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Verfahren zur Bildung einer Standanzeige bei komplementär getasteten
Leitstrahlen und zur Aufschaltung auf die automatische Kurssteuerung
Es sind Verfahren
zur Standanzeige bei komplementär getasteten Leitstrahlen bekannt, bei denen die
Trägerfrequenz unter anderem zum Zweck der Höranzeige durch eine Modulationsfrequenz
moduliert wird und bei denen in einem Zweig einer Empfangsanordnung eine der Größe
der Abweichung vom Leitstrahl entsprechende elektrische Größe abgeleitet wird und
in einem zweiten Zweig die Zuordnung der Polung der in dem ersten Zweig gewonnenen
Größe zur Bestimmung der Richtung der Abweichung vom Leitstrahl vorgenommen wird.
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Diese Verfahren arbeiten im Leitstrahl selbst unsicher.
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Es wurde weiterhin ein Verfahren vorgeschlagen, bei dem zwei sich
überschneidende tonmodulierte Strahlungen zur Leitstrahlbildung abwechselnd im Komplementärzeichenrhythmus
ausgestrahlt werden und bei dem im gleichen Rhythmus eine sendeseitige Phasenumtastung
vorgenommen und die durch den Phasensprung bedingte Zustandsänderung zur empfangsseitigen
Kennung ausgewertet wird.
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Bei diesem Verfahren wird nach einem der bereits in der Telegrafie
bekannten Verfahren die Modulationsfrequenz des Senders rhythmisch in der Phase
getastet, ohne daß die durch die Umtastung der senderseitigen Richtdiagramme entstehende
Amplitudentastung beeinflußt wird. Auf der Empfangsseite wird die Auswertung der
Größe der Abweichung vom Leitstrahl, gleichbedeutend mit
der Größe
der Tastzeichen, nach den durch die Tastzeichen hervorgerufenen Amplitudenunterschieden
der Empfängerausgangsspannung vorgenommen. Die Zuordnung der Polung der Ausgangsspannung
zur Richtung der Abweichung vom Leitstrahl erfolgt entsprechend der Phasentastung
der Empfängerausgangsspannung. Hierdurch ist naturgemäß auf der Empfangsseite ein
Melhraufwand, z. B. ein Generator zur Erzeugung der Bezugsphase oder ein Phasen,speicher
zum gleichzeitigen Vergleich der beiden Phasenzustände, erforderlich. Bei diesem
Verfahren ist die Zuordnung der Polung der Ausgangsspannung zu der Abweichung vom
leitstrahl völlig unabhängig von Amplitudenschwankungen, mögen sie nun durch die
Tastung oder aber durch Störungen hervorgerufen werden. Diese auch auf dem Leitstrahl
unbedingt sichere Polungszuordnung gestattet die Ansprechempfindlichkeit der Auswertung
der Größe der Tastzeichen auf ein Höchstmaß zu steigern.
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Diesen großen Vorteilen stehen aber auch Mängel gegenüber. Der Hauptfehler
liegt darin, daß die übliche Hör- und Sichtanzeige vor allem auf und in der Nähe
des Leitstrahles leicht gestört, wenn nicht gar unmöglich gemacht wird. Die Änderung
des Phasenzustandes der Tonfrequenz ergibt einen scharfen Knack, der es dem Ohr
unmöglich macht, kleine Amplitudenunterschiede, besonders in der Nähe des Leitstrahles,
wahrzunehmen. Einfache optische Zuckanzeigevorrichtungen werden ebenfalls leicht
gestört.
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Um diese Nachteile zu vermeiden, wird erfindungsgemäß vorgeschlagen,
eine von der Modulationsfrequenz getrennte zusätzliche Hilfsfrequenz vom Sender
zu übertragen und im Rhythmus der Umtastung der Senderrichtdiagramme in der Phase
umzutasten und empfangsseitig wiederum eine Phasenauswertung vorzunehmen. Störungen
der Hör-.und Sichtanzeige treten dann nicht mehr auf.
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Die Hilfsfrequenz wird vorzugsweise aus der Modulationsfrequenz durch
Vervielfachung gewonnen, wodurch ein Mehraufwand vermieden wird.
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Das erflndunigs:gemäße Verfahren wird nachstehend an Hand eines Ausführungsbeispiels
näher erläutert. In der Abb. I ist links die Sendeanlage und rechts die Empfan,gsanlage
dargestellt. Die Sendeanlage besteht aus dem eigentlichen Hochfrequenzsender HF.
Die Bakenanlage ist nur schematisch gezeigt und mit B bezeichnet. Die Umtasteinrichtung
usw. sind weggelassen. Der Generator G erzeugt die Modulationsfrequenz (1150 Hz).
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Die bisher beschriebene Anlage entspricht dem Bekannten. Gemäß der
gezeigten Ausführuntg.sform der Erfindung wird ein Teil der vom Generator G erzeugten
Tonfrequenz einem Vervielfacher W zugeführt, der im dargestellten Beispiel die 7.
Harmonische (8050 Hz) erzeugt. Diese Frequenz (8050 Hz) wird als Hilfsfrequenz verwendet
und einer Einrichtung zur Phasenumtastung Ph zugeführt. Der Ausgangskreis der Einrichtung
zur Phasenumtastung ist mit dem Modulatoreingang des Senders HF verbunden. Die abgestrahlte
Hocihfrequenz wird somit durch die Tonfrequenz (1150 Hz) und durch die Hilfsfrequenz
(8050 Hz) moduliert. Die Umtastung der Phase der H.i'lfsfrequenz erfolgt im gleichen
Rhythmus w-ie die Umtastung der Senderrichtdiagramme. Die Einrichtung zur Phasenumtastung
ist in der Abbildung nicht näher dargestellt, da derartige Verfahren aus der Wechselstromtelegrafie
an sich bekannt sind. Auch ist nicht näher dargestellt, wie die Synchronisierung
der Tasteinrichtung der Bake und der Phasenumkehreinrichtung erfolgt, da derartige
Einrichtungen in der Technik in verschiedener Form zur Verfügung stehen.
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Die Empfangsanlage besteht aus dem Empfänger E, dessen Einzelteile
wiederum nicht dargestellt zu werden brauchen. Im Ausgang liegen zwei Zweige; der
eine verwendet die Tonfrequenz (1150 Hz), die konstante Phase besitzt, zur Auswertung
der Größe der Abweichung vom leitstrahl durch die üblichen Sicht-Hör-Anzeigeinstrumente
J.
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Im zweien Zweig fließt sowohl die Tonfrequenz (1150 Hz) als auch die
Hilfsfrequenz (8050 Hz) zu einem Filter S. Die Hilfsfrequenz wird direkt einer Phasenbrücke
PhB zugeführt. Aus der Tonfrequenz wird durch den Vervie'lfacher V wiederum die
7. Harmonische gebildet und dieselbe dem anderen Zweig der Phasenbrücke zugeführt
und dort in bezug auf die Phasenlage verglichen. Es stehen somit für die Zuordnung
der Polung der Ausgangsspannung zur Richtung der Abweichung vom leitstrahl zwei
gleiche Frequenzen (8050 Hz) zur Verfügung, von denen die aus der Tonfrequenz gewonnene
als feste Bezugsphase gegenüber der direkt empfangenen, in der Phase getasteten
Frequenz dient. Die Empfangsanordnung wird im übrigen an Hand der Abb. 3 weiter
unten des näheren beschrieben.
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Bei dem erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahren sind die oben dargelegten
Mängel vollkommen beseitigt worden, ohne dabei die Vorteile der durch die Phasentastung
erzielten Steuerung der Zuordnung der Polung der Ausgangsspannung zur Richtung der
Abweichung vom Leitstrahl zu beeinträchtigen. Für die Zuordnung der Polung wird
eine gesonderte, phasengetastete Frequenz verwendet, wodurch die bisher verwendete
normale tonfrequente Modulationsfrequenz von einer Beeinflussung durch Phasensprünge
und damit verbundene Knackimpulse freigehalten wird. Da ferner die Hilfsfrequenz
in ihrer Amplitude konstant ist, ist auch eine gegenseitige Modulation an gekrümmten
Kennlinien im Sender oder Empfänger unschädlich; hierdurch können keine rhythmischen
Amplitudenunterschiede auftreten, die eine falsche Kurschaltung zur Folge hätten.
Durch die Ausnutzung der Tonfrequenz als Träger der Bezugsphase, erreicht durch
Bildung der gleichen Harmonischen im Sender und Empfänger, ist bei der vorzugsweisen
Ausführungsform der Erfindung weiterhin eine genaue Übereinstimmung der Bezugsphase
im Sender und Empfänger gewährleistet. Hierdurch entfällt ein Mehraufwand an Generatoren
oder Phasenspeichern mit den nötigen Überwachungseinrichtungen. Dadurch, daß jegliche
Störung
der normalen Tonfrequenz durch Phasensprünge vermieden ist, ist die Möglichkeit
gegeben, die zur Auswertung nötigen Zeitmarken oder Zeichen in beliebiger Zahl und
Anordnung innerhalb eines Tastzeichens zu geben, wodurch sonstige Synchronisierungseinrichtungen,
wie z. B.
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Start-Stopp-Motoren oder ähnliches, überflüssig werden. Hierdurch
ist als weiterer Vorteil erreicht worden, daß die Zuordnung der Polung unabhängig
von der Tastfrequenz und vom Tastrhythmus sgeworden ist. Die an sich durch jede
Doppelmoldulation gegebene Reichweitenverringerung gegenüber einer Modulation mit
nur einer Frequenz ist bei dem vorgeschlagenen Verfahren unerheblich, da die zusätzliche
Hilfsfrequenz in ihrer Amplitude sehr klein gehalten werden kann, z. B. 10% der
Modulationsfrequenzamplitude, und somit der Modulationsgrad für die Tonfrequenz
nur unwesentlich, z. B. auf 90%, herabgesetzt zu werden braucht.
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Ein ins einzelne gehendes Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäß
vorgeschlagenen Verfahrens ist in Abb. 2 bis 4 gegeben. Von diesen zeigt Abb. 2
ein Beispiel für die zeitliche Zuordnung der Phasentastung zur Umtastung der beiden
Richtdiagramme des Senders, Abb. 3 und. 4 geben e'in zugehöriges Ausführungsbeispiel
der Empfangsanordnung, wobei Abb. 3 die prinzipielle Schaltung und Abb. 4 einige
an Meßpunkten der Abb. 3 auftretende Spannungsbilder zeigt.
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In Abb. 2 ist die zeitliche Zuordnung der Phasentastung der Hilfsfrequenz
(8050 Hz) zur Umtastung der Richtdiagramme des Senders wiedergegeben. Wie Abb. 2
zeigt, wird beispielsweise bei jedem Wechsel der beiden Richtdiagramme R1 und R2
die Phase der Hilfsfrequenz (8050 Hz) um 180° gedreht, und zwar derart, das für
das kürzere Zeichen, also Diagramm R1, die Phase # = 0° und für das längere Zeichen,
Diagramm R2, die Phase # = 180° beträgt.
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Die Arbeitsweise einer geeigneten Empfangsanordnung sei an Hand der
Abb. 3 und 4 näher erläutert, und zwar für drei verschiedene Lagen des Fahrzeugs
zum vorgegebenen Leitstrahl, gleichbedeutend mit den empfangenen Zeichen Striche,
Dauerstriche und Punkte.
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In Abb. 4 ist das Amplitudenverhältnis der Hilfsfrequenz (8050 Hz)
zur normalen Modulationsfrequenz (1150 Hz) mit etwa 1 : 5 angenommen. Die Phasentastung
der Hilfsfrequenz (8050 Hz) ist durch den Wechsel von Schraffur und gleichmäßig
angelegter Fläche der die Hilfsfrequenz darstellenden Kurve angedeutet und wird
durch den unter Punkt 1, Abb. 4, dargestellten Verlauf der Phase # näher erläutert.
Die beiden Frequenzen 1150 und 8050 Hz sind in der Darstellung Abb. 4 durch verschieden
weite Schraffur unterschieden.
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Das den Empfänger E (Abb. 3) verlassende Frequenzgemisch (Punkt 1,
Abb. 4) (1150 Hz + 8050 Hz) wird im Filter S in die beiden Einzelfrequenzen (Punkt
2 und 3, Abb. 4) aufgespalten.
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Diese beiden Einzelfrequenzen werden zwei Zweigen zugeführt, von denen
der eine die Auswertung der Richtung der Abweichung vom Leitstrahl und der zweite
die Auswertung der Größe der Abweichung vom leitstrahl übernimmt.
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Es wird zunächst die Arbeitsweise des die Richtung der Abweichung
vom Leitstrahl auswertenden Zweiges der Anordnung beschrieben. Aus der das Filter
S verlassenden normalen Modulationsfrequenz, 1150 Hz (Punkt 2, Abb. 4), wird in
einem Frequenzvervielfacher V eine Harmonische, und zwar die gleiche wie im Sender,
also wiederum 8050 Hz, gebildet. Diese Harmonische (Punkt 5, Abb. 4) wird einer
Phasenvergleichsvorrichtung PhB, wie eine solche aus der Phasensprungtelegrafie
bekannt ist, zugeführt und in dieser mit der ebenfalls das Filter S verlassenden,
in der Phase getasteten Hilfsfrequenz, 8050 Hz (Punkt 4, Abb. 4), verglichen. Die
durch diesen Vergleich in der Phasenbrücke PhB entstehende Spannung ist in Punkt
6, Abb. 4 dargestellt. Diese Gleichspannung mit der Phasenlage entsprechen'd wechselnder
Polung (Punkt 6, Abb. 4) wird durch den Kondensator C2 von ihrem Gleichstromanteil
befreit und ergibt dann das Spannungsbild Punkt 7 (Abb. 4). Es entsteht also eine
von den Amplitudenschwankungen der Empfängerausgangsspannung vollkommen unabhängige
und für alle Lagen des Fahrzeugs zum Leitstrahl gleiche Kurvenform.
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Wird diese Spannung (Punkt7, Abb. 4) auf das Gitter einer Röhre R1,
die beispielsweise als Anodengleichrichter geschaltet ist, gegeben, so kann mit
Hilfe des Anodenstromes (Punkt 8, Abb. 4) eine Umschaltvorrichtung, im vorlilegenden
Fall ein Relais Rel, derart betrieben werden, daß für die Dauer des kürzeren Zeichens
der Anker angezogen ist und für die Dauer des längeren Zeichens der Anker in Ruhestellung
bleibt.
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Für die Auswertung der Größe der Abweichung vom Leitstrahl wird die
das Filter S verlassende normale Modulationsfrequenz, 1150 Hz (Punkt 2, Abb. 4),
in einem Gleichrichter G2 gleichgerichtet, und die hierdurch entstehende pulsierende
Gleichspannung (Punkt 9, Abb. 4) wird durch einen Kondensator C1 von ihrem Gleichstromanteil
befreit (Punkt 10, Abb. 4). Diese Tastwechselspannung wird nun dem aus den Widerständen
W1, W2 und dem Umschalter U bestehenden umschaltbaren Spannungsteiler zugeführt.
Die beiden Widerstände W1 und W2 sind hierbei derart bemessen, daß ihr Größenverhältnis
gleich dem Verhältnis der zeitlichen Dauer der einzelnen auszuwertenden Tastzeichen
ist. Für den vorliegenden Fall sei beispielsweise ein zeitliches Verhältnis von
1 : 7 für Punkt zu Strich angenommen. Hieraus folgt, daß der Widerstand W1 die siebenfache
Größe des Widerstands W2 besitzt. Der von dem Relais Rel des ersten Zweiges betätigte
Umschalter U greift nun von der über W1 und W2 liegenden Tastwechselspannung (Punkt
10, Abb. 4) während des längeren Zeichens eine dem Widerstand W1 entsprechende Spannung
ab (Punkt 11, Abb. 4). Während des kürzeren Zeichens wird dagegen eine dem Widerstand
W2 entsprechende Spannung mit ent-
gegengesetzter Polung abgegriffen
(Punkt 12, Abb. 4). Da die Amplituden der beiden Zeichen im umgekehrten Verhältnis
ihrer zeitlichen Länge stehen, werden durch den Umschalter U von dem Spannungsteiler
W1-W2 Teilspannungen gleicher Amplitude abgegriffen, die zusammengesetzt eine Gleichspannung
(Punkt 13, Abb. 4) ergeben. Die Polung dieser Gleichspannung ist entsprechend der
Kurvenform der Tastwechselspannung (Punkt 10, Abb. 4) für Punkte und Striche entgegengesetzt.
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Die so entstandene Gleichspannung (Punkt 13, Abb. 4) wird eventuell
verstärkt der Anzeigevorrichtung oder der Kurssteuerung zugeleitet.