DE895790C

DE895790C - Zur Festlegung einer Kurslinie dienende Sendevorrichtung

Info

Publication number: DE895790C
Application number: DES19950D
Authority: DE
Inventors: Claude Bourgonnier
Original assignee: SOC IND DES PROCEDES LOTH
Current assignee: SOC IND DES PROCEDES LOTH
Priority date: 1939-06-23
Filing date: 1940-11-14
Publication date: 1953-11-05
Also published as: GB571239A; FR870145A; NL94008B; NL53117C

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Sender, der zur Festlegung einer Kurslinie eingerichtet ist. Bei den bisher bekannten Funkbaken dieser Gattung werden abwechselnd in einem bestimmten Rhythmus, z. B. im Rhythmus von komplementären Morsezeichen, zwei gerichtete Felder ausgesandt. Die Richtung, in der diese Felder gleich groß sind, ist die Kurslinie. Auf beiden Seiten dieser Richtung sind die Felder ungleich (in der Regel nimmt die Amplitude des einen Feldes zu und die des anderen Feldes ab), wobei das Zeichen der Ungleichheit von der Seite der Kurslinie abhängig ist, auf der sich ein Empfänger befindet. Es wird bei diesen Baken eine um so schärfere Kurslinie erhalten, je schneller der Unterschied zwischen den Amplituden der beiden Felder bei der Zunahme der Abweichung aus der Kurslinie wahrnehmbar wird. Dies hängt jedoch nicht nur von dem absoluten Wert des Amplitudenunterschiedes zwischen den beiden Feldern, sondern auch von dem Verhältnis zwischen diesem Amplitudenunterschied und der Amplitude des in Richtung der Kurslinie ausgesandten Feldes ab.

Je geringer nämlich die Amplitude des Feldes auf der Kurslinie ist, um so mehr nimmt der wahrnehmbare Mindestamplitudenunterschied ab.

Bei dem gleichen gerichteten Strahlungsdiagramm der beiden Felder, mit anderen Worten, bei dem gleichen Amplitudenunterschied zwischen den beiden Feldern je Einheit der Abweichung aus der Kurslinie, nimmt die Genauigkeit der Wahrnehmung zu, je nachdem die Intensität des Feldes der Kurslinie abnimmt.

Das Vorstellende ist klar verständlich bei Betrachtung eines bekannten Bakensenders, der eine ungerichtete Antenne sowie eine Rahmenantenne aufweist, die mit einer geeignet gewählten Phasenverschiebung gespeist werden und bei denen die Phase des Speisestroms einer der beiden Antennen im Rhythmus komplementärer Tastzeichen ungleicher Dauer umgekehrt wird. Bei diesen Bakensendern werden abwechselnd zwei Felder erhalten, von denen

ίο das eine durch die Summe der von der ungerichteten Antenne und der Rahmenantenne ausgesandten Felder und das andere durch die Differenz dieser Felder bedingt wird. Die Kurslinie ist die Richtung, in der die Amplitude des von der Rahmenantenne ausgesandten Feldes Null ist. Die Amplitude des Feldes in dieser Richtung wird ausschließlich durch die ungerichtete Antenne bestimmt. Bei einer Abweichung aus der Kurslinie in einer Richtung, die mit der Kurslinie einen Winkel α bildet, nimmt auf der einen' Seite die Amplitude des Feldes mit H₀ sin α zu, in der H₀ die maximale Amplitude des von der Rahmenantenne ausgesandten Feldes ist, und auf der anderen Seite mit H₀ sin α ab.
Angenommen, daß H_a die Amplitude des von.der ungerichteten Antenne ausgesandten Feldes darstellt, so können die Amplituden der beiden Felder, die abwechselnd auf jeder Seite der Kurslinie auftreten, durch H_a + H₀ sin α und H_a — H₀ sin α dargestellt werden. Es ist einleuchtend, daß sich die Schärfe der

_Tr ,. . ., Ho sin α

Kurslinie mit

Ha

ändert, oder mit anderen

Worten, daß bei einer gegebenen Amplitude des von der Rahmenantenne ausgesandten Feldes die Intensität des von der ungerichteten Antenne .ausgesandten Feldes schwach sein muß, falls eine große Schärfe der Kurslinie erwünscht ist.

Die erzeugte Energie wird in diesem Fall jedoch sehr schlecht ausgenutzt, während die Reichweite des Senders in Richtung der Kurslinie verhältnismäßig gering ist. Außerdem sind mit dem Empfang von schwachen Feldern an Bord von Flugzeugen, wo in der Regel starke Störschwingungen auftreten, Schwierigkeiten verknüpft.

Ein weiterer Nachteil, dem man in einem Empfänger begegnen kann, beruht darauf, daß häufig die Charakteristik eines Empfängers, welche die nach Gleichrichtung erhaltene Ausgangsspannung als Funktion der Eingangsspannung darstellt, einen derartigen Verlauf hat, daß die Ausgangsspannung zunächst bei einer Zunahme der Eingangsspannung ansteigt, einen Höchstwert erreicht und dann bei Überlastung des Empfängers wieder abnimmt. Falls, wie erwünscht, die Feldstärke in der Kurslinie wesentlich geringer als ein wenig außerhalb derselben ist und der Empfänger auf die geringe Feldstärke in der Kurslinie eingeregelt ist, können ein wenig außerhalb der Kurslinie durch Überlastung des Empfängers die Komplementärzeichen verwechselt werden, was zur Folge hat, daß es sich nicht mehr mit Sicherheit ermitteln läßt, auf welcher Seite der Kurslinie sich der Empfänger befindet.

Die Erfindung hat den Zweck, eine Vorrichtung zu schaffen, mittels der eine sehr scharfe Kurslinie er- 1 halten werden kann, während trotzdem in der Richtung der Kurslinie ein starkes Feld vorhanden ist, und außerdem die Möglichkeit zum Auftreten einer Überlastung des Empfängers geringer wird und somit die Gefahr der Verwechslung der Zeichen, die für eine Abweichung aus der Kurslinie kennzeichnend sind.

Dieser Zweck wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß zwei mit derselben Kennung modulierte Strahlungen erzeugt werden, von denen eine mit Trägerwellenunterdrückung moduliert ist und eine Horizontalrichtcharakteristik mit zwei unter sich gegenphasigen und im Rhythmus komplementärer Tastzeichen ungleicher Dauer phasenmäßig vertauschten Hälften sowie mit ausgeprägtem Minimum in Kursrichtung aufweist, während die zweite Strahlung anteilmäßig überwiegt und sich entweder in alle Richtungen oder überwiegend in der Kursrichtung erstreckt Und ferner ,einen geringen Modulationsgrad aufweist.

An dieser Stelle sei erwähnt, daß in einem älteren Patent bereits eine ähnliche Sendeeinrichtung vorgeschlagen wurde, jedoch mit dem wesentlichen Unterschied, daß dabei die im Rhythmus komplementärer Zeichen getastete Strahlung nicht mit Trägerwellenunterdrückung moduliert wurde. Vorteilhafterweise wird in der erfindungsgemäßen Einrichtung die Trägerwelle der getasteten Strahlung von der schwach modulierten Strahlung gebildet.

Bei einem Bakensender gemäß der Erfindung ist nicht wie bei den bekannten Bakensendern die Änderung in der Amplitude des Feldes auf jeder Seite der Kurslinie ein Maß für die Abweichung aus der Kurslinie, sondern es ist vielmehr der Modulationsgrad des Feldes veränderlich? und zwar ist der Modulationsgrad der in der Richtung der Kurslinie empfangenen Schwingungen sehr gering, während der Modulations- too grad bei zunehmender Abweichung aus der Kurslinie schnell zunimmt. Dieses Ergebnis wird jedoch ohne eine Verringerung der Stärke des Feldes in der Kursrichtung erzielt, wodurch die Reichweite sowie die Empfangsbedingungen wesentlich besser als bei der Anwendung der bekannten Bakensender sind.

Eine Aüsführungsform eines Bakensenders gemäß der Erfindung ist in Fig. 1 schematisch dargestellt. Bei dieser Ausführungsform werden die. von einem Hochfrequenzgenerator 1 erzeugten Schwingungen no einem Modulator 2 zugeführt, in dem die Hochfrequenzschwingung von der von einer Wechselspannungsquelle 3 gelieferten Spannung bestimmter Frequenz schwach moduliert wird. Die schwach modulierten Schwingungen im Ausgangskreis des Modulators 2 werden einer Antenne 4 zugeführt, die eine kreisförmige Strahlungscharakteristik besitzt und von der daher ein schwach moduliertes Feld nach allen Richtungen gleich stark ausgestrahlt wird.

Es werden ferner die vom Generator 1 erzeugten Schwingungen über einen Modulators einer symmetrisch in bezug auf die Antenne 4 angeordneten gerichteten Antenne 6 zugeführt, und zwar derart, daß zwischen den der Antenne 4 zugeführten Schwingungen und den der Antenne 6 zugeführten Schwingungen eine Phasenverschiebung von 90⁰ besteht.

Dies hat zur Folge, daß die von den beiden Antennen ausgestrahlten Felder im Gebiet zur Linken und zur Rechten der Richtung, in der das gerichtete Feld ein Minimum aufweist, in Phase bzw. in Gegenphase sind. Bei der dargestellten Ausführungsform wird diese Phasenverschiebung dadurch erzielt, daß in der Verbindung des Generators ι mit dem Modulator 5 ein Netzwerk 7 angeordnet wird, das eine Phasenverschiebung von 90° herbeiführt. Es ist selbstverständlich, daß die erwünschte Phasenverschiebung auch auf andere Weise erzielt werden kann, z. B. durch Anordnung eines phasenverschiebenden Netzwerkes in der Verbindung des Generators 1 mit dem Modulator 2.

Im Modulator 5 werden die vom Generator 1 erzeugten Hochfrequenzschwingungen durch eine von der Modulationsspannungsquelle 3 gelieferte Spannung, die über einen Kommutator 8 dem Modulator zugeführt wird, derart moduliert, daß die Trägerwelle unterdrückt wird, oder mit anderen Worten, das von der gerichteten Antenne 6 ausgestrahlte Feld wird mit der Frequenz der Modulationsspannungsquelle 3 in der Phase umgekehrt.

Es ist außerdem eine Spannungsquelle 9 vorhanden, von der eine Spannung erzeugt wird, die aus Impulsen mit einer vom Zwischenraum abweichenden Zeitdauer besteht und deren Verlauf in der Figur dargestellt ist. Hierdurch wird die Phase der dem Modulator 5 zugeführten Modulationsspannung im Rhythmus bestimmter Komplementärzeichen ungleicher Dauer periodisch umgekehrt, was zur Folge hat, daß die Phase des von der Antenne 6 ausgestrahlten Feldes gleichfalls periodisch im Rhythmus dieser Zeichen in der Phase umgekehrt wird.
Die beschriebene Schaltung wirkt wie folgt.

Angenommen wird, daß sich der Kommutator 8 in der dargestellten Lage befindet und daß in dieser Lage die Phasen der von den beiden Antennen ausgestrahlten Felder derart sind, daß, von den Antennen aus gesehen, im Gebiet zur Rechten der Richtung, in der das gerichtete Feld ein Minimum aufweist (weiterhin Kurslinie genannt), die Modulierung des resultierenden Feldes durch die Summe der modulierenden Spannungen des Feldes der ungerichteten Antenne 4 und des Feldes der gerichteten Antenne 6 bestimmt wird. Die Modulierung des resultierenden Feldes im Gebiet zur Linken der Kurslinie wird in diesem Fall durch die Differenz der genannten modulierenden Spannungen bestimmt. Bei zunehmender Abweichung aus der Kurslinie nach rechts nimmt somit die Modulationstiefe des resultierenden Feldes durch das modulierte Feld der gerichteten Antenne zu. Im Gebiet links von der Kurslinie nimmt der Modulationsgrad des resultierenden Feldes zunächst ab, bis bei einer bestimmten Abweichung der Modulationsgrad Null erhalten wird, weil dabei die modulierenden Spannungen des gerichteten und des ungerichteten Feldes entgegengesetzt gleich sind. Bei noch größerer Abweichung aus der Kurslinie nach links wird wiederum eine Zunahme des Modulationsgrades des resultierenden Feldes erhalten, weil die modulierende Spannung des gerichteten Feldes dann überherrscht und die Differenz zwischen den modulierenden Spannungen des ungerichteten und des gerichteten Feldes ansteigt.

In Fig. 3 ist der Modulationsgrad des resultierenden Feldes bei der dargestellten Lage des Kommutators als Funktion von der Abweichung aus der Kurslinie durch die Kurve j> dargestellt, wobei als Maß für die Abweichung der Winkel zwischen der Kurslinie und der berücksichtigten Richtung genommen ist.

Wird der Kommutator 8 umgeschaltet, so wird die Phase des von der gerichteten Antenne 6 ausgestrahlten Feldes umgekehrt, was zur Folge hat, daß der Modulationsgrad des resultierenden Feldes im Gebiet rechts von der Kurslinie durch die Differenz der modulierenden Spannungen der beiden Felder, im Gebiet links von der Kurslinie durch die Summe dieser Spannungen bestimmt wird. Der Modulationsgrad des resultierenden Feldes als Funktion von der Abweichung aus der Kurslinie kann nun durch die Kurve s in Fig. 3 dargestellt werden, aus der ersichtlich ist, daß bei dieser Lage des Kommutators der Zustand das Spiegelbild des vor der Umschaltung des Kommutators herrschenden Zustandes ist, der durch die Kurve p dargestellt wurde.

Wird nun der Kommutator periodisch in einem bestimmten Rhythmus umgeschaltet, so wird in jeder Richtung abwechselnd ein durch die Kurven -p und s bestimmter Modulationsgrad des resultierenden Feldes erhalten. Der Rhythmus der Umschaltung.ist derart gewählt worden, daß der Zeitraum, währenddessen der durch die Kurve f bestimmte Modulationsgrad auftritt, kleiner als der Zeitraum ist, während dessen der durch die Kurve s bestimmte Modulationsgrad auftritt, wodurch sich die Modulationsgrade im Gebiet rechts sowie im Gebiet links von der Kurslinie im Rhythmus einander ergänzenden Zeichen, nämlich Punkte und Striche, ändert, in der Kurslinie dagegen unveränderlich ist.

Bei dem beschriebenen Bakensender ist in der Richtung der Kurslinie ein resultierendes Feld vorhanden, dessen Modulationsgrad jener der ungerichteten Antenne 4 gleich ist und durch den Abstand c in Fig. 3 bedingt ist. In jeder von der Kurslinie abweichenden Richtung ist ein resultierendes Feld vorhanden, dessen Modulationsgrad sich periodisch entsprechend dem Unterschied zwischen den durch die Kurven -p und s dargestellten Modulationsgraden ändert, und zwar ist der Zeitraum, währenddessen im Gebiet rechts von der Kurslinie ein Feld mit großem Modulationsgrad auftritt, klein in bezug auf den Zeitraum, währenddessen ein Feld mit geringem Modulationsgrad auftritt, falls, wie im vorstehenden angenommen wurde, die Umschaltung des Kommutators in einem Punkt-Strich-Rhythmus erfolgt. Im Gebiet zur Linken der Kurslinie ist der Zustand genau umgekehrt. Ein sich in Richtung auf den Bakensender hin bewegender Empfänger empfängt also, wenn er der Kurslinie folgt, ein schwach moduliertes Hochfrequenzsignal gleichbleibenden Modulationsgrades, wodurch nach Gleichrichtung eine Schwingung konstanter Amplitude mit einer durch die Wechselspannungsquelle 3 bedingten Frequenz wahrgenommen wird.

Jede Abweichung aus der Kurslinie wird dadurch erkennbar, daß die Stärke der nach Gleichrichtung

erhaltenen Schwingung gleichbleibender Frequenz sich in einem Punkt-Strich-Rhythmus ändert, wobei auf der einen Seite der Kurslinie die Punkte, auf der anderen Seite die Striche in Stärke vorherrschen.
Bei einem Bakensender gemäß der Erfindung ist in der Richtung der Kurslinie ein starkes Feld vorhanden, wodurch eine große Reichweite in der Richtung der Kurslinie erzielt wird. Zwecks Vergrößerung der Reichweite eines Bakensenders wird zweckmäßig für ίο die Aussendung des schwach modulierten Feldes ein Antennensystem mit einer sich überwiegend in der Richtung der Kurslinie erstreckenden Strahlungscharakteristik angewendet. Es können z. B. zwei Antennen benutzt werden, die in Phase gespeist werden, und in einem Abstand, der etwas kleiner als-- λ ist und

vorzugsweise — λ (λ = Wellenlänge) beträgt, symmetrisch in bezug auf die Kurslinie angeordnet werden.

ao Ein derartiges Antennensystem hat eine Strahlungscharakteristik, wie sie in Fig. 2 mit α bezeichnet ist, wobei die Feldstärke in der Richtung der mit einem Pfeil angegebenen Kurslinie wesentlich größer als in den übrigen Richtungen ist. Für die Aussendung des Feldes, das in der Richtung der Kurslinie ein Minimum aufweist, können dieselben Antennen durch Speisung der beiden Antennen in Gegenphase benutzt werden. Das Strahlungsdiagramm des gerichteten, mit unterdrückter Trägerwelle modulierten Feldes ist in Fig. 2 mit b bezeichnet.

Der in der Einleitung erwähnte Ubelstand, der beim Empfang der bekannten Bakensender in einem überlasteten Empfänger auftritt, macht sich bei dem Empfang eines Bakensenders gemäß der Erfindung nicht geltend, da bei einem Bakensender gemäß der Erfindung das resultierende Feld stets konstant ist

und lediglich die Modulationstiefe sich bei einer Abweichung aus der Kurslinie ändert.

Claims

PATENTANSPRÜCHE:

1. Zur Festlegung einer Kurslinie dienende Sendeeinrichtung, welche gleichzeitig und am gleichen Ursprungsort zwei mit ein und derselben Kennung modulierte Strahlungen erzeugt, von denen eine eine Horizontalrichtcharakteristik mit zwei unter sich gegenphasigen und im Rhythmus komplementärer Tastzeichen ungleicher Dauer phasenmäßig vertauschten Hälften sowie mit ausgeprägtem Minimum in Kursrichtung aufweist, während die zweite Strahlung anteilmäßig überwiegt und sich entweder in alle Richtungen oder überwiegend in der Kursrichtung erstreckt und ferner einen geringen Modulationsgrad aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtstrahlung mit dem Minimum in Kursrichtung mit unterdrückter Trägerfrequenz erzeugt wird.

2. Funksendevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ungerichtete Antennensystem aus einem senkrechten Strahler besteht, während das gerichtete Antennensystem durch zwei symmetrisch in bezug auf die ungerichtete. Antenne angeordnete Strahler gebildet wird.

3. Funksendevorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das ungerichtete und das gerichtete Antennensystem durch zwei senkrechte Strahler gebildet werden, deren Abstand etwa einer halben Betriebswellenlänge entspricht, und die durch die schwach modulierte Schwingung in Phase und durch die mit Trägerwellenunterdrückung modulierte Schwingung in Gegenphase gespeist werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen