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Nach dem Rückstrahlprinzip arbeitendes Peilveftahren
Zur Peilung mittels
drahtlos ausgestrahlter Wellen sind bisher die verschiedensten Verfahren vorgeschlagen
worden. Beispielsweise ist es bekannt, durch Ausstrahlung zweier sich teilweise
überlappender keulenförmiger Strahlungscharakteristiken einen Leitstrahl zu erzeugen,
der zur Führung eines Fahrzeuges auf einem bestimmten Kurs benutzt werden kann.
Weiterhin sind Methoden bekannt, die nach dem sogenannten Rückstrahlprinzip arbeiten,
d. h. von einem Sender wird eine gerichtete Strahlung ausgesendet, die von irgendeinem
reflektierenden Gegenstand zurückgeworfen wird und von einem Empfänger aufgenommen
wird.
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Diese Rückstrahlmethoden sind hauptsächlich für Zwecke der Entfernungsmessung
angewendet worden. Es handelt sich dann meistens um die Messung der Laufzeitdifferenz
zwischen einem ausgestrahlten und dem entsprechenden reflektierten Impuls.
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Die beiden obengenannten Verfahren sind in einem älteren Vorschlag
auch bereits kombiniert worden. In diesem Vorschlag handelt es sich um eine Einrichtung
zur Selbststeuerung von unbemannten Fahrzeugen in Richtung auf ein angesteuertes
und elektromagnetische Schwingungen reflektierendes Ziel. Die Senderstrahlung wird
von zwei sich teilweise überschneidenden und mit verschiedenen Kennungen versehenenRichtstrahlenbündeln
gebildet. Nach Reflexion am Ziel werden die Strahlen von einem an Bord des Fahrzeuges
befindlichen Empfänger aufgenommen und zur Beeinflussung des Steuerruders dieses
Fahrzeuges ausgewertet.
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In diesem älteren Vorschlag werden die vom Sender des Rückstrahlgerätes
ausgesandten Strahlungen entweder durch verschiedene Modulationsfrequenzen oder
durch ihre abwechselnde Ausstrahlung im Rhythmus verschiedener Morsezeichen gekennzeichnet.
Bei Anwendung von verschiedenen Slodulationsfrequenzen für die beiden Strahlenl>ündel
wird auf der Empfangsseite ein Vergleich der Modulationstöne vorgenommen. Diese
Modulationstöne unterliegen der Einwirkung des Verstärkerfrequenzganges, der verschiedenen
Dämpfung der Selektionskreise, der verschiedenen Gleichrichterempfindlichkeit und
noch anderen Einflüssen.
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Eine genaue Anzeige ist somit bei dieser Arbeitsweise nicht möglich.
Werden die beiden Diagramme im Rhythmus von komplementären Morsezeichen abwechselnd
ausgesandt, so ist eine Unterscheidung der Seite nur dann möglich, wenn sich die
beiden Nforsezeichen voneinander unterscheiden. Im Empfänger des Rückstrahlgerätes
ist jedoch bei Anwendung von sich voneinander unterscheidenden Älorsezeichen keine
ruhige Anzeige zu erhalten.
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Die Nachteile dieses Vorschlages werden durch den Erfindungsvorschlag
beseitigt, wonach von dem Sender des Rückstrahlgerätes zwei sich teilweise iiberlappende
gerichtete Strahlungsdiagramme in einem beliebigen Rhythmus abwechselnd ausgesandt
werden und synchron mit dieser Senderumschaltung eine Umschaltung zweier Anzeigeanordnungen
des Empfängers vorgenommen wird.
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Der Erfindungsgedanke soll im folgenden an Hand von Ausführungsbeispielen
erläutert werden.
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In Abb. I stellen a und b die vom Sender S abwechselnd und periodisch
erzeugten Richtdiagramme dar, die in bekannter Weise durch ihre Feldstärkengleichheit
eine charakteristische Linie L ergeben. In unmittelbarer Nähe des Senders S befindet
sich der Empfänger. Ein auf der Linie L befindlicher Gegenstand würde nach dem Empfänger
gleiche Energien reflektieren, also dort Feldstärkengleichheit erzeugen. Befindet
sich der reflektierende Gegenstand jedoch beispielsweise im Punkt P, so wird die
vom Strahlungsdiagramm a reflektierte Energie dem Vektor SV,, die vom Strahlungsdiagramms)
reflektierte Energie dem Vektor, entsprechen. Wird nun, wie in Abb. 2 dargestellt,
der Empfänger E synchron mit dem Sender S umgeschaltet, so gelangen die beiden reflektierten
Energien einmal in die Anzeigeeinrichtung I, das andere Mal in die Anzeigeeinrichtung
II. Das Verhältnis dieser beiden Ausgangsspannungen ergibt dann ein Maß für die
Lage des Gegenstandes P gegenüber der Linie SL.
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Empfangsseitig sieht der Vorgang folgendermaßen aus: Die vom Empfänger
E aufgenommenen, reflektierten hochfrequenten Impulse sind in Abb. 3 a dargestellt.
Die Impulse sollen beispielsweise eine Frequenz von 600 MHz besitzen, während die
Impulsfolgefrequenz selbst etwa 7500 Hz betragen soll. Die Umschaltfrequenz der
Empfangsanzeigeeinrichtungen betrage beispielsweise 50 Hz. Nach diesem Beispiel
wird in Abb. 3 a die Zeit t, 1/7500 Sekunde, die Zeit t2 I/ao Sekunde betragen,
d. h. in jeder augenblicklichen Lage des Richtdiagramms werden einige hundert hochfrequente
Impulse ausgestrahlt. In Abb. 3 a stellt die Amplitude der Schwingungen I den Vektor
SV1, die Amplitude der Schwingungen II den Vektor SV2 der Abb. I dar. Diese über
die Empfangsantenne I bzw. II empfangenen hochfrequenten Schwingungen werden im
Empfänger E gleichgerichtet, so daß sich der Impulsverlauf der Abb. 3 b ergibt.
Sodann erfolgt eine weitere Gleichrichtung G mit einer Zeitkonstante, welche groß
gegenüber der Impulsfolgefrequenz und klein gegenüber der Umschaltfrequenz ist.
Es ergibt sich dann ein Stromverlauf gemäß Abb. 4, welcher als Grundfrequenz die
50 Hz-Umschaltfrequenz enthält. Die Zeiten I und II entsprechen den in Abb. 3 b
dargestellten Zeiten 1 und II, betragen also je 1/io Sekunde. Durch synchrone Umschaltung
der Sende-Empfangs-Antennen mit den Anzeigeeinrichtungen I und II wird der Strom
der Halbperiode I der Abb. 4 auf die Anzeigeeinrichtung I (Abb. 2) und die Halbperiode
II (Abb. 4) auf die Anzeigeeinrichtung II (Abb. 2) gegeben. II erhält also Stromstöße,
wie sie in Abb. 5 a dargestellt sind. Die neben dem Gleichstromanteil enthaltene
Wechselstromkomponente bedingt aber im Anzeigeinstrument derart starke Zeigerschwingungen
um den dem Gleichstrom entsprechenden mittleren Ausschlag, daß eine genaue Ablesung
sehr erschwert wird. Eine hinreichende Glättungseinrichtung, die aus RC-Gliedern
oder entsprechenden Filtern bestehen kann, erfordert, da die Umschaltfrequenz sehr
niedrig ist, einen zu großen Materialaufwand.
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Nach einem weiteren Erfindungsgedanken bestehen daher die Anzeigeeinrichtungen
aus Gliedern, die nur die Wechselstromkomponenten hindurchlassen (entsprechend Abb.
5 b), und anschließendem Gleichrichter mit den Anzeigeinstrumenten. Auf diese Weise
wird den Instrumenten ein reiner Gleichstrom zugeführt, wie er in Abb. 5 c dargestellt
ist. In Abb. 2 bestehen die nur die Wechselstromkomponente übertragenden Glieder
aus den Transformatoren T1 und TQ. Die Gleichrichter sind mit A1 und A2, die Anzeigeinstrumente
mit B1 und B2 bezeichnet. Diese beiden Anzeigeinstrumente B1 und B2 können durch
ein einziges Instrument ersetzt werden, das den Quotienten der beiden Ausgangsspannungen
anzeigt. Dadurch ist es möglich, die ganze Apparatur in Graden zu eichen, so daß
außer der Richtung noch die Größe der Abweichung des reflektierenden Gegenstandes
von der obengenannten Linie SL bestimmt und sofort abgelesen werden kann. Eine geeignete
Schaltungsanordnung ist in Abb. 6 dargestellt. Als Instrument B soll beispielsweise
irgendeiner der bekannten Quotientenmesser, beispielsweise ein Kreuzspulengerät,
verwendet werden. Die Schaltungsanordnung nach Abb. 6 ist derart getroffen, daß
die von den Gleichrichtern A1 und A2 zugeführten Ströme sich in dem Widerstand R1
addieren, während sie sich in dem Widerstands2 subtrahieren. Der Widerstand R1 besitzt
außerdem zwei oder mehr Abgriffe zur Änderung der Empfindlichkeit des Meßinstrumentes.
Auf
diese Weise kann das Meßinstrument zwei oder mehr entsprechend
den gewünschten Winkelbereichen (Abweichung von der Leitlinie) geeichte Skalen tragen.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel für eine Anzeigeeinrichtung ist
in Abb. 7 erläutert. E stellt wiederum den Empfänger und G den Niederfrequenzgleichrichter
dar. Die im Rhythmus der Umschaltung der Senderantennen einfallenden Schwingungen
werden über den Transformator C direkt auf das Anzeigeinstrument (Wechselstromgerät)
D gegeben. Die Wechselstromkomponente des gleichgerichteten Stromes ist im Ausgang
des Empfängers Null, falls der Leitstrahl in Richtung des Rückstrahlers liegt; in
diesem Falle liefern nämlich beide Antennen gleich große Rückstrahlenergie.
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Auf der Welle des Antennenumschalters ist nun an Stelle des in Abb.
2 dargestellten Umschalters für die Anzeigeinstrumente ein Unterbrecher U angeordnet.
Dieser Unterbrecher U liegt in einem Gleichstromkreis und hat die Aufgabe, phasengleiche
Wechselimpulse von konstanter Größe zu erzeugen. Diese Impulse sollen die Kurvenform
entsprechend der Abb. 5 a haben. Da die Wechselkomponente eines Stromes im Empfängerausgang
beim Durchgang des Rückstrahlers durch die Leitlinie ihre Phase um I80° dreht, so
wird sie bei Abweichung des reflektierenden Gegenstandes von der LinieSL sich in
einem Falle zur Hilfsspannung addieren, im anderen Falle sich von ihr subtrahieren
und so den Sinn der Abweichung vom Leitstrahl bestimmen.
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In dem Ausführungsbeispiel nach Abb. 2 ist der Fall dargestellt,
daß für Empfänger. und Sender getrennte Antennenanordnungen I und II bzw.
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1' und II' verwendet werden. Es ist nun ohne weiteres möglich, für
Sender sowie Empfänger dieselbe Antennenanordnung zu verwenden, da von dem Sender
nur zeitlich sehr kurze Impulse ausgesendet werden, zwischen denen relativ lange
Pausen entstehen. Der Empfänger wird dann jeweils durch Sperrung von Röhren während
der Impulspausen des Senders geöffnet. Als Empfangsantenne kann an und für sich
eine normale ungerichtete Antenne verwendet werden. Bei Verwendung einer ähnlichen
mechanisch starr gekuppelten oder gar derselben Richtantennenkombination können
die Sende- und Empfangscharakteristiken multipliziert werden, so daß man den resultierenden
Richteffekt beträchtlich versteilern kann. Die Richtempfindlichkeit der Anordnung
steigt in diesem Falle beträchtlich. Allgemein können natürlich die Aufgaben der
Sende- und Empfangsstrahler beliebig vertauscht oder kombiniert werden.
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Werden durch unsauberes Arbeiten der Antennenschalter durch das Umschalten
zusätzliche Wechselstromkomponenten erzeugt, so ist es zweckmäßig, durch entsprechende
Einstellung der Schalter auf der Empfangsseite die durch die Umschaltung selbst
bedingten Umschaltzeiten für die Messung auszuschließen. Die Arbeitsperiode der
Senderantenne ist dann etwas länger als die des zugehörigen Empfängermeßgerätes.
Bei der in Abb. 7 dargestellten Anzeigeanordnung können diese Fehler durch Neueinstellung
des Nullpunktes korrigiert werden.
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PATENTANspaÜcHE: I. Nach dem Rückstrahlprinzip arbeitendes Peilverfahren
zur Bestimmung der Richtung eines elektromagnetische Wellen reflektierenden Gegenstandes,
dadurch gekennzeichnet, daß von dem Sender des Rückstrahlgerätes zwei sich teilweise
überlappende gerichtete Strahlungsdiagramme in einem beliebigen Rhythmus abwechselnd
ausgesandt werden und daß synchron mit dieser Senderumschaltung eine Umschaltung
zweier Anzeigeanordnungen des Empfängers vorgenommen wird.