DE908747C

DE908747C - Display device for rotary radio beacon

Info

Publication number: DE908747C
Application number: DEL2755D
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Paul Hermanspann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1941-06-06
Filing date: 1941-06-06
Publication date: 1954-04-08

Description

Anzeigevorrichtung für Drehfunkfeuer Um Richtungsbestimmungen mit Hilfe von Drehfunkfeuern vorzunehmen, wird meist der Zeitpunkt größter oder geringster Empfangsintensität in irgendeiner Weise in Beziehung gesetzt zu dem eines zeitlich konstanten Impulses. Wenn man am Beobachtungsort die Richtung zum Drehfunkfeuer bestimmen will, so braucht also nur der zeitliche Abstand zwischen der Aussendung des Bezugsimpulses und dem Eintreffen der Richtstrahlung am Beobachtungsort bestimmt zu werden, wobei natürlich die Umiaufperiode bekannt sein muß.Indicator device for rotary radio beacons To help with directional determinations of rotating radio beacons, the point in time is usually the greatest or the least Intensity of reception related in some way to that of one in time constant momentum. When at the observation point the direction to the radio beacon want to determine, so only needs the time interval between the transmission the reference pulse and the arrival of the directional radiation at the observation site to become, whereby of course the period of rotation must be known.

Der Bezugsimpuis wird mittels gesonderter ungerichtet er Strahlung übermittdt.The reference pulse is generated by means of separate non-directional radiation transmits.

Es ist auch bekannt, die Richtungsbestimmung aus einer Phasenvergleichsmessung abzuleiten, indem die Hilfsstrahlung mit der Umdrehungsfrequenz der Richtstrahlung moduliert wird, so daß der Empfang beider Strahlungen unabhängig voneinander die Umdrehungsfrequenz des Funkfeuers mit konstanter und mit ortsveränderlicher Phasenlage ergibt. Es ist ferner bekannt, mit Hilfe der ungerichteten Strahlung kontinuierlich oder in konstanten Zeitabständen azimutabhängige Kennungen auszusenden, welche die Bezugsgrundlage für eine direkte Anzeige liefern. It is also known to determine the direction from a phase comparison measurement derive by the auxiliary radiation with the rotation frequency of the directional radiation is modulated so that the reception of both radiations independently of each other Frequency of rotation of the radio beacon with constant and variable phase position results. It is also known to use the omnidirectional radiation continuously or to send azimuth-dependent identifiers at constant time intervals, which the Provide a reference basis for a direct notification.

Die bekannten Verfahren haben in der Regel den Nachteil, daß sie sich nicht für das Gebiet der kurzen Wellen anwenden lassen. Die kurzen Wellen haben bekanntlich die Eigenschaft, daß sie sich vonviegend durch Raumstrahlung ausbreiten und deshalb wegen der fehlenden Dämpfung durch die Erdoberfläche mit verhältnismäßig kleinen Senderleistungen große Reichweiten zu erzielten gestatten. Andererseits ergeben sich bei ihnen aber durch Reflexion an den Ionosphärenschichten Polarisationsdrehungen und Laufzeitunterschiede, so daß außer bei der Eigenpeilung mit Kurzwellen.Adcock. The known methods usually have the disadvantage that they cannot be used for the area of short waves. The short waves have as is well known, the property that they spread mainly through space radiation and therefore due to the lack of damping by the earth's surface with relatively allow small transmitter powers to achieve large ranges. on the other hand However, they result in polarization rotations due to reflection on the ionospheric layers and running time differences, so that except for self-bearing with Kurzwellen.Adcock.

Systemen alle bekannten Funknavigationsverfahren auf dem Gebiet der kurzen Wellen nur bedingt brauchbar sind.Systems all known radio navigation methods in the field of short waves are only of limited use.

Grundsätzlich kann man das Drehfunkfeuerprinzip für die Navigation auch bei kurzen Wellen benutzen, wenn man durch ein geeignetes Sendesystem die ausgesandte Strahlung vertikal polarisiert und außerdem die Drehung des Funkfeuers so langsam vor sich gehen läßt, daß Laufzeitunterschiede durch Reflexion bzw. Mehrfachreflexion an der Ionosphäre keilne Rolle spielen. Basically you can use the rotary radio beacon principle for navigation Use even with short waves, if you have the transmitted one through a suitable transmission system Radiation polarized vertically and also the rotation of the radio beacon so slowly Lets go ahead that transit time differences due to reflection or multiple reflection play a key role in the ionosphere.

Benutzt man z. B. die in den Patentschriften 562 64I und 576 862 beschriebene Phasenmessung, so führt eine einfache Rechnung für den Phasenfehler und damit für den Richtungsfehler zu folgendem Ergebnis: Die Entfernung des Senders vom Beobachtungsort B in Fig. I möge 300 km betragen und die Höhe der reflektierenden Schicht I sei wookm. Der indirekte Strahl hat dann einen ungefähr 6o km längeren Weg als der direkte Strahl.If you use z. B. that described in patents 562,642 and 576,862 Phase measurement leads to a simple calculation for the phase error and thus for the direction error to the following result: The distance of the transmitter from the observation site Let B in Fig. I be 300 km and let I be the height of the reflective layer wookm. The indirect ray then has a path about 60 km longer than the direct one Beam.

Da zwei unterschiedliche Frequenzen, nämlich für die umlaufende Richtstrahlung und für die ungerichtete Hilfsstrahlung ausgesandt werden, die auf verschieden langen Wegen zum Empfangsort gelangen können, so tritt zwischen ihnen unter Umständen ein Laufzeitunterschied auf, der zu einer Fälschung der Richtungsmessung führt. Für die genannte Entfernung und eine Umdrehungszahl des Funkfeuers von 50 je Sek. ist der Fehler bei einfaches Reflexion 3,60, bei Mehrfachreflexion noch größer. Wird dagegen die Drehzahl der Richtstrahlung auf 0,5 je Sek. verringert, so beträgt der Fehler der Richtungsbestimmung unter den geschilderten Verhältnissen nur noch 0,036°.There are two different frequencies, namely for the circulating directional radiation and sent out for the undirected auxiliary radiation, which lasts for different lengths Because of how to get to the place of reception, it may happen between them Runtime difference, which leads to a falsification of the direction measurement. For is the stated distance and a speed of rotation of the radio beacon of 50 per second the error with single reflection 3.60, with multiple reflection even greater. Will on the other hand, if the speed of the directional radiation is reduced to 0.5 per second, then the Error in determining the direction under the conditions described is only 0.036 °.

Die Erfindung zeigt nun einen Weg, auf dem es gelingt, ein Drehfunkfeuer mit kurzen Wellen zu betreiben, ohne daß die vorerwähnten Nachteile auftreten. The invention now shows a way in which it is possible to use a rotary radio beacon to operate with short shafts without the aforementioned disadvantages occurring.

Die Erfindung bezieht sich auf die empfangsseitige Anzeigevorrichtung für Drehfunkfeuler, und zwar solcher Art, welche außer der rotierenden Richtstrahlung eine ungerichtete und in konstanten, zeitlichen, dem Umlaufweg proportionalen Abständen mit unterschiedlichen Kennungen modulierte Strahlung erzeugen, insbesondere für langsamen Umlauf der Richtstrahlung. Gemäß der Erfindung sind zwei rotierende Scheiben vorgesehen, von denen eine mit Hilfe der ungerichteten Straillang, die andere mit Hilfe der Richtstrahlung in ihrem Lauf synchronisiert ist, und die über ein Differentialgetriebe miteinander gekuppelt sind, das eine Anzeige der Vor- oder Nacheilung der mit der Richtstrshlung phasengleich laufenden Scheibe in bezug auf die mit unveränderlicher Phase laufende und damit die Winkelabweichung (Azimut) von einer bekannten Bezugsrichtung liefert. The invention relates to the display device at the receiving end for rotary radio beacons, namely of the kind that apart from the rotating directional radiation a non-directional and at constant, temporal, the circular path proportional intervals Generate radiation modulated with different identifiers, especially for slow circulation of the directional radiation. According to the invention are two rotating disks provided, one of which with the help of the undirected straillang, the other with Help the directional radiation is synchronized in its course, and via a differential gear are coupled to one another, which is an indication of the lead or lag of the with the Directional radiation in phase with the disk running in relation to the unchangeable Current phase and thus the angular deviation (azimuth) from a known reference direction supplies.

Dler Vorteil einer derartigen Anordnung besteht darin, daß rotierende Massen für langsame Umdrehungen sich viel einfacher herstellen lassen un<l auch hinsichtlich Raum- und Gewichtsbedarf viel vorteilhafter sind als elektrische Schuiigungskreise für langsame Frequenzen, vorzugsweise unter 1 Hertz. Überdies wird durch die rotierenden Scheiben erreicht, daß die bei Kurzwellen auftretenden Schwunderscheinungen keinen merklichen Einfluß mehr haben. Schließlich wird bei der Einrichtung nach der Erfindung durch die rotierenden Scheiben praktisch eine Mittelwertsbildung erzielt, so daß auch kurzzeitig auftretende Richtungsfehler durch Auswandern der Strahlung aus dem Großkreis sich nur unmerklich auswirken können. The advantage of such an arrangement is that rotating Masses for slow rotations are much easier to manufacture and also are much more advantageous in terms of space and weight than electrical Schuiigungskreise for slow frequencies, preferably below 1 Hertz. Moreover, it is due to the rotating Scheiben achieved that the fading phenomena that occur with short waves do not occur have a noticeable influence. Finally, in the device according to the invention practically averaging achieved by the rotating disks, so that also briefly occurring direction errors due to the radiation emigrating from the Great circle can only have an imperceptible effect.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung des dargestellten Ausführungsbeispiels. Am Aufstellungsort des Drehfunkfeuers werden zwei Strahlungen mit verschiedener Frequenz ausgesandt. Die erste Strahlung hat entsprechend der Fig. 2a eine Kreischarakteristik und ist in bestimmten, konstanten zeitlichen Abständen mit Kennungsimpulsen, vorzugsweise tonfrequenten Impulsen moduliert, und zwar sind diese Kennungsimpulse zeitlich so gestaffelt, daß zu einer bestimmten Lage der Richtstrahlung immer ein bestimmter Kennungsimpuls der Rundstrahlung S gehört. Die zweite Strahlung am Sendeort ist eine zwei- oder mehrfach gebündelte. In Fig. 2b ist als Beispiel das Diagramm einer gerichteten Strahlu;ng S' mit zwei Strahlenbündeln dargestellt. Die Zahl der Strahlenbündel dieser gerichteten Strahlung ist für das D+rehfunkfeuersystem nach der Erfindung gleichgültig, wenn nur jedes Strahlenbündel eine besondere Kennung hat, die z. B. in einem geeigneten Modulationston bestehen kann. Further details of the invention emerge from the following Description of the illustrated embodiment. At the installation site of the radio beacon two radiations with different frequencies are emitted. The first radiation has a circular characteristic in accordance with FIG. 2a and is in certain, constants Time intervals modulated with identification pulses, preferably tone-frequency pulses, namely, these identification pulses are staggered in time so that a certain Position of the directional radiation always a certain identification pulse of the omnidirectional radiation S heard. The second radiation at the point of transmission is two or more bundled. In Fig. 2b is as an example the diagram of a directed ray S 'with two Beams shown. The number of beams of this directed radiation is indifferent to the radio beacon system according to the invention, if only each Beam has a special identifier that z. B. in a suitable modulation tone can exist.

In dem in Fig. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Empfänger E1 so abgestimmt, daß er auf die Frequenz der Rundstrahlung gemäß Fig. 2a anspricht. Der Ausgangstransformator A enthält Sekundärwicklungen entsprechend der Zahl der Kennungsimpulse der Rundstrahlung. Dabei ist jede Sekundärwicklung zweckmäßig auf den entsprechenden Kennungsimpuls durch besondere, der Einfachheit halber nicht dargestellte Mittel abgestimmt. Die mittels Ventile G gleichgerichteten Kennungsimpulse werden den Elektromagneten 15 bis 22 zugeführt, die gleichmäßig am Umfang der Scheibe 1 verteilt angeordnet sind. Die Scheibe 1 besteht aus einem unmagnetisoken Material, beispielsweise Kupfer, und trägt einen besonders geformen Eisenarker 14. Der Antrieb der Scheibe erfolgt zweckmäßig über eine Rutschkupplung unter Verwendung etwa eines Elektromotors, und zwar mit einer Umdrehungszahl, die wenigstens annähernd mit der Umdrehungsfrequenz des Funkfeuers übereinstimmt. In the embodiment shown in Fig. 3, the receiver is E1 tuned so that it responds to the frequency of the omnidirectional radiation according to FIG. 2a. The output transformer A contains secondary windings corresponding to the number of Identification pulses of the omnidirectional radiation. Each secondary winding is expediently on the corresponding identification pulse by special, for the sake of simplicity not funds shown matched. The identification pulses rectified by means of valves G. are fed to the electromagnets 15 to 22, which are uniformly on the circumference of the disc 1 are arranged distributed. The disc 1 consists of a non-magnetic material, for example copper, and carries a specially shaped iron marker 14. The drive the disk is expediently carried out via a slip clutch using, for example, one Electric motor, with a speed that is at least approximately with the Frequency of rotation of the radio beacon matches.

Der zweite Empfänger E2 ist auf die Frequenz der Richtstrahlung abgestimmt. Sein Ausgangstransformator B enthält Sekundärwicklungen entsprechend der Anzahl der rotierenden Strahlenbündel, in vorliegendem Fall zwei. Auch hierbei ist jede Sekundärwicklung zweckmäßig auf die Modulationsfrequenz der Strahlenbündei abgestimmt. Die gleichgerichteten Kennungssignale (Gleichrichter G') werden den Elektromagneten 24, 25 zugeführt, die am Umfang der rotierenden Scheibe 2 angeordnet sind. Auch diese Scheibe 2 trägt einen besonders geformten Eisenanker 23. The second receiver E2 is matched to the frequency of the directional radiation. Its output transformer B contains secondary windings according to the number of the rotating beam, in the present case two. Here too is every Secondary winding suitably matched to the modulation frequency of the beam bundle. The rectified identification signals (rectifier G ') become the electromagnet 24, 25, which are arranged on the circumference of the rotating disk 2. Even this disk 2 carries a specially shaped iron anchor 23.

Die Umdrehungen der Scheiben I und 2 werden über die Wellen 7 und 6 auf das Differentialgetriebe 5 übertragen, von dessen Achse 5a aus ein Zeiger 3 über einer Skala des Anzeigegerätes 4 bewegt wird. In dieser Weise wird der Phasenunterschied zwischen den beiden Scheiben I und 2 angezeigt. Auf den Achsen 6 und 7 sind noch Zahnräder 8, 9, I0, 11 und I2 derart angebracht, daß die Scheibe 2 über die Rutschkupplung 13 von der Scheibe 1 her gegenläufig angetrieben wird. The revolutions of the disks I and 2 are on the shafts 7 and 6 transferred to the differential gear 5, from the axis 5a of a pointer 3 is moved over a scale of the display device 4. In this way the phase difference becomes displayed between the two discs I and 2. On axes 6 and 7 are still Gears 8, 9, I0, 11 and I2 attached in such a way that the disc 2 via the slip clutch 13 is driven in opposite directions by the disk 1.

Das Drehfunkfeuersystem nach der Erfindung arbeitet in folgender Weise. Solange die Empfänger E1 und E, keine Spannung liefern, rotieren die Scheiben I und 2 mit einem beliebigen Phasenunterschied mindestens annähernd mit der Umdrehungszahl des Drehfunkfeuers. Sobald der Empfänger f1 die Rundstrnhlung aufnimmt, wird durch die gleichgerichteten Kennungssignale über die Elektromagnete 15 bis 22 der Anker 14 und damit die Scheibe 1 genau mit der Umdrehungsfrequenz dles Funkfeuers in Tritt gehalten. Der Empfänger E2 liefert an die Elektromagnete 24 und 25 Synchronisierimpulse, deren zeitliche Lage vom Zeitpunkt des Durchgangs der Richtstrahlung durch den Beobachtungsort abhängt. Die Rutschkupplung 13 ermöglicht eine entsprechende Änderung der Phase der rotierenden Scheibe z, so daß alsdann der Zeiger 3 an dem Gerät 4 den Phasenunterschied zwischen den Scheiben I und 2 und damit die gesuchte Richtung anzeigt. The rotary radio beacon system according to the invention operates in the following way Way. As long as the receivers E1 and E do not supply any voltage, the disks rotate I and 2 with any phase difference at least approximately with the number of revolutions of the rotary radio beacon. As soon as the receiver f1 picks up the circular radiation, it will be through the rectified identification signals via the electromagnets 15 to 22 of the armature 14 and thus the disc 1 exactly with the frequency of rotation of the radio beacon in step held. The receiver E2 delivers synchronization pulses to the electromagnets 24 and 25, their temporal position from the point in time when the directional radiation passed through the observation site depends. The slip clutch 13 enables the phase to be changed accordingly the rotating disk z, so that then the pointer 3 on the device 4 shows the phase difference between the panes I and 2 and thus indicates the direction you are looking for.

Wenn durch Schwunderscheinungen der Empfang kurzzeitig aussetzt, so wird wegen der Massenträgheit der rotierenden Scheiben die Richtung. anzeige nicht sofort ausfallen. Außerdem ergibt die Massenträgheit der rotierenden Scheiben, wie bereits oben erwähnt wurde, von selbst eine Mittels wertbildung, so daß schon diese Maßnahme der Möglichkeit einer Anzeigeverfälschung durch Ausbreitungsanomalien entgegenwirkt. If reception is temporarily interrupted due to shrinkage, so is the direction because of the inertia of the rotating disks. advertisement do not fail immediately. In addition, the inertia of the rotating disks results in As already mentioned above, a mean value formation by itself, so that already this measure of the possibility of a display falsification by propagation anomalies counteracts.

PATENTANSPROCHE: I. Empfangsseitige Anzeigevorrichtung für Drehfunkfeuer, welche außer der rotierenden Richtstrahiung eine ungerichtete und in konstanten zeitlichen, dem Umlaufweg proportionalen Abständen mit unterschiedlichen Kennungen modulierte Strahlung erzeugen, insbesondere für langsamen Umlauf der Richtstrahlung, dadurch gekennzeichnet, daß zwei rotierende Scheiben (I, 2) vorgesehen sind, von denen eine mit Hilfe der ungerichteten Strahlung, die andere mit Hilfe der Richtstrahlung in ihrem Lauf synchronisiert ist, und die über ein Differentialgetriebe (5) miteinander gekuppelt sind, das eine Anzeige (4) der Vor-oder Nacheilung der mit der Richtstrahlung phasengleich laufenden Scheibe (2) in bezug auf die mit unveränderlicher Phase laufende (I) und damit die Winkelabweichung (Azimut) von einer bekannten Bezugsrichtung liefert. PATENT APPEAL: I. Reception-side display device for rotary radio beacons, which apart from the rotating directional radiation an undirected and constant temporal intervals proportional to the circular route with different identifiers generate modulated radiation, especially for slow rotation of directional radiation, characterized in that two rotating discs (I, 2) are provided, of one with the help of undirected radiation, the other with the help of directional radiation is synchronized in its course, and via a differential gear (5) with each other are coupled, which has a display (4) of the lead or lag of the directional radiation disc (2) running in phase with respect to the one running with invariable phase (I) and thus the angular deviation (azimuth) from a known reference direction.

Claims

2. Apparatus according to claim 1, characterized in that for the rotating disks (I, 2) a common drive is provided and that the bill Via gears (8 to I2) and a slip clutch (13) in the drive. to be connected.

3. Apparatus according to claim I, characterized in that the for Synchronization of the constant phase rotating disk (I) serving azimuth identification signals a corresponding number of electromagnets evenly distributed around the circumference of the disc (15 to 22) is assigned.

4. Apparatus according to claim I, characterized in that for synchronization the disc (2) rotating with variable phase has one or more electromagnets (24, 25) are provided on the circumference of this disc, their number and angular distances are determined by the shape of the rotating directional characteristic.

Attached publications: German patent specifications No. 401 849, 562 307; Yearbook of the Association for Aviation Research, 1935, pp. 326 and 327.