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Leitstrahl-Navigationsverfahren
Zur Navigation mittels elektromagnetischer
Wellen sind beispielsweise sog. feste Leitstrahlen und umlaufende Funkfeuer bekannt.
Zur Erzeugung der festen Leitstrahlen werden sich überschneidende Richtdiagramme
entweder abwechselnd getastet und am Empfangsort hinsichtlich ihren Amplituden miteinander
verglichen, oder die Richtdiagramme werden verschieden moduliert und die Amplituden
der Modulationsfrequenzen miteinander verglichen.
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Bei den umlaufenden Funkfeuern wird eine geeignete Richtcharakteristik
zum Umlauf gebracht und von einem bestimmten Zeitaugenblick ab, z. B. dem Norddurchgang,
die Zeitdauer gemessen, bis eine charakteristische Stelle des Richtdiagramms, z.
B. sein Minimum, am Empfangsort eintrifft. Zur Durchführung dieses Verfahrens sind
eine Reihe von Anordnungen bekannt, die hier im einzelnen nicht weiter erörtert
zu werden brauchen.
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Die Erfindung bezieht sich auf ein Navigationsverfahren, bei dem
zwei sich überschneidende Strahlungen zur Leitstrahlbildung abwechselnd im Komplementärzeichenrhythmus
ausgesandt werden. Sie besteht darin, daß im gleichen Rhythmus die Schwingungen
zur Erzeugung der abwechselnd ausgestrahlten Strahlungen in ihrer Phasenlage unstetig
geändert werden, ohne daß eine Beeinflussung der Strahlungen selbst auftritt und
daß die durch den Phasensprung bedingte Zustandsänderung empfangsseitig zur Seitenkennung
ausgewertet wird.
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Gegenüber den bekannten Verfahren bestehen die Vorteile des erfindungsgemäßen
vor allem darin, daß es wenig störanfällig ist, was sich insbesondere
für
automatische Kurssteuerungszwecke (Aufschaltung des Leitstrahls auf Kurssteuerung)
bemerkbar macht. Bei Drehfunkfeuern ist die Erfindung dann anwendbar, wenn zusätzlich
eine umtastende Leitstrahlbildung vorgesehen und empfangsseitig als charakteristische
Stelle des umlaufenden Richtdiagramms dieser Leitstrahl benutzt ist.
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Die Erfindung greift auf ein Verfahren zurück, das für die Wechselstromtelegrafie
unter dem Namen Phasenumkehrtelegrafie vorgeschlagen wurde. Das erwähnte Telegrafieverfahren
besteht im wesentlichen darin, daß die Telegrafiezeichen nicht durch Stromschritte
und -pausen bzw. Stromschritte verschiedener Richtung gegeben werden, sondern durch
einen Wechselstrom, der für die Zeichengabe in seiner Phase um I800 verschoben wird.
Es liegt dementsprechend auf dem Übertragungskanal (Leitung) dauernd eine Wechselspannung,
die im Takt der zu übertragenden Zeichen ihre Phase ändert. Dieser übertragene,
in seiner Phase geänderte Strom wird empfangsseitig mit einem Wechselstrom gleicher
Periodenzahl, der dauernd ohne Phasenänderung durchläuft, durch gegenseitige Überlagerung
verglichen. Beider praktischen Durchführung dieses Verfahrens geht man zweckmäßig
so vor, daß die Vergleichsfrequenz auf der Empfangsseite der ankommenden Frequenz
selbst entnommen wird, denn nur so läßt sich auf einfache Weise der notwendige Synchronismus
herstellen. Es wird die ankommende Frequenz verdoppelt und mit der doppelten Frequenz
ein Generator von der Ursprungsfrequenz gesteuert.
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Die Erfindung macht sich dieses Verfahren in sinngemäßer Übertragung
für Navigationszwecke nutzbar. Vor der Erläuterung eines Ausführungsbeispiels seien
noch einigeprinzipielleAusführungen über das erfindungsgemäße Verfahren gemacht.
Sowohl bei festen Leitstrahlen als auch bei umlaufenden Funkfeuern gibt bei dem
erfindungsgemäßen Verfahren der Phasensprung einen richtungsabhängigen Schaltmoment.
Beiden Verfahren ist ferner gemeinsam, daß der Zeitpunkt der Phasenänderung zur
Seitenkennung ausgewertet wird. Bei festen Leitstrahlen kann dann die Zeitdauer
zwischen den einzelnen Phasen sprüngen zur Ermittlung der Rechts-Links-Abweichung
bzw. des Leitstrahls benutzt werden, während bei umlaufenden Funkfeuern die Dauer
zwischen dem Phasensprung und dem Durchlaufen durch eine bestimmte Richtung, z.
B. durch Nord, ausgewertet wird.
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Das erfindungsgemäße Verfahren ist nachstehend im einzelnen an Hand
des Leitstrahlverfahrens, und zwar im Zusammenhang mit der hauptsächlichen Anwendung
der Leitstrahlaufschaltung erläutert.
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Für die Leitstrahlaufschaltung (automatische Kurssteuerung von Flugzeugen)
muß eine Umformung der Zeichenfolge des Empfangs ausganges in zweierlei Hinsicht
vorgenommen werden. Es ist einerseits ein dem Amplitudenverhältnis der Zeichenfolge
entsprechender Richtstrom mit möglichst geringer Pulsation erforderlich, und andererseits
muß der Richtstrom der Seitenkennung entsprechend umgepolt werden. Während die Erzeugung
des Richtstroms im allgemeinen keine großen Schwierig--keiten bereitet und hierfür
eine größere Anzahl brauchbarer Lösungen vorliegen, ist die Umpolung bei niedriger
Reizschwelle, d. h. bei geringer Seitenabweichung vom Leitstrahl, nur sehr schwer
durchzuführen. Von den fraglichen Anordnungen muß gefordert werden, daß sie schon
auf sehr geringe Abweichungen vom Leitstrahl ansprechen, um ein Pendeln des Flugzeuges
zu vermeiden.
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Der richtigere Weg besteht darin, die Zuordnung der Umpolung des
Richtstroms zu der Seitenabweichung vom Leitstrahl nicht erst aus dem Amplitudenverhältnis
der Zeichenfolge zu entnehmen, sondern eine Synchronisierung des Empfangs mit der
Tastfolge der beiden Zeichen durchzuführen. Es sind zwar verschiedene Verfahren
bekannt, die an sich diesen Gedanken auswerten, doch schließen alle diese Verfahren
den gleichzeitigen Hörempfang an Bord aus. Jede dem Zeichenrhythmus entsprechende
Unterbrechung oder zusätzliche Kennung zerstört nämlich zwangsweise die Erkennbarkeit
des Dauertons im Leitstrahl oder geringer Amplitudenunterschiede bei einer kleinen
Abweichung seitlich vom Leitstrahl. Selbst zusätzliche Synchronisierungszeichen
mit überhörbaren Frequenzen können nicht angewendet werden, weil durch die Nichtlinearität
in den verschiedenen Sender- und Empfängerstufen eine Beeinträchtigung des Zeichenempfangs
der hörbaren Frequenz eintritt.
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Das erfindungsgemäße Verfahren besitzt diese Nachteile nicht und
gestattet den gleichzeitigen Hörempfang. Wie oben schon gesagt, geht es davon aus,
eine Frequenz in ihrer Phase zu ändern. Das Verfahren ist in seinem Prinzip für
eine Phasenänderung mit I800 in der Abbildung dargestellt, und zwar für die Zone
des Dauerstrichs. a bedeutet die Zeichenfolge Punkt-Strich usw., während b eine
entsprechend getastete Frequenz zeigt, die beim Übergang von Punkt auf Strich bzw.
Strich auf Punkt ihre Phase um I800 ändert. Am Empfangsort, der außerhalb der Dauerstrichzone
liegt, verschiebt sich das Amplitudenverhältnis entsprechend der Abweichung, wie
dies im Prinzip bei Leitstrahlverfahren bekannt ist. Es ist nicht unbedingt erforderlich,
eine 1 8o0-Phasenänderung anzuwenden, sondern die Phasenänderung kann auch beliebige
andere Werte, beispielsweise 900, 450 u. dgl., betragen. Der Vorteil einer geringeren
Phasenänderung ist im allgemeinen der, daß der Übergang von einer zur anderen Zeichenart
beim Hörempfang weicher ist, d. h. der Dauerstrich kann dann schärfer ausgemacht
werden. Die dargestellte, den Zeichen entsprechend in ihrer Phase geänderte Frequenz
wird nach dem eingangs geschilderten Verfahren der Wechselstromtelegrafie empfangsseitig
behandelt und zur Auswertung in der üblichen Weise verwendet.
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Bei dem erwähnten Telegrafieverfahren wird die richtige Phasenlage
in bezug auf die übertragenen Zeichen (einem bestimmten Zeichen muß eine bestimmte
Phasenlage zugeordnet sein) gewährleisten, daß bei einer Störung bzw. ausgeschalteter
Anlage
die zusammengehörenden Telegrafiekanäle entgegengesetzter
Verkehrsrichtung dem Einfluß der angeschlossenen Teilnehmer entzogen und an die
Sender eine Gleichspannung angelegt wird, die der bei den Empfängern von den Uberwachungsschaltmitteln
erzwungenen Stromrichtung entspricht. Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren kann diesem
gegenüber insofern eine Vereinfachung eintreten, als die richtige Phasenlage durch
den Zeichenrhythmus selbst gewährleistet werden kann, indem nämlich der Generator
auf der Empfangsseite durch das längere Zeichen, nämlich den Strich, in die richtige
Phasenlage gebracht wird.
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Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens besteht darin, daß selbst
im Leitstrahl, also bei Amplitudengleichheit der Zeichen, der Rhythmus der Zeichen
durch den Phasensprung voll übertragen wird. Die Empfangseinrichtung nimmt daher
dauernd eine Umpolung des Richtstroms vor. Die Reizschwelle der zur Erzeugung des
Richtstroms angewendeten Schaltung ist nunmehr allein für die Ansprechgrenze der
Einrichtung maßgebend. Es genügen verhältnismäßig geringe Unterschiede (Phasenänderungen)
zwischen den Zeichenfolgen, um den erforderlichen Umschaltestrom zu erzeugen, da
ja die gesamte Empfangsfeldstärke zur Verfügung steht, im Gegensatz zu den erwähnten
mit Synchronisierung arbeitenden Verfahren, bei denen nidht die Esmpfangslautstärke
selbst, sondern nur die dem Amplitudenverhältnis der Zeichen entsprechende Größe
für die Umpolung zur Verfügung stand.
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Die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens auf umlaufende Funkfeuer
weicht demgegenüber nur dahin ab, daß die Dauer zwischen dem Durchlaufen der charakteristischen
Stelle des Richtdiagramms (Phasensprung) durch einen bestimmten Punkt, z. B. durch
Nord, und dem Zeitpunkt des Eintreffens der Phasenänderung am Empfangsort zu messen
ist. Eine weitere Erörterung dieses Verfahrens erscheint nicht erforderlich.
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PATENTANSPR{)CHE I. Navigationsverfahren, bei dem zwei sich überschneidende
Strahlungen zur Leitstrahlbildung abwechselnd im Komplementärzeichenrhythmus ausgesandt
werden, dadurch gekennzeichnet, daß im gleichen Rhythmus die Schwingungen zur Erzeugung
der abwechselnd ausgestrahlten Strahlungen in ihrer Phasenlage unstetig geändert
werden, ohne daß eine Beeinflussung der Strahlungen selbst auftritt und daß die
durch den Phasensprung bedingte Zustandsänderung empfangsseitig zur Seitenkennung
ausgewertet wird.