DE918761C - Zielkursanlage - Google Patents

Zielkursanlage

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DE918761C
DE918761C DEL4251D DEL0004251D DE918761C DE 918761 C DE918761 C DE 918761C DE L4251 D DEL4251 D DE L4251D DE L0004251 D DEL0004251 D DE L0004251D DE 918761 C DE918761 C DE 918761C
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DE
Germany
Prior art keywords
target course
course system
resonance circuit
voltage
frequency
Prior art date
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Expired
Application number
DEL4251D
Other languages
English (en)
Inventor
Dr-Ing Fritz Steiner
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Alcatel Lucent Deutschland AG
Original Assignee
Standard Elektrik Lorenz AG
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Publication date
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Priority to DEL4251D priority Critical patent/DE918761C/de
Application granted granted Critical
Publication of DE918761C publication Critical patent/DE918761C/de
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S3/00Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received
    • G01S3/02Direction-finders for determining the direction from which infrasonic, sonic, ultrasonic, or electromagnetic waves, or particle emission, not having a directional significance, are being received using radio waves
    • G01S3/04Details
    • G01S3/06Means for increasing effective directivity, e.g. by combining signals having differently oriented directivity characteristics or by sharpening the envelope waveform of the signal derived from a rotating or oscillating beam antenna
    • G01S3/065Means for increasing effective directivity, e.g. by combining signals having differently oriented directivity characteristics or by sharpening the envelope waveform of the signal derived from a rotating or oscillating beam antenna by using non-directional aerial

Description

  • Zielkurs anlage Zur Ansteuerung beliebiger drahtloser Sender benutzt man bekanntlich Peilempfangsgeräte, die mit einem Rahmen und einer ungerichteten Hilfsantenne ausgerüstet sind. Diese Geräte erzeugen durch rhythmische Umschaltung entweder der gerichteten oder auch der ungerichteten Antenne wechselweise zwei spiegelbildlich zum Zielkurs liegende kardioidenförmige Richtempfangsdiagramme, durch deren Schnitt die Kursrichtung festgelegt ist.
  • Es sind folgende zwei Bedingungen an eine derartige Peilanlage zu stellen: I. Die Phase zwischen der Spannung der ungerichteten Antenne und derjenigen des Rahmens muß über den ganzen zu übertragenden Frequenzbereich übereinstimmen, da sonst zusätzliche Peilfehler entstehen können.
  • 2. Die Spannung der Hilfsantenne und die der Rahmenantenne müssen auch in ihrem Amplitudenverhältnis über den Bereich übereinstimmen, da dieses Verhältnis ein Maß für die Schnittschärfe des Gerätes ist und sich diese über den Bereich möglichst nicht ändern soll.
  • Da die Ausgangsspannungen der ungerichteten Antenne, nachstehend, wie häufig, Hilfsantenne genannt, und diejenige der Rahmenantenne eine Phasenverschiebung von go" aufweisen und das erwähnte Amplitudenverhältnis sich proportional mit der Frequenz ändert, sind die gestellten Forderungen bisher über einen größeren Frequenzbereich nur mit erheblichem Aufwand zu erfüllen, sofern man voraussetzt, daß die von der Antenne gelieferten Spannungen möglichst gut ausgenutzt werden sollen. Eine weitere Schwierigkeit liegt darin, daß das eigentliche Empfangsgerät mit der Rabmenantenne bzw. der ungerichteten Antenne häufig aus Einbaugründen mit langen Kabeln verbunden werden soll. Es müssen dann die Ein- und Ausgangswiderstände des Empfangsgerätes in weiten Grenzen mit dem Wellenwiderstand der verwendeten Hochfrequenzleitung übereinstimmen. Um dies zu erreichen, sind eine große Anzahl von Schaltelementen mit engen Toleranzen oder erhebliche Abgleich- und Prüfarbeiten erforderlich.
  • Diese Schwierigkeiten können vermieden werden, wenn gemäß der Erfindung die Rahmenantenne durch entsprechende Schaltelemente zu einem Parallelresonanzkreis ergänzt wird und die an diesem Kreis abgenommene Spannung mit derjenigen, die an einer zu einem Serienresonanzkreis ergänzten ungerichteten (Hilfs-) Antenne abgenommen wird, in wechselnder Phase zusammengesetzt wird.
  • Hierdurch ist eine vollständige Übereinstimmung der beiden Spannungen über den ganzen Frequenzbereich zu erzielen.
  • Zweckmäßig werden Rahmen- und Hilfsantennenkreis voneinander entkoppelt, namentlich durch Pentoden oder andere Röhren. Diese Röhren können gleichzeitig zur Phasenumtastung der einen Spannung gegen die andere dienen.
  • Bei einer Ausführungsform der Erfindung wird zum rhythmischen Umschalten eine Gegentaktanordnung verwendet, deren Röhren im Takt einer Niederfrequenz wechselweise gesperrt sind. Hierdurch wird eine hochfrequente Spannung wechselnder Phase erzeugt. Wird diese gleichzeitig mit der von der ungerichteten Antenne gelieferten Spannung auf den eigentlichen Empfänger gegeben, so ergibt sich eine im Takt der umschaltenden Niederfrequenz modulierte Hochfrequenz, deren Modulationsgrad der Abweichung zum Zielkurs entspricht. Bei einer Schwenkung der Rahmenantenne um das Peilminimum ändert sich nämlich das Vorzeichen der Rahmenspannung und damit auch die Phase der Modulation.
  • Der Phasensinn der Modulation ist davon abhängig, ob der angesteuerte Sender rechts oder links vom Kurs liegt. In einer Phasenbrücke kann dann die Phase der auf dem Wege über die Hochfrequenz erhaltenen Niederfrequenz mit derjenigen, die die Sperrung der Gegentaktanordnung vornimmt, verglichen und daraus die Kursanzeige abgeleitet werden.
  • Die erwähnte Gegentaktanordnung zur Umschaltung kann in unmittelbare Nähe der Rahmenantenne gesetzt werden, und es können hierdurch lange hochfrequenzführende Kabel vermieden werden.
  • Der Anodenkreis der Gegentaktanordnung kann weiterhin durch eine doppelte Kompensationsschaltung so ausgebildet werden, daß mit geringster künstlicher Dämpfung die Schwankung des Ausgangswiderstandes der Gegentaktstufe innerhalb zugelassener Grenzen bleibt. Der Aufwand an Hochfrequenzschaltelementen beschränkt sich dadurch auf eine bzw. zwei Hochfrequenzspulen mit zugehörigen Kondensatoren und Dämpfungswiderständen, je nachdem, ob man die ungerichtete Spannung der Rahmenantenne entnimmt oder nicht.
  • Es seien im nachstehenden zunächst die Ergänzung der Rahmenantenne zu einem Parallelkreis und die an diesem Kreis abgenommene Spannung und die Zusammenführung der an diesem Kreis abgeführten Spannung mit derjenigen, die an einer zu einem Serienresonanzkreis ergänzten Hilfsantenne abgenommen wird, behandelt und später als Ausführungsbeispiel der Erfindung die vollständige Gegentaktanordnung, deren Röhren im Takt einer Niederfrequenz wechselweise gesperrt sind, gezeigt.
  • Bei der Schaltung nach der Abb. 1 wird eine ungerichtete Spannung durch die Hilfsantenne H gewonnen, die mit derjenigen des Rahmens R kombiniert wird, während nach der Abb. 2 die ungerichtete Spannung in an sich bekannter Weise aus dem Rahmen R selbst entnommen wird.
  • Die Abb. 3 zeigt die Ersatzschaltung dieser beiden Schaltungen, wobei der Parallelkreis an der Anode, an dem ja die Spannungen von Hilfs- und Rahmenantenne vereinigt sind, zunächst weggeIassen wird.
  • Man kann ihn zur Belastung gehörig betrachten; er ändert nichts mehr an dem Amplituden- und Phasenverhältnis der beiden Spannungen.
  • Die Bedeutung der Buchstaben ist die folgende: #0R Ur-Rahmenspannung, 1 Ur-Hilfsantennenspannung, 1 Rahmenspannung am Parallelkreis, n Rahmenspannung an der Anode, g2g Hilfsantennenspannung an der Anode, Rt Dämpfungswiderstand des Parallelkreises, L1 Induktivität des Parallelkreises, Gesamtwiderstand des Parallelkreises, Q1 Resonanzschärfe des Parallelkreises, #0 Blindwiderstand von L0; #0 = @ # L0, R2 Dämpfungswiderstand des Serienkreises, Gesamtwiderstand des Serienkreises, Q2 Resonanzschärfe des Serienkreises, L0 Induktivität der Rahmenantenne, v Verstimmung.
  • Es sei noch darauf hingewiesen, daß der Index R den Rahmen und der Index H die Hilfsantenne bedeutet.
  • Es ist Wird die Kapazität C des Parallelkreises so gewählt, daß sie für die Mitte des Bereiches in Resonanz mit L1 und L0 ist, so können wir für Kreis die Formel für den gedämpften Parallelschwingungskreis anwenden: #res = .
  • 1 + j #1 V Ferner D?o = i w L0, daher U1R Rres R1 #0R #0 (1 + j #1 V) j # L0 Die Ur-Rahmenspannung Ilo n nimmt mit oj zu, #0R = K # # # #, wobei # = Feldstärke, K = Konstante bedeutet.
  • #1R R1 = ; K # # # # (1 + j #1 V) j # L0 #1R R K K.a>.R1 # (1 + j #1 V) j # L0 Wir ziehen die Konstanten zusammen K # R1 K' = L0 somit #1R K' = - j # . (1) # 1 + j #1 V Zur Bestimmung von .2R benutzen wir die Beziehung #2R/#1R = S # #a . (2) Hierin bedeutet S = Steilheit.
  • Durch Multiplizieren von Gleichung (i) und (2) erhalten wir: #2R - K' = S # #a # j .
  • # 1 + j #2 V Wir führen ein die Formel für den gedämpften Reihenresonanzkreis #a = R2 # (1 + j #2 V) und K" = K' # S # R2 und erhalten #2R/# = j -K"/r + j #1V (I + j #2 V) .
  • Wenn wir nun noch den Reihen- und Parallelresonanzkreis so dimensionieren, daß Ql = #2 wird, so ergibt sich = - j K", # d. h. die an der Anode auftretende Rahmenspannung ist unabhängig von der Frequenz und in der Phase konstant.
  • Die von der Hilfsantenne herrührende, an der Anode auftretende Spannung ,2H (immer noch vorausgesetzt, daß der Anodenparallelwiderstand nicht angeschlossen ist) ist aber gleich 2.o H. da der Widerstand des Reihenkreises klein bleibt gegen den Innenwiderstand der Röhre.
  • Somit sind also die in (I) und (2) gestellten Ansprüche erfüllt. Zur näheren Erklärung der oben aufgestellten Behauptung, daß der Ausgangswiderstand innerhalb gewisser Grenzen konstant bleibt, betrachten wir das Ersatzbild derAnodenspule (Abb. 4).
  • Mit # bezeichnen wir den Leitwert.
  • Abb. 5 zeigt die Leitwertortskurven von #1 und (X)2 und deren Zusammensetzung #1 + #2.
  • Abb. 6 zeigt die Widerstandsortskurve # + # der in Abb. 5 gezeigten Leitwertortskurve #1 + #2; ferner wird diese Widerstandsortskurve mit der Ortskurve von #0 zusammengesetzt. Durch passende Dimensionierung erhält man eine Kurve, die einen gewissen Toleranzkreis nicht überschreitet.
  • In der Abb. 7 ist die vollständige Anlage gezeigt.
  • Es ist angenommen, daß die eigentliche Zielkursanlage in Form eines Vorsatzgerätes ausgeführt ist, das mit einem Empfänger E zusammenarbeitet. Im Eingang des Empfängers befindet sich ein Schalter S1, durch den wahlweise die Antenne zur Aufnahme von Nachrichten oder die erfindungsgemäße Zielkursanlage angeschlossen werden kann. Es handelt sich um einen Zwischenfrequenzempfänger, der eine Anzapfung besitzt, der die gleichgerichtete Zwischenfrequenz GZF für die Zwecke der Zielkursanlage entnommen werden kann.
  • Die unabgeschirmte Rahmenantenne RA liefert gleichzeitig eine Rund- und Richtspannung. Es sei zunächst die gerichtete Spannung betrachtet. Diese gelangt an den Übertrager L1. Dieser bildet zusammen mit dem Kondensator C1 und dem Widerstand W1 eine Anordnung, die dem Parallelresonanzkreis der Abb. 3 entspricht. Über die Kondensatoren C 2 und C 3 wird die Hochfrequenz in entgegengesetzter Phase den Gittern der Röhren Rö, und Rö2 zugeführt. Die beiden Röhren sperren sich, wie weiter unten näher erläutert wird, durch Selbsterregung abwechselnd gegenseitig. Dadurch gelangt die Richtspannung mit wechselnder Phase über die Kondensatoren C 4 und C 5 an den Übertrager L 2. Die Widerstände W2 und W 3 dienen zur Zuführung der Gleichspannung an die betreffenden Anoden.
  • Aus der Mitte der Primärseite des Übertragers L 1 wird die ungerichtete Spannung entnommen. Der Innenwiderstand der Hilfsantenne, der ja kapazitiv ist, bildet zusammen mit dem Widerstand W4 und der Streuinduktivität des Übertragers L 2 den der Abb. 3 entsprechenden, an der Anode liegenden Serienkreis. In dem Übertrager L 2 werden nun die umgetastete gerichtete und die ungerichtete Spannung zusammengesetzt und über den Kondensator C 6 welcher mit der Streuinduktivität des Übertragers L2 den Widerstand R0 in Abb. 4 bildet, dem Empfänger E zugeführt. Dort wird die zusammengesetzte Spannung verstärkt und nach Gleichrichtung der Zwischenfrequenz dem eigentlichen Zielkurs-(Zielflug-) Gerät wieder zugeführt. Diese Spannung GZF enthält eine Gleichstromkomponente, die der ungerichteten Spannung proportional ist, und eine Wechselstromkomponente, die nach Betrag und Vorzeichen der jeweiligen Rahmenspannung entspricht. Die Gleichspannungskomponente wird über den Widerstand W 5 dem Gitter der Röhre Rö3 zugeführt und dient dazu, die Verstärkung der Gesamtanlage in bestimmten Grenzen konstant zu halten, wodurch erreicht wird, daß der Ausschlag des Zielkursinstrumentes im wesentlichen nur ein Maß für die Auslenkung des Rahmens und von der Feldstärke weitgehend unabhängig ist. Die Änderung der Gleichspannung am Gitter der Röhre Rö3 bewirkt eine Änderung des Anodenstromes und somit eine Änderung der Spannung an der Anode bzw. am Widerstand W 6. Diese Spannung dient der Abstimmanzeige mit Hilfe des Instrumentes 30.
  • Die Wechselspannungskomponente wird einmal gleichfalls über den Widerstand W 5 demselben Gitter, andererseits aber auch über den Kondensator C 7 dem zweiten Steuergitter der Röhre Rö3 und somit auch dem Steuergitter des Triodensystems dieser Röhre zugeführt. Die Arbeitswiderstände des Hexoden- und Triodenteils sind so gewählt, daß im ausgeregelten Zustand des Empfängers (große Gleichspannungen der GZF verursachen eine vollkommene Sperrung des Hexodensystems) die Verstärkung einen durch den Wahlschalter S einstellbaren Bruchteil im ungeregelten Zustand beträgt. Die Kondensatoren C8, C9, C1O, C11 dienen zur Unterdrückung der tonfrequenten Modulation der empfangenen Hochfrequenz. Die Wechselspannung wird über den Kondensator C12 derRöhre Rö4 zugeführt, dort nochmals verstärkt und gelangt nunmehr zur Auswertung an eine Phasenbrücke, die ihre Erregung von den Röhren Röl und Rö2 bezieht.
  • Vor Erläuterung der Phasenbrücke sei zunächst erklärt, wie die Selbsterregung der Röhren Röl und R°2 zustande kommt. Wird z. B. das Gitter der Röhre Röl positiv, wird der Anodenstrom größer und somit auch der Spannungsabfall am Widerstand W7, die Anode also negativ. Diese negative Spannung wird über den Kondensator C13 und den Widerstand W8 dem Gitter der Röhre Rö2 zugeführt, wodurch der Spannungsabfall am Widerstand Wg kleiner wird und somit die Anode positiver. Diese positive Spannung wird über den Kondensator C14 und W10 wieder dem Gitter der Röhre Röl zugeführt, das Gitter wird wieder positiver, wodurch die Selbsterregung eingetreten ist. Die Frequenz bestimmt sich aus der Formel: # = .
  • #C15 W7 C16 W9 C13 W11 C14 W12 Über die Widerstände W13 und W14 werden die beiden gegenphasigen Spannungen als Erregerspannung der Brücke zugeführt. Wenn über W15 und W16 aus der Röhre Rö4 keine Spannung auf die Phasenbrücke kommt, fließt in der einen Halbwelle kein Strom, da der Gleichrichter Gl sperrt; in der anderen Halbwelle fließen durch das Instrument #K zwei gleich große, entgegengesetzt gerichtete Ströme, die sich gegenseitig aufheben. Voraussetzung ist, daß die beiden Ströme gleich groß sind, was durch einen Abgleich am Widerstand Vz 7 erreicht werden kann.
  • Kommt jetzt von der Röhre Rö4 eine Wechselspannung, so wird sich diese je nach ihrer Phase auf der einen Seite des Gleichrichters mit der Erregerspannung addieren, auf der anderen Seite subtrahieren, die durch den Gleichrichter fließenden Gleichspannungen werden also ungleich sein. Die übrigbleibende Gleichspannung wird durch das Instrument Sjx angezeigt, wodurch an ihm der Kurs abgelesen werden kann.

Claims (9)

  1. PATENTANSPRÜCHE: I. Zielkursanlage mit Umtastung, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmenantenne durch entsprechende Schaltelemente zu einem Parallelresonanzkreis ergänzt ist und die an diesem Kreis abgenommene Spannung und diejenige Spannung, die an einer zu einem Serienresonanzkreis ergänzten Hilfsantenne abgenommen ist, in wechselnder Phase zusammengesetzt sind.
  2. 2. Zielkursanlage nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß der Rahmenkreis und der Hilfsantennenkreis voneinander entkoppelt sind.
  3. 3. Zielkursanlage nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Entkopplung Röhren, vorzugsweise Pentoden, vorgesehen sind.
  4. 4. Zielkursanlage nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die zur Entkopplung dienenden Röhren gleichzeitig zur Phasenumtastung der einen Spannung gegen die andere verwendet sind.
  5. 5. Zielkursanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Hilfsantennenkapazität gebildete Reihenresonanzkreis durch Zusammenschaltung mit einem Parallelresonanzkreis und einem weiteren Reihenresonanzkreis zu einer Zweipolquelle zusammengeschaltet ist, deren Innenwiderstand konstant ist.
  6. 6. Zielkursanlage nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Parallelresonanzkreis zum Teil durch die Ausgangskapazität der Röhren gebildet ist.
  7. 7. Zielkursanlage nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der weitere Reihenresonanzkreis zum Teil durch die Streuinduktivität des Parallelresonanzkreises gebildet ist.
  8. 8. Zielkursanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch eine Röhrengegentaktstufe, die wechselweise in niederfrequentem Rhythmus gesperrt ist, und durch Mittel, um die hierdurch entstehende niederfrequentmodulierte Hochfrequenz nach erfolgter Gleichrichtung in bezug auf ihre Phasenlage zu der Niederfrequenz, die die Sperrung vornimmt, zu vergleichen und hieraus die Kursabweichungen abzuleiten.
  9. 9. Zielkursanlage nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleich mit Hilfe einer Brücke erfolgt.
DEL4251D 1945-04-05 1945-04-05 Zielkursanlage Expired DE918761C (de)

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