DE943655C - Sprechendes Drehfunkfeuer - Google Patents

Description

Sogenannte sprechende Drehfunkfeuer gewinnen gegenüber anderen Arten von richtungangebenden Funkfeuern, insbesondere im Luftverkehr, an Bedeutung. Ihre Vorteile liegen u. a. in dem kleinen Peilfehler und darin, daß man mit einem billigen und einfachen Empfänger an Bord des Flugzeugs die Angabe des Kurses in Richtung auf den Ort erhält, an dem das Funkfeuer aufgestellt ist. Außerdem ist der Empfänger einfach zu bedienen. Die Reichweite eines normalen sprechenden Drehfunkfeuers ist in üblichen Flughöhen 150 bis 200 km, und die Peilgenauigkeit ist unter günstigen Umständen mit 2 bis 3° gemessen worden.

Besonders hohe Anforderungen mit Bezug auf die Umgebung um das Feuer liegen nicht vor, insofern, als es ziemlich bedeutungslos ist, ob die Umgebung Reflexionen verursacht, da jedenfalls diejenige Keule der Antennenrichtcharakteristik des Funksenders, die auf den Empfänger zu gerichtet ist, sehr schmal ist und deshalb nur wenig durch Naturformationen in der Nachbarschaft beeinflußt wird.

Sprechende Funkfeuer bekannter Bauart sind mit einer Richtantenne solcher Art ausgerüstet, daß man einen oder mehrere scharf gerichtete und auf einen engen Strahlungswinkel beschränkte Peilstrahlen erhält. Es kann selbstverständlich bisweilen vorkommen, daß Naturformationen in der Nähe der Sendestelle die von einer solchen Antenne ausgestrahlte Welle in einer Winkellage

der Sendecharakteristik empfangen können, in der diese nicht auf den Empfänger zu gerichtet ist, und durch Reflexion dieses »falsche« Signal zum Empfänger spiegeln, wo es Veranlassung zu Miß-Verständnissen oder einer unrichtigen Peilung geben kann. Um dies zu verhindern, hat man bekanntlich vorgeschlagen, ein mit einer niederfrequenten Schwingung gemodeltes Deckfeld mit derselben Hochfrequenz, die für die Peilangaben benutzt wird, in alle diejenigen Richtungen auszusenden, in welche die Keulen des peilungangebenden Feldes nicht gerichtet sind. Ein andterer G'rund dafür, daß man ein solches Deckfeld eingeführt hat, ist gewesen, daß die meisten Antennen, die eine stark gebündelte Strahlung ergeben, wie sie im vorliegenden Fall erforderlich ist, d. h. Antennen, welche sogenannte zigarrenförmige Keulen in der Richtcharakteristik haben, auch störende seitliche Zipfel von vielleicht schwächerer Intensität haben, die jedoch noch genügend stark sein kann, um eine unrichtige Angabe zu erzeugen.

Versuche haben gezeigt, daß man mit einem guten sprechenden Funkfeuer der letzterwähnten Art Peilungen erhalten kann, deren- Fehler etwa 2° nicht übersteigt; in der Praxis hat sich aber auch gezeigt, daß diese Genauigkeit nicht immer eingehalten werden kann, sondern daß ziemlich beträchtliche Peilfehler vorkommen.

Die Erfindung geht von einer Untersuchung über die Ursache dieser Fehler aus.

Das peilungangebende Feld und das Deckfeld sollen dieselbe Frequenz haben. M den Sektoren, die durch die äußeren Begrenzungslinien der Peilstrahlen bestimmt werden, soll weiter eine gewisse Feldstärke des Deckfeldes vorhanden sein, d. h., innerhalb dieser Sektoren wird der Empfänger gleichzeitig das peilungangebende Feld und das Deckfeld' empfangen. Damit diese einander nicht stören, müssen sie genau um go° phasenverschoben im Verhältnis zueinander sein. Es bereitet keine Schwierigkeit, diese Phasenlage zwischen dem peilungangebenden Signal und dem Deckfeldsignal im Sender eines Funkfeuers zu erzeugen; dies bedeutet aber noch nicht, daß audh der Empfänger die Signale mit derselben Phasenlage empfängt. Die Erklärung hierzu geben Fig. ι und 2 der Zeichnung.

In Fig. ι werden die verschiedenen Richtcharakteristiken der Sendeantennen des sprechenden Funkfeuers angegeben. Die zigarrenförmige Keule des peilungangebenden Feldes ist mit io bezeichnet. Bei gewissen Arten von sprechenden Funkfeuern benutzt man außerdem die entgegengesetzt gerichtete Keule 11. Eine solche Anordnung wird beispielsweise in der deutschen Patentschrift 851 367 beschrieben. Die Nebenzipfel, sind mit 12, 13, 14 und 15 bezeichnet. Die beiden Keulen des Deckfeldes sind mit 16 bzw. 17 bezeichnet.

In Fig. 2 wird eine Anordnung, des sprechenden Funkfeuers gezeigt, in der die Antenne des peL-lungangebenden Signals mit 18 und die Antenne des das Deckfeld erzeugenden Signals mit 19 bezeichnet sind. Ein anfliegendes Flugzeug ist mit 20 bezeichnet. Es ist leicht zu sehen, daß der Empfänger im Flugzeug teils von einer direkten Welle beeinflußt wird, welche mit 21 bzw. 22 bezeichnet ist, je nachdem sie von der Antenne 18 oder von der Antenne 19 ausgeht, teils auch von einer indirekten Welle 23 bzw. 24, die durch die Erdoberfläche zwischen dem Feuer und dem Flugzeug reflektiert worden ist. Bei Nahverkehr erhält man die richtige räumliche Lage zwischen dem peilungangebenden Diagramm 10 und 11 und dem Deckfelddiagramm 16 und 17 nur, wenn beide sehr nahe aneinander sind und vorzugsweise die eine Antenne oberhalb der anderen angeordnet ist, wie es in der Figur gezeigt wird. Dabei werden aber die Fortpflanzungswege der reflektierten Wellen 23 und 24 verschieden lang. Da Feuer dieser Art immer mit ziemlich kurzen Wellen oder hohen Frequenzen arbeiten müssen, wird dieser Unterschied im Fortpflanzungsweg eine merkliche Phasenverschiebung im Empfänger erzeugen, welche dort so wirkt, als ob keine reflektierte Welle vorhanden, statt dessen aber die zigarren^ förmige Keule gebogen wäre, wie es in Fig. 3 angegeben ist. Wie groß diese Verbiegung wird und ob sie überhaupt in der einen oder der anderen Richtung zustande kommt, hangt selbstverständlich von den Verhältnissen ab. Bestimmend dafür ist beispielsweise, in welcher Höhe go die Antennen des Senders stehen, der Abstand zu dem sich annähernden Flugzeug und dessen Höhe, die Drebrichtung des' Feuers, das Reflexionsvermögen der Erdoberfläche und eine Reihe von anderen Umständen! Die Darstellung in Fig. 3 darf deshalb nur als ein Beispiel dafür aufgefaßt werden, wie eine unrichtige Angabe zustande kommen kann.

Bs ist indessen dem Beispiel nach Fig. 3 zu entnehmen, daß eine unrichtige Angabe der Richtung mit dem Winkel 25 erhalten wird, der Werte annehmen kann, die bei guten Funkfeuern nicht mehr vertretbar sind.

Die vorliegende Erfindung stellt sich die Aufgabe, diesen Ubelstand bei Funkfeuern der beschriebenen Art zu beseitigen. Erfindungsgemäß sind Vorrichtungen vorgesehen, die eine Frequenzmodulation oder eine ihr äquivalente starke Phasenmodulation des Deckfeldes bewirken, zusätzlich zu der Amplitudenmodulation, die die tonfrequente Komponente des Deckfeldes, trägt. Vorzugsweise soll die Frequenz dieser Frequenz- oder Phasenmodulation wesentlich über dem Hörbarkeitsbereich liegen.

Eine beispielsweise Anordnung zur Erzeugung eines solchen Feldes, das erfindungsgemäß als Deckfeld ausgesandt werden soll, wird in Fig. 4 der Zeichnung gezeigt.

In dieser Figur bezeichnet 26 einen Steueroszillator, welcher beispielsweise eine Frequenz von 6 MHz haben kann. Der Steueroszillator 26 speist jeden von zwei Frequenzvervielfachern 27 und 28, welche beispielsweise die zwanzigfache Frequenz oder 120 MHz erzeugen können. Diese Frequenz wird jedem von zwei Modulatoren und Endverstärkern 29 bzw. 30 zugeführt. An diese

wird auch die tonfrequente Schwingung von einer die Peilung angebenden Sprechmaschine 31 übertragen, so das die den Antennen 32 bzw. 33 zugeführten Hochfrequenzschwingungen mit den Peilangaben amplitudenmoduliert werden, welche beispielsweise in der jetzt üblichen Weise aus dem gesprochenen Laut für die englischsprachigen Zahlworte »two«, »four«, »six« usw. für die Peil· winkel 20, 40, 6o° usw. gebildet sein können. Die Antennen 32 und 33 senden mittels ihrer Keulen 10 und 11 diese Peilangaben aus.

Außerdem wird ein Phasenmodulator 34 mit der Schwingung vom Steueroszillator 26 gespeist. Der Phasenmodulator erhält seine Modulationsfrequenz von einem Modulationsfrequenzgenerator 35, welcher beispielsweise derart bemessen sein kann, daß die Frequenz in der Größenordnung von 20 kHz liegt. Diese Frequenz sollte vorzugsweise so hoch sein, daß sie nach der Frequenzvervielfachung oberhalb des Hörbarkeitsbereicheis Hegt; es ist aber vorteilhaft, wenn sie selbst schon diese Höhe hat. Die in dieser Weise phasengemodelte Schwingung wird vom Phasenmodulator 34 dem Frequenzvervielfacher 36 zugeführt, welcher dieselbe Frequenzvervielfachung wie die eben erwähnten Frequenzvervielfacher 27 und 28 geben sollte, so daß die auf einen Amplitudenmodulator und¹ Endverstärker 37 gegebene Schwingung um eine Mittelfrequenz frequenzgemodelt oder gegebenenfalls phasengemodelt wird, die mit der Trägerfrequenz von den Antennen 32 und 33 übereinstimmt. Die tonfrequente Schwingung, 'die für das Decksignal benutzt werden soll, wird in einem Tonfrequenzgenerator erzeugt, welcher beispielsweise aus einem Zahnradgenerator 38 bestehen kann, und wird in üblicher Weise der von dem Frequenzvervielfacher 36 gelieferten, hochfrequenten, frequenz- oder phasengemodelten' Schwingung mittels Amplitudenmodulation aufgedrückt. Danach wird das Signal dem Antennensystem 39 zugeführt, das ein Feld mit den beiden Keulen 16 bzw. 17 aussendet.

Es ist klar, daß die Antennen 32 und 33 ein mit der Peilangabe gemodeltes Signal auf der Trägerwelle 120 MHz aussenden werden, falls der Steueroszillator die oben angenommene Frequenz von 6 MHz hat und die Frequenzvervielfacher eine zwanzigfache Frequenz erzeugen. Gleichzeitig sendet die Antenne 39 ein Deckfeld mit einer Mittelfrequenz von 120 MHz aus, welches in dem gewählten Beispiel durch 400 kHz frequenzgemodelt sein wird, und diese zusammengesetzte Schwingung ist außerdem mit der tonfrequenten Schwingung (z. B. 400 Hz) amplitudengemodelt, welche von dem Tonfrequenzgenerator 38 hergeleitet wird.

Hierdurch vermeidet man, daß das Deckfeld während des ganzen Empfanges oder des größeren Teiles des Empfanges einer bestimmten Peilangabe, z. B. des Tones für das englische Zahlwort »two«, eine feste Phasenverschiebung im Verhältnis zum Signal von der Antenne 32 oder der Antenne 33 hat, und infolgedessen wird auch die zigarrenförmige Keule 10 oder 11 nicht in der Weise abgebogen werden, wie es im Zusammenhang mit Fig. 3 beschrieben wurde. Während des Empfanges des Signals »two« sowie eines jeden anderen peilungangebenden Signals wird nämlich das Feld sehr oft in der Phase hin und her bewegt, und die Frequenz dieser Pendelbewegung wird weit oberhalb des Hörbarkeitsbereiches liegen.

Anstatt der obenerwähnten Abbiegung der Keulen 10 und 11 werden diese vielleicht ein wenig verbreitert werden. Teils wird aber der verbreiterte Teil im Mittel auf Grund der hohen Frequenz, mit welcher das Deckfeld frequenzgemodelt ist, eine ziemlich niedrige Feldstärke haben, teils wird' dieser Teil des Diagramms der Antennen 32 und 33 durch das Felddiagramm der Antenne 39 überdeckt, so daß, falls gegebenenfalls doch ein Teil einer angrenzenden Peilangabe, z. B¹. »zero« oder »four«, durch die Antenne- des Empfängers aufgefangen werden könnte, dann jedenfalls im Lautsprecher oder im Telephon dies Empfängers diese Peilangabe effektiv durch den 40operiodigen Modiulationston des Deckfeldes übertönt, also nicht hörbar wird.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf die gezeigte und· beschriebene Ausführungsform beschränkt, sondlern im Rahmen der Erfindung können verschiedene Abwandlungen vorkommen. Beispielsweise können die verschiedenen Antennen von anderer Art als diejenige sein, die gezeigt worden ist, und ebenfalls können Frequenzen und Vervielfachungsfaktoren andere als die oben angegebenen sein. Es ist sogar nicht erforderlich, Frequenzvervielfacher zu benutzen, sondern man kann die hohen Frequenzen auch direkt erzeugen. Falls Frequenzvervielfacher benutzt werden, könr nen diese derart eingeschaltet sein, daß sie die Frequenzvervielfachung entweder vor der Amplitudenmodulation oder nachher bewirken. Auch in anderer Hinsicht kann die Anordnung abgewandelt werden.

Claims (6)

1. Patentansprüche:

   i. Sprechendes Drehfunkfeuer, bei welchem ein mit einer Peilangabe gemodeltes Signal mittels einer Antenne ausgesand't wird, die eine im Raum scharf begrenzte Richtcharakteristik hat und durch elektrische oder mechanische Mittel im Takt mit den Peilangaben gedreht wird, während mittels einer zweiten Antenne ein mit einer tonfrequenten Schwingung gemodeltes Deckfeldf derselben Signalfrequenz zur Ausfüllung derjenigen Raumwinkel ausgesandt wird, in denen das peilungangebende Feld keine Hauptstrahlung zeigt, dadurch gekennzeichnet, daß das Deckfeldi mit der tonfrequenten Schwingung amplitudengemodelt und außerdem mit einer Schwingung, deren Frequenz vorzugsweise wesentlich oberhalb des Hörbarkeitsbereiches liegt, frequenzgemodelt ist.
2. 2. Sprechendes Drehfunkfeuer nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß ein

   Steueroszillator (26) beide Antennensystem« speist. ■ _
3. 3. Sprechendes Drehfunkfeuer nach Anspruch 2; dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Steueroszillator Frequenzvervielfacher (27, 28, 36) angeordnet sind und daß der Ausgangskreie jedes Frequenzvervielfachers an ein Antennensystem (32, 33, 39) angeschlossen ist.
4. 4. Sprechendes Drehfunkfeuer nach einem dler Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Phasenmodulator (34) zur Phasenmodulation der vom Steueroszillator kommenr den Schwingung angeordnet ist, ehe diese im Frequenzvervielfacher (36) vervielfacht ist.
5. 5. Sprechendes Drehfunkfeuer nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz der Phasenmodulation bereits ohne Frequenzvervielfachung oberhalb des Hörbarkeksbereiches liegt.
6. 6. Sprechendes Drehfunkfeuer nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß hinter dem Phasenmodulator ein Amplitudenmodulator (37).zurAmplitudenmodelung'desdas Deckfeld erzeugenden Signals angeordnet ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen