DE920729C - Verfahren und Anordnung zur Leitstrahlfuehrung, insbesondere zur Leitstrahllandung, von Luftfahrzeugen - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf Anordnungen zur Leitstrahlführung, insbesondere zur Leitstrahllandung, von Luftfahrzeugen, welche auf der Anwendung von Ultrakurzwellen beruhen.

Bei den bekannten Verfahren dieser Art werden zwei sich schneidende Bündel von Ultrakurzwellen mit verschiedenen Frequenzen moduliert und abwechselnd durch Richtstrahlantennen gesendet, so ίο daß sie eine z. B. lotrechte Landeebene festlegen. Die Führung erfolgt dabei durch Vergleich der empfangenen Amplituden der beiden Strahlbündel, wobei die Modulationsfrequenzen es ermöglichen, die Richtung der Abweichung in bezug auf diese Leitebene zu bestimmen.

Die Erfindung hat ein Verfahren und Anordnungen zur Funkstrahllandung nach einer Linie, der sogenannten Landegeraden, zum Gegenstand. Das erfindungsgemäße Verfahren kennzeichnet sich dadurch, daß mehrere, insbesondere zwei, mit verschiedenen Frequenzen F₁, F₂ modulierte UKW-Richtstrahlbündel in der Weise ausgesendet werden, daß ihr Schnitt eine vertikale Landeebene bestimmt, während ein weiteres UKW-Richtstrahlbündel mit einer abweichenden Frequenz F₃ moduliert und in der Weise gesendet wird, daß es sich den beiden ersten räumlich überlagert und durch den Schnitt mit diesen eine Landelinie bestimmt, wobei diese Bündel unter Verwendung einer einzigen ultrakurzen Trägerwelle periodisch während kurzen aufeinanderfolgenden Perioden gesendet werden und während dieser Perioden der Trägerwelle die charakteristische Modulationsfrequenz aufgedrückt wird, und daß nach selektivem

Empfang an Bord des Luftfahrzeuges einerseits die mit den Frequenzen F₁ bzw. F₂ empfangenen Signale unter sich und andererseits die Summe der mit den Frequenzen F₁, F₂ empfangenen Signale und das mit der Frequenz F₃ empfangene Signal in der Weise verglichen werden, daß das Luftfahrzeug in dieser Schnittebene und nach dieser Schnittlinie geleitet wird.

Zur Ausführung dieses Verfahrens sieht die Erfindung eine Anordnung vor, welche in der Weise ausgebildet ist, daß sie mehrere durch Sendehörner abgeschlossene, mit der ultrakurzen Trägerwelle gespeiste Hohlleiter aufweist, in welchen diese Welle mit einer charakteristischen Frequenz moduliert wird, Wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um den Übertragungskoeffizient dieser Hohlleiter so zu beeinflussen, daß die Impulssendung mit unveränderlichen Intervallen erfolgt, ferner Einrichtungen, um in verschiedenen Zeitpunkten die niodulierten Impulse mit verschiedenen Frequenzen auszusenden.

Eine zweckmäßige Anordnung dieser Art kennzeichnet sich dadurch, daß die auf den Ubertragungskoeffizient der Hohlleiter einwirkenden Einrichtungen aus Metallrahmen bestehen, die in gleicher Anzahl wie die Hohlleiter vorgesehen sind, wobei jeder in Form des Hohlleiterquerschnittes ausgebildete Rahmen im Innern eines Hohlleiters um eine in seiner Ebene und senkrecht zu der Längsachse des Hohlleiters liegende Achse beweglich und die Länge des Rahmens auf Resonanz mit der den entsprechenden Hohlleiter durchlaufenden Welle abgestimmt ist, so daß die Impulssendung bei gleichmäßigem Rahmenumlauf mit unveränderlichen Intervallen erfolgt.

Ferner erstreckt sich die Erfindung auf einen zugehörigen Empfänger. Eine zweckmäßige Ausführungsform eines solchen Empfängers kennzeichnet sich durch einen Luftleiter für den Empfang der gesendeten Signale, der mit einer an einen Mittelfrequenzverstärker angeschlossenen Mischstufe für Ultrahochfrequenz verbunden ist, ferner durch Einrichtungen zur Auswahl der charakteristischen Modulationsfrequenzen der ge- +5 sendeten Impulse und zur Trennung dieser Frequenzen sowie zur Erzeugung von entsprechenden Spannungen, die den Ablenkorganen eines Kathodenstrahloszillographen in der Weise zugeführt werden, daß die von den die Landeebene bestimmenden Impulsen herrührenden Spannungen mit einander entgegengesetzter Wirkung den Anzeigefleck in der einen Richtung und einerseits die Summe der die Landeebene bestimmenden Spannungen, andererseits die dritte, die Landelinie bestimmende Spannung in einander entgegengesetzter Wirkung den Anzeigefleck in der zu jener senkrechten Richtung beeinflussen.

Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung an 6ü Hand der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen

Abb. ι und 2 eine Einrichtung zur Beeinflussung der gesendeten Welle, die bei der erfindungsgemäßen Anordnung verwendet wird, Abb. 3 ein Diagramm der Sendeperioden für die Anordnung nach Abb. 1 und 2,

Abb. 4 eine perspektivische Darstellung der Antennenanordnung zur Festlegung der Landegeraden,

Abb. 5 eine Aufsicht der Anordnung nach Abb. 4,

Abb. 6 einen Schnitt der Strahlungsdiagramme, welche durch die Anordnung nach Abb. 4 gesendet werden,

Abb. 7 eine Ausführungsform eines Leitstrahlsenders gemäß der Erfindung,

Abb. 8 ein Diagramm der zeitlichen Verteilung der durch die Anordnung nach Abb. 7 gesendeten Impulse,

Abb. 9 und 10 das vereinfachte bzw. ausführliche Schema des Empfängers,

Abb. 11 ein Diagramm, welches die Form der durch die Anordnung der Abb. 7 gesendeten Impulse veranschaulicht,

Abb. 12 die verschiedenen Lagen des Fleckes auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre des Empfängers, je nach der Lage der Empfangsanordnung in bezug auf die Landegerade.

Die erfindungsgemäße Anordnung benutzt die Richteigenschaften der Ultrakurzwellenantennen und ebenso die Anordnung zur Beeinflussung der Amplitude der in einem Hohlrohrleiter übertragenen Welle nach dem Patent 870 588.

Die grundsätzliche Wirkungsweise dieser Anordnung ist oben erwähnt und wird in Abb. 1, 2 und 3 veranschaulicht.

Bekanntlich kann man eine totale Reflexion der Energie, welche in. einem von der H₀₁-WeIIe durchlaufenen Hohlleiter mit rechteckigem Querschnitt strömt, mittels eines rechteckigenRahmens mit Abmessungen & und / (Abb. 1) erzielen, der den Abschnitt einer bifilaren Leitung bildet und so angeordnet ist, daß seine Ebene in der Querschnittsebene des Hohlleiters liegt. Bei der erfindungsgemäßen Anwendung dieser Erscheinung zur periodischen Impulsmodulation ultrakurzer Wellen muß die Höhe h dieses Rahmens derartig sein, daß der Leitungsabschnitt, welchen er bildet, auf die halbe Wellenlänge X₀ in Luft abgestimmt ist. Indem man den Rahmen um seine Längsachse (Abb. 2) dreht, stellt man fest, daß die Energie sich ohne Reflexion ausbreitet, wenn die Ebene des no Rahmens senkrecht zu der Ebene des Hohlleiterquerschnittes ist. Der Reflexionskoeffizient bleibt dann vernachlässigbar, wenn man den Rahmen um einen verhältnismäßig kleinen Winkel @ (5 bis io°) zu beiden Seiten der Achse oz dreht. Über den Winkel Θ hinaus wächst die Reflexion und wird schnell total, so daß die Kurve des elektromagnetischen Feldes am Ausgang des Hornes den durch die Abb. 3 angegebenen Verlauf hat. In dieser Abbildung stellt B₀ den Wert des Feldes bei Ab-Wesenheit des Rahmens oder wenn dieser mit seiner Ebene nach oz ausgerichtet ist dar. Offenbar findet man während einer Drehung des Rahmens um 360⁰ zwei breite Zonen von je 2 Θ, die um i8o° entfernt sind und bei welchen eine Übertragung der Energie stattfindet.

Um eine Leitebene und eine Landungslinie festzulegen, sind drei Hohlleiter und drei Richtstrahler nach der in Abb. 4, 5 und 6 gezeigten Anordnung vorgesehen. In Abb. 4 ist ersichtlich, daß die Mittelpunkte O₁, O₂ und O₃ der Hörneröffnungen sich an den Ecken eines gleichschenkeligen Dreiecks befinden, dessen Grundlinie O₁-O₂ waagerecht ist. Die großen Seiten b_x der drei Hörner sind parallel zu dem Erdboden angeordnet, während das elektrisehe Feld in der öffnung parallel zu den kleinen Seiten O₁ auf Grund der geringen Neigung der Achsen O₁-Z₁, O₂-Z₂ und O₃-Z₃ gegen den Erdboden eine annähernd senkrechte Polarisation besitzt. Die Achsen O₁-Z₁ und O₂-Z₂ der Hörner C₁ und C₂ bilden miteinander einen Winkel γ und definieren eine Ebene (O₁Z₁-O₂Z₂), welche gegen die horizontale Ebene um einen Winkel ß/2 (Abb. S) geneigt ist, der gleich dem halben öffnungswinkel des die Richtwirkung in der senkrechten Ebene definierenden Lappens ist. Wie bei der Leitstrahlführung entstehen demnach keine störenden Reflexionen an dem Erdboden. Das über den Hörnern C₁, C₂ gelegene Horn C₃ ist so angeordnet, daß seine Achse O₃-Z₃ in der senkrechten Landungsebene P₂ ist, deren Spur auf der Ebene (O₁Z₁-O₂Z₂) die Halbierende OZ₀ des Winkels Z₂O₂O₁Z₁ ist. Die Neigung der Achse O₃-Z₃ dieses Hornes gegen die Ebene (O₁Z₁-O₂Z₂) ist so gewählt, daß eine Landungsgerade OZ_A definiert werden kann, welche um η gegen den Erdboden geneigt und keine andere ist als die Schnittlinie der Ebene P₂ mit der Fläche der Punkte, wo das von dem Horn C₃ stammende Feld E₃ gleich ist der Summe E₁ + E₂ der Felder, die als von den Hörnern C₁ und c₂ gleichzeitig gesendet angenommen werden.

In Abb. 6, welche einen Schnitt durch eine Ebene

zeigt, die senkrecht durch die Landungsgerade des vor den Richtstrahlern gelegenen Wellenraumes geht, sind bei C₁, c₂, C₃ die drei Richtstrahler dargestellt und bei .F₁, F₂, F₃ die Orte der Punkte, wo die Felder E₁, E₂, E₃ gleichen Wert haben, und schließlich bei MOM' der Schnitt der Fläche der Punkte, wo das von C₃ stammende Feld E₃ gleich ist der Summe E₁ + E₂ der von C₁ und C₂ stammen-

den Felder. Der Schnitt der Kurve MOM' mit der Spur YOY' der Ebene P₂ ergibt den Punkt O, die Spur der Landungsgeraden 0Z_A mit der Zeichenebene.

Die Felder E₁, E₂, E₃ werden in Form von Im-

pulsen I₁, I₂, I₃ (Abb. 8) ausgesandt, die gegeneinander um einen Winkel ψ versetzt und mit genau gleichem Grad mit Frequenzen F₁, F₂, F₃ moduliert sind, die unter 20 kHz liegen.
Die Sendeeinrichtung des Leitstrahlsystems besteht im wesentlichen aus einem UKW-Generator Em (Abb. 7), der z. B. eine selbsterregte Röhre mit Geschwindigkeitsmodulation umfassen kann, die allein oder mit einer Trennstufe gleicher Art angeordnet ist. Dieser Sender, dessen Frequenz im allgemeinen über 1000 MHz liegt (A < 0,30 m), liefert Energie in einen Hohlleiter g, welcher sich in drei sekundäre Hohlleiter g_v g₂ und g₃ aufteilt, von denen jeder durch ein Horn abgeschlossen ist.

Im Innern jedes Hohlleiters g_v g₂ und g_s kann sich ein Rahmen drehen, dessen Höhe so gewählt ist, daß die Abstimmung auf die Frequenz der verwendeten Welle erreicht wird. Diese drei Rahmen W₁, W₂ und m₃ (Abb. 7) werden im Synchronismus von einer Achse x-x' angetrieben, die von dem Antriebsmotor M betätigt wird, und sie sind so versetzt, daß ihre Ebenen miteinander einen Winkel ψ von etwa 6o° bilden, der größer ist als der Winkel 2 Θ für die freie Übertragung der Energie in den Hohlleitern. Auf der die Rahmen betätigenden Achse x-x' sind drei Ringe B₁, B₂ und B₃ angebracht, gegen welche drei Schleifkontakte Z₁, /₂ und /₃ anliegen. Diese sind mit einem Modulator MOD verbunden, der drei Modulationsspannungen erzeugt, welche in der Amplitude genau gleich sind und deren Frequenzen F₁, F₂ und F₃ unter 20 kHz liegen. Durch einen vierten Schleifkontakt /₄ können diese Spannungen zu dem UKW-Generator Em geschickt werden, der so durch F₁, F₂ und F₃ mit konstantem Grad moduliert wird. Die Ringe B₁, B₂ und B₃ besitzen metallische und isolierende Abschnitte, die so angeordnet sind, daß der Sender Em mit der Frequenz F₁ nur während der Zeit einer freien Energieübertragung in dem Hohlleiter ^₁ und ebenso mit der Frequenz F₂ oder F₃ nur während der Zeit einer freien Übertragung in dem Hohlleiter g₂ oder g₃ moduliert wird.

Wenn die Rahmen sich drehen, wird schließlich die von den Hörnern C₁, C₂ und C₃ abgestrahlte Energie in Form von Gruppen von drei Impulsen mit verrundeten Rändern I₁, I₂ und /₃ erscheinen, gs wie sie die Abb. 8 zeigt. Die Gruppen sind gegeneinander um i8o° und die Impulse um einen Winkel ψ versetzt, der genau dem Winkel gleich ist, welchen die Rahmen m_v m₂ und m₃ miteinander bilden. Diese Impulse sind mit gleichem Grad mit den Frequenzen F₁ bzw. F₂ bzw. F₃ moduliert und verbrauchen jeder auf Grund ihrer zeitlichen Verschiebung die ganze von dem Sender gelieferte Energie.

Es ist klar, daß, wenn der Empfänger ein auf die Differenz E₁ — F₂ ansprechendes Gerät besitzt, ein Ausschlag nach links oder nach rechts zu beobachten ist, je nachdem das Flugzeug sich links oder rechts von der senkrechten Ebene F₂ befindet, deren Spur auf der Ebene der Abb. 6 Y-Y' ist. Ebenso ist, wenn der Empfänger ein weiteres auf die Differenz E₃ —(F₁-I-F₂) ansprechendes Gerät besitzt, ein Ausschlag nach oben oder unten zu beobachten, je nachdem das Flugzeug sich oberhalb oder unterhalb der Fläche befindet, deren Spur auf einer zu der Landungsgeraden senkrechten Ebene MOM' ist. Der Ausschlag Null in horizontaler und senkrechter Richtung bedeutet, daß das Flugzeug sich gleichzeitig in der Fläche, deren Spur MOM' ist, und in der Landungsebene F₂ befindet, d. h. auf der iao Landungslinie, die genau als Schnittfläche dieser beiden Flächen definiert wird.

Im folgenden wird die an Bord eingerichtete Empfangsanordnung beschrieben, die die gleiche ist für die Leitstrahlführung und die Leitstrahllandung.

Die Kette der Aufbauelemente der Empfangsanordnung ist in Abb. 9 dargestellt. Sie umfaßt einen Wellensammler A mit einer Übertragungsleitung f, einen eigentlichen Empfänger, einen Frequenzdiskriminator DIS, einen empfindlichen Kathodenstrahlanzeiger /C mit Sichtablesung und schließlich ein Versorgungsgerät Al, welches mit dem Bordstrom arbeitet. Der Wellensammler A ist eine Viertelwellenantenne, die unter dem Flugzeugrumpf liegt und so angeordnet ist, daß sie senkrecht steht, wenn das Flugzeug sich in der Fluglinie befindet. Sie kann mit einem Gegengewicht C versehen sein, wenn sie nicht direkt aus dem Rumpf hervortritt. Sie beliefert eine Speiseleitung/, deren Wellenwiderstand ihrem eigenen Strahlungswiderstand angepaßt ist.

Der eigentliche Empfänger kann mit Pendelrückkopplung oder Frequenzumsetzung arbeiten und von gleicher Bauart sein wie die Empfänger, welche auf denselben Wellenlängen für Funkverbindungen benutzt werden. Er wurde hier mit Frequenzumsetzung angenommen, und Abb. 9 zeigt eine UKW-Mischstufe UHF, auf welche ein Mittelfrequenzverstärker MF mit ausreichend breitem Durchlaßband (1 bis 2 MHz beispielsweise) folgt, um die zufälligen Abweichungen der Sender oder des örtlichen Überlagerers erfassen zu können.

Da die Leitstrahlsender und der Landungssender alle auf der gleichen Wellenlänge arbeiten, ist die Betätigungsachse des örtlichen Überlagerers mit einer Arretierung versehen, die nach dem Aufsuchen der Empfangsfrequenz betätigt werden kann. Der Verstärker MF speist einen annähernd linearen Detektor, auf welchen eine Verstärkerröhre folgt, in deren Anodenkreis eine Anordnung von Auswahlkreisen vorgesehen ist, die die Trennung der Signale und ihre zweckmäßige Ausnutzung im Sinne der erwähnten Ausführungsform der Erfindung gestatten. Diese Anordnung von Röhren .und Kreisen, welche in Abb. 9 mit DIS bezeichnet ist, wirkt auf einen empfindlichen Kathodenstrahlanzeiger IC, welcher als Überwachungsorgan für die Sichtanzeige der Lage des Flugzeuges in bezug auf die Leitstrecke oder auf die Landungslinie dient. Dieser Kathodenstrahlanzeiger, dessen Wirkungsweise im Prinzip die gleiche ist wie die einer Kathodenstrahlröhre, umfaßt eine Glühkathode mit einem Fokussierungssystem, das so eingestellt wird, daß sich auf dem Leuchtschirm ein großer Lichtfleck von z. B. 5 bis 10 mm Durchmesser ergibt. Vier Ablenkplatten, die in der Richtung des Eiektronenstrahles sehr ausgedehnt sind, verleihen dieser Röhre eine große Empfindlichkeit der Ablenkung in zwei rechtwinkligen und zu dem Bündel senkrechten Richtungen. Ein Gitter zur Steuerung der Elektronendichte ermöglicht es, die Helligkeit zu regeln oder den Lichtfleck sogar völlig verschwinden zu lassen.

Der Diskriminator, dessen Schaltung in Abb. 10 gezeigt ist, umfaßt eine als Detektor und Verstärker wirkende Vakuumröhre V_ der Bauart Duodiode-Pentode, bei der das eine Detektorelement die Impulsspannung gleichrichtet, welche an den Klemmen des Sekundärkreises L₁-C₁ des letzten Transformators des Zwischenfrequenzverstärkers auftritt. Der Kreis R₂-C₂, an dessen Klemmen die gleichgerichtete Spannung erscheint, hat eine so kleine Zeitkonstante, daß er ohne Verlust an das Gitter des Pentodenelements die höchste der drei gleichgerichteten Frequenzen F₁, F₂ und F₃ übertragen kann, während der Verbindungskondensator C₁₄ und der Gitterwiderstand R_u, die so bemessen sind, daß sie an dem Gitter des Pentodenelements nur die aufeinanderfolgenden Frequenzzüge F₁, F₂, F₃ erscheinen lassen, die gleichgerichteten Impulse sperren, welche eine Welligkeit mit der Frequenz 2 nN bilden, wobei η die Anzahl der Rahmen und N die sekundliche Drehzahl ist, welche sie in den Hohlleitern ausführen.

Die verstärkten Spannungen erscheinen an den Widerständen R_s und R₃', welche in Reihe in dem Anodenkreis des Pentodenelements angeordnet sind. Sie haben in Abhängigkeit von der Zeit den in Abb. 11 angegebenen Verlauf, in welcher angenommen wurde, daß der Empfangsstrahler in ungleicher Weise durch die Felder E₁, E₂, E₃ erregt wird. Diese Spannungen werden über den Kondensator C₃ und Widerstände i?₄, R₅, R₆ drei Kreisen mit Selbstinduktion und Kapazität L₂ C₄, L₄C₅, L₆ C₆ mit starker Überspannung zugeführt, welche auf die Frequenzen F₁ bzw. .F₂ bzw. F₃ abgestimmt sind. Die Kopplungswiderstände R_v R₅ und R_e, die groß sind gegen die Impedanz bei der Resonanz der abgestimmten Kreise, sind so bemessen, daß die Spannungen an den Klemmen von L₂ C₄, L₄ C₅ und L₆C₆ gleich sind, wenn die drei Spannungen mit den Frequenzen F₁, F₂, F₃ selbst in der Amplitude an den Klemmen von R₃, R₃ gleich sind. Daraus ergibt sich, daß Impulse von gleicher UKW-Amplitude, die mit gleichem Grad mit den Frequenzen F₁, F₂ oder F₃ moduliert sind und vom Strahler empfangen werden, durch Impulse von gleicher Amplitude mit den Frequenzen F₁, F₂ oder F₃ an den Klemmen der abgestimmten Kreise C₄ L₂, C₅ L₄ oder C₆L₆ ausgedrückt werden. Diese von den Detektorelementen W₁, W₃, W₅ gleichgerichteten Spannungen erzeugen an den Klemmen der Kreise mit hoher Zeitkonstante (etwa 1 Sekunde) R₁C₁, R₉C₀, R₁₁C₁₁ gleiche Gleichspannungen mit der Amplitude der Wechselspannungen der Impulse mit den Frequenzen F₁, F₂ oder F₃.

Die Kreise R₁C₁ und R₉ C₉, welche die von den Impulsen der Richthörner C₁ und C₂ stammenden gleichgerichteten Spannungen aufnehmen, werden mit den horizontalen Ablenkplatten P₁, P₂ des Kathodenstrahlanzeigers verbunden (Abb. 9). Die Richtung der Verbindung wird so gewählt, daß diese Platten gegen Masse positiv gemacht werden. Außerdem wird die PIaWeP₁, welche links von einem den Leuchtschirm betrachtenden Beobachter angeordnet ist, von dem Kreis beeinflußt, welcher die Gleichspannung aufnimmt, die von dem Impuls des in der Landungsrichtung linken Hornes herrührt,, und umgekehrt erhält die rechte Platte die

gleichgerichtete Spannung, welche von dem Impuls des rechten Hornes stammt. Daraus ergibt sich, daß man eine Verschiebung des Lichtfleckes nach links beobachtet, wenn das Flugzeug sich in dem links von der Landungsebene gelegenen Bereich befindet, bei welchem das von dem links gelegenen Horn C₁ stammende Feld größer ist als das Feld, welches von dem Horn C₂ stammt. Hingegen beobachtet man eine Verschiebung des Fleckes nach

ίο rechts in dem Bereich, welcher rechts von der Landungsebene liegt und in welchem das Feld des rechten Hornes C₂ überwiegt. Die Ablenkplatten P₁, P₂ und die diese beeinflussenden Kreise genügen demnach, um die Leitstrahlführung des Flugzeuges zu bewirken.

Die Ablenkplatten P₃, P₄, die auf einer senkrechten Achse in bezug auf einen vor dem Leuchtschirm befindlichen Beobachter liegen, werden gemeinsam mit P₁ und P₂ verwendet, um das Flug-

ao zeug auf der Landungsgeraden zu führen. Dazu wird die Ablenkplatte P₃, welche den Kathodenstrahl nach oben ablenkt, von der Gleichspannung beeinflußt, welche an den Klemmen des Kreises mit großer Zeitkonstante (etwa 1 Sekunde) R₁₁C₁₁ auftritt, wenn der Schwingungskreis C₆L₆ der Sitz von niederfrequenten Strömen ist, welche von einem mit der Frequenz F₃ modulierten Impuls stammen, d. h. von einem Impuls, der von dem Horn c_s gesendet wird, welches außer C₁ und C₂ zu dem Sender für die Leitstrahllandung gehört. Die Ablenkplatte P₄ wird durch die in Reihe gelegten Gleichspannungen beeinflußt, welche an den Klemmen von R₈C₈ und R₁₀C₁₀ auftreten. Diese Spannungen stammen aus der Gleichrichtung der Wechselspannungen mit den Frequenzen F₁ und F₂, welche in den mit den Spulen L₂, L₄ gekoppelten Spulen L₃ und L₅ induziert werden. Die an P₁ angelegte Spannung ist demnach proportional zu der Summe der beiden UKW-Impulse I₁ und I₂, die abwechselnd von den Richtstrahlern C₁ und C₂ des Landungssenders gesendet werden. Eine gleiche Überlegung, wie sie zur Erläuterung der Wirkungsweise der Leitstrahlanordnung angestellt wurde, zeigt, daß der Lichtfleck nach oben oder nach unten abgelenkt wird, wenn das Flugzeug sich oberhalb oder unterhalb der Fläche befindet, in welcher das von C₃ stammende Feld größer ist als die Summe der von C₁ und C₂ stammenden Felder, die als gleichzeitig gesendet angenommen werden. Außerdem wird, wie in dem Falle der Leitstrahlführung, der Fleck nach rechts oder links in bezug auf die durch die Platten P₃ und -P₄ gehende senkrechte Achse abgelenkt, wenn das Flugzeug sich rechts oder links von der senkrechten Landeebene befindet, deren Spur auf der Ebene der Abb. 6 Y-Y' ist. Schließlich wird der Fleck auf der Marke zentriert, wenn das Flugzeug genau der Landungslinie folgt, deren Spur durch den Punkt O (Abb. 6) dargestellt wird, den Schnittpunkt der Spur MOM' der richtigen Höhe und der Spur YY' der richtigen Richtung.

Die Abb. 12 (a, b, c) erläutert die Wirkungsweise der Einrichtung bei der Leitstrahllandung. Hierbei wird, je nachdem sich das Flugzeug zu hoch und zu weit links in bezug auf die Landungslinie oder zu tief und zu weit links oder auf der Landungslinie befindet, der Fleck auf dem Schirm wie bei a, b bzw. c in Abb. 12 erscheinen. Man erkennt insbesondere, daß der beschriebene Kathodenstrahlanzeiger es ermöglicht, die beiden Geräte zu ersetzen, die bei Verwendung von Geräten mit beweglichem Rahmen oder mit Schwingzunge vorgesehen werden müßten.

Um irrtümliche Deutungen in den Bereichen mit sehr schwachen Feldern zu vermeiden, wo die Störungen überwiegen können, wird die Schaltung des Empfängers gemäß einer Weiterbildung der Erfindung durch eine Anordnung von Kreisen ergänzt, deren Aufgabe darin besteht, den Fleck des Kathodenstrahlanzeigers verschwinden zu lassen, wenn das stärkste der von der Antenne aufgenommenen Felder unter einem gewissen Grenzwert liegt. Dieses Ziel wird erreicht, indem man durch einen Transformator T (Abb. 10), welcher von dem Widerstand R₃ mit geringem Wert überbrückt ist, einen Bruchteil der Spannungen mit den verschiedenen Modulationsfrequenzen, die in dem Anodenkreis der Pentode auftreten, abnimmt und diese Spannungen mittels eines Gleichrichterelements W₆ gleichrichtet, welches auf den Kreis mit großer Zeitkonstante C₁₂R₁₂ geschaltet ist. Die so erhaltene Gleichspannung, deren Amplitude gleich ist derjenigen der stärksten Spannungskomponenten mit den Frequenzen F₁, F₂, F₃, wird im positiven Sinne dem Wehneltzylinder w des Kathodenstrahlanzeigers über einen Widerstand R₁₃ und ein Gleichrichterelement W₁ zugeführt, welche den Zweck haben, die Spannung des Gitters auf diejenige zu beschränken, welche in dem Verbindungspunkt α der Widerstände R₁₅ und R₁₆ vorhanden ist und der normalen Tätigkeit des Anzeigegerätes entspricht. Bei Abwesenheit von Feldern oder wenn diese zu schwach sind, ist die positive Spannung, welche an dem Wehneltzylinder der durch den Läufer des Potentiometers R₁₆ gegebenen negativen Löschspannung hinzugefügt wird, nicht ausreichend, um den Fleck auf dem Leuchtschirm wieder erscheinen zu lassen, und der Pilot wird so benachrichtigt, daß er sich nicht mehr in den Bereichen der Leitstrahlführung oder Leitstrahllandung befindet.

Claims (10)

1. Patentansprüche:

   i. Verfahren zur Leitstrahlführung, insbesondere zur Leitstrahllandung, von Luftfahrzeugen, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere, insbesondere zwei, mit verschiedenen Frequenzen (F₁, F₂) modulierte UKW-Richtstrahlbündel in der Weise ausgesendet werden, daß ihr Schnitt eine vertikale Landeebene bestimmt, während ein weiteres UKW-Richtstrahlbündel mit einer abweichenden Frequenz (F₃) moduliert und in derWeise gesendet wird, daß es sich den beiden ersten räumlich überlagert und durch den Schnitt mit diesen eine Landelinie bestimmt, wobei diese Bündel unter Verwendung

   einer einzigen ultrakurzen Trägerwelle periodisch während kurzen aufeinanderfolgenden Perioden gesendet werden und während dieser Perioden der Trägerwelle die charakteristische Modulationsfrequenz aufgedrückt wird, und daß nach selektivem Empfang an Bord des Luftfahrzeuges einerseits die mit den Frequenzen (.F₁ bzw. F₂) empfangenen Signale unter sich und andererseits die Summe der mit den Frequenzen

   ίο (F₁, P₂) empfangenen Signale und das mit der Frequenz (F₃) empfangene Signal in der Weise verglichen werden, daß das Luftfahrzeug in dieser Schnittebene und nach dieser Schnittlinie geleitet wird.
2. 2. Anordnung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie mehrere durch Sendehörner abgeschlossene, mit der ultrakurzen Trägerwelle gespeiste Hohlleiter aufweist, in welchen diese Welle mit einer charakteristischen Frequenz moduliert wird, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, um den Übertragungskoeffizient dieser Hohlleiter so zu beeinflussen, daß die Impulssendung mit unveränderlichen Intervallen erfolgt, ferner Einrichtungen, um in verschiedenen Zeitpunkten die modulierten Impulse mit verschiedenen Frequenzen auszusenden.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die auf den Übertragungskoeffizient der Hohlleiter einwirkenden Einrichtungen aus Metallrahmen bestehen, die in gleicher Anzahl wie die Hohlleiter vorgesehen sind, wobei jeder in Form des Hohlleiterquerschnittes ausgebildete Rahmen im Innern eines Hohlleiters um eine in seiner Ebene und senkrecht zu der Längsachse des Hohlleiters liegende Achse beweglich und die Länge des Rahmens auf Resonanz mit der den entsprechenden Hohlleiter durchlaufenden Welle abgestimmt ist, so daß die Impulssendung bei gleichmäßigem Rahmenumlauf mit unveränderlichen Intervallen erfolgt.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen im Winkel gegeneinander versetzt und mit einem einzigen Antrieb verbunden sind, um die von jedem Rahmen herrührenden Impulse in verschiedenen Zeitpunkten auszusenden.
5. 5. Anordnung nach Anspruch^ dadurch gekennzeichnet, daß die Hohlleiter durch einen einzigen, eine ultrakurze Welle einer bestimmten Frequenz erzeugenden Generator gespeist werden und ein Modulationsgenerator vorgesehen ist, welcher Spannungen mit verschiedenen Frequenzen und in gleicher Anzahl wie die Hohlleiter erzeugt, die dem Speisegenerator über den gemeinsamen Rahmenantrieb in der Weise zugeführt werden, daß jede Spannung diesem Generator während der Sendung eines Impulses in dem entsprechenden Hohlleiter zugeführt wird.
6. 6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Rahmen auf einer gemeinsamen, durch einen Motor angetriebenen leitenden Umdrehungsachse angebracht sind, auf welcher in gleicher Anzahl wie die Hohlleiter Ringe festgekeilt sind, die versetzte leitende Sektoren besitzen, und daß Verbindungsbürsten jeweils auf einem dieser Ringe schleifen und mit dem Modulationsgenerator verbunden sind, während eine weitere Verbindungsbürste auf der gemeinsamen leitenden Welle schleift und mit dem Speisegenerator der Hohlleiter verbunden ist.
7. 7. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie drei Hohlleiter besitzt und zwei der diese drei Hohlleiter abschließenden Sendehörner so angeordnet sind, daß ihre Richtdiagramme sich in der Leitebene schneiden, während das dritte Horn in der Symmetrieebene der beiden anderen angeordnet und zu ihnen so geneigt ist, daß die Landelinie bestimmt wird, indem auf dieser das von dem dritten Horn ausgesendete Feld gleich ist der Summe der von den beiden anderen Hörnern ausgesendeten Felder.
8. 8. Anordnung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß jedes Sendehorn mit dem Erdboden einen Winkel bildet, der etwa dem halben Winkel seines Richtdiagramms in der vertikalen Ebene gleichkommt.
9. 9. Empfänger für Anordnung nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Luftleiter für den Empfang der gesendeten Signale, der mit einer an einen Mittelfrequenzverstärker angeschlossenen Mischstufe für Ultrahochfrequenz verbunden ist, ferner durch Einrichtungen zur Auswahl der charakteristischen Modulationsfrequenzen der gesendeten Impulse und zur Trennung dieser Frequenzen sowie zur Erzeugung von entsprechenden Spannungen, die den Ablenkorganen eines Kathodenstrahloszillographen in der Weise zugeführt werden, daß die von den die Landeebene bestimmenden Impulsen herrührenden Spannungen mit einander entgegengesetzter Wirkung den Anzeigefleck in der einen Richtung und einerseits die Summe der die Landeebene bestimmenden Spannungen, andererseits die dritte, die Landelinie bestimmende Spannung in einander ent- no gegengesetzter Wirkung den Anzeigefleck in der zu jener senkrechten Richtung beeinflussen.
10. 10. Anordnung nach Anspruch 9 zur Leitstrahlführung mit Hilfe von drei Richtstrahlern, dadurch gekennzeichnet, daß zur Auswahl der charakteristischen Frequenzen der gesendeten Impulse drei Resonanzkreise mit holier Gütezahl parallel geschaltet sind, von welchen jeder auf eine der charakteristischen Frequenzen abgestimmt und mit je einem von drei Kreisen mit hoher Zeitkonstante verbunden ist, und daß je eine Platte des einen Ablenkplattenpaares des Kathodenstrahloszillographen mit je einem der Kreise mit lioher Zeitkonstante verbunden ist, welche den Spannungen entsprechen, die von den die Landeebene bestimmenden Impulsen her-

    rühren, während die eine Platte des anderen Plattenpaares mit dem dritten Kreis mit hoher Zeitkonstante und die andere mit den beiden anderen Kreisen in der Weise verbunden ist, daß sie eine Spannung empfängt, welche gleich ist der Summe der Spannungen, welche den die Landeebene bestimmenden Signalen entsprechen, ii. Anordnung nach Anspruch io, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen zur Auswahl der charakteristischen Modulationsfrequenzen der gesendeten Impulse aus einem Kreis mit geeigneter Zeitkonstante bestehen, welcher mit der Mischstufe verbunden ist, wobei einerseits an diesen Kreis und andererseits an die drei Resonanzkreise mit hoher Gütezahl eine Verstärkerröhre angeschlossen ist, mit welcher Einrichtungen verbunden sind, um dem Steuergitter des Kathodenstrahloszillographen die größte der den gesendeten Impulsen entsprechenden Spannungen zuzuführen.

    Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

    © 9570 11.54