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Verfahren und Einrichtung zur Richtungsanzeige mit Schwingungen periodisch
veränderlicher Frequenz
Man kennt verschiedene direkt anzeigende Peilverfahren, bei
denen die Empfangsrichtung von Schwingungen konstanter Frequenz mit Hilfe von festen
oder beweglichen Richtantennensystemen kontrolliert wird.
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Es wurde auch bereits vorgeschlagen, zur empfangsseitigen Bestimmung
der Senderichtung von Schwingungen mit beispielsweise linear ansteigender und abfallender
Frequenz die Schwebungstöne zu kontrollieren, welche im Empfänger entstehen, wenn
diese Schwingungen gleichzeitig von zwei benachbarten Sendestellen ausgesandt werden.
Obschon bei diesem Verfahren verschiedene Nachteile älterer Peilverfahren vermieden
werden, kann die Richtungsbestimmung auf Grund von Frequenzmessungen doch gewisse
Schwierigkeiten bereiten. So ist die Frequenzmessung gewöhnlich im gewissen Maße
abhängig von den Amplituden der empfangenen Schwingungen, wodurch je nach den vorliegenden
Übertragungsverhältnissen kleine Abweichungen der festgestellten Richtungswinkel
auftreten.
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Diese Schwierigkeiten werden nach der Erfindung vermieden, da nicht
einzelne Frequenzen, sondern die Verhältnisse verschiedener Schwebungsfrequenzen
gemessen werden, wodurch amplitudenabhängige Abweichungen vermieden werden. Zudem
kann die gesuchte Richtung nach dem neuen Verfahren direkt an einer gleichmäßig
eingeteilten Skala ohne besondere Umrechnung abgelesen werden.
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Diese Richtungsanzeige kommt mit Schwingungen periodisch veränderlicher
Frequenz, welche sich auf mindestens drei verschiedenen Wegen mit richtungs-
abhängigem
Längenunterschied von der Sende anlage zur Empfangsanlage ausbreiten, zustande,
indem eine erste Kontrollgröße, deren Amplitude der mittleren Schwebungsfrequenz
der auf den beiden ersten Wegen übertragenen Wellen proportional ist, dem ersten
Feldsystem eines Drehfeldzeigers zugeführt wird, während mindestens eine weitere
Kontrollgröße, deren Amplitude der mittleren Schwebungsfrequenz der auf mindestens
einem weiteren Paar von Wegen übertragenen Schwingungen proportional ist, mindestens
einem weiteren Feldsystem dieses Drehfeldzeigers zugeführt wird, dessen Anzeige
derart vom Verhältnis dieser Kontrollgrößen abhängt, daß sie mit der nachzuweisenden
Richtung der Wellen übereinstimmt.
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Wie aus den nachfolgenden Erklärungen hervorgeht, läßt sich das Verfahren
sowohl zur Bestimmung der Senderichtung als auch zur Bestimmung der Empfangsrichtung
der von der Sendeanlage zur Empfangs anlage übertragenen Wellen anwenden. Die Wirkungsweise
des Verfahrens und einige Beispiele zur Durchführung derselben werden nun an Hand
der Fig. I bis g näher erläutert.
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In Fig. I ist der prinzipielle Aufbau einer Einrichtung zur Bestimmung
der Empfangsrichtung nach dem neuen Verfahren dargestellt. Durch den Sender T werden
Wellen ausgesandt, deren Frequenz f sich periodisch ändert. Diese Wellen werden
von den Empfangerpaaren R11-R12 und R21-R22 empfangen, die mit senkrecht zueinander
stehenden Basislinien mit einem gegenseitigen Abstand b1 bzw. b2 angeordnet sind.
Für die Längenunterschiede der verschiedenen Übertragungswege gilt demnach s12-s11
= b1 cos al (Ia) s22-s21 = b2 sin a2 (Ib) Dementsprechend sind auch die Übertragungszeiten
t11,t12,t22 vom Sender zu den verschiedenen Empfängern verschieden, und es gilt
für deren Differenzen b1 t1=t12-t11=c cos a1 (2a) b2 t2 = t22-t2l = sin a2 (2 b)
wobei durch c die Wellenausbreitungsgeschwindigkeit dargestellt ist. Wegen der veränderlichen
Senderfrequenz und der ungliechen Übertragunszeiten stimmen die Frequenzen f11,f12,f21,f22
de rmit den vier Empfangern empfangenen Schwingungen nicht überein, und es gilt
für deren Differenzen
wenn die zeitliche Ableitung df/dt = g (t) der Frequenz f (t) während der kurzen
Zeitdifferenz t1 bzw. t2 als konstant betrachtet werden kann, was bei der praktischen
Durchführung des Verfahrens immer der Fall ist. Durch die eckigen Klammern Eg wird
dabei angedeutet, daß stets die positiven Absolutwerte der Differenz gemeint sind,
da nur die Absolutwerte der Frequenz gemessen werden können. Durch Einsetzen von
(2a), (2b) in (3a), (3b) erhält man f1 = b1/c # [g (t) # cos a1] (4a) f2 = b2/@
# [g 9t0 # sin a2] (4b) Die mit den Empfängern Rll-Rl2 und R21-R22 emptangen Schwingungen
e11,e12 und e22 werden dne gleichrichern D1 bzw. D2 zugeführt, durch welche die
Niederfrequenzspannungen e16 bzw. e,6 gebildet werden, deren Frequenzen jeweils
mit den Differenzfrequenzen beider empfangenen Schwingungen und damit mit den Schwebungsfrequenzen
f1 bzw. f2 gemäß (4a) und (4b) übereinstimmen.
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Wenn die Sendefrequenz f zwischen bestimmten Extremwerten beispielsweise
linear veränderlich ist, so ändern sich auch die Empfangsfrequenzen linear, und
deren Frequenzunterschiede f1 und f2 sind, abgesehen von kurzzeitigen Übergängen,
konstant. Bei n-maligem Wechsel der Sendefrequenz pro Sekunde um F0 Hz vom Minimalwert
zum Maximalwert beträgt die Frequenzänderung pro Zeiteinheit df g (t) = = + 2 fl
F0 Hz (5) dt -d. h. die Schwebungsfrequenz der mit einem Laufzeitunterschied t,
bzw. t2 empfangenen Schwingungen e11, e12 bzw. e2l, e22 beträgt in diesem Falle
gemäß (4a), (4b) 2 # b1 # n # F0 f1 = # [cos a1] = B1 # [cos a1] (6a) 2 # b2 # n
# F0 f2 = # [sin a2] = B2 # [sin a2] (6 b) wobei durch die eckigen Klammern wieder
angedeutet ist, daß stets die Absolutwerte einzusetzen sind. Die Konstanten B1,
B2 sind nur von den maximalen Frequenzänderungen F0, der Häufigkeit n dieser Änderungen
pro Zeiteinheit, der bekannten Fortpfianzungsgeschwindigkeit c und dem bekannten
Basisabstand b1 bzw. b2 der Empfänger abhängig.
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Mit den Frequenzkontrollkreisen H1 und H2 werden nun die Kontrollspannungen
e19 bzw. e29 erzeugt, welche der mittleren Freuqenz von e16 bzw. e26 proportional
sind. Im oben erläuterten Falle linearer Sendefrequenzänderung gilt für diese Kontrollspannungen
demgemäß nach (6a), (6b) e13 = kl f1 = kl B1 cos al = K1 cos al (7a) e29 = k2 2
= k2 B2 # sin a2 = K2 sina2 (7b) wobei die Konstanten kl, k2 nur von der Einstellung
der Kontrollkreise H1, H2 abhängen. Diese Einstellung kann so gewählt werden, daß
auch bei ungleichen Basisabständen bl, b2 die Bedingung erfüllt ist K1=K2=K (8)
Die Abstände s vom Sender zu den Empfängern sind gewöhnlich groß gegenüber den gegenseitigen
Abständen
dieser Empfänger, so daß auch geschrieben werden darf al = a2 = a (9) Die Größen
e19 und e29 werden nun je einem Feldsystem F1 bzw. F2 eines Drehfeldzeigers zugeführt,
wodurch in diesem Instrument zwei entsprechende senkrecht zueinander stehende Feldvektoren
E1 und E2 entstehen, für welche wegen (7a), (7b), (8) und (g) gilt E1 = Eo # [cos
a] (lot) E2 = E, # [sin a] (10 b) Diese Feldkomponenten ergeben einen resultierenden
Feldvektor E, welcher um den Winkel a gegenüber der Nullrichtung gedreht ist. Ein
Zeiger Z, welcher in diesen Feldsystemen drehbar angeordnet ist, stellt sich in
Richtung des resultierenden Feldes ein und zeigt deshalb direkt den gesuchten Einfallswinkel
a an.
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Da der Frequenzhub F0 und die Änderungsfrequenz n gleichzeitig in
den Konstanten B1 und B2 und damit auch in den Konstanten K1 und K2 enthalten sind,
hat eine Änderung dieser Größen F0 oder n eine entsprechende Änderung von Eo in
(Ioa) und gleichzeitig auch in (Iob) um einen bestimmten Faktor zur Folge, so daß
das Verhältnis E1 : E2 und damit die Richtung des resultierenden Vektors E unverändert
bleibt. Die Richtungsanzeige wird deshalb durch solche Veränderungen des senderseitigen
Frequenzprogramms, die unter Umständen nicht leicht zu vermeiden sind, in keiner
Weise beeinflußt. Auch allfällige Änderungen der Empfangs amplitude infolge Übertragnngsschwankungen
haben aus dem gleichen Grunde keinen Einfluß auf die Anzeige, da sich solche Schwankungen
ebenfalls in gleicher Weise auf beide Kontrollgrößen auswirken.
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An Stelle eines linearen Änderungsprogramms der Sendefrequenz f kann
auch eine andere periodische Änderung vorgesehen werden. So kann die Frequenz beispielsweise
nach einem Sinusgesetz um einen Mittelwert f0 schwanken, so daß die Beziehung gilt
f = fo + Fo sin (vt) (11) In diesem Falle gilt für die zeitliche Ableitung g (t)
= df/dt = F0 # v # cos (vt) (120 und die Schwebungsfrequenzen in beiden Empfängerpaaren
sind gemäß (4a), (4b) b1F0v f~ - [cos (vt) cos a] (i3a) f = b2 F0 v [cos (Vt) sin
a] (13b) d. h. diese Frequenzen der Spannungen elF bzw. e26 schwanken zwischen Null
und bestimmten Extremwerten, welche proportional zum Cosinus bzw. Sinus des Einfallwinkels
a sind. Da diese Schwankungen periodisch im Takte der konstanten Kreisfrequenz v
erfolgen, können die der Schwebungsfrequenz proportionalen Kontrollgrößen durch
selektiv wirkende Mittel vor der Messung ihrer mittleren Amplitude von allen Störfrequenzen
gereinigt werden. Diese Amplituden sind wieder proportional zu cos (a) bzw. sin
(a), d. h. die gesuchte Einfallsrichtung kann wieder direkt mit einem Drehfeldzeiger
kontrolliert werden.
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Der Aufbau der verschiedenen zur Durchführung des Verfahrens geeigneten
Schaltelemente und einige zur Bestimmung der Empfangsrichtung geeignete Durchführungsbeispiele
werden nun an Hand der Fig. 2 bis 6 erläutert.
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Der Sender T zur Erzeugung und Aussendung von Schwingungen veränderlicher
Frequenz kann gemäß Fig. 2 eine Elektronenröhre V, in Bremsfeldschaltung enthalten.
Bekanntlich hängt die Frequenz solcher Bremsfeldgeneratoren von den über die Hochfrequenzdrosseln
L2 und L3 zugeführten Betriebsspannungen ab, d. h. sie schwankt entsprechend der
niederfrequenten Steuerspannung uO, welche über den Übertrager L1 der Gitterspannung
überlagert wird.
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Diese Steuerspannung kann beispielsweise mit einem Kippspannungsgenerator
erzeugt werden, so daß sie einen sägezahnförmigen Verlauf aufweist, wodurch auch
entsprechende lineare Änderungen der Sendefrequenz f erzielt werden. Allfällige
Änderungen der Kippfrequenz oder Unregelmäßigkeiten in der Steuerung der Sendefrequenz
haben aus den bereits erwähnten Gründen keinen Einfluß auf die genaue Richtungskontrolle.
Eine sinusförmige Frequenzänderung der durch die Antennen A ausgesandten Schwingungen
kann erzielt werden, indem als Steuerspannung zl, eine oberwellenfreie Wechselspannung
benutzt wird.
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Es sind verschiedene andere Generatoren bekannt, welche sich ebenfalls
zur Erzeugung der Schwingungen veränderlicher Frequenz eignen. So läßt sich die
Frequenzänderung beispielsweise durch eine Elektronenröhre bewirken, welche als
veränderliche und durch eine Kippspannung gesteuerte Kapazität einem Abstimmkreis
eines Rückkopplungsoszillators parallel geschaltet ist. Es ist auch eine Schaltung
möglich, bei der die veränderliche Sendefrequenz durch einen Generator mit mechanisch
betätigter Abstimmungsänderung und nötigenfalls nachfolgender Frequenzvervielfachung
erzeugt wird.
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In Fig. 3 wird nun der Aufbau eines Empfängerpaares Rll-Rl2 mit der
dazugehörenden Frequenzkontrolleinrichtung gezeigt. Die mit zwei Dipolantennen empfangenen
Hochfrequenzschwingungen werden dabei über zwei gleich lange Leitungen dl, d2 dem
Gleichrichter D1 zugeführt. Dieser Gleichrichter ist beispielsweise als Bremsaudion
mit der Elektronenröhre V2 geschaltet, deren mittleres Anodenpotential bekanntlich
entsprechend der momentanen Eingangsamplitude schwankt. Da diese Eingangsamplitude
sich im Takte der Schwebungsfrequenz f1 beider Empfangsschwingungen ändert, stimmt
die Frequenz der über den Übertrager L7 entnommenen Niederfrequenzspannung e18 mit
dieser Schwebungsfrequenz überein. Der Frequenzkontrollkreis H1 erhält einen Niederfrequenzverstärker
mit beispielsweise zwei Verstärkerröhren VI, V4. Durch ein Amplitudenfilter mit
den Diodengleichrichtern V5, V6 wird bewirkt,
daß die durch den
tbertrager L8 weitergeleiteten Schwingungen bestimmte Maximal- und Minimalwerte
nicht überschreiten, da stets ein Entladungsstrom über die eine oder die andere
Diodenentladungsstrecke zu fließen beginnt, sobald die Übertragungsspannung die
Gegenspannung der Batterie Q1 erreicht, welcher Entladungsstrom infolge des Spannungsabfalls
in der Röhre V4 oder einem besonderen Seriewiderstand W1 ein weiteres Ansteigen
der Spannung verhindert. Man erhält auf diese Weise aus der sinusförmigen Niederfrequenzspannung
eine rechteckförmige Wechselspannung gleicher Frequenz, welche über getrennte Sekundärspulen
des Übertragers L8 den Röhren V7, V8 zugeführt wird. Bei positivem Gitter der Röhre
V7 ist diese Röhre stromdurchlässig, und der Kondensator C1 wird durch die Spannung
der Batterie Q aufgeladen. In der nächsten Halbperiode der Rechteckspannung wird
das Gitter der Röhre V8 positiv, d. h. nun wird diese Röhre stromdurchlässig, und
die Ladung des Kondensators fließt den Klemmen 9 zu. Gleichzeitig wird das Gitter
von V7 negativ, wodurch ein Nachfließen des Batteriestromes über diese Röhre unmöglich
wird. Dieser Vorgang wiederholt sich mit jedem neuen Wechsel der Rechteckspannung,
so daß über die Klemmen g ein mittlerer Strom fließt, welcher der Frequenz dieser
Spannung proportional ist. Durch einen Kondensator C2 können die Unregelmäßigkeiten
des so gewonnenen frequenzproportionalen Stromes noch ausgeglichen werden. An den
Klemmen 9 ist nun ein Feldsystem F1 des Drehfeldzeigers angeschlossen, an welchem
also eine zur Schwebungsfrequenz proportionale Kontrollspannung e19 auftritt.
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In gleicher Weise ist auch ein zweites Empfängerpaar R21-R22 mit
dem Gleichrichter D2 und dem Frequenzkontrollkreis H2 aufgebaut, dessen Ausgangsgröße
e29 einem zweiten Feldsystem des Drehfeldzeigers zugeführt wird, so daß dieser Zeiger
gemäß den Erläuterungen zu Fig. I die gesuchte Einfallsrichtung anzeigt.
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Es bestehen natürlich noch zahlreiche weitere Möglichkeiten zum Aufbau
der Empfangseinrichtungen. So können die Empfänger 2 12 Hochfrequenzverstärker enthalten,
durch welche die empfangenen Schwingungen vor der Gleichrichtung verstärkt werden.
Durch eine automatische Verstärkungsregelung im Hochfrequenz- oder Niederfrequenzteil
kann die Amplitude der niederfrequenten Schwingungen unabhängig von den Empfangsfeldstärken
auf einem konstanten Pegel gehalten werden.
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Eine frequenzproportionale Kontrollgröß e el9 kann auch durch Übertragung
der Niederfrequenzspannung e18 über ein Filter mit frequenzproportionalem Amplitudenübertragungsverhältnis
und nachfolgende Gleichrichtung gewonnen werden. Falls sich die Schwebungsfrequenz
periodisch ändert, wie dies z. B. gemäß (13 a), (I3b) bei sinusförmig veränderlicher
Sendefrequenz der Fall ist, so kann die in gezeigter Weise gewonnene frequenzproportionale
Spannung die nun mit konstanter Frequenz schwankt, zur Unterdrückung aller Störkomponenten
über ein Bandfilter geleitet werden, dessen Durchlaßbereich dieser konstanten Grundfrequenz
entspricht. Durch nachfolgende besondere Gleichrichtung erhält man aus der so gereinigten
und zur jeweiligen Schwebungsfrequenz stets proportionalen Spannung eine Kontrollspannung,
welche der mittleren Schwebungsfrequenz entspricht. Natürlich können auch die auf
solche Weise gewonnenen Kontrollgrößen zur Richtungsbestimmung mit einem Drehfeldzeiger
nutzbar gemacht werden. Bei Verwendung von Kathodenstrahlröhren zur Richtungsanzeige
ist eine nochmalige Gleichrichtung der über die Filter geleiteten Spannungen, wie
weiter unten gezeigt wird, nicht nötig.
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Zum Empfang der Hochfrequenzschwingungen lassen sich auch Superregenerativempfänger
verwenden. Die niederfrequente Ausgangsschwingung solcher Empfänger entspricht bekanntlich
stets dem Momentanwert der Hochfrequenzeingangsamplitude.
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Da diese Amplitude im Takte der Schwebungsfrequenz f1 bzw. f2 schwankt,
erhält man auf diese Weise ohne besonderen zusätzlichen Gleichrichter die gewünschte
niederfrequente Spannung e16 bzw. e26, deren Frequenz mit fi bzw. f2 übereinstimmt,
so daß sich daraus der Richtungswinkel a in der beschriebenen Weise durch Bildung
von frequenzproportionalen Kontrollgrößen und Vergleich derselben mit einem Drehfeldzeiger
ermitteln läßt.
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Die von je zwei Empfangsstellen zusammengeführten Empfangsschwingungen
können auch jeweils vor der Gleichrichtung in D1 bzw. D2 einem Überlagerungsempfänger
zugeführt werden, wodurch vorerst Zwischenfrequenzschwingungen entstehen, deren
Amplitude im Takte der Schwebungen schwankt, so daß durch die nachfolgende Gleichrichtung
wieder die Niederfrequenzschwingungen e16 bzw. e26 entstehen, deren Frequenzen mit
f, bzw. f2 übereinstimmen.
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Statt dessen kann es sich aber bei R11-R12 und R21-R22 um vier Überlagerungsempfänger
handeln, wobei für je zwei Empfänger eines Empfängerpaares oder auch für alle vier
Empfänger ein gemeinsamer Hilfsoszillator vorgesehen ist. Da sich die Zwischenfrequenzen
dann um gleiche Beträge von den ursprünglichen Empfangsfrequenzen unterscheiden,
bleiben die zwischen den einzelnen Zwischenfrequenzschwingungen auftretenden Schwebungsfrequenzen
gleich groß wie die Schwebungen zwischen den empfangenen Hochfrequenzschwingungen,
so daß die durch Gleichrichtung der paarweise zusammengeführten Zwischenfrequenzschwingungen
in den Gleichrichtern D1 bzw. D2 gewonnenen Niederfrequenzschwingungen wieder mit
e16 bzw. e26 übereinstimmen.
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Bei den Feldsystemen F1, F2 des Drehfeldzeigers kann es sich um gekreuzte
feste Spulen handeln, in welchen ein vormagnetisiertes System frei drehbar ist,
so daß es sich stets in Richtung des resultierenden Feldes beider Spulen einstellt.
Statt dessen kann aber auch ein Instrument henutzt werden, bei dem zwei gekreuzte
Spulen, denen die Kontrollspannungen zugeführt werden, im unveränderlichen Feld
eines Festmagneten frei drehbar sind, so daß sich diese Spulen stets so einstellen,
daß ihr von den Kontrollspannungen erzeugtes Feld in die Richtung des unveränderlichen
Feldes des Festmagneten fällt. Ein an den Spulen befestigter Zeiger Z zeigt also
auch
hier den gesuchten Einfallswinkel a an. Natürlich lassen sich
auch verschiedene Drehfeldzeiger anderer Konstruktion für den gleichen Zweck verwenden,
wenn deren Anzeige in der gewünschten Weise vom Verhältnis der zugeführten Kontrollgrößen
abhängig ist. So eignen sich beispielsweise auch elektrische Drehfeldzeiger zur
Richtungskontrolle, wie dies weiter unten an Hand von Fig. gb erläutert wird.
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An Stelle eines Drehfeldzeigers mit mechanisch bewegten Systemen
kann auch eine Kathodenstrahlröhre zur Anzeige des Richtungswinkels verwendet werden.
die Kontrollspannungen werden den Ablenksystemen dieser Röhre zugeführt, so daß
ein resultierendes Ablenkfeld entsteht, das dem jeweiligen Richtungswinkel entspricht.
Dieser Richtungswinkel kann somit direkt aus der Lage des Leuchtflecks ermittelt
werden, wenn über dem Leuchtschirm eine entsprechend eingeteilte Skala angebracht
ist.
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Wenn die Schwebungsfrequenzen periodisch veränderlich sind, wie dies
beispielsweise gemäß (I3a), (I3 b) bei einer sinusförmig veränderlichen Sendefrequenz
der Fall ist, so sind auch die zu den Schwebungsfrequenzen proportionalen Kontrollspannungen
mit gleichbleibender Frequenz periodisch veränderlich, wobei die Amplituden dieser
Wechselspannungen dem Cosinus bzw. Sinus des jeweiligen Richtungswinkels entsprechen.
Diese Kontrollspannungen können nun ohne nochmalige Gleichrichtung den Ablenksystemen
einer Kathodenstrahlröhre zugeführt werden, auf deren Schirm dann ein Strichbild
entsteht.
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Die Neigung dieses Strichbildes entspricht dem Amplitudenverhältnis
der Kontrollspannungen und damit dem jeweiligen Richtungswinkel, welcher somit direkt
an einer über dem Schirm angebrachten Skala abgelesen werden kann. Die Durchführung
einer derartigen Anzeige wird weiter unten an Hand von Fig. 5 erläutert.
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Ein Nachteil des an Hand von Fig. I beschriebenen Vorgehens liegt
darin, daß die Kontrollspannungen e19, e29 und damit die Feldvektoren E1 und E3
unabhängig vom Vorzeichen nur zu den Absolutwerten von cos (a) bzw. sin (a) proportional
sind; d. h. eine positive Wegdifferenz s1 = s12 = s11 und eine gleich große negative
Wegdifferenz ergeben gleiche Anzeigen, und ein Zeigerausschlag a kann sowohl einer
Einfallsrichtung a wie auch den Einfallsrichtungen (180°-a), (1800 + a) oder (3600
- a) entsprechen.
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Eine Einrichtung, bei der diese Mehrdeutigkeit vermieden wird, ist
in Fig. 4 dargestellt. Vom Hilfsgenerator G11 werde dabei vorläufig abgesehen, und
bei den Empfängern Rll-Rl2 möge es sich um Hochfrequenzgeradeausverstärker handeln,
so daß die Frequenz der verstärkten Schwingungen e13, e14 mit der Frequenz der empfangenen
Schwingungen ell, e12 stets übereinstimmt. Die Kreisfrequenz w 2 z f der von der
Sendeanlage ausgesandten Schwingungen steige nach einem Sägezahnprogramm linear
an, um jeweils bei einem bestimmten Maximalwert wieder plötzlich abzufallen, d.
h. es gilt für diese Frequenz w = h (t-n ts) (I4) worin h eine Konstante, ts den
konstanten Zeitabstand zwischen zwei plötzlichen Frequenzwechseln und n fortschreitende
ganze Zahlen darstellt. Die Frequenz der empfangenen Schwingungen ist dann mit Rücksicht
auf die Übertragnngszeit t11 bzw. t12 vom Sender zu den Empfängern Rll-Rl2 w11 =
h (t-n t5-t11) (I5a) w12 = h (t-n t-tl2) (I5b) Für die empfangenen Schwingungen
mit dieser veränderlichen Frequenz gilt also el3 = c13 sin (fw11 dt) = c13 sin (1/2
ht2-hntst-ht11t-k13) (16a) e14 = c14 sin (fw12 dt) = c14 # sin 9½ ht2-hnt@t-ht12t-k14)
(16b) worin c13,c14 konstante amplituden und k13,k14 die Integrationskonstanten
darstellen.
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Die Schwingung e13 wird über ein phasendrehendes Netzwerk N0 übertragen,
das beispielsweise aus einer Seriekapazität C3 und einem Ableitungswiderstand W3
besteht. Durch dieses Netzwerk kommt eine Phasenvoreilung der übertragenen Frequenzen
um annähernd go° zustande, d. h. man erhält am Netzwerkausgang e15 = c15 cos zwei
dt) = c15 cos (1/2 ht2-hnts-t-ht11t-k13) (I7) In den beiden Modulationsschaltungen
D11, D12, welche z. B. je aus zwei Gleichrichterröhren in Gegentaktschaltung aufgebaut
sein können, werden nun die Modulationsprodukte em1 = cm1 # e13 # e14 (I8a) em2
= cm2 # e15 . e14 (I8b) gebildet, wobei cm1 1 und cm2 wieder Konstanten sind.
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Diese Modulationsprodukte sind ursprünglich aus Summen- und Differenzfrequenzen
beider Modulatoreingangsspannungen aufgebaut. Die hohen Summenfrequenzen werden
unterdrückt, so daß nur die niederen Differenzfrequenzen verbleiben, d. h. es gilt
em1 = km1 cos (ht12t-ht11t + k14-k,3) = kml cos (ht1t + k1) (19a) em2 = km2 sin
(ht12t-ht11t + k14-k130 = km2 sin (ht1t + k1) (Igb) worin kml, km2, kl wieder Konstanten
sind.
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Diese Modulatorausgangsgrößen eml und Cm werden nun den Feldwicklungen
eines Synchron- oder Asynchronmotors M10 zugeführt. In diesem Motor entsteht somit
ein Drehfeld, welches je nach dem Vorzeichen von t1 mit einer zu t1 proportionalen
Frequenz vorwärts oder rückwärts rotiert. Dementsprechend rotiert auch der Motor
dieser Drehfeldmaschine und damit der Anker des Gleichstromgenerators G12 mit der
gleichen oder durch den Schlupf etwas verminderten Umlaufzahl. Die Klemmenspannung
e19 dieses Generators ist der Umlaufzahl proportional, d. h. es gilt wegen (2a),
(2b) e19 = k1@ t1 = K1 cos (a) (20) wobei klç und K1 Konstanten sind. Das Vorzeichen
von e19 stimmt also im Gegensatz zu (7a) stets mit dem Vorzeichen von cos (a) überein.
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Mit einer weiteren analog zu Fig. 4 aufgebauten Einrichtung, deren
Empfänger R21-R22 in einer zur
Basislinie von Rll-Rl2 senkrecht
liegenden Basislinie liegen, wird in analoger Weise eine weitere Kontrollspannung
e29 = k2, t2 = K2 sin (a) (21) erzeugt.
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Diese Kontrollgrößen werden nun den gekreuzten Feldspulen eines Drehfeldzeigers
zugeführt, so daß die beiden senkrecht zueinander orientierten Feldvektoren E1 =
E, cos (a) (22a)O E2 = Eo sin (a) (22b) entstehen, deren Vorzeichen im Gegensatz
zu (Ioa), (Iob) ebenfalls mit dem Vorzeichen von cos (a) bzw. sin (a) übereinstimmen.
Der Richtungswinkel des resultierenden Feldvektors E stimmt deshalb immer mit der
gesuchten Richtung a überein, welche somit stets direkt und eindeutig mit einem
am Drehsystem des Instrumentes befestigten Zeiger abgelesen werden kann.
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Als Empfänger R11-R12 bzw. R21-R22 können auch Überlagerungsempfänger
verwendet werden. Die Empfangsschwingungen e11, e12 eines Empfangerpaares R11-R12
kommen dabei mit der Hilfsschwingung eines für beide Empfänger gemeinsamen Hilfsgenerators
G11 zur Überlagerung, so daß zwei Zwischenfrequenzschwingungen el3, e14 entstehen,
deren Kreisfrequenzen wl3, w14 um gleiche Frequenzbeträge von w11, wl2 verschieden
sind. Es ist leicht ersichtlich, daß auch in diesem Falle die Beziehungen (19a),
(19b) für die Modulationsprodukte eml, em2 und somit für alle weiteren Ableitungen
gelten, so daß auch in diesem Falle die gesuchte Richtung a ohne weiteres mit einem
Drehfeldzeiger eindeutig kontrolliert werden kann.
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Ein besonderer Vorzug solcher Einrichtungen mit rotierenden MaschinenM1O,
G12 (Fig. 4) liegt darin, daß diese Maschinen infolge der Trägheit ihrer bewegten
Teile allen rasch veränderlichen Störfrequenzen der zugeführten Spannungen e13,e14
und lm1,lm2 (Fig.4) micht zu folgen vermögen, wodurch die einflüsse der unregelmäßig
verteilten Störungen unterdrückt werden.
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Die bei einem Aufbau gemäß Fig. 3 auftretende Mehrdeutigkeit der
Anzeige läßt sich auch vermeiden, indem die Übertragungslaufzeiten von den Empfängern
bis zu den Gleichrichtern ungleich groß gewählt werden, wie dies beispielsweise
bei der Einrichtung Fig. 5 der Fall ist. Wegen der zusätzlichen Übertragungszeit
to über die Verbindungsleitung d1 vom Empfänger R12 zum Gleichrichter D1 bzw. über
die Verbindungsleitung d3 vom Empfänger R11 zum Gleichrichter D3 usw. gilt hier
für die Frequenzdifferenzen der auf die vier Gleichrichter D1, D2, D3, D4 geführten
Schwingungen
wobei vorausgesetzt wird, daß t stets größer ist als b/c, so daß die Klammerausdrücke
usw. stets positiv sind.
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Die den Mittelwerten dieser Schwebungsfrequenzen f,, f2, f3, f4 entsprechenden
Kontrollgrößen e19 = K # f1, e29 = k # f2, e39 = k # f3, e49 = k # f4 werden in
den Frequenzkontrollkreisen H1, H2, H3, H4 beispielsweise durch Übertragung über
Netzwerke mit frequenzproportionaler Amplitudenübertragung und nachfolgende Gleichrichtung
gewonnen. Diese Kontrollgrößen können nun nötigenfalls nach vorausgehender Beruhigung
den gekreuzten Feldsystemen eines Drehfeldzeigers derart zugeführt werden, daß ein
zu (el9-e39) proportionaler erster Feldvektor E1 und ein dazu senkrechter zu (e29-e49)
proportionaler zweiter Feldvektor E2 entsteht. Für diese Feldvektoren gilt dann
E1 = Eo cos (a) (24a) E2 = Eo sin (a) (24b) d. h. sie wechseln im Gegensatz zu (Ioa),
(Iob) das Vorzeichen entsprechend dem Vorzeichen von cos (a) und sin (a), da auch
in den Ausdrücken (23 a) bis (23 d) nicht mehr die positiven Absolutwerte dieser
Sinus und Cosinus einzusetzen sind. Auf diese Weise erhält man also einen resultierenden
Feldvektor E, dessen Orientierung dem Einfallswinkel a in allen Fällen stets eindeutig
entspricht, so daß dieser Einfallswinkel mit einem Drehfeldzeiger über einer 360°-Skala
stets in unmißverständlicher Weise abgelesen werden kann.
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Wenn die Sendefrequenz z. B. gemäß (II) nach einem Sinusgesetz periodisch
schwankt, so ändern sich die Schwebungsfrequenzen gemäß (I3a), (I3b) periodisch.
Im gleichen Takt schwanken dann auch die in den Frequenzkontrollkreisen H,, H2,
H3, H4 gewonnenen Größen el7, e27, e37, e47. Diese können dann durch die Bandfilter
N1,N2,N3, N4 von unerwünschten Störkomponenten gereinigt werden, so daß man die
mit gleichbleibender Frequenz periodisch veränderlichen Kontrollgrößen el3, e28,
e38, e48 erhält, deren Amplituden den Schwebungsfrequenzen proportional sind. Die
zur Richtungsanzeige mit Kreuzspulinstrumenten benötigten unveränderlichen Kontrollgrößen
e19, e29, e39, e49 könnten daraus also durch einfache lineare Gleichrichtung gewonnen
werden.
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Die in gleichbleibendem Takte veränderlichen Kontrollgrößen el8,
e28, e38, e48 können einem geeigneten Anzeigeinstrument aber auch direkt, d. h.
ohne besondere Gleichrichtung zugeführt werden, wie dies bei der in der Figur gezeigten
Kathodenstrahlröhre der Fall ist. Da diese Wechselspannungen mit gleicher Frequenz
und gleicher Phase schwanken, entsteht auf dem Leuchtschirm der Röhre ein Strichbild.
Der Neigungswinkel dieses Striches hängt vom Amplitudenverhältnis der den beiden
Ablenkplattenpaaren zugeführten Spannungen, d. h vom Verhältnis der Frequenzdifferenzen
f,-f3 und f2-f4 ab. Da sich diese Differenzen gemäß (23a) bis (23 d) wie cos (a)
zu sin (a) verhalten, stimmt die Neigung des Strichbildes auch bei diesem Anzeigeverfahren
genau mit dem nachzuweisenden Richtungswinkel a überein.
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An Stelle von zwei bzw. vier Empfängerpaaren mit zueinander senkrecht
stehenden Basislinien kann auch
eine andere Zahl von Empfängerpaaren
vorgesehen werden, deren Basislinien gegenseitig um gleiche Winkel verdreht sind.
Die Einrichtung Fig. 6 ist beispielsweise aus drei Empfängerpaaren aufgebaut, deren
Basislinien um 1200 versetzt sind. Aus Ersparnisgründen enthalten die drei Empfängerpaare
R01-R12, R01-R22, R01-R32 einen gemeinsamen Empfänger R01, so daß insgesamt nur
vier Empfänger erforderlich sind.
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Zur Erzielung einer eindeutigen Anzeige werden die Empfangsgrößen
der drei äußeren Empfänger R12, R22, R32 wieder über gleich lange Leitungen d übertragen,
wodurch eine zusätzliche Verzögerung um die Zeit t0 zustande kommt. Für die Frequenzdifferenzen
der auf diese Weise aus den drei Empfängerpaaren entnommenen Schwingungen erhält
man so
wobei t0 wieder größer als b/c sein soll, während durch die eckigen Klammern []
angedeutet wird, daß die Absolutwerte von g(t) einzusetzen sind.
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Aus diesen Schwebungsfrequenzen können durch Gleichrichtung und Frequenzkontrolle
drei Kontrollgrößen e19 = k # f1, e29 = k # f2, e29 = k # f3 erzeugt werden, die
auf drei gegenseitig um 120° versetzte Feldsysteme eines Drehfldzeigers geführt
werden, so daß drei Feldkomponenten E1 = E, cos (a) (26a) E2 = Eo cos (1200 + a)
(26b) E3 = E, cos (2400 + a) (26c) entstehen, die gegenseitig je einen Winkel von
1200 einschließen. Die horizontale Komponente des resultierenden Vektors ist Eh
= = E1-E2cos(I2o0) + E3 cos (240°) = 3 Eo cos (a) 2 (27 a) während man für die vertikale
Komponente dieses Vektors erhält Ev = E2. sin (240°) + E3 sin (1200) = 3 Eo sin
(a) (27b) d. h. der resultierende Vektor ist wieder um den Winkel a gegenüber der
Nullrichtung gedreht. Ein in Richtung dieses resultierenden Feldes sich einstellender
Zeiger gibt also wieder die nachzuweisende Einfallsrichtung eindeutig wieder.
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Zur Ersparung von Gleichrichter- und Frequenzkontrollkreisen sind
in Fig. 6 die beiden vom Motor M gemeinsam angetriebenen Umschalter U1 und U2 vorgesehen.
Durch den ersten Umschalter Um werden die Empfangsgrößen der drei Empfängerpaare
in gleichen Zeitabschnitten nacheinander abwechselnd auf den gleichrichter D geführt.
Aus der Niederfrequenzspannung ee wird im Frequenzkontrollkreis H jewels die freuqenzproportionale
Kontrollspannunge9 gewonnen, welche über dem zweiten Umschalter U2 jeweils dem entsprechenden
Feldsystem F1 bzw. F2 bzw. F3 zugeführt wird. Jedes dieser Feldsysteme ist somit
während 2/3 der gesamten Zeit stromols und erhält nur während 1/3 der gesamten Zeit
die Kontrollspannung, welche der Schwebungsfreuqenz des zugehörigen Empfängerpaares
proportional ist. Die Mittelwerte der drei Feldkomponenten E1, E2, E3 werden dadurch
auf 1/3 des ursprünglichen Wertes abgeschwächt. Der zeiger Z stellt sich jedoch
auch jetzt in Richtung der nachzuweisenden Einfallsrichtung ein, da er infolge seiner
Trägheit den raschen periodischen Feldschwankungen nicht zu folgen vermag. An Stelle
von drei Empfängerpaaren können in ähnlichen Einrichtungen natürlich auch vier oder
mehr Empfängerpaare vorgesehen werden.
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Ein besonderer Vorzug dieser Einrichtungen mit umschaltvorrichtungen
U1, U2 liegt darin, daß die Übertragungseigenschaften des Gleichrichters D und des
Frequenzkopntrollkreises H auf die anzeige keinen Einfluß haben. Denn jede Änderung
dieser Eigenschaften wirkt sich in gleicher Weise auf die den drei Feldsystemen
F1, F2, F3 zugeführten Kontrollgrößen aus, was lediglich einer Änderung der Konstanten
E0 in (26 a), (26b), (26c) entspricht, von welcher die Anzeige unabhängig ist.
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An Hand der Fig. 7 bis 9 wird nun gezeigt, wie das Verfahren auch
zur Bestimmung der Senderichtung angewendet werden kann. Zu diesem Zweck werden
mehrere Sendestellen vorgesehen, so daß die Wegunterschiede von einzelnen Senderpaaren
zur Empfangsanlage und damit die im Empfänger entstehenden Schwebungsfrequenzen
von der jeweiligen Richtung abhängen, in welcher die Empfangsrichtung liegt. In
Fig. 7 sind beispielsweise zwei Sendepaare T11-T12 und T21-T22 vorgesehen, die je
durch einen gemeinsamen Steuergenerator G1 bzw. G2 derart erregt sind, daß die Frequenz
der ausgesandten Schwingungen sich nach einem bestimmten Programm periodisch um
einen Mittelwert ändert. Für die Unterschiede der verschiedenen Übertragungswege
zu den Empfängern R1, R9 gilt auch hier die Beziehung (1 a), (Ib),-und dementsprechend
ist für die Unterschiede der Übertragungszeiten vom ersten Senderpaar zum ersten
Empfänger bzw. vom zweiten Senderpaar zum zweiten Empfänger wieder die Beziehung
(2a), (2b) erfüllt. In den Empfängern entstehen deshalb wieder Schwebungsfreq2uenzen
gemäß (3a), (3b) und (4a), (4b), so daß man durch Gleichrichtung in D1, D2 wieder
zwei Niederfrequenzspannungen e16, e23, erhält, deren Frequenz mit der Schwebungsfrequenz
übereinstimmt. Bei linearer Änderung der Senderfrequenz um einen bestimmten Mittelwert
gelten für die Schwebungsfrequenzen wieder die Ausdrücke (6a), (6b). In den Frequenzkontrollkreisen
H1, H2 werden hierauf die frequenzproportionalen Spannungen e10, e29 gebildet, welche
im obigen Falle linearer Senderfrequenzänderung wieder gemäß (7a), (7b) proportional
zum Sinus bzw. zum Cosinus des Richtwinkels a sind, bei dem es sich jedoch hier
um den Sendewinkel handelt, d. h. um den Winkel, in welchem sich die Wellen von
der Sende anlage zu den Empfängern ausbreiten. Die Kontrollspannungen werden nach
der Erfindung auch hier den Feld-
systemen F1, F2 eines Drehfeldzeigers
zugeführt, welcher den gesuchten Senderichtungswinkel a direkt anzeigt.
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Bei den Sendestellen Tll-Tl2 bzw. T21-T22 kann es sich um Verstärker
handeln, die von einem gemeinsamen Generator G1 bzw. G2 gesteuert sind. Die Frequenzänderungen
dieses Generators lassen sich wieder durch Abstimmungsbeeinflussung mit einer entsprechend
veränderlichen Steuerspannung oder z. B. auch auf mechanischem Wege erreichen. Es
können nötigenfalls noch besondere Frequenzvervielfachungskreise zur Erhöhung der
Sendefrequenz den Verstärkern vorgeschaltet werden. Die einzelnen Sendestellen können
aber auch getrennte Generatoren enthaIten, deren Frequenz durch einen gemeinsamen
Steuergenerator gleichzeitig verändert wird. Als Empfänger R1, R2 können natürlich
auch hier Üb erlagerungsempfänger vorgesehen werden, da die Amplituden der in D1
bzw. D2 gleichgerichteten Zwischenfrequenzschwingungen in gleichem Takte wie die
Amplitude der empfangenen Hochfrequenzschwingungen schwanken, so daß durch Gleichrichtung
wieder die Niederfrequenzspannungen el6 bzw. e26 entstehen. Auch Superregenerativempfänger
können zum Empfang von Hochfrequenzschwingungen verwendet werden, wie dies bereits
weiter oben gezeigt wurde.
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Zur einwandfreien Durchführung des Verfahrens ist es natürlich erforderlich,
daß der Empfänger R1 keine Schwingungen des Senderpaares T21-T22 und der Empfänger
R2 keine Schwingungen des Senderpaares Tll-Tl2 empfängt, damit unenvünschte Schwebungsfrequenzen
in diesen Empfängern vermieden werden.
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Dies kann dadurch erreicht werden, daß die beiden Senderpaare und
die beiden Empfänger auf verschiedene Frequenzbereiche eingestellt sind. Wie z.
B. aus den folgenden Fig. 8 und 9 hervorgeht, läßt sich eine Trennung der verschiedenen
Übertragungen aber auch auf andere Weise erzielen.
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Die bereits bei Fig. I festgestellte Mehrdeutigkeit der Anzeige tritt
naturgemäß auch bei der in Fig. 6 gezeigten Einrichtung auf. Sie läßt sich vermeiden
durch besondere zusätzliche Übertragungszeiten vor der Aussendung der frequenzmodulierten
Schwingungen. So enthalten die Sendestellen T12, T22, T32 in Fig. 8 a je eine Zuführungsleitung
d, die eine Verzögerung to der von diesen Sendern ausgesandten Schwingungen gegenüber
der vom Sender T01 ausgesandten Schwingung verursachen. Dementsprechend gelten für
die Schwebungsfrequenzen der von den einzelnen Senderpaaren T01-T12, T01-T22, T01-T32
in der Richtung a ausgehenden Schwingungen die Beziehungen (2usa), (25b), (25c),
so daß diese Richtung an der Empfangsstelle durch Gleichrichtung und Frequenzkontrolle
bestimmt werden kann, wie dies an Hand der Beziehungen (26a) bis (26c) und (27 a),
(27b) erläutert wurde.
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Die Trennung der Schwingungen der einzelnen Sender erfolgt bei der
Sendeeinrichtung Fig. 8 a und der dazugehörenden Empfangsanlage Fig. 8b durch synchrone
Umschaltung. Der vom Motor M1 angetriebene Umschalter U1 in Fig. 8 a führt die frequenzmodulierten
Schwingungen des Generators G periodisch abwechselnd über die Verzögerungsleitungen
d zu den Sendestellen Tal2, T22 und T32, so daß in der Empfangsstelle R (Fig. 8b)
abwechselnd nacheinander die von den drei Senderpaaren Tol-Tl2 T01-T22, Tol-T32
herrührenden Schwebungsfrequenzen fl, f2, f3 gemäß (2usa), (25b), (25c) auftreten.
Die diesen Schwebungen entsprechenden Kontrollgrößen elD, e29, e39 entstehen nacheinander
durch Gleichrichtung in D und Bildung der frequenzproportionalen Spannungen im Frequenzkontrollkreis
H. Sie werden durch einen mit U1 synchronisierten Umschalter U2 derart nacheinander
den Feldsystemen F1, F2, F3 eines Drehfeldzeigers zugeführt, daß die der Schwebungsfrequenz
fi entsprechende Kontrollgröße el9 stets auf das Feldsysteme, die Kontrollgröße
829 auf das Feldsystem F2 und die Kontrollgröße 839 auf das Feldsystem F3 gelangt.
Diese Feldsysteme sind beispielsweise drehbar im konstanten Feld eines FestmagnetenP
angeordnet. Sie stellen sich in diesem äußeren Feld derart ein, daß das durch die
drei Feldspulen gebildete mittlere resultierende Feld in die Richtung des äußeren
Feldes fällt, d. h. das Drehsystem dreht sich um den zu kontrollierenden Winkel
a; welcher an einem Zeiger Z des Drehsystems abgelesen werden kann. Infolge seiner
Trägheit vermögen das Drehsystem und der Zeiger den durch die periodische Umschaltung
verursachten ständigen Feldschwankungen nicht zu folgen.
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Die Synchronisierung des empfängerseitigen Umschalters U2 mit dem
senderseitigen Umschalter U1 kann beispielsweise durch besondere Synchronisierungsimpulse
erfolgen, welche durch den Generator wo und den gleichzeitig mit Ul angetriebenen
Unterbrecher U4 erzeugt, durch den Sender T0 ausgesandt und durch den Empfänger
Ro empfangen werden. Aus dem empfangenen Synchronisierungszeichen wird beispielsweise
durch den Unterbrecher U5 eine zerhackte Spannung zur gewonnen, deren Mittelwert
von der Phasenabweichung der Umschalter U4 und U5 und damit von kleinen Phasenabweichungen
der Synchronisierung abhängt. Eine durch Beruhigung und nötigenfalls Verstärkung
von i£5 in Y erzeugte Regelspannung b6 bewirkt solche Touren änderungen des Antriebsmotors
M2, daß ein phasenrichtiger Synchronismus der Umschalter Um und U2 stets aufrechterhalten
bleibt. Die Synchronisierung kann natürlich auch mit anderen bekannten Mitteln erfolgen.
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Ein besonderer Vorzug der an Hand von Fig. 8 beschriebenen Einrichtungen
liegt darin, daß auf der Senderseite nur ein Generator und auf der Empfängerseite
nur ein Gleichrichter und nur ein Frequenzkontrollkreis erforderlich sind. Dadurch
wird einerseits eine beträchtliche Einsparung und andererseits eine wesentliche
Erhöhung der Genauigkeit erreicht. Denn alleÄnderungen des Frequenzhubes und derÄnderungsfrequenz
n des Generators G wie auch alle Änderungen der Übertragungseigenschaften des Gleichrichters
D und des Frequenzkontrollkreises H äußern sich gleichzeitig und in gleicher Weise
in entsprechenden Änderungen der drei Feldkomponenten im Drehfeldzeiger, so daß
die Richtung des resultierenden Feldvektors und damit die Anzeige selbst unveränderlich
bleibt.
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An Stelle der bei Fig. 7 angewendeten Trennung der verschiedenen
Senderpaare durch verschiedene Fre-
quenzbereiche oder der bei
Fig. 8 gezeigten Trennung durch synchronisierte Umschaltung kann die Trennung auch
durch ungleich rasche Frequenzwobbelung der Senderpaare erfolgen, wie dies z. B.
bei der Einrichtung Fig. g der Fall ist. Der zu einem ersten Senderpaar Tll-Tl2
der Sendeanlage Fig. ga gehörende Hochfrequenzgenerator G1 wird durch die Niederfrequenzspannung
X1 = UO sin (volt) eines ersten Niederfrequenzgenerators G4 derart gesteuert, daß
sich die von diesem Senderpaar ausgesandte Hochfrequenz z. B. nach einem sinusförmigen
Programm periodischändert. In gleicher Weise sind die Hochfrequenzen der Generatoren
G2 bzw. G3 durch andere niederfrequente Steuerspannungen u2 bzw. u3 der Niederfrequenzgeneratoren
G5, G ; gesteuert, so daß für die Frequenzen der von Tll, T21, T31 ausgesandten
Schwingungen gilt fil = fO + Fo sin (volt) (28a) f21 = f,+ + F0 sin (v2t) (28b)
f31 = f0 + Fo sin (v3t) (28c) Die Verbindungsleitungen d ergeben eine Verzögerung
t, der zu T12, T22, T32 gelangenden und von dort ausgesandten Schwingungen, so daß
im Empfänger R der Empfangsanlage Fig. gb gleichzeitig die drei vom Sendewinkel
a abhängigen Schwebungsfrequenzen
entstehen. Durch Gleichrichtung in D erhält man die Niederfrequenzspannung e6, welche
Komponenten der Frequenz fi. f2 und f3 enthält. Im Frequenzkontrollkreis H, der
beispielsweise aus einem Filter mit frequenzproportionaler Durchlässigkeit und einem
Gleichrichter besteht, entsteht e, worin die zu fi, f2, f3 proportionalen Komponenten
el7, e27, e37 enthalten sind, die im Takte der doppelten Niederfrequenz vl bzw.
v2 bzw. v3 periodisch schwanken. Diese Komponenten werden durch die entsprechend
abgestimmten Filterkreise N1, N2, N, ausgeschieden und in D6, D7, D8 gleichgerichtet,
so daß die Kontrollspannungen el9, e29, e39 entstehen, die den mittleren Schwebungsfrequenzen
f1 bzw. f2 bzw. f2 proportional sind und damit gemäß den zu (25), (26) und (27)
gegebenen Erklärungen zur Richtungsanzeige mit einem Drehfeldzeiger nutzbar gemacht
werden können. Als Drehfeldzeiger kann natürlich auch hier ein Instrument mit festen
oder drehbaren gekreuzten Spulen verwendet werden. Statt dessen ist in Fig. gb ein
elektrostatischer Drehfeldzeiger vorgesehen, bei dem sich der auf ein positives
Potential gebrachte drehbare Flügel Ro in Richtung des resultierenden elektrostatischen
Feldes der Feldsysteme F1-F1,, F2-F2', F3-F3, einstellt. Ein besonderer Vorteil
solcher Einrichtungen liegt darin, daß durch die Filter N1,N2, N3 unerwünschte Störfrequenzen
weitgehend unterdrückt werden.
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Bei den zur Richtungsbestimmung ausgesandten und empfangenen Wellen
veränderlicher Frequenz handelt es sich im allgemeinen um elektromagnetische Wellen,
d. h. deren Fortpflanzungsgeschwindigkeit e stimmt mit der Lichtgeschwindigkeit
überein. Es können aber auch andersgeartete Wellen zur Anwendung gelangen, so z.
B. akustische Wellen im hörbaren oder unhörbaren Frequenzbereich. In diesem Falle
enthält die Sende- und Empfangsanlage elektromagnetische Wandler, d. h. Lautsprecher
bzw. Mikrophone. Mit Rücksicht auf die geringe Schallgeschwindigkeit müssen bei
derartigen Einrichtungen an Stelle der elektrischen Verzögerungsleitungen d in den
beschriebenen Sendeanlagen Fig. 5, 6, 8 a, ga besondere Verzögerungsmittel vorgesehen
werden, deren Verzögerungszeit t0 auf alle Fälle größer als b/c ist. Hierzu eignet
sich beispielsweise die bekannte magnetische Stahlbandaufzeichnung auf einem magnetisierbaren
Träger, der sich mit konstanter Geschwindigkeit an einer Aufzeichnungsspule und
einer in bestimmter Entfernung davon angebrachten Abnahmespule vorbeibewegt.
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Außer den beschriebenen Beispielen lassen sich natürlich zahlreiche
Modifikationen und andere Einrichtungen angeben, die sich ebenfalls zur Durchführung
des Verfahrens eignen, dessen Hauptmerkmal in einem Amplitudenvergleich der von
den Schwebungsfrequenzen abhängigen Kontrollgrößen in einem Drehfeldinstrument besteht.
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Das Verfahren läßt sich auch zur automatischen Betätigung von Steuerungs-und
Kontrolleinrichtungen verwenden, durch welche die Lage oder die Bewegung von Fahrzeugen,
auf denen sich die Sende-oder Empfangs anlage befindet, ständig entsprechend bestimmter
Vorschriften eingehalten oder überwacht wird. Zu diesem Zweck wird an Stelle oder
neben der optischen Anzeige des Richtungswinkels eine Betätigung von Kontrollmechanismen
durch das Drehfeldinstrument vorgesehen. So können beispielsweise durch besondere
Kontakte des Drehfeldinstrumentes je nach Lage des Drehsystems elektrische Regelströme
geschaltet werden, welche in der Weise auf die Steuerorgane eines Flugzeuges oder
eines anderen steuerbaren Fahrzeuges, auf dem sich die Empfangsanlage befindet,
übertragen werden, daß alle Abweichungen gegenüber einem vorgegebenen Kurs dauernd
automatisch korrigiert und auf einem Minimum gehalten werden.