anodenstrom der letzten Röhre abhängt. Dies ist jedoch für die Richtungsanzeige ohne Belang, da die Gleichstromkomponente von i0 wegen der ständigen Umpolung ohne Einfluß auf die Peilanzeige ist.The direct current component of the voltage transmitted to the grid of F 6 is suppressed by the coupling capacitor C 5 , ie the direct current component of the current i 0 passed through the switches S 3 and S 4 is constant and corresponds to the mean anode current of the tube F 6 . For i 0 , the relation (7) applies again, in which the product K · C does not depend on the reception conditions, but only on the mean anode current of the last tube. However, this is irrelevant for the direction display, since the direct current component of i 0 has no influence on the bearing display because of the constant polarity reversal.

Der Strom i0 wird über die Schalter S3 und S4 abwechselnd je einer Spulenhälfte der Feldspulen F1 und F2 zugeführt, so daß die Ströme und Felder dieser Spulen im Schaltrhythmus umgepolt werden. Das vormagnetisierte Drehsystem mit dem Zeiger Z stellt sich wieder in Richtung des mittleren resultierenden Feldes der Spulenkerne P1 und P2 ein, so daß an diesem Instrument gemäß den früheren Überlegungen die Einfallsrichtung der Radiowellen direkt abgelesen werden kann.The current i 0 is alternately supplied to one coil half of the field coils F 1 and F 2 via the switches S 3 and S 4 , so that the polarity of the currents and fields of these coils is reversed in the switching rhythm. The premagnetized rotation system with the pointer Z is set again in the direction of the mean resulting field of the coil cores P 1 and P 2 , so that the direction of incidence of the radio waves can be read directly on this instrument according to the earlier considerations.

Durch unsauberes Schalten der Schalter S1-S4 kann die Anzeige gestört werden. Dieses ist nament-The display can be disturbed by incorrectly switching switches S 1 -S 4. This is named

lieh dann der Fall, wenn die Umschaltung wegen ungenauer Einstellung der Nockenscheiben N1-N4 nicht genau in den vorgeschriebenen gleichen Zeitabständen erfolgt. Um jede Störung infolge kleiner Abweichungen der Umschaltmomente zu vermeiden, wird der Strom i0 durch einen weiteren Schalter S5 während der Umschaltung jeweils kurzzeitig unterbrochen. Der Unterbrecherschalter S8 ist durch eine über das Getriebe G angetriebene Nockenscheibe N5 ίο betätigt, welche in jeder Schaltperiode der einzelnen Schalter S1-S4 eine volle Umdrehung macht. Die zeitlichen Abstände und die jeweilige Dauer aller Unterbrechungen von S8 sind deshalb für alle Stellungen der Umschalter S1-S^ genau gleich groß. Ein störender Einfluß der Unterbrechungen auf die Richtungsanzeige wird deshalb nicht mehr bemerkbar, und sämtliche Störungen infolge ungenauer Umschaltung fallen weg, da die Spulen F1 und F2, während der Umschaltung stromlos sind.borrowed the case when the switchover is not carried out precisely at the same time intervals due to inaccurate setting of the cam disks N 1 -N 4. In order to avoid any disturbance due to small deviations in the switching torques, the current i 0 is briefly interrupted by a further switch S 5 during the switching. The interrupter switch S 8 is actuated by a cam disk N 5 ίο which is driven via the transmission G and which makes one full turn in each switching period of the individual switches S 1 -S 4. The time intervals and the respective duration of all interruptions of S 8 are therefore exactly the same for all positions of the switch S 1 -S ^. A disturbing influence of the interruptions on the direction display is therefore no longer noticeable, and all disturbances due to imprecise switching are eliminated, since the coils F 1 and F 2 are de-energized during the switching.

Mit Rücksicht auf die veränderliche Amplitude der empfangenen Wellen ist eine automatische Verstärkungsregelung vorgesehen. Durch Beruhigung der gleichgerichteten Zwischenfrequenzspannung in den Längswiderständen W2, W3 und den Ableitungskapazitäten C2, C3 entsteht eine Regelspannung u3, welche beispielsweise die'Verstärkung der ersten Röhre F1 im Sinne einer Konstanthaltung der mittleren Hochfrequenz- und Zwischenfrequenzamplitude regelt. Die Zeitkonstante der Beruhigung muß natürlich so groß gewählt werden, daß die Verstärkung während eines vollen Umlaufs der Umpolschalter praktisch konstant bleibt. In diesem Fall bleibt die Beziehung (7) erhalten, wobei die Konstante K in vermindertem Maße von den Empfangsverhältnissen abhängt und für alle vier Schaltstellungen gleich groß ist.Automatic gain control is provided in view of the variable amplitude of the received waves. By calming the rectified intermediate frequency voltage in the series resistors W 2 , W 3 and the discharge capacitances C 2 , C 3 , a control voltage u 3 is created which, for example, regulates the amplification of the first tube F 1 in the sense of keeping the mean high frequency and intermediate frequency amplitude constant. The settling time constant must of course be chosen so large that the gain remains practically constant during a full cycle of the polarity reversal switch. In this case, the relationship (7) is retained, the constant K being less dependent on the reception conditions and being the same for all four switching positions.

Es empfiehlt sich, die mittlere Amplitude der gleichgerichteten Hochfrequenzspannung durch ein Kontrollinstrument/& sichtbar zu machen, damit eine ständige Kontrolle möglich wird, ob überhaupt Schwingungen empfangen werden, d.h. ob der Instrumentanzeiger nicht eine zufällige Lage einnimmt, sondern tatsächlich die Einfallsrichtung von empfangenen Wellen anzeigt.It is best to use the mean amplitude of the rectified high frequency voltage through a control instrument / & to make it visible It is possible to continuously check whether vibrations are received at all, i.e. whether the Instrument indicator does not occupy a random position, but actually the direction of incidence of received waves.

Unter Beachtung der gemachten Ausführungen lassen sich noch zahlreiche Abwandlungen der gezeigten Schaltungen und weitere Einrichtungen angeben, bei denen das Verfahren ebenfalls zur Durchführung gelangt.Taking into account the statements made, numerous modifications of the ones shown can still be made Specify circuits and other facilities in which the method is also to be carried out got.

Statt der beschriebenen Antennensysteme können auch irgendwelche anderen bekannten festen Empfangssysteme mit gekreuzten Richtcharakteristiken verwendet werden. An Stelle der Nockenschalter können auch Kommutatorschalter mit Schleifkontakten oder irgendwelche, anderen Umpolschalter vorgesehen werden. Die Umpolung kann auch mit Hilfe von steuerbaren Ventilen erfolgen, welche durch zwei gegenseitig um 900 phasenverschobene Wechselspannungen gesteuert werden. Die verschiedenen Empfangsspannungen können nötigenfalls vor der Umpolung auch durch getrennte Vorverstärker verstärkt werden, und die umgepolten Ausgangsströme lassen sich vor der Zuführung zum Instrument/ ebenfalls noch verstärken. Zur Vermeidung von Verstärkungsabweichungen können die zusätzlichen Verstärker linearisiert werden.Instead of the antenna systems described, any other known fixed receiving systems with crossed directional characteristics can also be used. Instead of the cam switches, commutator switches with sliding contacts or any other polarity reversal switch can also be provided. The polarity reversal can also be done by means of controllable valves, which are controlled by two mutually by 90 0-phase AC voltages. If necessary, the various receiving voltages can also be amplified by separate preamplifiers before polarity reversal, and the output currents with polarity reversal can also be amplified before being fed to the instrument /. To avoid gain deviations, the additional amplifiers can be linearized.

Durch Fernübertragung des angezeigten Winkelwertes kann die Messung der Einfallsrichtung auch an entfernten Orten nutzbar gemacht werden. Die Anzeige kann auch zur automatischen Betätigung von Kontroll- oder Steuerungsmechanismen dienen. So läßt sich das Anzeigeinstrument beispielsweise mit einem elektrischen Kontaktgeber verbinden, welcher positive bzw. negative Ströme auslöst, sobald die Welleneinfallsrichtung von bestimmten vorgegebenen Werten um gewisse Beträge nach oben bzw. unten abweicht. Mit diesen Strömen können Steuerungsmittel betätigt werden, welche beispielsweise den Kurs von bewegten Fahrzeugen im Sinne einer Verminderung der Richtungsabweichung beeinflussen.By remote transmission of the displayed angle value, the measurement of the direction of incidence can also can be made usable at remote locations. The display can also be used for automatic actuation of control or steering mechanisms. So the display instrument can, for example, with connect an electrical contactor, which triggers positive or negative currents as soon as the Direction of wave incidence of certain specified values upwards or downwards by certain amounts deviates. With these currents control means can be operated, which, for example, the Influencing the course of moving vehicles in terms of reducing the directional deviation.

Verschiedene Vorteile des Verfahrens sind bei allen Durchführungsformen erkennbar. Unter Vermeidung beweglicher Antennen ist eine direkte und eindeutige Anzeige der Einfallsrichtung auf einer 36o°-Skala möglich. Hierzu ist nur ein einziger Empfänger erforderlich, an den weder hinsichtlich Konstanz der Verstärkung noch hinsichtlich Einschwingzeit und Phasendrehungsverhältnissen besondere Anforderungen gestellt werden. Eine Synchronisierung oder Tourenregelung der bewegten Teile ist nicht nötig. Es ist keine Eichung erforderlich, und die Anzeige ist sehr genau. Die Apparaturen sind sehr einfach, und Betriebsstörungen sind deshalb praktisch fast ausgeschlossen. Dabei beanspruchen die Einrichtungen ein Minimum an Platz und Gewicht.Various advantages of the procedure are with all Implementation forms recognizable. Avoiding moving antennas is a direct and unambiguous one The direction of incidence can be displayed on a 36o ° scale. There is only one recipient for this required, neither with regard to the constancy of the gain nor with regard to the settling time and Phase rotation ratios special requirements are made. A synchronization or Tour control of the moving parts is not necessary. No calibration is required and the display is very accurate. The equipment is very simple, and operational malfunctions are practically impossible. The facilities require a minimum of space and weight.

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Claims (11)

PATENTANSPRÜCHE:PATENT CLAIMS: I, Verfahren zur Peilung elektromagnetischer Wellen, insbesondere von Radiowellen, durch Schwingungsempfang mit gerichteten. Antennensystemen von sinusförmiger bzw. kosinusförmiger Richtungsabhängigkeit der Empfindlichkeit, periodischer Umschaltung dieser Antennensysteme und gemeinsamer Verstärkung und Gleichrichtung der umgeschalteten Empfangsschwingungen der gerichteten Antennensysteme und der Empfangsschwingungen eines ungerichteten Antennensystems in einem Verstärker und Amplitudenvergleich der durch nochmalige Umschaltung der gleichgerichteten Schwingungen gewonnenen mittleren Stromwerte mittels eines Drehfeldzeigers, dadurch gekennzeichnet, daß zum Erzielen einer eindeutigen Peilanzeige über den gesamten Winkelbereich von 3600 die von den gerichteten Antennensystemen abgegebenen Spannungen in gleichbleibenden Zeitabständen abwechselnd nacheinander periodisch ohne wesentliche Unterbrechungen der Stromkreise umgepolt werden und daß die Ströme, welche durch Verstärkung und Gleichrichtung der umgepolten Schwingungen und der Empfangsschwingungen eines ungerichteten Antennensystems entstehen, einerseits gleichzeitig wie die Empfangsschwingungen des ersten gerichteten Antennensystems und andererseits gleichzeitig wie die Empfangsschwingungen des zweiten gerichtetenI, Method for finding electromagnetic waves, especially radio waves, by receiving vibrations with directional. Antenna systems with sinusoidal or cosinusoidal directional dependence of the sensitivity, periodic switching of these antenna systems and common amplification and rectification of the switched received vibrations of the directional antenna systems and the received vibrations of a non-directional antenna system in an amplifier and amplitude comparison of the mean current values obtained by switching over the rectified vibrations again by means of a rotating field characterized in that, in order to achieve a clear bearing display over the entire angular range of 360 0, the voltages emitted by the directional antenna systems are alternately polarized one after the other at constant time intervals without significant interruptions in the circuits and that the currents, which by amplification and rectification of the polarized oscillations and of the receiving oscillations of an omnidirectional antenna system arise, on the one hand equ at the same time as the reception oscillations of the first directional antenna system and, on the other hand, at the same time as the reception oscillations of the second directional antenna system Antennensystems im gleichen Takt umgepolt und dem ersten bzw. dem senkrecht dazu orientierten zweiten Feldsystem eines Drehfeldzeigers zugeführt werden.The polarity of the antenna system is reversed in the same cycle and the first or the one oriented perpendicular to it second field system of a rotating field pointer are supplied. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsspannungen der beiden gerichteten Empfangssysteme vor der periodischen Umpolung getrennt verstärkt werden.2. The method according to claim i, characterized in that that the receiving voltages of the two directional receiving systems before the periodic Polarity reversal can be amplified separately. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Niederfrequenzkomponenten der gleichgerichteten Spannungen vor der Umpolung in einemNiederf requenzverstärker verstärkt werden.3. The method according to claim 1, characterized in that that the low frequency components of the rectified voltages before the polarity reversal be amplified in a low frequency amplifier. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die periodisch umgepolten niederfrequenten Wechselströme über zwei getrennte Niederfrequenzverstärker den beiden Feldspulen des Instrumentes zugeführt werden.4. The method according to claim 1, characterized in that that the periodically reversed low-frequency alternating currents via two separate ones Low frequency amplifiers are fed to the two field coils of the instrument. 5. Verfahren nach Anspruch 1 und 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungen beider den Feldspulen vorgeschalteten Verstärker durch Linearisierung gleich groß und konstant gemacht sind.5. The method according to claim 1 and 4, characterized in that the reinforcements of both the Field coil upstream amplifiers are made the same size and constant by linearization. 6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umgepolten und zusammengeführten Empfangsspannungen mit einem Geradeausempfänger verstärkt werden.6. The method according to claim 1, characterized in that that the polarized and merged received voltages with a straight-ahead receiver be reinforced. 7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die umgepolten und zusammengeführten Empfangsspannungen mit einem Überlagerungsempfänger verstärkt und auf eine geringere Frequenz gebracht werden.7. The method according to claim 1, characterized in that that the polarized and merged received voltages with a heterodyne receiver amplified and brought to a lower frequency. 8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Anzeigeinstrument geführten Ströme durch einen besonderen Unterbrecher periodisch kurzzeitig unterbrochen werden, derart, daß die Umpolung der' unverstärkten und der gleichgerichtetenEmpf angsschwingungen stets während dieser Unterbrechungen stattfinden.8. The method according to claim 1, characterized in that that the currents led to the indicating instrument through a special breaker are periodically interrupted for a short time, such that the polarity reversal of the 'unamplified and the rectified receiving oscillations always take place during these interruptions. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Amplitude der verstärkten Hochfrequenzschwingungen durch eine automatische Verstärkungsregelung, deren Zeitkonstante groß ist gegenüber einer ganzen Umlaufperiode der Umschaltvorrichtung, wenigstens annähernd konstant gehalten wird.9. The method according to claim 1, characterized in that that the mean amplitude of the amplified high-frequency oscillations by an automatic gain control, their time constant is large compared to a whole period of rotation of the switching device, at least approximately is kept constant. 10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die mittlere Amplitude der verstärkten Hochfrequenzschwingungen durch ein Kontrollinstrument angezeigt wird. 10. The method according to claim 1, characterized in that that the mean amplitude of the amplified high frequency vibrations is displayed by a control instrument. 11. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch zwei Umpolvorrichtungen, welche die Empfangsschwingungen der gerichteten Antennensysteme in niederfrequentem Takt nacheinander mit nur geringen Unterbrechungen umpolen, durch einen Radioempfänger zur Verstärkung und Gleichrichtung der umgepolten Empfangsschwingungen und der Empfangsschwingungen eines ungerichteten Antennensystems und durch zwei weitere mit den beiden ersten Umpolvorrichtungen synchron arbeitende Umpolvorrichtungen, über welche die gleichgerichteten Empfangsschwingungen mit nur geringen Unterbrechungen je einem Feldsystem eines Drehfeldzeigers zugeführt werden.11. Device for performing the method according to claim 1, characterized by two polarity reversal devices, which the received vibrations of the directional antenna systems Reverse polarity one after the other with only slight interruptions in low-frequency cycle by one Radio receiver for amplification and rectification of the polarized received oscillations and the received vibrations of an omnidirectional antenna system and two more polarity reversal devices operating synchronously with the first two polarity reversal devices, via which the rectified received oscillations with only minor interruptions per field system a rotating field pointer. 12. Einrichtung nach Anspruch ii,"dadurch gekennzeichnet, daß als gerichtete Antennensysteme zwei gekreuzte Rahmenantennen verwendet werden.12. Device according to claim ii, "characterized in that that two crossed loop antennas are used as directional antenna systems. 13. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß als gerichtete Antennensysteme je zwei gegenüberliegende Antennen eines Adcock-Antennensystems vorgesehen sind.13. Device according to claim 11, characterized in that that as directional antenna systems, two opposing antennas of an Adcock antenna system are provided. 14. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umschaltung mechanisch angetriebene Nockenschalter vorgesehen sind.14. Device according to claim 11, characterized in that that mechanically driven cam switches are provided for switching. 15. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umschaltung mechanisch angetriebene Kommutatorschalter mit Schleifkontakten vorgesehen sind.15. Device according to claim 11, characterized in that that for switching mechanically driven commutator switches with sliding contacts are provided. 16. Einrichtung nach Anspruch 11, "dadurch gekennzeichnet, daß zur Umschaltung steuerbare elektrische Ventile vorgesehen sind, die durch zwei gegenseitig um go° phasenverschoben Niederfrequenzwechselspannungen steuerbar sind.16. Device according to claim 11, "characterized in that that controllable electrical valves are provided for switching by two Low-frequency alternating voltages mutually phase-shifted by go ° are controllable. 17. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Umschaltung durch abwechselnde Einschaltung von zwei entgegengesetzt wirkenden Spulenhälften des Feldspulensystems des Drehfeldzeigers erfolgt.17. Device according to claim 11, characterized in that that the switchover by alternately switching on two oppositely acting coil halves of the field coil system of the rotating field pointer takes place. 18. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Drehsystem des Drehfeldzeigers ein derartiges Massenträgheitsmoment aufweist, daß der Zeiger den durch die Umschaltungen bedingten raschen Feldänderungen nicht mehr zu folgen vermag.18. Device according to claim 11, characterized in that that the rotating system of the rotating field pointer has such a mass moment of inertia, that the pointer no longer responds to the rapid field changes caused by the switchover able to follow. 19. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Drehfeldzeiger mit Kontakten ausgerüstet ist, durch welche positive bzw. negative Kontrollströme ausgelöst werden, sobald die Anzeige von einem vorgegebenen Sollwert um einen bestimmten Betrag nach oben bzw. nach unten abweicht. 1°°19. Device according to claim 11, characterized in that that the rotating field pointer is equipped with contacts through which positive or negative control currents are triggered, as soon as the display moves upwards or downwards from a specified setpoint by a certain amount. deviates downwards. 1 °° Angezogene Druckschriften: Französische Patentschrift Nr. 648 804; französische ZusatzpatentschriftenNr.32 882,34488.References: French Patent No. 648 804; French additional patents No. 32 882,34488. Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings 5812 3.535812 3.53
DESCH897D 1939-10-16 1940-10-12 Method and device for direction finding of electromagnetic waves, in particular radio waves Expired DE872581C (en)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR32882E (en) * 1926-09-06 1928-03-06 Direct reading device giving the direction of an alternating electromagnetic field
FR648804A (en) * 1927-03-16 1928-12-14 Electric indicator, single and double, of direction angle of electric waves or transformable into electricity

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