-
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.