-
Funkortungsverfahren
Alle Funknavigations- bzw. Peilverfahren gründen
sich auf eine zweckentsprechende Ausnutzung der Richtcharakteristik von Sende- bzw.
Empfangseinrichtungen. Sämtliche gebräuchlichen Antennen besitzen eine gewisse räumliche
Richtcharakteristik; für die Zwecke der Funknavigation werden in der Regel Antennenanordnungen
verwendet, die eine ausgeprägte Richtcharakteristik besitzen. Normale, d. h. intensitätsmäßig
definierte Richtcharakteristiken gründen sich bei Antennenanordnungen, deren räumliche
Abmessungen von der Größenordnung der Wellenlänge der auszusendenden bzw. zu empfangenden
Hochfrequenzschwingungen sind, auf die Erscheinung der Interferenz. Derartige Interferenzen
einer Welle können dadurch gewonnen werden, daß Antennenleiter mit flächenförmigen
Reflektoreinrichtungen bzw. zusätzlichen schwingfähigen Antennengebilden umgeben
werden.
-
Bei Bündelungseinrichtungen der letztgenannten Art werden, sofern
es sich um Sendeanordnungen handelt, die zusätzlich schwingfähigen Antennengebilde
entweder strahlungsgekoppelt oder über besondere Speiseleitungen in der jeweils
erforderlichen Stärke und Phasenlage erregt; bei Richtempfangsantennen werden die
durch die leitungsgekoppelten Zusatzantennen aufgenommenen Ströme in phasen-und
größenmäßig sinnentsprechender Weise verwertet.
-
Je nachdem, welcher Art das Ortungsverfahren ist, ist die festzulegende
Kursrichtung bzw. festzustellende Peilrichtung in charakteristischer Weise definiert.
-
Es seien nur die wichtigsten Kriterien erwähnt: Intensitätsmaximum,
Intensitätsminimum und Intensitätsgleichheit bei Vergleich zweier verschiedener
Strahlungen bzw. Empfangsfeldstärken.
-
Um alle möglichen derartigen Fälle zu erfassen, wird im folgenden
allgemein von strahlartigen Ortungscharakteristiken gesprochen, worunter gemäß vorstehendem
beispielsweise also entweder der durch eine Funkbake erzeugte Leitstrahl oder die
scharfe Peilcharakteristik eines Empfangsgerätes zu verstehen ist.
-
Nach der mathematischen Definition ist die Ortungscharakteristik,
räumlich gesehen, eine Ebene, die zur Navigationsebene senkrecht steht. In der Praxis
ist jedoch die Feststellung des Kriterium einer solchen Ortungscharakteristik ein
Näherungsverfahren. Man spricht z. B. von mehr oder weniger großer Schärfe eines
Leitstrahles.
-
Für die Verhältnisse in einer Navigatipnsebene ist im praktischen
Falle also eine Ortungscharakteristik ein Winkel, zwischen dessen Schenkeln das
die besagte Ortungscharakteristik definierende Kriterium erfüllt ist.
-
Durch die Erfindung werden alle bekannten und vorgeschlagenen Funkortungsverfahren,
die die Auswertung von Ortungscharakteristiken der erwähnten Art betreffen, dergestalt
verbessert, daß mit einfachen Mitteln die Breite des die Charakteristik darstellenden
Winkels verringert und damit das Kursweisen bzw.
-
-finden oder das Peilen genauer wird.-Die Breite der strahlartigen
Ortungscharakteristik ist dadurch begründet, daß infolge der Unvollkommenheit der
gerätetechnischen Mittel erst in einem bestimmten Winkelabstand von der Achse der
Ortungscharakteristik ein Unterschied in der Kennung, wenn unter letzterer der Wahrnehmungsinhalt
bei der Anzeige des die Charakteristik definierenden Fritz riums verstanden wird,
festgestellt werden kann.
-
Fig. I möge diesen Sachverhalt schematisch veranschaulichen.
-
Innerhalb des Winkeisektors fl ist kein Unterschied der Kennung festzustellen,
ein solcher kann erst in dem gestrichelten Bereich außerhalb der Winkelschenkel
von fl ausgemacht werden.
-
Gemäß der Erfindung wird nun die Breite einer solchen Ortungscharakteristik
dadurch verringert, daß mittels einer selbsttätigen Vorrichtung eine periodische
Ablenkung der Charakteristik nach der einen und nach der anderen Seite um einen
Winkelbetrag bewirkt wird, der gleich oder kleiner als die halbe Breite, d. h. als
der halbe Öffnungswinkel des durch die unterschiedlose Kennung charakterisierten
Winkels der Ortungscharakteristik ist.
-
Die Fig. 2 bis 4 erläutern in schematischer Weise die mit diesem
Verfahren erzielbaren Verbesserungen.
-
Die Systemlinie der strahlartigen Ortungscharakteristik ist mit s
bezeichnet. Der Ablenkungswinkel nach beiden Seiten hin ist mit a angegeben. a ist
als etwas kleiner als die Hälfte des die Breite der Ortungscharakteristik kennzeichnenden
Winkels ß angenommen.
-
Fig. 2 zeigt den Zustand einer Linksschwenkung und Fig. 3 den einer
Rechtsschwenkung der Ortungscharakteristik. Da diese Schwenkung voraussetzungsgemäß
periodisch erfolgt, wird- der von der Systemachse s rechnende Winkelabstand der
beiderseitigen Bereichsgrenzen, an denen ein Kennungsunterschied feststellbar zu
werden beginnt, verkleinert, wie die Fig. 4 veranschaulicht.
-
Die verkleinerte Breite des die Ortungscharakteristik nunmehr kennzeichnenden
Winkels ist durch den Winkel ß' angegeben.
-
Die nachfolgenden Ausführungen dienen zur Erläuterung der Erfindung
an einem praktischen Beispiel, und zwar am Beispiel des Leitstrahles einer normalen
Funkbake, die bekanntlich mit einer Richtantennenanordnung ausgestattet ist, deren
umschaltbare horizontale Strahlungscharakteristiken sich teilweise überdecken.
-
Durch Umtastung der Strahlungscharakteristiken im Komplementärzeichenrhythmus
wird empfangsseitig Seitenkennung zu beiden Seiten des durch Empfangsintensitätsgleichheit
definierten Leitstrahles ermöglicht.
-
Es sei angenommen, daß links vom Leitstrahl Punktkennung und rechts
vom Leitstrahl Strichkennung vorhanden ist. Der Leitstrahl selbst ist demgemäß dann
durch Dauerstrich gekennzeichnet.
-
Im allgemeinen beträgt die Breite ft eines solchen Leitstrahles etwa
6".
-
In Fig. 5 ist die Richtung des Leitstrahles wiederum mit s bezeichnet.
Es wird vorausgesetzt, daß der Ablenkungswinkel a des Leitstrahles gleich der halben
Leitstrahlbreite, also gleich p/2 gewählt ist.
-
Im Punkt P,, der im Bereich des eigentlichen Leitstrahles links von
dessen Systemlinie s liegt, wird sehr schwache Linkskennung oder Dauerstrich empfangen,
wenn der Leitstrahl nach links geschwenkt ist, d. h. seine Systemlinie die Lage
sF angenommen hat. Ist der Leitstrahl nach rechts abgelenkt, d. h. hat seine Systemlinie
die Lage 5r angenommen, so wird im Punkt Pc sehr ausgeprägte Linkskennung empfangen,
während zuvor im ablenkungslosen Zustand im Punkt PG nur Dauerstrich, im äußersten
Falle nur undeutliche, ganz schwache Seitenkennung empfangen werden konnte.
-
Die periodische Ablenkung des Leitstrahles erfolgt zweckmäßig mit
einer Frequenz, die kleiner ist als diejenige, mit der die Seitenkennung erzeugt
wird.
-
Im Punkt P wird dann je nach der augenblicklichen Leitstrahllage
etwas Unterschiedliches empfangen, beispielsweise einmal Dauerstrich und dann ausgeprägte
Linkskennung. Nur die Empfangspunkte liegen auf der Leitstrahlrichtung, in denen
ausschließlich Dauerstrich empfangen wird, bei denen also in beiden Leitstrahlablenkungslagen
keine Seitenkennung wahrnehmbar ist.
-
Das periodische Ablenken des Leitstrahles im gleichen Rhythmus wie
die Seitenkennungstastung oder etwa mit einer höheren Frequenz ist gegenüber der
erstgenannten Ablenkungsart nachteilig.
-
In den Abbildungen der Fig. 6 sind untereinander verschiedene Empfangsdiagramme
gezeichnet, die jeweils einer bestimmten Lage des Empfangspunktes P in bezug auf
die Leitstrahlrichtung s entsprechen, und zwar beschreibt die Fig 6 a die Empfangsver-
hältnisse
für den Punkt P,, der gemäß Fig. 5 links von der Leitstrahlrichtung liegt in einem
Winkelabstand, der größer ist als die Leitstrahlbreite ß.
-
Fig. 6 b beschreibt die gleichen Verhältnisse für den Punkt Pb, der
in einem Abstand von der Leitstrahlrichtung s liegt, der größer ist als ß/2, jedoch
kleiner ist als ß.
-
Die Fig. 6c bis 6g kennzeichnen die Verhältnisse in sinngemäßer gleicher
Weise für die Empfangspunkte P,-P,. P liegt links vom Leitstrahl innerhalb der Leitstrahlbreite,
Pd unmittelbar auf der Systemachse des Leitstrahles. Pe liegt rechts vom Leitstrahl
innerhalb der Leitstrahlbreite, Py liegt gleichfalls rechts außerhalb der Leitstrahlbreite,
jedoch innerhalb des Winkels ß, dessen einer Schenkel mit der Systemachse des Leitstrahles
zusammenfällt. Der Punkt P, liegt außerhalb des letztgenannten Winkels.
-
In allen Abbildungen ist eine strichpunktierte Linie d eingetragen,
die einer bestimmten Empfangsamplitude entspricht. Es ist dieses die Dauerstrichamplitude.
Über und unter dieser Linie ist je eine weitere ausgezogene Linie o und M eingezeichnet,
die angeben sollen, um welchen Verhältnisbetrag der Dauerstrichamplitude die Empfangsspannung
abweichen kann, ohne daß dadurch eine Seitenkennung angezeigt wird. Es werden also
durch die beiden letztgenannten Linien die Reizschwellen des Anzeigeinstrumentes
bzw. des Ohres für das Vorhandensein einer Seitenkennung angedeutet.
-
Für einen Empfänger, der gemäß Fig. 5 nacheinander die Empfangsorte
PaP,, P, einnimmt, ergeben sich nun folgende Verhältnisse: In den Abbildungen der
Fig. 6 sind links die Verhältnisse angedeutet für den Zustand der Leitstrahlablenkung
nach links, s,, rechts die Verhältnisse für die Leitstrahlablenkung nach rechts,
Sr.
-
Die für den Empfangsort Pa gültige Fig. 6 a läßt erkennen, daß in
einem Empfangsgerät an dieser Stelle bei der linken Leitstrahllage ausgeprägte Punktkennung
wahrnehmbar ist. Plötzlich sind die Punkte noch stärker und ausgeprägter wahrnehmbar;
der Leitstrahl ist in die rechte Lage s, hinübergewechselt. Der Übergang ist zweckmäßig
so gelegt, daß jeweils am Ende eines Punktes der Leitstrahl umgeschwenkt wird. Wird
der Leitstrahl wieder nach links abgelenkt, so wird die Punktkennung wieder etwas
weniger ausgeprägt wie im Anfang usf.
-
Am Empfangsort Pb ändern sich die Verhältnisse, wie Fig. 6b zeigt.
-
Bei der linken Leitstrahllage ist die Punktkennung so schwach, daß
sie nicht mehr als solche wahrnehmbar ist. Die Punktzeichen liegen bereits unterhalb
der Reizschwelle. Es ergibt sich also für die linke Leitstrahllage s, Dauerstrichanzeige.
Nach Umschwenkung des Leitstrahles folgt dann jedoch wieder eine ziemlich ausgeprägte
Punktkennung.
-
Hat der Empfänger die Lage Pe eingenommen, so hat sich nur wenig
geändert. Die Punktkennung bei der rechten Leitstrahllage ist etwas schwächer geworden.
-
Das folgende Diagramm der Fig. 6d zeigt, daß an einem Empfänger an
der Stelle Pd in beiden Leitstrahllagen nur Dauerstrichkennung wahrnehmbar ist.
Die Kennungszeichen liegen innerhalb des Reizschwellenbereiches der Anzeigevorrichtung.
-
In der Lage P8 ergibt sich nach Ablenkung des Leitstrahles nach links
gut wahrnehmbare Strichkennung beim Empfang. Bei der rechten Leitstrahllage folgt
dann wiederum Dauerstrich. Letzterer besteht, wie aus dem Diagramm ersichtlich ist,
aus unterhalb der Reizschwellen liegenden schwachen Punktzeichen.
-
Das nächste Empfangsdiagramm gemäß Fig. 6 f läßt keine wesentliche
Änderung gegenüber dem Vorhergehenden der Fig. 6 e erkennen. Die Strichkennung bei
der linken Leitstrahllage ist stärker und ausgeprägter geworden, bei der rechten
Leitstrahllage ist der Dauerstrich geblieben.
-
Das nächste Bild der Fig. 6g zeigt in beiden Pendellagen, daß Strichkennung
empfangen wird, und zwar in der linken Lage eine sehr ausgeprägte, in der anderen
eine weniger ausgeprägte Strichkennung.
-
Befindet sich der Empfänger noch weiter abseits von der Leitstrahlachse,
so wird die Strichkennung immer stärker und deutlicher.
-
Bei der vorgenannten Beschreibung ist bereits vorausgesetzt worden,
daß die periodische Ablenkung des Leitstrahles durch eine elektrische Um- bzw.
-
Wechselschaltung einer Richtantennenanordnung bewirkt wird. Diese
Ablenkungsart ergibt praktisch günstigere Verhältnisse als eine periodische Ablenkung
mit langsamerer Änderung der Augenblickslage des Leitstrahles.
-
Gleichfalls erwähnt wurde in der vorangegangenen Beschreibung, daß
bei der elektrischen Um- bzw.
-
Wechselschaltung einer Richtantennenanordnung, deren strahlartige
Ortungscharakteristik durch Intensitätsgleichheit zweier sich in der Navigationsebene
teilweise überdeckender, im Komplementärzeichenrhythmus umgetasteter Richtdiagramme
definiert ist, die praktisch günstigsten Verhältnisse dann gewonnen werden, wenn
in zeitlichem Abstand einer Folge mehrerer Komplementärzeichen die Um-bzw. Wechselschaltung
gleichzeitig mit einer Richtdiagrammumschaltung erfolgt. Es ist auf diese Art und
Weise die Entstehung von undefinierten Einzelzeichen vermieden.
-
Die periodische Ablenkung einer Ortungscharakteristik der letztgenannten
Art kann in sehr einfacher Weise durch eine Beeinflußung des durchschnittlichen
Größenverhältnisses der beiden Richtdiagrammvektoren bewirkt werden.
-
Im übrigen verdient es noch erwähnt zu werden, daß das erfindungsgemäße
Verfahren bei einer an und für sich seitenkennungslosen Ortungscharakteristik dazu
ausgenutzt werden kann, um durch eine periodische Ablenkung einer solchen Ortungscharakteristik
im Komplementärzeichenrhythmus eine Seitenkennung zu gewinnen.