-
Anlage zur drahtlosen Ortsbestimmung
Die Erfindung bezieht sich auf
eine Anlage zur drahtlosen Ortsbestimmung, bei der Sendungen von festen Sendern
nacheinanderfolgend ausgesandt werden, um auf einem fahrbaren Empfänger eine Anzahl
von Positionsanzeigen zu erzeugen. Unter Positionsanzeige s,oll eine Anzeige verstanden
werden, die Aufschluß über die Position des Empfängers ergibt, z. B. eine Anzeige,
die eine Positionslinie darstellt.
-
Zweck der Erfindung ist es, sehr kurzzeitige Sendungen zu ermöglichen
(z. B. mit einer Zeitdauer von weniger als I Sekunde), die dann in einer solchen
Ortsbestimmungsanlage verwandt werden. Solche kurzzeitigen Sendungen können z. B.
irgendeiner anderen Sendung periodilsch über lagert werden, die dann nur sehr kurz
andauernden Anderungs- oder Unterbrechungsperioden unterworfen ist. Andererseits
können die kurzzeitigen Sendungen in schneller Aufeinanderfolge gesendet werden.
In diesem Fall würde die Ortsbestimmungsanlage eine Anzahl verschiedener Positionsanzeigen
liefern, die derart schnell aufeinanderfolgen könnten, daß sie selbst zum Zweck
der Ortsbestimmung und auch in einem sich schnell fortbewegenden Fahrzeug, wie z.
B. in einem Flugzeug, als gleichmäßige Anzeigen angesehen werden können.
-
Erfindungsgemäß wird in einem solchen drahtlosen Ortsbestimmungssystem,
in dem elektron magnetische Wellen von festen Sendern aufeinanderfolgend gesandt
werden, mit dem Ziel, einem fahrbaren Empfänger die Unterlagen zur Positionsanzeige
zu übermitteln, eine Vorrichtung vorgesehen, ulm Steuersignale zum Beginn jeder
Sendung auszusenden. Diese Signale dienen dazu, den
Betrieb eines
Speicher systems am Empfänger einzuleiten, damit die entsprechende Anzeige länger
aufrechterhalten werden kann, aIls die eigentliche Dauer der Sendung beträgt. Durch
diese Anordnung lcann die Sendedauer sehr viel kürzer gehalten werden, als die zur
Ablesung erforderliche Zeitdauer beträgt. Die verlangte Zeitdauer ist ferner dadurch
bedingt, um die von dem Empfänger gelieferten Anzeigenwerte niederzuschreiben. Der
Begriff Sendung soll dahingehend verstanden werden, daß er eine Anzahl Sendungen
darstellt, die zusammen eine Positionsanzeige liefern.
-
Die Erfindung läßt sich, wie gesagt, bei Ortsbestimmungssystemen
mit Phasenvergleich anwenden. In einem solchen System kann jede der erwähnten Sendungen
synchronisierte Signale enthalten, die von zwei oder mehr im Abstand voneinander
angeordneten Sendern gesandt werden, so daß mit Hilfe eines Vergleichs der Phase
der empfangenen Funkwellen an dem Empfänger eine Position 5 anzeige erhalten wind,
wobei ähnliche Sendungen aufeinanderfolgend, von verschiedenen Paaren; oder Gruppen
von Sendern ausgesandt werden. Es ist offensichtlich, daß in einem System, das die
Phasen der Funkwellen vergleicht, die gleichzeitig gesendeten Signale auf verschiedenen
Frequenzen gesendet werden müssen, wenn sie am Empfänger unterschieden werden sollen.
Die Verwendung von aufeinanderfolgenden' Sendungen zur unterschiedlichen Positionsanzeige
bedeutet deshalb. daß weniger verschiedene Frequenzen erforderlich sind und eine
Vereinfachung des Empfangsapparates erzielt wird.
-
Eine Empfangsvorrichtung, die in diesem phasenvergleichenden Ortungssystem
verwandt wird, kann einen Phasendiskriminator zur Erzeugung wenigsteins einer Spannung
enthalten. Diese Spannung entspricht dem Phasenwinkel zwischen den empfangenen Signalen.
Ferner enthält die Empfangseinrichtung zweckmäßig ein durch die erwähnten Steuersignale
zu betreibendes Relais. Dieses Relais dient dazu, um einen Kondensator während einer
gewissen Zeitdauer mit dem Phasendiskriminator zu verbinden. Diese Zeitdauer ist
ein wenig kürzer als die Empfangsdauer der Navigationssignale. Der Kondensator wird
mit der erwähnten Spannung aufgeladen. Die Empfangsvorrichtung enthält in ihrer
Ausführungsform weiterhin eine Vorrichtung, die mit dem Kondensator gekoppelt bst
und die an ihm angelegte Ladung anzeigt.
-
Andere Ausgestaltungen der Erfindung sind aus der folgenden Beschreibung
einer Ausführungsform der Erfindung ersichtlich. Im einzelnen ist Fig. I ein Blockschema
des Oszillators, der Verriegelungseinheit und des Antennenspeisesystems einer Hauptsendestation;
Fig. 2 ist ein Blockschema der Kristallverriegelungseinheit für einen Nebensender;
Fig. 3 ist ein Blockschema einer Antriebsiverriegelungseinheit für einen Nebensender;
Fig. 4 ist ein Blockschema des Empfängers; Fig. 5 ist ein Schaltschema eines Teiles
des Anzeigehaltesystems in dem Empfänger.
-
Das in Fig. I bis 4 d.argestellte Ortungssystem umfaßt in der im
folgenden beschriebenen Ausführungsform vier Sendestationen, von denen eine die
Hauptsendestation darstellt, die normalerweise auf der sechsten harmonischen Schwingung
der Grundfrequenz sendet und die anderen drei Nebensender sind, die normalerweise
auf der achten, neunten und fünften harmonischen Schwingung senden und als rote,
gründe und purpurne Nelbensender bekannt sind. Diese vier Sender bilden eine Kette.
Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich, soweit es sich um die Sender handelt,
auf eine einzige Kette. Der auf einem Fahrzeug angebrachte Empfänger kann jedoch
aus dem Bereich der einen Kette in den einer anderen bewegt werden. Diese verschiedenen
Ketten sind einander ähnlich, aber um eine Interferenz der verschiedenen Ketten
zu vermeiden, arbeiten die verschiedenen Ketten auf etwas verschiedenen Grundfrequenzen.
-
Die Sendungen auf den obenerwähnten Frequenzen liefern eine genaue
Positionsbestimmung nach Art des bekannten Verfahrens. Manchmal wird eine gröbere,
aber weniger mehrdeutige Positionsanzeige gefordert (vgl. die britische Patentschrift
630 698), die durch periodische Modifixierung der Sendungen von den verschiedenen
Sendern erreicht wird. Um die nachfolgende Beschreibung zu vereinfachen, werden
die Flächen zwischen benachbarten Linien gleicher Phasenlage in einem feinen Netz,
die einen Winkelbereich von 360 elektrischen Graden umfassen, als Gassen bezeichnet.
Das grobe Netz ermöglicht es, eine bestimmte Gasse aus einer Anzahl zu identifizieren.
-
Deshalb werden die Sendungen, die ein grobes Netz liefern, im nachfolgenden
als Gassenidentifizierungssendungen bezeichnet werden.
-
In der nun zu beschreibenden Anordnung werden die purpurnen und grünen
Nebensendungen einmal in der Minute für die Dauer einer halben Sekunde unterbrochen
und eine Welle mit der neunten harmonischen Schwingung (d. h. mit der normalen grünen
Frequenz) wird von dem roten Nebensender zusätzlich zu der Welle mit der achten
harmonischen Schwingung ausgesandt. Der Haupt sender übernimmt gleichzeitig die
fünfte harmonische Schwingung (Id. h. die der purpurnen Frequenz). Der Empfänger
kann während der Dauer dieser Sendungen einen Phasenvergleich zwischen den vom Hauptsender
und dem roten Nebensender .mpfangenen Wellen bei einer Frequenz vornehmen, die niedriger
ist als die Frequenz, bei der während der normalen Sendungen der Phasenvergleich
stattfindet. Auf diese Weise kann eine gröbere, aber weniger vieldeutige Positionsbestimmung
vorgenommen werden. Die Unterbrechung der normalen Signale ist von solch kurzer
Dauer, daß die normale genaue Positionsanzeige nicht beeinflußt wird. Die normalen;
Anzeiger können so gedämpft werden, daß eine augenblicklich eintretende Veränderung
der Anzeige vermieden wird. 15 Sekunden später werden die Sendungen von dem roten
und von dem purpurnen Sender für die Dauer einer halben Sekunde unterbrochen. Während
dieser Zeit
sendet der grüne Neben sender auf der achten und neunten
harmonischen Frequenz und der Hauptsender auf der fünften; und sechsten harmonischen
Frequenz. Nach weiteren 15 Sekunden werden die Sendungen des roten und grünen Nebensenders
kurz unterbrochen. Der purpurne Nebensender übernimmt die achte und. neunte, der
Hau,ptsender zusätzlich die fünfte Harmonische. Es ist offen sichtlich, daß in diesem
Fall die normale Sendung des purpurnen Nebensenders unterbrochen, und durch zwei
Sendungen auf anderen Frequenzen ersetzt werden muß. Es folgt ein Zeitraum von einer
halben Minute, in dem die normalen Sendungen wieder aufgenommen werden, bis die
nächste Identifizierungssendung des roten Netzes ausgesandt wird.
-
Die erforderlichen Schaltvorgänge an den Nebensendern und bei den
Empfängern werden, wie es weiter unten beschrieben wird, automatisch mittels sehr
kurzzeitiger Signale von dem Hauptsender gesteuert. Diese Steuersignale bestehen
au.s einer kleinen Frequenzänderung für die Dauer einer Fünfundzwanzigstelsekunde.
-
Fig. I ist ein Blockschema des Hauptoszillators, der Verriegelungseinheit
und des Anten.nen.speise system.s. Ein Kristalloszillator I, der a.ls äußerst stabiler
Osillator ausgebildet ist, speist einen Teiler 2, dessen abgegebene Frequenz die
Grundfrequenz der Anlage darstellt. (In allen. Blockschemas sind die angeführten:
Frequenzen harmonische Schwingungen dieser Grundfrequenz.) Die abgegebene Schwingung
wird einem Impulsgeber 3 zugeführt, dessen abgegebene Leistung aus; einer Anzahl
von kurzandauernden Impul-sen besteht. Wenigstens die ersten zehn der h.armonischen
Schwingungen dieses Signals besitzen die gleiche Amplitude und weisen genau die
gleiche Phasenbeziehung zu einer gemeinsamen Grundfrequenz auf. Dies ist die für
dieses System geeignete Phasenbeziehung aller ausgesendeten Signale im Standort
der Hauptantenne. Dieses Impulsgebersignal wird deshalb als Phasenstandard für das
Normalsignal des Hauptsenlders und für das Hauptgassenidentiflzierungss ignal verwandt.
-
Ferner wird es den Verstärkern 4 und 4' zugeführt.
-
Der Verstärker 4 ist auf die sechste harmonische Frequenz abgestimmt,
die für das normale Hauptsignal benötigt wird. Die abgegebene Leistung des Verstärkers
4 speist einen Verstärker 5. Die abgegebene Leistung des Verstärkers 5 wird der
Antenne 6 über das geeichte Phasenverstellgoniometer 7, den Sperrverstärker 8, den
Treibervorverstärker 9, den Leistungsverstärker I0, den Parallelschwingungskreis
II, die Antennenkabelverbindung und den Sperrkeis I2 und den Antennenabstimmkreis
13 zugeführt. Die Auffangwicklung 14 ist eng mit der Erdrückführung der Antenne
gekoppelt und liefert eine Spannung, die um 900 gegen den Antennen strom phasen
verschoben ist. Dieses Signal wird durch die Leitung 15 wieder an die Eingänge der
Verstärker 16 und 16' zurückgeführt. Vorzugsweise wird ein Stufenkopplungstransformator
zwischen die Leitung und die Verstärker eingesetzt.
-
Dabei i.st der Transformator derart ausgebildet, daß er keine Phasenverschiebung
verursacht. Der Verstärker I6 liefert ein Phasenverriegelungssignal, wenn seine
abgegebene Leistung mit dem abgegebenen Signal des Verstärkers 4 in dem Di,skriminatorkreis
I7 kombiniert wird. Das Phasenverriegelung,ssignal wird einem Elektronenphasensteuerkreis
18 zugeführt, der einen Verstärker 5 beeinflußt, um die Phase seiner abgegebenen
Leistung zu kontrollieren, so daß eine feste Phasenbeziehung zwischen der abgegebenen
sechsten harmonischen Frequenz des Verstärkers 4 und dem Signal mit der sechsten
harmonischen Frequenz, die von der Antenne 6 abgestrahlt wird, aufrechterhalten
wird. Die an die Elektronenphasensteuerung angelegte Spannung wird von der Anzeigeeinheit
19 angezeigt. Die Steuerspannung wird normalerweise durch Handverstellung des Goniometers
7 annähernd auf Null gehalten.
-
Die oben beschriebene Einrichtung erzeugt eine normale Hauptsendung
auf der sechsten harmonischen Frequenz, die durch den Kristalloszillator I stabil
gehalten ist. Für die oben angegebene Identifizierungssendung wird die normale Sendung
kurz unterbrochen. Während der Unterbrechung wird eine Signalfrequenz ausgesandt.
E.s werden zwei Signalgebungsfrequenzen verwandt, von denen die eine um 60 Hz geringer
und die andere um 600 Hz höher als die normale Frequenz ist. Um den Beginn der Identifizierungssendung
für das rote Netz anzuzeigen, wird das um 60 Hz geringere Signal für die Dauer einer
Fünfundzwanzigstelsekunde gesendet. Für das grüne Netz wird das um 60 Hz höhere
Signal für die Da.uer einer Fünfundzwanzigstelsekunde ausgesandt, und für das purpurne
Netz folgt auf das um 60 Hz geringere Signal unmittelbar die 60 Hz höhere Signalfrequenz.
-
Für jede Gassenidentifizierungsperiode folgt auf das normale Signal
für die Dauer einer halben Sekunde eine purpurne (d. h. die fünfte harmonische Schwingung)
Signal sendung. Diese beiden Signale haben dieselbe Phasenbeziehung zueinander,
so wie sie auch in der abgegebenen Leistung der Impulsgebereinheit 3 vorhanden ist.
-
In Fig. I ist ein Synchronmotor 20 mit einer Welle 24 versehen, die
die Schalter2I, 22 und 23 mit einer Umdrehung pro Minute dreht. Der Schalter 2'1
schließt den Halbsekundenzeitgeber 25 und den Zeitgeber 26 für ein,e Fünfundzwanzigstelsekunde
Die hintere Kante des Fün.funjdzwanzigstelsekundenimpulses des Zeitgebers 26 schließt
den Fünfundzwanzigstelsekundenzeitgeber 27 Der Hal'bsekundenzei tgeber 2-5 öffnet
den Sperrverstärker 28, der für diesen Zeitraum Impulse der fünften harmonischen
Schwingung an die Antenne 6 über die Einheiten 9', 10', II' und I2' durchläßt, die
den Einheiten 9, I0, 11 und I2 ähnlich sind. Die um 60 Hz geringere Signalfrequenz
wird durch einen Kristalloszillator 29 erzeugt, der mit einer um 60 Hz geringeren
Frequenz schwingt als der Oszillator I. Die abgegebene Leistung des Oszillators
29 speist einen Sperrverstärker 30, der seinerseits den Treibervorverstärker g speist.
Die
um 60 Hz höhere Signalfrequenz wird durch ähnliche Einheiten
29' und 30' geliefert. Die Sperrverstärker 30, 30' und 8 werden durch die abgegebene
Leistung der erwähnten Kommutatorschalter 22 und 23 wie dargestellt gesteuert.
-
Da ,die Signale der fünften harmonischen Frequenz nur während sehr
kurz dauernden Perioden gesandt werden, ist ein Speicherkondensator 3I vorgesehen,
um die von dem Diskriminator I7' an die Elektronenphasensteuerung 18' gelegte Spannung
genügend lange aufrechtzuerhalten, so daß die Spannung an einem An zeiger 32 abgelesen
werden kann.
-
Der Nebensender umfaßt eine Hilfskri stallverriegelungseinheit, eine
Treibereinheit und das Antennenspeisesystem. Eine Aufgabe der Nebenkristallverriegelungseinheit
besteht darin, eine kristallgesteuerte abgegebene Leistung des Impulsgebers zu liefern,
welche der abgegebenen Leistung der Einheit 3 in Fig. 1 ähnlich ist, die um einen
Betrag in der Phase nacheilt, der gleich den Phasendifferenzen ist, die durch die
Entfernung zwischen der Hauptantenne und der Nebensenderantenne dargestellt werden.
Eine zweite Funktion dieser Einheit besteht darin, ein gleichzeitiges Gassenidentifizierungsschalten
zu ermöglichen. Eine der Funktionen der Antriebseinheit ist darin zu sehen, daß
sie eine Synchronisation zwischen der Phase des von der ersten Einheit erhaltenen
Impulsgebersignals und der Phase des gesendeten Signals des Nebensenders herstellt.
Eine zweite Funktion dieser Einheit ist es, Signalschleusen zu bilden, die von den
von der ersten Einheit gelieferten Schaltvorgängen betrieben werden.
-
Die Kristallverriegelungseinheit des Nebensenders ist in Fig. 2 in
einem Blockschema dargestellt. In der oberen rechten Ecke ist ein Impulsgeber 40
dargestellt, dessen abgegebenes Signal die Antriebseinheit speist. Das diesem Impulsgeber
zugeführte Signal wird von dem Teiler 41 erhalten.
-
Dieser Teiler wird normalerweise durch einen phasengesteuerten Kristalloszillator,
der mit der Hauptfreqnenz arbeitet, betrieben. Die Hauptfrequenz ihrerseits wird
von dem erhaltenen Hauptsignal kontrolliert. Dies läßt eine Vieldeutigkeit von 6:
1 des Signals nach der Teilung zu, die durch eine einmal in der Minute stattfindende
Verriegelung an dem Teiler durch ein Signal korrigiert wird, das dadurch erhalten
wird, daß man das. purpurne und das Hauptsignal (d. h. die Signale mit der fünften
und sechsten harmonischen Frequenz), die von dem Hauptsender während der eine halbe
Sekunde dauernden Zeit der Gassenidentifizierung gesendet werden, überlagert. Eine
Elektronenschalteinheit 42 wird verwandt, um die dem Teiler zugeführte Leistung
zu schalten. Das Signal mit der Hauptfrequenz wird von dem Oszillator 43 über einen
Signalbegrenzer 44 dem Eingang der Schalteinheit 42 zugeführt. Ebenso wird das während
der kurzzeitigen Gassenidentifizierungssendung empfangene Signal der Grundfrequenz
an. die Schalteinheit 42 über den Begrenzer 45 geführt. Diese Begrenzer werden benutzt,
um eine genauere Phasenverriegelung an, dem Teiler zu gewährleisten.
-
Das Signal mit der Grundfrequenz wird von den Hauptsignalen erhalten,
die von der Empfangsantenne 46 in der nachfolgend beschriebenen Weise aufgefangen
werden. Die empfangenen Signale werden einem Verstärker 47, der auf die fünfte harmonische
Schwingung abgestimmt ist, zugeführt, auf den ein Kristallfilter 48, ein kalibriertes
Goniometer 49 zur Phasensteuerung und der Mischer 50 folgen. Die Empfangsantenne
46 wird zugleich an den Verstärker 51, der auf die sechste harmonische Frequenz
abgestimmt ist, geschaltet, auf den ein Kristallfilter 52, ein Verstärker 53 und
der Mischer 50 folgen. Der dem Mischer 50 zugeführte Takt der Signale mit der fünften
und sechsten harmonischen Frequenz wird als Leistung davon abgegeben und dem Verstärker
54 zugeführt. Das abgegebene Signal in der Grundfrequenz des Verstärkers 54 wird
über eine Phasenverstelleinrichtung 55 an den bereits erwähnten Signaibegrenzer
45 gegeben. Eine Phasenstandardisierungsanzeige wird mittels des Diskriminators
56 erreicht, der die Phase der Signale in der Grundfrequenz der Verstärker 54 und
57 miteinander vergleicht. Der Verstärker 57 wird mit Signalen dieser Grundfrequenz
von dem Teiler 41 gespeist. Die abgegebene Diskriminatorleistung wird von dem Röhrenvoltmeter
59 angezeigt, welches mit einem Meßschalter 58 versehen ist.
-
Der Kristalloszillator 43 wird mit zwei Kontrollsignalen zur Kontrolle
der Phase seiner abgegebenen Leistung versehen. Eines ist dabei eine Schnellkontrolle
und wird von einem Diskriminator abgeleitet, der das empfangene Hauptsignal und
das Signal mit der Hauptfrequenz des Impulsgebers 40 miteinander vergleicht. Das
zweite ist eine Langsam- oder Feinkontrolle und wird von einem Diskriminator hergeleitet,
der die beiden obenerwähnten Signale nach der Frequenzvervielfachung miteinander
vergleicht. Die Schnellkontrolle überholt die Feinkontrolle, wie im nachfolgenden
in Einzelheiten beschrieben werden wird, und schaltet somit die Vieldeutigkeiten
der Feinkontrolle, welche auf der Frequenzvervielfachung beruhen, aus. Die Schnellkontrolle
ist so angeordnet, daß sie nur dann in Tätigkeit tritt, wenn die Abweichung den
festgesetzten Betrag übersteigt.
-
Der Diskriminator 60 der Schnellkontrolle vergleicht die Phase der
abgegebenen Signale auf der sechsten harmonischen Frequenz der Verstärker 53 und
61. Der Verstärker 61 wird von der abgegebeneu Leistung des Impulsgebers 40 über
das geeichte Goniometer 62 und Verstärker 63 gespeist. Die abgegebene Leistung des
Diskriminators 60 wird über einen mit 0,5 Sekunden arbeitenden Abschalter 65 dem
+-Fehlerschaltstromlkreis 64 zugeführt, wobei der Schalter65 während der Gas.seni
dentiflzierungszeit den Vorgang blockiert. Die abgegebene Leistung des Verstärkers
53 wird über den Vervielfacher I68 dem Verstärker 66 zugeführt. Ebenso wird die
abgegebene Leistung des Verstärkers 61 durch einen Vervielfacher 67 dem Verstärker
68 zugeführt. Der Diskriminator 69 vergleicht die Phase der Signale
von
den Verstärkern 66 und 68 miteinander, und seine abgegebene Leistung wird an einen
Gleichstromverstärker 70 und auch an das Phasenianzeigeinstrument 7I gelegt.
-
Die abgegebene Leistung des Verstärkers 70 wird als Frequenzsteuerspannung
an den Kristall des Oszillators 43 über einen Ausschalter 72 geführt, der eine Änderung
der Steuerspannung während der Gassenidentifizierungsperioden verhindert. Das Anlegen
einer Spannung an den Kristall hat eine leichte Frequenzänderung zur Folge und damit
eine langsame Änderung der Phase wider abgegebenen Leistung. Während ,der eine halbe
Sekunde dauernden Gassenidentifizierungsperioden, wenn die Steuerspannung durch
den Ausschalter 72 unterbrochen ist, schwingt der Oszillator mit Iderseliben Frequenz
weiter und hält somit die erforderliche Phase der Nebensignale aufrecht. Die Unterbrechung
der Verriegelung emit dem Hauptsignal während dieser Perioden verhindert irgendwelche
Fehler, die auf ein Mischen, der gesendeten Nebensignale der achten und neunten
harmonischen Frequenz zurückzuführen sind. Wie im vorhergehenden bereits erklärt,
kann Idieses Mischen ein Signal der sechsten harmonischen Frequenz erzeugen.
-
Ein Ans sieben und Synchronisieren der drei Perioden der Gassen identifizierung
(Rot, Grün, Purpur) erhält. man durch die Zeitgebervorrichtung, die das Plusfrequenzfilter
73 und das Minusfrequenzfilter 74 umfaßt, die mit dem Ausgang des Verstärkers 51
gekoppelt werden, sowie die vier Elektronenzeitgeber 75, 76, 77 und 78. Durch d.ie
Betätigung des 5-Sekunden-Zeitgebers 78 wird die rote, durch den 5-Sekunden-Zeitgeber
75 die grüne, und durch die Betätigung der Zeitgeber 75 und 78 wird die purpurne
Periode ausgesiebt. Die Dauer der Sendungen wird durch den Halbsekundenzeitgeber
77 kontrolliert. Die 5-Sekunden-Zeitgeber 75 und 78 betätigen Röhren, um die Identifizierungsperioden
zu kennzeichnen. Sie wählen ebenfalls die Zeiten für den Betrieb der 0,4-Sekunden-Steuerung
aus, die an. die Elektronenschalteinheit 42 angelegt wird, sowie die Zeit für die
o,5 Sekunden dauernde Sendung des Identifizierungssignals des Nebensenders. Der
0,4-Sekunden-Zeitgeber 76 ist so angeordnet, daß er alle Meßstromkreise für die
Phasenanzeigeinstrumente betätigt, die die Phasenablesung, dlie während der kurzzeitigen
Gassenidentifizierungssendungen erhalten werden', fest:-halten, um ein leichtes
Ablesen zu ermöglichen. Die abgegebene Leistung des Signalbegrenzers 44 wird ebenfalls
an einen Teiler 79 geführt, der seinerseits den Impulsgeber 80 speist. Der Teiler
und Impulsgeber sind ähnlich wie die ent.sprechenden unter 41 und 40 dargestellten
Vorrichtungen ausgebildet.
-
Die abgegebene Leistung des Impulsgebers 80 wird als Bezugssignal
zum Standardisieren der Einheit verwandt, wie dies anderwärts bereits vorgeschlagen
ist.
-
Die der Nebenantriebsvornichtung, welche in Fig. 3 dargestellt ist,
zugeführte Leistung wird von dem abgegebenen Signal des Impulsgebers 40 der Nebenkristallverriegelungseinheit,
die in der Fig. 2 dargestellt ist, erhalten. Die Ähnlichkeit der Fig. I und 3 ist
derart groß, daß es nur erforderlich ist, den, kleinen Unterschied zu beschreiben.
-
Einander ähnliche Einheiten in Fig. I und 3 weisen die gleichen Bezugszeichen
auf. Der wesentliche Unterschied liegt in der Diskriminatorsteueranordnung, die
zwei Diskriminatoren 83 und 84 verwendet, von denen der zweite die Signale bei vervielfachter
Frequenz vergleicht. Die gesamte ab gegebene Leistung der beiden Diskriminatoren
wird durch das Elektronenvoltmeter 86 angezeigt.
-
Der Meßschalter 87 würde normalerweise auf beständige Ablesung geschaltet
sein. Andererseits würde in der Leitung für die zusätzliche Gassen identifizierungsfrequenz
der Schalter 87 so eingestellt sein, d:aß er die Ablesung festhält, die während
der kurzen Perioden, wenn die Gassenidentifizierungssignale gesendet werden, erhalten
wird.
-
Diese zweite Leitung für die Gassenidentifizierungssignale wird durch
die gestrichelten Linien 85 angedeutet, die die entsprechende Antriebseinheit darstellen,
die der schon beschriebenen ähnlich ist.
-
Bei dem purpurnen Nebensender enthält d!ie Antriebseinheit drei Leitungen,
d. h. eine Leitung für die normalen Signale der purpurnen Frequenz, eine zweite
Leitung für die Gassenidentifizierungssignale der roten Frequenz und eine dritte
Leitung für die Gassenidentifizierungssignale der grünen Frequenz.
-
Fig. 4 ist ein Blockschema des Empfängers, der in diesem Ortungsverfahren
verwandt wird,. Die von der Antenne 110 aufgefangenen Signale werden vier Verstärkern
III, II2, 113 und 114 zugeführt, wobei der Verstärker 111 auf die sechste, Verstärker
112 auf die fünfte, Verstärker 113 auf die achte und Verstärker 114 auf die neunte
harmonische Frequenz der Grundfrequenz abgestimmt ist. Vo,n den Verstärkern werden
die Signale durch fünf Bänder umfassende Aufnahme-Drossel-Kristallfilterkreise 115
bis 118 geführt, die die Signale der erwünschten Ketten aussieben. Diese Filterkreise
können Kristalle enthalten, die auf jede der Frequenzen abgestimmt ist, sowie eine
Schaltvorrichtung, um die Kristalle den Frequenzen der erwünschten Ketten entsprechend.
in die Aufnahmekreise zu schalten, ferner um gleichzeitig die anderen Kristalle
in Drosseikreise zu schalten. Diese Anordnung ermöglicht es, daß die erwünschten
Signale empfangen ulnd isoliert werden, obgleich die verschiedenen Ketten auf nahe
beeinanderliegenden Frequenzen senden können.
-
Während der Perioden normaler Sendung werden die Signale von den
drei Nebensendern jedes für sich mit den Signalen von dem Hauptsender verglichen,
um die Feinpositio'nsbestimmungen zu liefern., die auf den roten, grünen und purpurnen
Anzeigeinstrumenten des Diskriminators und der Anzeigeeinheiten 119, I20 und 121
angezeigt werden. Um diesen Phasenvergleich zu bewirken, werden die Nebensignale
in ihrer Frequenz durch die Vervielfacher 122, 123 und I24 vervielfacht, ehe sie
den Diskriminatoren 119 bis 121 zugeführt werden und die Hauptsignale werden vonl
den Ver-
vielfachern I25 bis I27 vervielfacht, um somit die zweite
zugeführte Leistung zu den drei Diskriminatoren zu liefern.
-
Für die Gassenidentifizierungssendung sind zwei Diskriminatoren I28
und I29 vorgesehen, die beide während jeder der eine halbe Sekunde dauernden Gassenidentifizierungssendungen
arbeiten. Der Dis kriminator 128 vergleicht die Phase des ersten Signals; in der
Grundfreqenz, das durch Mischen von den Filtereinheiten der empfangenen Signale
der achten und neunten harmonischen Frequenz II7, II8 erhalten wird, mit der Phase
eines zweiten Signals der Grundfrequenz, das durch Mischen der Signale der sechsten
und fünften harmonischen Frequenz erhalten wird. Während der Gassenidentifizierungssendungen
vergleicht also dieser Diskriminator I28 bei der Grundfrequenz ein Signal, das von
den Hauptsendungen abgeleitet wird, mit einem Signal, das von einem der Nebzisender
erhalten wird.
-
Der Diskriminator 129 vergleicht die Phasen der beiden Signale bei
der Frequenz der sechsten harmonischen Frequenz. Eines dieser Signale ist die sechste
harmonische Frequenz, die direkt von der Hauptsendestation empfangen wird, während
das andere von den Nebensendungen erhalten wird, indem man die abgegebenen Leistungen
der Vervielfacher 122 und I23 mischt. Da der Diskriminator I29 Signale derselben
Sender vergleicht wie Diskriminator I28, jedoch diesen Vergleich bei einer versechsfachten
Frequenz vornimmt, würde ein phasenmessendes Instrument, das von dem Diskriminator
I29 betrieben wird, und einen ähnlichen Aufbau wie die vom Diskriminator I28 betriebene
Anzeigevorrichtung aufweist, sechs volle Perioden der Phasenänderung für jede Periode
messen.
-
Die abgegebene Leistung des Grundfrequenzdiskriminato'rs I28 wird
an ein bekanntes Phasenwinkelanzeigeinstrument gelegt (vgl. die britische Patentschrift
620 480). Anstatt nur einen einzigen Zeiger, der eine kreisförmige Skala bestreicht,
zu. besitzen, ist dieses Instrument so abgeändert, daß es einen 6oCL5ektorenanzeiger,
z. B. eine transparente Platte, besitzt, der einen Sektor darstellt, der sich über
6o der Skala erstreckt. Der Diskriminator 129 der sechsten harmonischen Frequenz
betreibt ein zweites Phasenwlinkelanzeigeinstrument, das in einem Gehäuse mit: dem
Anzeiger für die Grundfrequenz untergebracht ist.
-
Dieser Anzeiger der sechsten harmonischen Frequenz ist im Verhältnis
6: 1 untersetzt und mit sechs Zeigern ausgestattet, die sich um einen Winkelbetrag
voneinander unterscheiden, wobei die Trennung zwischen jedem Zeiger 600 beträgt.
-
Diese beiden Anzeigeinstrumente haben einen ge meinsamen Mittelpunkt
und bestreichen eine Skala.
-
Es ist ersichtlich, daß das Grundfrequenzinstrument eine weniger mehrdeutige
Ablesung zuläßt. Der An zeiger der sechsten harmonischen Frequenz andererseits wird,
da er mit einem Signal höherer Frequenz betrieben wird, eine genauere Anzeige ergeben,
aber eine Mehrdeutigkeit ist insofern möglich, daß jede Phasenbestimmung auf sechs
mögliche Positionen zutreffen kann. Die möglichen Positionen werden durch die sechs
Zeiger angezeigt. Der 60°-Sektor, der durch den Grundfrequenz an zeiger angezeigt
wird, wird einen Zeiger des Anzeigeinstrumentes für die sechste harmonische Frequenz
aufweisen und auf diese Weise anzeigen, welche Anzeige zutreffend ist. Der Grundfrequenzanzeiger
und der Anzeiger der sechsten harmonischen Frequenz müssen während der kuiren Zeit
der Gasseni dentifizierungss endungen in Tätigkeit treten, und sind deshalb schnellansprechend
ausgebildet und mit Speicherkreisen ausgestattet. Die drei Anzeiger II9, 120, I2I
für die genaue Positionsanzeige andererseits arbeiten kontinuierl,ich während der
normalen Sendungen.
-
Ferner sind die Anzeiger gedämpft, um augenblicklich eintretende Störungen,
während der Zeit der Gas seni dentifizierungs sendungen zu vermeiden.
-
Derselbe Grundfrequenzanizeiger und Anzeiger für die sechste harmonische
Frequenz werden für jede der drei Gassenidentifizierungssendungen verwandt und sie
sind deshalb mit drei in geeigneter Weise geeichten Skalen versehen, wobei die entsprechende
Skala während der Periode beleuchtet wird, in der die Anzeige auf dem Instrument
festgehalten wird. Vorzugsweise kann diese Zeit etwa 5 Sekunden betragen.
-
Das zeitlich abgestimmte Einschalten der Beleuchtung der Skalen und
,der Betriebsstellung der Speicherkreise wird durch Frequenzsignale von Fünfundzwanzigstelsekundendauer
von dem Hauptsender gesteuert, die von einer der Leitungen jeder der fünf Bandaufnahmekristallfilterkreise
I30, I3I aufgenommen werden, wobei der Filterkreis I30 auf die um 60 Hz höhere Frequenz
der sechsten harmonischen Schwingung und der Filterkreis I3I auf die um 60 Hz geringere
Frequenz der sechsten harmonischen Frequenz abgestimmt ist.
-
Ein Bezugsimpulsgeber I32 ist zur Abgabe von phasenstandardi sierenden
Signalen vorgesehen.
-
Wenn der Impulsgeber durch eine zugeführte Ein gangsspannung von der
Hauptsendestation erregt wird, liefert er Signale, welche in der Frequenz genau
den gesendeten Signalen entsprechen. Eine Schaltvorrichtung ist am Eingang zu den
Verstärkern III bis 114 vorgesehen, um die Bezagssignale an den Empfänger zu legen.
Dadurch werden die Anzeigeinstrumente mechanisch auf Null eingestellt. Durch diese
Maßnahme benötigt man keine Phasenverstellvorrichtungen in den Verstärkern.
-
Der Phasendiskriminator und der Anzeigespeicherkreis für den Empfänger
ist in Fig. 5 dargestellt. Die beiden in bezug auf ihre Phase zu vergleichenden
Signale werden an die Eingänge der Transformatoren I40 und I4I gelegt. Der Phasendiskriminator,
der durch die Doppeldiodenröhren I42 und I43 und ihre zugeordneten Stromkreise gebildet
wird, ist bekannt (vgl. die britische Patentschrift 624042). An den Klemmen 144
und I45 liefert der Transformator I4!O zwei Signale. die sich in Phasenopposition
befinden. Der Transformator 141 ist so angeordnet, daß er zwei um 900 gegeneinander
phasenverschobene Signal-
spannungen an den Klemmen 146, 147 ergibt.
Diese Signalspannung, die an eine der Dioden der Röhre I42 gelegt wird, ist die
vektorielle Summe der Sigmalspannung an der Klemme I44 und der Signalspannung an
der Klemme 147. Die Signal spannung, die an die andere Diode der Röhre 142 gelegt
wird, ist die vektorielle Summe der Signalspannung an der Klemme 145 und der Signalspannung
an der Klemme 147. Die Gleichspannungen an. den Kow densatoren 148 und 149 sind
proportional den Signalspannungen, die an die beiden Dioden der Röhre I42 angelegt
werden. .Die Gleichspannung im Punkte I50 ist daher gleich der Hälfte des Spannungsunterschiedes
an den beiden Kondensatoren 148 und 149.
-
Die an die Diodenteile der Röhre I43 angelegten Spannungen entsprechen
den Spannungen, die an die Röhre I42 angelegt werden, mit der Ausnahme, daß die
Signalspannung an der Klemme 146 durch die Spannung an der Klemme I47 ersetzt wird.
Die Gleichspannungen an den Kondensatoren 151 und 152 sind proportional den Signalspannungen,
die an die beiden Diodenteile der Röhre 143 angelegt werden und die Spannung im
Punkte I53 ist die Hälfte der Spannungsdifferenz an den bei-den Kondensatoren 151
und 152.
-
Die Gleichspannungen in den Punkten I50 und 153 unterscheiden sich
insofern, daß die eine als der Sinus des Phasenwinkels zwischen den den Transformatoren
140 und 141 zugeführten Signalen in den Punkten 154 und 146 und daß die andere als
Cosinus dieses Phasenwinkels dargestellt werden kann. Wenn die Relaiskontakte I55
und I56 geschlossen sind, wird der Punkt I50 mit dem Gitter einer Kathoden-Verstärker-Röhre
I57 verbunden, während der Punkt 153 mit dem Gitter einer zweiten Kathoden-Verstärker-Röhre
158 verbunden wird. Es wird angenommen, daß die Relaiskontakte genügend lange in
geschlossener Stellung gehalten werden, um die Speicherkondensatoren 159 und 160
auf das Potential der Punkte 150 und 153 aufzuladen. Beim Öffnen der Relaiskontakte
werden die Kondensatoren ihre Ladung, welche zur genauen Phasenanzeige dient, behalten.
Das Anzeigein strument I6I wird in die Ausgangskreise der Röhren I57 und I58 geschaltet.
Durch die Kondensatoren wird eine genaue Ablesung, die dem festgelegten Phasenwinkel
entspricht, für eine beträchtliche Zeitspanne aufrechterhalten. Dabei ist die nötige
Sorgfalt aufzuwenden, daß kein Gitterstrom in den Röhren I57 und I58 fließt und
daß die; Verluste der Kondensatoren- I59 und I60 klein gehalten werden.
-
Um sicherzustellen, daß der Phasenunterschied zwischen den den Punkten
I54 und I46 zugeführten Signalen richtig angezeigt wird, müssen diese Signale von
genügend langer Dauer sein, um die Kondensatoren 159 und 160, während die Signale
an den Punkten I54 und I46 auftreten, voll aufzuladen. Es ist von Wichtigkeit, daß
die Relaiskontakte I55 und I56 so lange geschlossen werden, daß sich die Kondensatoren
159 und 160 voll aufladen können. Dabei darf die Ladezeit weder übernoch unterschritten
werden. Die Speicherkreise für die Phasenanzeiger der Sendestationen können ähnlich
aufgebaut sein wie der Speicherkreis in dem Empfänger in Fig. 5 dargestellt ist.
-
PATENTANSPROCHE: I. Anlage zur drahtlosen Ortsbestimmung, in der
Sendungen von festen Sendern nacheinanderfolgend ausgesandt werden, um eine Anzahl
von Positionsanzeigen auf einem beweglichen Empfänger zu liefern, dadurch gekennzeichnet,
daß eine Vorrichtung zur Aussendung von Steuersignalen zu Beginn jeder Sendung vorgesehen
ist, um die Betätigung eines Speichersystems an den Empfänger einzuleiten, daß die
entsprechende Anzeige für eine Zeitdauer aufrechterhält, die länger als die Dauer
der Sendung ist.