-
Verfahren zur Anzeige des Peilwinkels bei umlaufendem Peil-Goniometer
Es
ist bekannt, die z. B. während des drahtlosen Fernsprechbetriebes auf UKW zwischen
einem Luftfahrzeug und einer empfangenden Bodenstation ausgestrahlten Wellen zur
Peilung heranzuziehen. Man bedient sich zu diesem Zweck meist ortsfester Dipolsysteme
als Antenne, bei denen jeweils zwei Dipolarme in gekreuzter Anordnung Verwendung
finden. Die von derartigen Dipolsystemen empfangenen Schwingungen werden unter Zuhilfenahme
umlaufender Peil-Goniometer bisher mittels Braunscher Röhren geometrisch abgebildet,
d. h. der jeweilige Azimut erscheint auf dem Röhrenschirm als Fahrstrahl gegenüber
einer Bezugsrichtung (z. B. Geographisch- oder Magnetisch-Nord). Diese Abbildung
ist üblicherweise das Ergebnis einer Phasendifferenzmessung zwischen zwei gleichfrequenten
Wechselspannungen von derjenigen Frequenz, mit der das mechanisch oder elektronisch
arbeitende Peil-Goniometer umläuft.
-
Die eine dieser Wechselspannungen (Peilschwingung) wird durch Demodulation
der verstärkten und gegebenenfalls frequenzumgesetzten Hochfrequenz spannung gewonnen,
die das Goniometer abgibt. Sie steht phasenmäßig in einer linearen Beziehung zur
Einfallsrichtung der elektromagnetischen Strahlung des Senders. Die andere Wechselspannung
wird derjenigen Stromquelle entnommen, die den Umlauf des Goniometers steuert (Bezugs-.schwingung).
Bei geeigneter Wahl der Phasenlage der Bezugsschwingung ist der Peilazimut unmittelbar
gleich der Phasendifferenz beider Spannungen in Winkelgraden.
-
Das im vorstehenden geschilderte bekannte Verfahren hat den Nachteil,
daß bei einer nur kurzen Nachrichtenübermittlung vom Luftfahrzeug zur Bodenstation
der erwähnte Fahrstrahl ebenfalls lediglich kurzzeitig auf dem Röhrenschirm erscheint
und demzufolge womöglich in seiner Lage nicht genügend genau bestimmbar ist. Darüber
hinaus vermag dieses Verfahren nicht Ungenauigkeiten zu berücksichtigen, die sich
durch die Wellenausbreitung ergeben können und schließlioch ist auch eine Registrierung
des Azimutbetrages nicht möglich.
-
Diese Nachteile sind durch das erfindungsgemäße Verfahren zur Anzeige
der Winkellage eines Senders hochfrequenter elektrischer Schwingungen zu einer Empfangsstation,
insbesondere des Azimuts eines sendenden Luftfahrzeuges in bezug auf eine empfangende
Bodenstation,. wobei der jeweilige Azimutbetrag als Phasendifferenz einer mit einem
umlaufenden Peil-Goniometer erlangten Modulationsschwingung und einer Bezugsschwingung
auftritt, dadurch behoben, daß mittels einer Zähleinrichtung eine elektronische
Kurzzeitmessung vorgenommen wird, bei der die zwischen gleichen aufeinanderfolgenden
Phasenzuständen der beiden Schwingungen ablaufende Zeitspanne durch die Zahl der
im gleichen Intervall vorhandenen Schwingungen eines Normalfrequenzgenerators bestimmt
wird. In besonderer Ausgestaltung der Erfindung können als gleiche aufeinanderfolgende
Phasenzustände der beiden Schwingungen deren Nulldurchgänge dienen. Hierbei werden
von den beiden Wechselspannungen, deren Phasendifferenz den Peilazimut ergibt, im
Augenblick ihres Durchganges durch den Amplitudenwert Null Impulse erzeugt, deren
Flankenanstiegszeit gegenüber der Dauer einer Gesamtperiode klein ist. Das Zeitintervall
zwischen einem Impuls der Bezugsschwingung und dem je nach Größe des Peilazimuts
in kleinerem oder größerem Zeitabstand folgenden Impuls der Peilschwingung wird
durch Schwingungen einer gegenüber der Goniometerumlauffrequenz wesentlich höheren
Frequenz ausgefüllt, die von der Zähleinrichtung eines elektronischen Zählers bestimmt
wird.
-
Es ist dabei zweckmäßig, diese Normal- oder Zählfrequenz fz so zu
wählen, daß eine Schwingung beispielsweise IO des Peilazimuts entspricht. Dies ist
dann der Fall, wenn die Bedingung f,= 360 f,... (I) erfüllt ist, wobei fg die Umlauffrequenz
des Goniometers ist. Für Peilanlagen, bei denen eine Genauigkeit von 1/1,0 sinnvoll
erscheint, wird zweckmäßig eine Zählfrequenz von fz= 3600 fg (2) gewählt, so daß
die Zähleranzeige dann das Peilergebnis in Zehntelgrad angibt.
-
Weitere Ausführungsmöglichkeiten der der Erfindung sind in der nachstehenden
Beschreibung an Hand der Zeichnung erläutert, in der ein Ausführungsbeispiel schematisch
wiedergegeben ist. Insbesondere läßt die Zeichnung erkennen, wie das erfindungsgemäße
Verfahren neben dem in der Beschreibungseinleitung geschilderten bekannten Verfahren
der Gewinnung eines Fahrstrahles auf dem Schirm einer Braunschen Röhre Verwendung
finden kann.
-
Nach der Zeichnung ist das aus den beiden gekreuzten Dipolpaaren
I und 2 nebst der zentralen Seitenkennungsantenne 3 bestehende und z. B. nach Geographisch-Nord
(vgl. den mit ,\T bezeichneten Pfeil) orientierte Dipolsystem bei der Bodenstatiotl
ortsfest angeordnet. Mit ihm ist in üblicher Weise das Peil-Goniometer 4 fest verbunden,
das die ortsfesten Statoren 5 bis 8 und den um die Achse g umlaufenden Abnehmer
10 aufweisen kann. Für das Goniometer ist hier also beispielsweise das l;apazitive
Prinzip zugrunde gelegt.
-
Die dem Goniometer 4 entnommene Hochfrequenzspannung, die durch Modulation
der z. B. von einem sendenden Luftfahrzeug ausgestrahlten. Frequenz mit der Goniometerumlauffrequenz
erhalten wird, wird nach entsprechender Verstärkung dem Demodulator II zugeführt.
Die Phasendifferenz der am Ausgang dieses Demodulators II anstehenden Schwingung
wird auf dem Röhrenschirm I2 des Sichtanzeigegerätes I3 in der eingangs geschilderten
bekannten Weise gegenüber einer der Spannungsquelle des Peil-Goniometers 4 unmittelbar
entnommenen Bezugsschwingung als Fahrstrahl 14. dargestellt.
-
Läßt man nun die Umlauffrequenz des Goniometers 4 über die Leitung
15 im Sinne der Erfindung auch noch auf die z. B. elektronisch wirkende Schaltvorrichtung
I6 einwirken, auf die über die Leitung I7 weiterhin die am Ausgang des Demodulators
II anstehende Schwingung zur Einwirkung gebracht wird, dann ist die Verbindungsleitung
I8 zwischen dem Normalfrequenzgenerator 19 und der Zählanordnung 20 jeweils für
eine solche Zeitspanne geschlossen, wie sie dem Betrag des Azimuts in Winkelgraden
entspricht. Die Zählanordnung 20 für die während dieser Zeitspanne gelieferten Schwingungen
des Normalfrequenzgenerators 19 besteht dabei aus jeweils so vielen elektronischen
Zählröhren, wie mit Hilfe der Zahlenrollen 21 bis 23 Dekaden des Winkelbetrages
wieder gegeben werden sollen. Jedes Zählrohr, z. B. 24, arbeitet über ein Doppeltriodensystem
25 auf einen Schalter 26 eines Motorstromkreises 27, der einen Schaltarm 28 und
gleichzeitig eine Zahlenwalze 2I so lange verstellt, bis ein dadurch an der Widerstandsserie
29 abgegriffener Spannungswert die Spannung der Röhre 24 kompensiert und dadurch
eine weitere Beaufschlagung des Motorkreises 27 durch Öffnung des Schalters 26 unterbindet.
Die Röhren 30 und 3I wirken mit entsprechenden, in der Zeichnung nicht dargestellten
Doppeltrioden und ebenfalls in der Zeichnung nicht wiedergegebenen Motorstromkreisen
über die Stufenschalter 32 und 33 in völlig gleicher Weise auf die anderell Dekaden
entsprechenden Zahlenwalzen 22 und 23 ein.
-
Werden mit den Zahlenwalzen 21 bis 23 über die mechanischen Verbindungen
34 bis 36 die Druckwalzen 37 bis 39 eines Druckwerkes 40 verl)unden, so lassen sich
auf einem Registrierstreifen 41, zu dessen Rand ein Zeitmaßstab parallel laufen
kann, die auf den Dekadenwalzen 21 bis 23 angezeigten Ziffern aufdrucken und somit
jederzeit reproduzierbar halten. Das Peilergebnis liegt dadurch auch nach Beendigung
der Peilung noch vor.
-
Eine Steigerung der Genauigkeit läßt sich dadurch erzielen, daß die
geschilderte Zählung nicht nur einmal, sondern je nach den Betriebserfordernissen
I0- oder sogar Ioomal hintereinander selbsttätig durchgeführt wird. Da die Schwankungen
in der Peilung in den meisten Fällen statistisch streuen, ergibt sich so eine Verringerung
der Schwankungsfehler auf etwa ein Drittel bzw. ein Zehntel des Einzelpeilungswertes.
-
RAZie die vorstehende Schilderung eines Ausführungsbeispiels der
Erfindung zeigt, lassen sich die Anlagenbestandteile I6, I9, 20 und 40 auch an cine
bereits bekannte Anordnung anbauen, die mit den Geräten 1, 4, II und I3 ausgestattet
ist. Den Parallelhetrieb der Sichtbarmachung des Azimutwertes durch einen Fahrstrahl
14 auf dem Röhrenschirm 12 und der gleichzeitigen Wiedergabe des Azimutbetrages
durch eine Zifferngruppe an den Zahlenwalzen 21 bis 23 bzw. auf einem Registrierstreifen
41 trägt dem in der Peiltechnik vielfach vorherrschenden Bedürfnis Rechnung, das
Meßergebnis auf zwei verschiedene Weisen zur Verfügung zu haben.