DE942285C

DE942285C - Phase direction finder with rotatable antenna base

Info

Publication number: DE942285C
Application number: DEB24221A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Juergen Grosskopf
Original assignee: JUERGEN GROSSKOPF DR ING
Current assignee: JUERGEN GROSSKOPF DR ING
Priority date: 1953-02-12
Filing date: 1953-02-12
Publication date: 1956-05-03

Description

Phasenpeiler mit drehbarer Antennenbasis Die Erfindung betrifft eine auf der Grundlage der Phasenmessung zwischen den Antennenspannungen aufgebaute Anordnung zur Peilung, insbesondere auch zur nachteffektfreien Peilung.Phase direction finder with rotatable antenna base The invention relates to a Arrangement built on the basis of the phase measurement between the antenna voltages for direction finding, especially for directional finding without night effects.

Eine bekannte Peilanordnung besteht aus zwei auf einer horizontalen, um die vertikale Mittelachse drehbaren Basis angeordneten gleichartigen Antennen, Ibeispielsweise Rahmen oder Vertikaldipolen. A known direction finding arrangement consists of two on a horizontal, Similar antennas arranged around the vertical central axis rotatable base, For example, frames or vertical dipoles.

Die in. den beiden Antennen induzierten Spannungen werden gegeneinandergeschaltet und auf den Peilempfänger gegeben, so daß also, wenn die Antennenbasis senkrecht auf der Verbindungslinie zum Sender steht und daher beide Antennen mit gleicher Phase und Amplitude erregt werden, die Gegenschaltung die Spannung Null ergibt. In allen anderen, von dieser Peilstellung abweichenden Stellungen findet man dagegen eine endliche Differenzspannung. Der erforderliche genaue, gleichzeitig amplituden- und phasenmäßige Abgleich dieser Antennenanordnung macht mit Rücksicht auf die witterungsmäßig bedingte Veränderllichkeit der Antennenbauteile sowie die Forderung eines für einen großen Frequenzbereich wirksamen Abgleichs sehr große Schwierigkeiten.The voltages induced in the two antennas are switched against one another and given to the direction finder, so that if the antenna base is vertical stands on the connection line to the transmitter and therefore both antennas with the same Phase and amplitude are excited, the counter circuit results in zero voltage. In all other positions deviating from this bearing position one finds against it a finite differential voltage. The required exact, at the same time amplitude and phasing this antenna arrangement makes with consideration of the weather Conditional variability of the antenna components as well as the requirement of one for one large frequency range effective adjustment very difficult.

Um diese Schwierigkeiten wenigstens Zum Teil zu vermeiden, kann man, wie bereits bekannt, zur Peilung dile Phasen der in den beiden Antennen erzeugten Spannungen miteinander vergleichen. In order to avoid these difficulties at least in part, one can, as already known, for bearing dile phases of the generated in the two antennas Compare tensions with each other.

Dabei entfällt nämlich die Forderung eines amplitudenmäßigen Abgleichs der beiden Antennen, während der phasenmäßige Abgleich zunächst noch bleibt. Die bleiden Antennenspannungen werden getrennten Verstärkern zugeführt, deren Ausgänge auf einen Phasenmesser, beispielsweise auf die beiden Plattenpaare eines Braunschen Rohres, geschaltet werden. Die Peilstellung ist dann durch eine gleichphasige Erregung der beiden Antennen ausgezeichnet und wird auf'dem Braunschen Rohr durch das Auftreten einer geraden Linie angezeigt, wenn in den beiden Verstärkerkanälen von den Antennen bis zum Phasenmesser gleiche Phasendrehungen auftreten. Da diese Voraussetzung im allgemeinen jedoch nicht erfüllt ist, wird es erforderlich, vor jeder Peilung eines Senders eine Eichung der Anordnung oder, mit anderen Worten, einen phasenmäßigen Abgleich vorzunehmen. Für diese Eichung wird ein Hilfssender benötigt, der auf der Welle des zu peilenden Senders eine auf der Mittelsenkrechten der Peilantennenbasis angeordnete Hilfsantenne speist, die ihrerseits die beiden Antennen des Peilsystems gleichphasig erregt. Zum Zwecke der Eichung wird die verschiedene Phasenlaufzeit in den beiden Verstärkerwegen durch einen in einem oder beiden Verstärkerwegen liegenden Phasenschieber derart kompensiert, daß auf dem Braunschen Rohr an Stelle der Ellipse eine gerade Linie erscheint. Da bei der Eichung der zu.peilende Sender im allgemeinen nicht abgeschaltet wird, ist man genötigt, eine abweichende, der zu peilenden Welle jedoch möglichst benachbarte Welle (Abstand höchstens einige ido Hertz) zu wählen. Alle diese gerätemäßigen und bedienungsmäßigen Forderungen bedingen natürlich einen hohen Aufwand, vor allem auch an Zeit, für den Peilvorgång.This is because there is no need for an amplitude adjustment of the two antennas, while the phase alignment still remains. the lead antenna voltages are fed to separate amplifiers, their outputs on a phase meter, for example on the two pairs of plates of a Braunsche Rohres to be switched. The bearing position is then by an in-phase excitation of the two antennas and is marked on the Braun tube by its appearance a straight line when displayed in the two amplifier channels from the antennas The same phase rotations occur up to the phase meter. Since this requirement is in Generally, however, if it is not met, it will be necessary to take a bearing before taking a bearing Transmitter a calibration of the arrangement or, in other words, a phased one Make adjustment. An auxiliary transmitter is required for this calibration, which is located on the Wave of the transmitter to be tracked one on the center perpendicular of the DF antenna base arranged auxiliary antenna feeds, which in turn feeds the two antennas of the direction finding system excited in phase. For the purpose of calibration, the different phase transit times in the two amplifier paths by one lying in one or both amplifier paths Phase shifter compensated so that on the Braun tube instead of the ellipse a straight line appears. Since the transmitter to be tracked is generally used during calibration is not switched off, one is compelled to find a deviating wave from the wave to be tracked however, if possible, choose a wave that is as close as possible (distance no more than a few ido Hertz). All of these device-related and operational requirements naturally require one a lot of effort, especially in terms of time, for the Peilvorgång.

Es ist bekannt, die Phase einer Hiifsantenne zu variieren und ihre Spannung mit den Spannungen zweier Emfangsantennen zu je einer resultierenden Spannung zusammenzufassen. Anschließend werden aber nicht die Phasen der resultierenden Spannungen gemessen und deren Differenz gebildet, sondern es wird die Phasenmodulation in eine Amplitudenmodulation der resultierenden Spannungen umgesetzt, die gleichgerichtet und gegengeschaltet werden und deren Differenz zur Steuerung irgendwelcher automatischer Führungseinrichtungen verwendet wird. Die-bekannbe-Anordnung weist nur dann eine charakteristische Peilstellung auf, wenn eine völlige Amplitudengleichhfieit der beiden Antennenspannungen des Peilsystems garantiert ist. It is known to vary the phase of an auxiliary antenna and its Voltage with the voltages of two receiving antennas each with a resulting voltage summarize. Afterwards, however, the phases of the resulting stresses are not shown measured and their difference formed, but it is the phase modulation in a Amplitude modulation of the resulting voltages implemented, which rectified and can be switched and their difference to control any automatic Guide devices is used. The-well-known arrangement only has one characteristic bearing position when the amplitudes are completely identical both antenna voltages of the DF system is guaranteed.

Erfindungsgemäß wird eine völlige Unabhängigkeit von den Phasen- und Amplitudenverhältnissen der beiden Antennen- und Verstärkerwege bei einer Anordnung zur Peilung, insbesondere nachteffektfreien Peilung,-von Sendern illit Hilfe zweier an den Enden einer um die vertikale Mittelachse drehbaren, horizontalen Basis angeordneben Antennen, deren vom gepeilten Sender induzierten Spannungen getrennten Verstärkern zugeführt und mittels eines Phasenmessers verglichen werden, dadurch erzielt, daß am Peilort Mittel vorgesehen sind, die das System der vom fernen Sender einfallenden ebenen Phasenflächen durch Bildung eines von einem zusätzlichen Strahler,, herrührenden modulierten Feldes in der Umgebung der Peilanordnung derart periodisch verformen, daß die dadurch hervorgerufene Modulation der Phasendifferenz der in den Antennen der Peilanordnung induzierten Spannungen nur in der Peilstellung verschwindet, und daß ferner Mittel vorgesehen sind, um diese Modulation der Phasendifferenz der Antennenspannungen in einem Phasenmesser in Stromschwankungen umzusetzen und abzuhören oder zu messen. According to the invention, complete independence from the phase and amplitude ratios of the two antenna and amplifier paths in one arrangement for direction finding, in particular night-effect-free direction finding, -of transmitters with the help of two arranged at the ends of a horizontal base rotatable about the vertical central axis Antennas, their amplifiers, which are induced by the tracked transmitter, are separated are supplied and compared by means of a phase meter, achieved in that Means are provided at the DF location, which the system of the incoming from the remote transmitter flat phase surfaces by the formation of an additional emitter ,, originating periodically deform the modulated field in the vicinity of the DF arrangement in such a way that that the resulting modulation of the phase difference in the antennas voltages induced by the bearing arrangement only disappear in the bearing position, and that further means are provided for this modulation of the phase difference of the antenna voltages to convert in a phase meter into current fluctuations and to listen or measure.

Die periodische Verformung des Systems der ebenen Phasenflächen kann auf vielerlei Weise hervorgerufen werden.The periodic deformation of the system of plane phase surfaces can be evoked in many ways.

Es handelt sich bei der Peilanordnung nach der Erfindung nicht mehr um eine Peilung auf der Grundlage der Phasendifferenzmessung, sondern um eine Peilung durch Mlessung der zeitlichen Sinderungsgleschwindigkeit der Phasendifferenz, so daß die absolute Größe der Phasendifferenz nicht mehr in die Peilung eingeht und ein phasenmäßiger Abgleich überflüssig wird. It is no longer the case with the direction finding arrangement according to the invention a bearing based on the phase difference measurement, but a bearing by measuring the rate of decrease in the phase difference over time, see above that the absolute size of the phase difference is no longer included in the bearing and a phase adjustment becomes superfluous.

Der Gegenstand der Erfindung ist im folgenden an einigen in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen, die lediglich schematisch wiedergegeben sind, erläutert. Man kann beispielsweise eine periodische Verformung geeigneter Art dadurch erzielen, daß man eine durch das zu peilende Feld miterregte, gegebenenfalls entdämpfte Reflektorantenne in feder Mittelsenkrechten, vorzugsweise in der Mitte der Antennenbasis, aufstellt und die Abstimmung der Reflektorantenne periodilsch ändert. Zur Peilung - wird dann die Tatsache benutzt, daß die im -Rhythmus der Abstimmungsschwankung auftretende Modulation der Phasendifferenz der Antennen des Peilsystems in der Peilstellung verschwindet Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist aus den Abb I bis 5 ersichtlich. In Abb. I bedeuten A, und A2 die beiden Antennen des Peilsystems, R die Reflektoranbenne, V das in die Reflektorantenne eingeschaltete Verstimmungsglied, dessen periodische Verstimmung sowohl auf elektrischem als auch auf mechanischem Wege erzeugt werden kann, E, und E2 die beiden Verstärker, P den Phasenmesser, der die. Phasendifferenzen in bekannter Weise in zugeordnete Strom-oder Spannungswerte umsetzt, und M eine bekannte Einrichtung, welche die Modulation der im Phasenmesser gemessenen Phasendifferenz der beiden Anbennenspannunglen zur Anzeige bringt. The object of the invention is hereinafter at some in the drawings illustrated embodiments, which are only shown schematically, explained. For example, a periodic deformation of a suitable type can thereby be achieved achieve that one was also excited by the field to be tracked, possibly undamped Reflector antenna in the vertical vertical, preferably in the middle of the antenna base, and periodically changes the tuning of the reflector antenna. For bearing - the fact is then used that the rhythm of the tuning fluctuation Occurring modulation of the phase difference of the antennas of the DF system in the bearing position disappears The mode of operation of this arrangement can be seen in Figs. In Fig. I, A, and A2 denote the two antennas of the direction finding system, R the reflector antenna, V the detuning element switched into the reflector antenna, its periodic Detuning can be generated both electrically and mechanically can, E, and E2 the two amplifiers, P the phase meter, which the. Phase differences converts it in a known manner into associated current or voltage values, and M a known device which modulates the phase difference measured in the phase meter of the two Anbennensspannlen brings to the display.

Die Abb 2 zeigt das System der ebenen Phasenflächen der einfallenden Welle und das System der kreisförmigen Phasenflächen der Reflektorantenne. Fig. 2 shows the system of the plane phase surfaces of the incident Wave and the system of circular phase surfaces of the reflector antenna.

Abb. 3 zeigt das für eine diskrete Phase des Reflektors gezeichnete Bild der durch den Reflektor verformten Phasenfläche. Die unverformten Phasenflächen des einfallenden Feldes sind gestrichlelt angedeutet. Die Wirkungsweise dieser Anordnung wird am besten an Hand der Abb. 4 klar. Abb. 4 zeigt die Vektordiagramme der in den beiden Antennen A, und -A2 dies Peilsystems erzeugten Spannungen in zwei ausgezeichneten Stellungen der Antennenbasis (vgl. Abb. 2) bezüglich der Rich- tung der einfallenden Welle. In der Stellung 1-1 addieren sich die gleichphasligen Vektoren R1 und R2 des Reffektorfeldes zu den gleichphasigen Vektoren des einfallenden Feldes. In der Stellung II-II dagegen addieren sich die gieichphasigen Vektoren R1 und R2 des Reflektorfeldes zu den verschiedenphasigen Vektoren E, und E2 des einfallenden Feldes. Der Pbasenunterschied zwischen El und Eo ist dabei durch die Basislänge gegeben. Er wurde in der Abb. 4 zu einer halben Wellenlänge gewählt. Bei einer p!eriodEschen Verstimmung des Reflektors bleibt die Phasendifferenz der verschiedenen Antennenspannungen El + R1 und E2 + R2 in der Stellung 1-1 konstant, erfährt aber in der Stellung II-II (wie in allen anderen Stellungen mit Ausnahme der Peilstrellung I-I) eine Modulation im Rhythmus der Verstimmungslschwankungen der Reflektorantlenne und mit einer Amplitude, die aus der Abb. 5 zu entnehmen ist. In dieser Abbildung ist durch die mit den Vektoren 1?, und R2 geschlagenen Kreisbögen der Modulationshub + der Phasenmodulation der Reflektorantenne angedeutet. Die Phasendifferenz in der Stellung II-II, für welche die Abb. 5 gezeichnet ist, schwankt zwischen den Werten 7l = 1050 und 2 = 2550.Fig. 3 shows that drawn for a discrete phase of the reflector Image of the phase surface deformed by the reflector. The undeformed phase surfaces of the incident field are indicated by dashed lines. How this arrangement works is best clear from Fig. 4. Fig. 4 shows the vector diagrams of the in the two antennas A and -A2 of this direction finding system generated two distinct voltages Positions of the antenna base (see Fig. 2) with respect to the direction tion the incident wave. In the position 1-1 the in-phase vectors add up R1 and R2 of the reffector field to the in-phase vectors of the incident field. In the position II-II, however, the in-phase vectors R1 and R2 add up of the reflector field to the different-phase vectors E, and E2 of the incident Field. The P base difference between El and Eo is due to the base length given. It was chosen to be half a wavelength in Fig. 4. At a p! EriodEschen The phase difference between the various antenna voltages remains detuned in the reflector El + R1 and E2 + R2 in the position 1-1 constant, but experiences in the position II-II (as in all other positions with the exception of the bearing position I-I) a modulation in the rhythm of the detuning fluctuations of the reflector antenna and with an amplitude, which can be seen in Fig. 5. This figure is through the with the vectors 1 ?, and R2 the arcs of the modulation + the phase modulation of the Reflector antenna indicated. The phase difference in position II-II for which Fig. 5 is drawn, fluctuates between the values 71 = 1050 and 2 = 2550.

Wird nun die Phasendifferenz der Antennenspannungen in bekannter Weise in eine Stromanzeige umgesetzt, so erscheint die Modulation der Phasendifferenz als Modulation des den Phasendifferenzen zugeordneten Stromes, die hinter dem Phasenmesser abgehört oder angezeigt werden kann. The phase difference of the antenna voltages is now known in If converted into a current display, the modulation of the phase difference appears as modulation of the current assigned to the phase differences, which is behind the phase meter can be monitored or displayed.

Die Peilung des Senders ist dann durch die Stellung der Antennenbasis gegeben, in welcher die Modulation verschwindet.The bearing of the transmitter is then based on the position of the antenna base in which the modulation disappears.

Eine andere Möglichkeit, durch periodische Verformung des Systems der Phasenflächen der Phasendifferenz der Antennenspannungen eine für eine Peilung verwendbare Modulation aufzudrücken, ist dadurch gegeben, daß man die Reflektorantenne R mit einer von der Frequenz des zu peilenden Senders etwas abweichenden Frequenz speist und damit zu einer Hilfsantenne macht. Die Addition der beiden frequenzverschiedenen Spannungen führt dann zu resultierenden Antennenspannungen,. die wieder eine Phasenmodulation aufweisen. Im Vektordiagramm der Abb. 6 sind wieder die Antennenspannungen E1 t Rl und E2 t R2 für die Stellung 11-11 und für eine Basislänge von der Größe einer halben Wellenlänge aufgezeichnet. Man erkennt, daß die Phasendifferenz der beiden Spannungen in der StellungII-II eine Modulation von der Größe 2 Oo verfährt. Die Abb. 7 zeigt eine Periode des Verlaufs der Phase 0 der resultierendlen Antennenspannung E e R für ein Amplitudenverhältnis RIE = 0,5, und zwar in Abhängigkeit von der Phase 97 des Vektors R und Abb. 8 die modulierte Phasendifferenz d 0 der resultierenden Spannungen beider Antennen bei phasenverschiedener Erregung der beiden Antennen durch die einfallende Welle. Auch hier tritt in allen Richtungen der Antennenbasis mit Ausnahme der Peilrichtung eine Modulation der Phasendifferenz auf, deren Beobachtung für die Peilung benutzt werden kann, ohne daß eine Eichung bzw. ein Phasenabgleich der Anordnung notwendig wird. Another possibility, through periodic deformation of the system of the phase areas of the phase difference of the antenna voltages one for a bearing Pressing usable modulation is given by the fact that the reflector antenna R with a frequency that differs slightly from the frequency of the transmitter to be tracked feeds and thus turns it into an auxiliary antenna. The addition of the two different frequencies Tensions then lead to resulting antenna tensions. which again is a phase modulation exhibit. The antenna voltages E1 t are again in the vector diagram in Fig. 6 R1 and E2 t R2 for position 11-11 and for a base length the size of one half wavelength recorded. It can be seen that the phase difference between the two Tensions in position II-II a modulation of the size 2 Oo proceeds. the Fig. 7 shows a period of the profile of phase 0 of the resulting antenna voltage E e R for an amplitude ratio RIE = 0.5, depending on the phase 97 of the vector R and Fig. 8 the modulated phase difference d 0 of the resulting Voltages of both antennas when the two antennas are excited in different phases by the incident wave. Again, the antenna base occurs in all directions With the exception of the bearing direction, a modulation of the phase difference is observed can be used for direction finding without calibration or phase adjustment the arrangement becomes necessary.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Hilisantenne statt auf ender Mittelsenkrechten der Antennenbasis auch in der Verlängerung der Basis aufgestellt werden. In diesem Falle verschwindet die Modulation der Phasendifferenz, wenn die Basis in die Richtung des Senders zeigt, und die Hilfsantenne nach der Seite des Senders hin liegt. Die Anordnung hat also den Vorteil einer einfachen Seitenbestimmung. Ihre Wirkungsweise ist aus der Abb. g ersichtlich. In der Abb. g sind verschiedene ausgezeichnete Stellungen der Antennenbasis im Felde der einfallenden ebenen Phasenflächen aufgezeichnet. In den Stellungen a und b treten 1 den gleichphasigen Vektoren E, und E2 des einfallenden Feldes verschiledenphasige Felder kl und R2 der Hilfsantenne R. Nur in der Stellungc treten zu den phasenverschiedenen Feldstärken E1 und E2 phasenverschobene Feldstärken R, und R2 mit der gleichen Phasenverschiebung, wie sie die Feldstärken Eg und E2 aufweisen. Nur in dieser Stellung verschwindet also die Modulation der Phasendifferenz. In a further embodiment, the Hilis antenna can take place on the center perpendicular of the antenna base also in the extension of the base be set up. In this case the modulation of the phase difference disappears, when the base points in the direction of the transmitter and the auxiliary antenna towards the Side of the transmitter. The arrangement thus has the advantage of being simple Page definition. Their mode of operation can be seen in Fig. G. In fig. g are various prominent positions of the antenna base in the field of the incident recorded flat phase surfaces. In positions a and b, 1 are in-phase Vectors E, and E2 of the incident field, various-phase fields kl and R2 of the auxiliary antenna R. Only in the positionc enter the phase strengths E1 and E2 phase-shifted field strengths R, and R2 with the same phase shift, as they have the field strengths Eg and E2. Only in this position disappears i.e. the modulation of the phase difference.

In weiteren Ausführungsbeisplelen kann man zur Erfüllung anderer Forderungen die Verformung des Feldes der Phasenflächen statt durch eine Hilfs-oder Reflektorantenne durch ein System von Hilfs-oder Refiektorantennen hervorrufen und dieses System durch amplituden-, phasen- oder frequenzmodulierte Schwingungen erregen. In further execution examples one can to fulfill other Demands the deformation of the field of the phase surfaces instead of by an auxiliary or Reflector antenna caused by a system of auxiliary or reflector antennas and excite this system through amplitude-, phase- or frequency-modulated oscillations.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Arrangement for bearing, in particular no-night effects Bearing, of transmitters with the help of two at the ends one around the vertical central axis rotatable, horizontal base arranged antennas, whose direction of the transmitter induced voltages fed to separate amplifiers and by means of a phase meter are compared, characterized in that means are provided at the DF location, the system of planar phase surfaces incident from the distant transmitter through formation a modulated field in the vicinity originating from an additional radiator deform the DF arrangement periodically in such a way that the modulation caused thereby the phase difference of the voltages induced in the antennas of the DF arrangement only disappears in the bearing position, and that further means are provided to this modulation of the phase difference of the antenna voltages in a phase meter to convert into current fluctuations and to listen or measure.

2. Arrangement according to claim I, characterized in that the periodic Deformation of the system of flat phase surfaces by a - possibly undamped - reflector antenna is generated, the tuning of which is changed periodically.

3. Arrangement according to claim I, characterized in that the periodic deformation of the system of the plane phase surfaces by an auxiliary antenna is generated with a frequency adjacent to the frequency of the direction-finding transmitter is fed.

4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the auxiliary or reflector antenna on the center or the center perpendicular of the antenna base is set up.

5. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the auxiliary or reflector antenna placed on the extension of the antenna base is.

6. Arrangement according to claim I, characterized in that the periodic Deformation - of the system of flat phase surfaces generated by an antenna system is.

Referenced documents: French patent specification No. 1010I 65I.