DE879404C - Einrichtung zur raeumlichen Peilung - Google Patents

Description

• Einrichtung zur räumlichen Peilung Zum Zwecke der räumlichen Peilung mit Hilfe von vorzugsweise sehr kurzen elektrischen Wellen ist eine Anordnung bekannt, bei der ein defokussiert in einem Parabol angeordnetes Dipol eine Rotationsbewegung um die Parabolachse ausführt. Das gegen die Parabol achse geneigte Antennen diagramm rotiert dann ebenfalls um diese Achse, so daß die Sendie- oder Empfangsfeldstärke an einem außerhalb der Parabolachse liegenden Punkt periodisch mit der Rotationsperiode schwankt. Die Phase dieser Schwankung, bezogen auf die Phase. der Drehung des Diagramms, ermöglicht dann die Bestimmung der Richtung der Abweichung aus der Parabolachse.
• Es ist auch bereits vorgeschlagen worden, ein solches. auf einen Kegelmantel rotierendes Diagramm mit Hilfe einer feststehenden Flächenantenne zu erzeugen, und zwar dadurch, daß die einzelnen Teile, aus denen diese Flächenantenne aufgeb.aut ist, mit periodisch schwankenden Phasen gespeist werden.
• Diese räumlichen Peilverfahren haben zwar den Vorteil technischer Einfachheit, sie besitzen aber auch einen wesentlichen Nachteil. Zur Peilung wird nämlich eine Zeit benötigt, die mindestens der Zeit für einen vollen Umlauf des Richtdiagramms entspricht. Diese Zeit steht für manche Zwecke nicht zur Verfügung. Da sich aber auch die STbertragungs- amplitude während eines vollen Umlaufes des Richtdiagramms merklich verändern kann, Ikann eine Verfälschung der Messung eintreten, wenn man einen vollen Umlauf des Richtdiagramms zur Peilung auswertet.
• Die Erfindung hat sich daher die Aufgabe gestellt, eine Anordnung anzugeben, die unter Anwendung eines Richtantennensystems, z. B. einer aus Einzeldip olen aufgebauten Richtantenne, eine räumliche Peilung ohne den mit der Verwendung rotierender Diagramme verbundenen Zeitverlust liefert. Sie macht von einem bereits bekannten Vorschlag Gebrauch, der aus der Zielflugtechnik stammt. An Stelle eines mit umschaltbaren Diagrammen arbeitenden Zielflugempfängers für eindimensionale Peilung wurde der Vorschlag gemacht, die von einem Peilrahmen und von einer Rundantene aufgenommenen Empfangsspannungen gleichphasig den beiden Plattenpaaren einer Braunschen Röhre zuzuführen. Erfolgt der Anschluß dieser beiden Antennen in der Weise, daß die Rahmenantenne auf die horizontalen und die und antenne auf die vertikalen Ablenkplatten des Braunschen Rohres einwirken, so entsteht auf dem Schirm des Braunschen Rohres bei richtigem Kurs des Fahrzeuges ein senkrechter Strich 1a gemäß Abb. I. Bei Abweichung aus der Peilrichtung liefert auch die Rahmenantenne eine Spannung an das horizontale Ablenkplattenpaar, so daß sich beide auf den Kathodenstrahl einwirkenden Felder vektoriell zusammensetzen. Auf dem Schirm des Braunschen Rohres entsteht dann ein schräger Striche, dessen Neigung sowohl die Seite als auch die Größe der Abweichung des Fahrzeuges aus der Senderrichtung angibt. Für kleine Winkel ist a dem Einfallswinkel proportional. Durch geeignete Bemessung der Verstärkungen für die von den beiden Antennen kommenden Spannungen läßt sich dieser Proportionalitätsfaktor ZU I machen.
• Will man dieses Verfahren bei der räumlichen Peilung mit einer aus Einzelelementen bestehenden Flächenantenne anwenden, so liegt es nahe, die einzelnen Elemente dieser Antenne an einzelne Röhren zu legen, in deren Anodenkreisen dann die Zusammenschaltung nach Summe und Differenz erfolgen kann. Bei sehr kurzen Wellen stößt dieses Verfahren auf erhebliche Schwierigkeiten. Phasendrehungen, die in den einzelnen Röhren auftreten, erscheinen nämlich im Ausgang als Peilabweichungen.
• Aus diesem Grund ist es erwünscht, die Summenschaltung und die Differenzschaltung bereits vor der lersten Röhre vorzunehmen, da in festen &chaltelementen feste Phasenbezeichnungen leichter aufrechterhalten werden können als in Röhrenschaltungen. Bei einer solchen Arbeitsweise sind aber an die gleiche Antenne mehrere Empfänger anzuschließen. D;as bedeutet wiederum bei sehr kurzen Wellen, daß große Schwierigkeiten auftreten, da Ider zur Erzielung guter Empfangs empfindlichkeiten der Empfangereingang leistungsmäßig an die Antenne angepaßt werden muß und mehrere Empfänger sich gegenseitig beeintlussen würden.
• Zur Lösung dieses Problems wird gemäß der Erfindung der Vorschlag gemacht, das Richtantennensystem in mehr als zwei, insbesondere in vier gleiche Gruppen aufzuteilen; diese Gruppen werden derart an eine Brückenschaltung angeschlossen, daß einerseits die Differenzspannungen der Gruppen hinsichtlich des durch ihre Trennungslinien gebildeten Achsenkreuzes und andererseits die Summenspannung der Gruppen abgreifbar sind.
• Es sind fernerhin zwei Schaltungen vorgesehen, die aus der Summenspannung und den Differenzspannungen in an sich bekannter Weise je eine Richtgröße bilden. Diese Brückenanordnung besitzt den Vorteil, daß sie gleichzeitig eine Entkopplung der für die Bildung der Summen- und der Differenzspannungen vorgesehenen einzelnen Empfänger iermöglicht.
• Das Prinzip der Erfindung soll an Hand der Abbildungen erläutert werden. Bevor auf die darin erläuterten Ausführungsbeispiele näher eingegangen wird soll noch bemerkt werden, daß die Anzahl der vorgesehenen Gruppen an sich beliebig ist, wenngleich z. B. die Anwendung von vier Gruppen besondere Vorteile bietet. So wäre es durchaus möglich, mit drei Gruppen zu arbeiten und der einen Gruppe die doppelte Anzahl Einaelstrahler zu geben. An der Summen- und Differenzbildung der Empfangsspann.ungen würde sich dadurch nichts ändern. Sind dagegen sämtliche drei Gruppen untereinander gleich, so ist dies bei der Bildung der Differenz spannungen zu berücksichtigen.
• In den nun zu beschreibenden Ausführungsbeispielen ist der zweckmäßigste Fall dargestellt.
• Gemäß Abb. 2 wird die Richtantenne in vier Ein2elsysteme 1, 2, 3 und 4 aufgeteilt. Jedes dieser Einzel systeme ist über eine Doppelleitung an die in Abb. 3 dargestlellte Brücke angeschlossen. Diese Ansehlüsse sind in Abb. 3 ebenfalls mit 1, 2, 3 und 4 bezeichnet. Sind die Antennienfelder, die Kondenstatoren jeder Teil brücke und die Transformatoren untereinander gleich, so tritt an den Klemmen 9 und 10 die Summenspannung sämtlicher Einzelsysteme auf. An den Klemmen 7 und 8 tritt eine Spannung Idann auf, wenn die Erregung der Einzelsysteme I und 3 in ihrer Phase von der der Einzelsysteme 2 und 4 abweicht, wenn also die Einfallsrichtung seitlich von der Normalen auf die Antenne abweicht. Schließlich tritt an den Klemmen 5 und 6 nur dann eine Spannung auf, wenn die Erregung der Einzelsysteme 1 und 2 in der Phase von der der Einzelsysteme 3 und 4 abweicht. Wie aus der Schaltung gemäß Abb. 3 zu ersehen ist, sind außerdem die drei Klemmenpaare voneinander entkoppelt. Die gesamte ankommende u,nd von der Antenne aufgenommene Leistung wird durch die dargestellte Schaltung in drei Komponenten zerlegt, die sich auf die Ausgangsklemmenpaare verteilen; mithin sind die drei Klemmenpaare und die daran anzuschließenden Geräte voneinander völlig unabhängig.
• Die in Abb. 3 dargestellte Brückenanordnung stellt lediglich eine grundsätzliche Möglichkeit zur Lösung des angegebenen Problems dar. Es lassen sich auch andere Brückenanordnungen, insbesondere völlig unsymmetrische, kapazitive Brücken angeben. die diese Aufgabe ebenfalls lösen.
• Zur weiteren Verarbeitung der in der Brückenanordnung gebildeten Differenz- und Summenspannungen sind entsprechend Abb. 4 drei getrennte Empfänger 11, 12 und 13 vorgesehen, die phasentreu arbeiten müssen. Zweckmäßig handelt es sich hier um Zwischenfrequenzempfänger, die mit einem gemeinsamen Überlagerer arbeiten. Aus den der Abb. 3 entsprechenden Bezugszeichen der Anschlußklemmen ist zu ersehen, daß dem Empfänger 11 die an den Klemmen 7 und 8 auftretende, der Seitenanzeige dienende Differenzspannung, dem Empfänger 13 die an dem Klemmen 5 und 6 auftretende, der Höhenanzeige dienende Differenzspannung und dem Empfänger 12 die an den Klemmen 9 und 10 auftretende Summenspannung zugeführt werden. Zur Anzeige sind zwei Braunsche Röhren 14 und 13 mit jeweils zwei aufeinander senkrecht stehenden Ablenksystemen vorgesehen. Das Braunsche Rohr 14 dient der Seitenanzeige. Seinen horizontalen Ablenkplatten wird die im Ausgang des Empfängers 1 1 und seinen vertikalen Ablenkplatten die im Au.sgang des Empfängers 12 auftretende Spannung zugeführt. Dlem der Höhe!nanze.ige dienenden Brauns,chen Rohr 15 werden die Ausgangsspannungen der Empfänger 12 und 13 in der Weise zugeführt, daß der Empfänger 13 auf d:ie vertikalen und der Empfänger 12 auf die horizontalen Platten einwirkt. Sind Seiten- und Höhenabweichungen des Zieles gleichzeitig Null. so erscheinen die Leuchtstriche auf den Schirmen der Braunschen Röhren als vertikale bzw. horizontrale Striche. Unter Beobachtung dieser Anzeige ist es leicht möglich, das Ziel durch Schwenken des Richtsystems stets so einzupeilen, daß es auf der Normalen zum Richtsystem liegt.
• Beabsichtigt man die Empfangsspannungen zur automatischen Nachsteuerung des Richtantennensystems auf ein Ziel zu verwenden, so kann man die Summenspannung und eine Differenzspannung in einer entsprechenden Schaltung zusammenfassen.
• In Abb. 5 ist ein Ausführungsbeispiel für die Nachsteuerung der Seite dargestellt. Diese Ringmodulatorschaltung liefert an den Ausgangsklemmen 16 und 17 eine Gleichspannung, deren Vorzeichen der Seitenabweichung entspricht, so fdaS sie unmittelbar zur Steuerung eines selbsttätigen Nachlaufes verwendet werden kann. Eine gleichartige Schaltung kann für den Höhennachlauf Verwendung finden. Eine solche Nachlaufschaltung gewinnt insbesondere dann an Interesse, wenn es sich um di.e Peilung eines reflektierenden Gegenstandes, beispielsweise eines zu bekämpfenden Flugzeuges, handelt. In diesem Fall ist es wichtig, daß das Richtantennen system selbsttätig so gesteuert wird, daß sich die Normale zur Richt,antenne auf das Ziel fortlaufend einstellt.
• Handelt es sich um die Peilung von sehr kurzen elektrischen Wellen, z. B. Dezimeterwellen, so ist d.ie in Abb. 3 im Prinzip angegebene Brückenschaltung geeignet auszubilden. Dafür ist in Abb. 6 ein Ausführungsbeispiel angegeben. Man kann gemäß dieser Abbildung einen Symmetriertopf 18, wie er im Prinzip anderwärts vorgeschlagen ist, verwenden, au den zwei Einzelantennen, beispielsweise die Antennen I und 3, angeschlossen werden. Der Anschluß 21 dieses dieses Topfes liefert dann Differenzspannung 1 minus 3, der nach unten abgehende Anschluß 22 liefert die Summenspannung 1 plus 3.
• Diese Tatsache i.st aus der Darstellung gemäß Abb. 6 ohne weiteres zu ersehen. Entsprechend liefert ein zweiter, völlig gleichartig gebauter Topf 19, an den die Einzelantennen 4 und 2 angeschlossen sind, einerseits die Differenzspannung 2 minus 4, andererseits die Summenspannung 2 plus 4.
• Die Differenzspannung 2 minus 4 liefert mit der Differenzspannung 1 minus 3 zusammen die in der Leitung 23 auftretende, für die Höhenanzeige maßgebliche Spannung.
• Die beiden Summenspannung 1 plus 3 und 4 plus 2 werden in einem dritten Topfkreis 20, der identisch den beiden Topfkreisen 18 und 19 aufgebaut ist, zusammengefaßt. In der Anschlußleitung 25 tritt die Summenspannung von 1, 3, 4 und 2 auf, während in dem Anschluß 24 die Differenz von 1 plus 3 minus (4 plus 2) auftritt und dem die Sei.tenabuzeichung angebenden Empfänger un,mittelbar zugeführt werden kann.
• Es ist auch denkbar, di.e Bildung von Summen-, Seiten- und Höhenwerten in einem einzigen Topf vorzunehmen. Der Topf wäre dann entsprechend auszubilden.
• Wird die vorgeschlagene Anordnung für den Betrieb von Rückstrahlgeräten benutzt, so kann der Sender des Rückstrahlgerätes gleichzeitig an die Klemmen 9 und 10 der in Abb. 3 dargestellten Brückenanordnung angeschlossen werden. Zum Schutz des Summenempfängers gegen die vom Sender kommenden Wellen müssen dann die bereits bekannten oder aber vorgeschlagenen Mittel angewendet werden. Die beiden Differenzempfänger sind bereits durch die vorgeschlagene Schaltung vom Sender in der gleichen Weise entkoppelt, wie vom Summenempfänger.
• Da bei der Bestimmung der Lage eines Rückstrahlers gleichzeitig auch seine Entfernung interessiert, wird man den Sender zweckmäßig im Impulsrhythmus tasten. Die in Abb. 4 dargestellten Braunschen Röhren lassen sich dann auch gleichzeitig zur Laufzeitmessung benutzen, indem man beispielsweise dem horizontalen Ablenkplattenpaar des Braunschen Rohres 14 zusätzlich eine von der Impulsfolgefrequenz synchronisierte Zeitablenkspannung zuführt.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Einrichtung zur räumlichen Peilung unter Anwendung des bei eindimensionaler Peilung bekannten Summen-Differenz-Verfahrens, dadurch gekennzeichnet, daß das Richtantennensystem in mehr als zwei, insbesondere in vier gleiche Gruppen aufgeteilt ist, daß diese Gruppen derart an eine Brückenschaltung an- geschlossen sind, daß einerseits die Differenzspannungen der Gruppen hinsichtlich des durch ihre Trennungslinien gebildeten Achsenkreuz es und andererseits die Summenspannung der Gruppen abgreifbar sind und daß zwei Schaltungen vorgesehen sind, die aus der Summenspannung und den Differenzspannungen in an sich bekannter Weise je eine Richtgröße bilden.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch', dadurch gekennzeichnet, daß zur Anzeige zwei Br,aunsche Röhren mit senkrecht aufeinanderstehenden Ablenksystemen vorgesehen sind, denen jeweils die Summenspannung und eine der Differenzspannungen zugeführt werden.
3. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ableitung zweier der Nachsteuerung des Richtantennensyste,ms dienender Richtgrößen zwei Ringmodulatorschaltungen vorgesehen sind, denen jeweils die Summenspannung und leine der Differenzspannungen zugeführt werden.
4. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Brückenanordnung aus drei zur Symmetrieanordnung aufgebauten Topfkreisen besteht, von denen zwei zur Bildung der Slummen- und der Differenzspannungen jeweils zweier nebeneinanderliegender Einzelsysteme und der dritte zur Bildung der Summen- und der Differenzspannung der aus den beiden ersten Topfkreisen gebildeten Summenspannungen dient.
5. 5. Einrichtung nach Anspruch i bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei ihrer Verwendung in Rückstrahlgeräten der zweckmäßig impulsgetastete Sender unter Anwendung der üblichen Entkopplungsmittel an den Klemmen der Brückenschaltung angeschlossen ist, an denen der Summenempfänger liegt.