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Peilanlage Die genauesten Peilungen beruhen bekanntlich auf der Beobachtung
der Phasenverhältnisse zwischen den Strömen in zwei oder mehr gleichartig aufgebauten
und voneinander entfernt angeordneten Empfangsantennen. Bei feststehenden Antennen
wird dieser Phasenvergleich entweder unmittelbar in einem Phasenmeßgerät vorgenommen,
oder aber mittelbar, indem die Empfangsspannungen gegengeschaltet werden (Adcock)
und der durch die vektorielle Zusammensetzung der einzelnen Antennenströme verursachte
Differenzstrom als Maß für die Phasenverschiebung dient.
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In diesem letzteren Fall werden meist zwei oder mehr gekreuzte Antennenpaare
gegengeschaltet an die Feldspulen eines Goniometers angeschlossen, in dem durch
die Differenzströme der einzelnen Antennenpaare das Senderfeld - winkelgetreu nachgebildet
wird. Bei einem drehbaren Antennensystem wird die Peilung durch Einstellung desselben
auf Phasengleichheit der einzelnen Antennenströme vorgenommen.
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Bei allen diesen Peilungen wird die Voraussetzung gemacht, daß die
Phasenbeziehungen der Antennenströme nur von der Einfallsrichtung der Wellen abhängig
sind. Diese Voraussetzung trifft jedoch vorbehaltlos nur für die in den einzelnen
Antennen induziertenEMKe zu, während die Phase der Antennenströme auch noch von
den Phasenwinkeln der im allgemeinen komplexen Antennenwiderstände und der Empfängereingangskreise
abhängig sind. Die Empfängereingangskreise, z. B. die Feldspulenkreise des Goniometers,
sind prak-
tisch hinreichend genau symmetrisch auszuführen, doch
bereitet die Symmetrierung des Antennensystems wegen der verhältnismäßig großen
räumlichen Dimensionen desselben Schwierigkeiten. Da sich nun in der Nähe der Resonanz
bereits bei geringer Unsymmetrie in der Ausführung des Antennensystems große Phasendifferenzen
und damit große Peilfehler ergeben, können die Peilantennen nicht abgestimmt werden,
und es muß auf den hierdurch erzielbaren Empfindlichkeitsgewinn verzichtet werden.
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Ausgehend von einer im folgenden noch näher erläuterten Erkenntnis
wird gemäß der Erfindung vorgeschlagen, bei Peilanlagen, bei denen mittelbar oder
unmittelbar ein Phasen;vergleich der Empfangsströme von zwei oder mehr Einzelantennen
vorgenommen wird, die Einielantennen derart auszubilden, daß der Betrag ihres Scheinwiderstandes
im gesamten Peilwellenbereich durch große Bemessung des Antennenquerschnitts (Reusen)
nur um etwa + IoO/o schwankt, und in Kombination damit konzentrierte oder verteilte
Dämpfungswiderstände am oberen Ende und/oder Vorwiderstände am Fußpunkt jeder Einzelantenne
einzuschalten, die derart bemessen sind, daß der Phasenwinkel des Antennenscheinwiderstandes
höchstens um etwa + I00/o schwankt.
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Bei Verwendung solcher Einzel antennen lassen sich Peilungen nicht
nur wie bisher innerhalb eines Bereichs, in dem die Antennenlänge kleiner als A|4
bleibt, sondern bis zu 3/4 A und mehr der Arbeitswelle ansteigt, ausführen, ohne
daß unzulässige Peilfehler zu erwarten sind. Es können also gefahrlos die A/4- A/2
und höhere Resonanzen durchlaufen werden.
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Die Erfindung soll nun unter Hinweis auf die Abbildungen näher erläutert
werden.
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In Abb. I ist der komplexe Fußpunktwiderstand eines 5 mm starken
Antennenleiters von 14 m Länge in Ortskurvenform dargestellt. Realkomponente in
Richtung der Abszisse, Imaginärkomponente in Richtung der positiven bzw. negativen
Ordinate.
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Die zu einzelnen Kurvenpunkten gehörige Frequenz ist in Megahertz
als Parameter angeschrieben. Antennenleiter dieser Form wurden bisher für Peilanlagen,
insbesondere für solche nach dem Adcock-Prinzip, benutzt, und zwar in einem Wellenbereich,
in dem die Antennenlänge zwischen A/Io bis A14 schwankt, also im kapazitiven Teil
der dargestellten Ortskurve. Eine Änderung der Frequenz um 10 0/o ergibt hierbei
im ungünstigsten Fall, d. h. in der Nähe der A/4-Resonan,z, Phasenänderungen von
etwa 300. In der Gegend von A/IO sind zwar die Phasenschwankungen geringer, doch
schwankt hier der Antennenwiderstand betragsgemäß stärker, wodurch bei nicht vollkommener
Symmetrie im Aufbau starke Trübungen hervorgerufen werden.
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Bei der erfindungsgemäßen Verwendung von Antennen mit großem Querschnitt
(Durchmesser etwa von A/Ia bis A/2a der mittleren Peilwelle bzw.
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Länge zu Dicke wie 3: I bis 7: I), der gegebenenfalls durch reusenförmige
Ausführung der Antennen füf größere Wellenlängen auch mit dünnen Drähten elektrisch
gleichwertig nachgebildet werden kann, erhält man wesentlich günstigere Verhältnisse.
Dieses wird in Abb. 2 in Ortskurvenform für eine als Ausführungsbeispiel der Erfindung
zu wertende Antenne dargestellt. Die gemessene Antenne besteht, wie in Abb. 3 gezeigt,
aus einer Reuse R von der geometrischen Länge Am/4 und einem Durchmesser von etwa
0,04 Äm, wobei Am die mittlere Welle, etwa 6 MHz, des gewünschten Peilbereichs ist.
Die elektrische Länge der Antenne ist durch eine Dachkapazität DK mit einem Durchmesser
von etwa 0,I Am auf den doppelten geometrischen Wert erhöht. Die Dachkapazität ist
über einen Dämpfungswiderstand D vom etwa I,sfachen Wert des Antennenwellenwiderstandes
an die Reuse angeschlossen. Praktisch kann dieser Widerstand zwischen dem Wellenwiderstand
der Antenne und seinem dreifachen Wert schwanken.
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Der konzentrierte Widerstand kann auch durch einen stetig verteilten
ersetzt werden, indem z. B. die radial verlaufenden Drähte der Dachkapazität oder
ein Teil jedes Reusendrahtes entsprechend dünn und aus Widerstandsmaterial ausgeführt
werden. Eine andere Möglichkeit bestände darin, in das obere Ende jedes Reusendrahtes
einen Widerstand einzuschalten. Eine solche Antenne ergäbe als Ortskurve des Widerstandes
eine Spirale, die durch Vorschaltung einer Spule und eines Kondensators auf die
dargestellte kleine Schleife umgeformt werden kann.
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Die zu der gemessenen Antenne gehörige Ortskurve des Antennenwiderstandes
zeigt im Bereich von etwa A/4 bis 3 A/4, d. h. beim Durchlaufen ihrer drei ersten
Resonanzen, nur verhältnismäßig geringe Schwankungen in Betrag und Phase. Bei Frequenzänderungen
um a50/0 ändert sich nämlich die Phase maximal nur um + 40/0 und der Betrag um t
I0°/o.
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Die Absolutbeträge der Widerstände sind dadurch festgelegt, daß eine
Antenne von der elektrischen Länge von A/4 einen Strahlungswiderstand von etwa 36
Ohm besitzt, der durch die benutzten Schaltmittel allerdings erhöht wird. Um einen
guten Wirkungsgrad der Antenne zu erzielen, ist es vorteilhaft, ihren Wellenwiderstand
so ldein zu wählen, daß die Gesamtschwankung des Antennenwiderstandes etwa innerhalb
der Werte von 50 bis 120 Ohm erfolgt.
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Die praktische Anwendung der Erfindung kann beispielsweise in Verbindung
mit Adcock-Systemen erfolgen, indem man die bisher üblichen Einzelleiter durch mit
Dämpfungswiderständen versehene Reusen ersetzt, die wegen des niedrigen und wenig
schwankenden Fußpunktwiderstandes der Reusen unmittelbar über Kabel an das Goniometer
angeschlossen werden können, Die relativ dicken und hohen Reusenantennen mit Dachkapazität
sind schon bei den üblichen Vier-Antennen-Adcocks mit einem Antennenabstand von
etwa Amin/4 der kürzesten Peilwelle von erheblichem Vorteil, bereiten aber gewisse
Aufbauschwierigkeiten, da die Einzelantennen sich gegenseitig zu nahe kommen können.
Setzt man die An-
tennen weiter auseinander, d. h. vergrößert man
den Durchmesser des Peilsystems, so wird der vom Einfallswinkel der Strahlung abhängige
Systemfehler zu groß. Dieser Systemfehler beträgt z. B. bei Amin/4 Abstand der Einzel
antennen erst 1,50, dagegen bei einem Abstand von imins2 bereits 150. Nimmt man
an Stelle von vier Antennen deren sechs, so sinkt der Systemfehler auch für einen
Systemdurchmesser von A/2 auf 0,30 und wird also praktisch unschädlich. Bei acht
Antennen sinkt der Systemfehler noch weiter, so daß noch wesentlich größere Antennenabstände
alsAmin/2 möglich wären, die aber aus Empfindlichkeitsgründen höchstens bis etwa
o,g Amin interessant sind. In jedem Fall ist bei einem zugehörigen Systemfehler
von weniger als 1 und bei den angeführten Reusen- und Kapazitätsdurchmessern ein
Adcock-System mit sechs oder acht Einzel antennen bei einem Systemdurchmesser von
t/2 Am bis o,g amin möglich, während es bei Verwendung von vier Einzelantennen nur
mit dem Durchmesser 1/4 Amin und bei Verwendung von mehr als acht Antennen wegen
des sich verringernden Abstandes der am Kreis nebeneinanderliegenden Einzel antennen
nur bei größerem Antennenabstand als Arnitr/2, d. h. bei geringerer Empfindlichkeit,
ausführbar ist. Die aus sechs oder acht Reusen aufgebauten Adcock-Systeme ergeben
in einem großen Wellenbereich brauchbare, empfindliche und fehlerfreie Peilanlagen,
neben denen noch Anlagen mit vier Antennen bei einem Systemdurchmesser von man/4
der kürzesten Peilwelle brauchbar sind, sofern für diesen Fall nicht schon dicke
Eindrahtantennen benutzt werden.
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Eine Peilanlage mit den beschriebenen Antennen hat den weiteren Vorteil,
daß das Peilhaus weit außerhalb der Antennen stehen kann, da die Kabel durch die
Antennen refiexionsfrei abgeschlossen sind und daher stehende Wellen auf ihnen praktisch
nicht auftreten. Die Kabel müssen nur mit Rücksicht auf die Phasendrehungen gleich
lang gemacht werden.
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PATENTANSPRtSCHE: I. Peilanlage, bei der mittelbar oder unmittelbar
ein Phasenvergleich der Empfangs ströme von zwei oder mehr Einzelantennen vorgenommenwird,
insbesondereAdcock-System, gekennzeichnet durch die Verwendung von Einzelantennen,
die derart ausgebildet sind, daß der Absolutwert ihres Widerstandes im gesamten
Peilbereich durch große Bemessung des Antennenquerschnitts (Reusen) nur um etwa
+ I0°/o, vorzugsweise mit Werten innerhalb der Grenzen von 50 und I20 Ohm, schwankt,
in Kombination mit konzentrierten oder verteilten Dämpfungswiderständen am Kopf
der Antenne und/oder von Vorwiderständen am Fußpunkt der Antenne, die derart bemessen
sind, daß der Phasenwinkel des Antennenwiderstandes im gesamten Peilbereich um etwa
+ I0°/o schwankt.