DE961445C - Einrichtung zur Bestimmung der raeumlichen Richtung gegenueber einem Bodensender, dessen Strahler gleichfoermig um eine Leitgerade umlaeuft - Google Patents

Description

AUSGEGEBEN AM 4. APRIL 1957

C 9327 VIIIa j 21 a¹

Henri Gutton, Paris

ist als Erfinder genannt worden

um eine Leitgerade umläuft

Die Erfindung bezieht sich auf eine Einrichtung zur Bestimmung der räumlichen Richtung eines mit Empfänger ausgestatteten beweglichen Körpers gegenüber einem festen Bodensender, bei der der Sender einen mit Hochfrequenz gespeisten Strahler enthält, der gleichförmig um eine Leitgerade umläuft. Die Hochfrequenzschwingungen sind dabei in bekannter Weise mit vier aufeinanderfolgenden verschiedenen Kennungen, z. B. verschiedenen Modulationen, versehen, und zwar derart, daß die Dauer der einzelnen Kennungen gleich einem Viertel der Umlaufperiode des Strahlers ist, so daß die vier Kennungen sich bei jeder Umdrehung des Strahlers in derselben Reihenfolge wiederholen. Diese bekannte Einrichtung hat den Nachteil, daß sie recht umfangreich ist. Insbesondere ist eine Modulation mit vier verschiedenen Frequenzen im Sender und eine entsprechende Demodulation beim Empfang erforderlich. Ferner ist die Reichweite begrenzt.

Die Erfindung stellt eine Weiterentwicklung der beschriebenen bekannten Einrichtung dar. Sie eignet sich besonders für den Fall, wo die Trägerfrequenz sehr hoch ist und die umlaufende Antenne eine starke Richtwirkung aufweist, so daß ihr Richtdiagramm aus einer um die Leitgerade umlaufenden Keule besteht. Erfindungsgemäß besteht die Modulation der ausgesandten Schwingungen aus einer Aufeinanderfolge von vier Impulszügen ίο mit verschiedenen Impulsfolgefrequenzen. Es werden dabei alle die Vorteile nutzbar gemacht, die der Impulsmodulation,.bekanntlich zu eigen sind. Nach einer Ausgestaltung der Erfindung werden die vier Impulszüge durch eine einfache, zur Impulsbildung an sich bekannte Vorrichtung erzeugt, nämlich durch ein Zahnrad, dessen Umlauf mit demjenigen des Strahlers synchronisiert ist. Der Zahnkranz des Zahnrades befindet sich' zwischen einer Lichtquelle und einer Photozelle, derart, daß das etwa hindurchtretende Licht die Photozelle treffen kann. Der Zahnkranz ist in vier gleiche Segmente aufgeteilt, von denen jedes eine andere Zahnteilung entsprechend der gewünschten Modulationsfrequenz aufweist.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. Hierin zeigt

Fig. ι stark schematisch die vier räumlichen Zonen, in welchen die vier verschiedenen Modulationsfrequenzen verwendet werden,

Fig. 2 die Lage der Sendecharakteristik, deren Breite in bezug auf ihre Länge der Deutlichkeit halber stark übertrieben gezeichnet ist, Fig. 3 ein Diagramm, in dem die Amplitude des vom beweglichen Körper empfangenen Signals während des Umlaufes der, Sendecharakteristik dargestellt ist,

Fig. 4 das Blockschaltbild einer Sendevorrichtung,

Fig. 5 eine stark schematische Darstellung einer Schaltvorrichtung, gemäß einer Ausfüh-rungsform der Erfindung,

Fig. 6 einen Teil der Vorrichtung nach Fig. 5 und

Fig. 7 das Blockschaltbild eines Empfängers. Ein am Punkt 1 (Fig. 2) aufgestellter Sender besitzt ein Richtdiagramm 2. Das Richtdiagramm 2 wird bekanntlich so geschwenkt, daß die Diagrammachse 0-O₁ im Raum rotiert und die Erzeugende eines Kegels mit der Achse 0-Z bildet.

Der Raum wird durch eine Ebene P₁, die 0-Z enthält und zur Zeichenebene senkrecht ist, sowie durch die ZeichenebeneP₂ in vierDieder aufgeteilt; zwei Dieder befinden sich also unterhalb der Zeichenebene und die beiden anderen oberhalb der Zeichenebene.

Es wurde nun unterstellt, daß in bekannter Weise die Frequenz oder Modulationsfrequenz zwecks unterschiedlicher Kennung in den einzelnen Diedern unterschiedlich sei. Wenn die Richtcharakteristik sich beispielsweise im rechten Dieder oberhalb der Zeichenebene befindet, sei ihre Frequenz P₁. Wenn die Richtcharakteristik im Dieder links oben, links unten oder rechts unten ist, betrage ihre Frequenz F₂, F₃ bzw. P₄.

Fig. i, deren Zeichenebene senkrecht zur Achse 0-Z ist, zeigt, wie die bekannte Anordnung arbeitet. In dieser Figur ist O die Spur der Achse 0-Z, M der bewegliche Körper in der durch C₁ und C₂ definierten Ebene, 0-P₁ und 0-P₂ sind die Spuren der beiden die vier Dieder begrenzenden Ebenen. Der Kreis 3 ist der Querschnitt des von der Achse 0-O₁ beschriebenen Kegels. Die Ebenen O-Y und 0-X sind die entsprechenden Medianebenen der durch den Schnitt der Ebenen P₁ und P₂ definierten Dieder.

Wenn die in M jeweils während einer Viertelumdrehung der Charakteristik mit den Frequenzen P₁, P₂, P₃ und P₄ (Fig. 3) empfangenen Energien D₁, D₂, D₃ und D_i integriert werden, so können die Differenzen D₁ —D₃ und D₂ —D₄ in bekannter Weise als Maß für die Winkel dienen, die von der Achse 0-Z und den jeweiligen Projektionen der Linie 0-M auf die erwähnten Medianebenen gebildet werden.

Gemäß der in Fig. 4 gezeigten Ausführungsform der Sendeanlage besitzt die Sendeantenne einen Dipol 10, der in der Brennebene eines Parabolspiegels 11 angebracht ist. Der Dipol 10 wird durch einen geknickten Leiter 12 gespeist, der mittels des Motors 13 um seine Längsachse gedreht wird, wobei die Drehgeschwindigkeit ungefähr 10 Umdrehungen je Sekunde beträgt. Der Leiter 12 wird durch einen Sender 14 gespeist und ist mit ihm über ein rotierendes Gelenk 15 verbunden. Infolge der Umdrehung des Leiters 12 beschreibt die Achse der ausgesendeten Richtcharakteristik einen Drehkegel um die Achse 0-Z des Paraboloids. Der Querschnitt dieses Drehkegels ist in Fig. 1 dargestellt.

Der Sender strahlt einen Träger konstanter Frequenz aus, während die Frequenz der modulierenden Welle, die von einem Modulator 16 geliefert wird, in der oben erläuterten Weise je nach der Stellung der Antenne 10 verändert wird. Dies kann beispielsweise mittels eines geeigneten Schalters 17, der mit dem Motor 13 synchronisiert ist, geschehen. Als Modulationsschwingungen dienen bei der Erfindung vier Impulszüge mit verschiedenen Impulsfolgefrequenzen.

Fig. 5 zeigt, auf welche Weise diese Umschaltung und überhaupt die Impulsbildung gemäß einer Ausführungsform der Erfindung ausgeführt werden kann. Ein Zahnrad 18'rotiert vor einer Linse 19, in deren Brennpunkt eine Lichtquelle 20 angebracht ist. Die Anordnung ergibt ein paralleles Lichtstrahlenbündel 21. Auf der anderen Seite des Zahnrades 18 ist eine Photozelle 22 angebracht. Diese Zelle ist mit dem Eingang eines Verstärkers 23 verbunden, dessen Ausgang seinerseits auf die Modulatorstufe, des Senders 14 führt.

Das Zahnrad 18 ist in Fig. 6 von vorn gesehen gezeigt. Es trägt längs seines Umfanges Zähne 24, die durch Lücken 25 getrennt sind. Wenn eine Lücke 25 vor der Lichtquelle 20 vorbeigeht, kann

das gesamte, von der Lichtquelle ausgesandte Lichtbündel oder ein Teil davon die Photozelle 22 erreichen. Wenn dagegen ein Zahn 24 vor der Lichtquelle 20 steht, kann kein Lichtstrahl auf die Photozelle fallen. Das Zahnrad soll in der durch den Pfeil angedeuteten Richtung mit konstanter Geschwindigkeit umlaufen.

Die Anordnung arbeitet folgendermaßen: Jedesmal, wenn eine Lücke 25 vor der Lichtquelle 20 vorbeigeht, liefert die Photozelle 22 einen Strom, der zur Lichtstärke proportional ist. Der Strom fällt auf Null, wenn ein Zahn 24 den Lichtstrahl unterbricht. Die Photozelle 22 liefert also eine Folge von Stromimpulsen, die von Zeitintervallen getrennt werden, deren jeweilige Dauer proportional zum Abstand zwischen zwei Lücken und umgekehrt proportional zur Winkelgeschwindigkeit des Zahnrades 18 ist.

Diese Impulse werden mit Hilfe eines geeigneten, an sich bekannten Verstärkers 23 auf den gewünschten Pegel und d;e gewünschte Gestalt gebracht. Die sich ergebenden Impulse werden der Modulierstufe des Senders 14 zugeführt. Die gesendete Strahlung ist also impulsmoduliert, wobei alle Impulse denselben Pegel haben, während ihr zeitlicher Abstand von der Verteilung der Zähne 24 und der Lücken 25 auf den Umfang des Zahnrades 18 abhängt.

Das Zahnrad nach Fig. 6 ist in vier gleiche Segmente aufgeteilt. Alle Lücken 25 sind identisch, aber während die Breite der Zähne 24 in jedem Segment konstant ist, ändert sie sich von einem

Segment zum anderen. Daher sendet der Sender

14 Impulse aus, deren Folgefrequenz bei jeder Umdrehung des Zahnrades 18 viermal schwankt.

Die Umdrehungsgeschwindigkeit des Zahnrades 18 und des Dipols 10 sind synchronisiert.

Fig. 7 zeigt stark schematisch den am Punkt M verwendeten Empfänger. Er enthält eine Antenne 38, die auf den Eingang eines Kristallgleichrichters 39 geführt ist. Ein Verstärker 40 ist an den Ausgang des Gleichrichters angeschlossen. Er enthält eine Gegenkopplungsschleife mit einem Gleichrichter 41. Diese Anordnung arbeitet als Schwundausgleichseinrichtung und gewährleistet eine konstante mittlere Verstärkung. "

Der Verstärker 40 wird gefolgt von vier parallel geschalteten Filtern 43, 44, 45 und 46, welche die den oben erwähnten vier Raumbereichen entsprechenden Impulsfolgefrequenzen aussieben. Den Filtern folgen Gleichrichter 47, 48, 49 und 50, die zur Integration der den vier Frequenzen entsprechenden Ströme dienen. Energievergleichsvorrichtungen 51 und 52 vergleichen die EnergiedifferenzenZ^—D₃ und D₂-träge Y und X.

-D, und liefern die Be-

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Einrichtung zur Bestimmung der räumlichen Richtung eines mit Empfänger ausgestatteten beweglichen Körpers gegenüber einem festen Bodensender, bei der der Sender einen Strahler enthält, der gleichförmig um eine Leitgerade umläuft und von einem Hochfrequenzgenerator gespeist wird, der abwechselnd von vier verschiedenen aufeinanderfolgenden Kennspannungen moduliert wird, deren Dauer jeweils gleich einem Viertel der Umlaufzeit des Strahlers ist, und bei der der Empfänger die vier Modulationsspannungen durch Filter auf vier Kanäle aufteilt und nach Gleichrichtung einen die Richtungsabweichung des beweglichen Körpers von der Leitgeraden definierenden Amplitudenvergleich in zwei Koordinaten vornimmt, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation aus vier Impulszügen mit verschiedenen Impulsfolgefrequenzen besteht.
2. 2. Einrichtung nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationsspannungen für den Hochfrequenzgenerator von der verstärkten Ausgangsspannung einer Photozelle geliefert werden, auf welche die Strahlung einer Lichtquelle nach Durchgang durch 'den Zahnkranz eines synchron mit dem Sendestrahler umlaufenden Zahnrades fällt, dessen Zahnkranz in vier gleiche Segmente aufgeteilt ist, von denen j edes eine andere Zahnteilung entsprechend der gewünschten Modulationsfrequenz aufweist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Deutsche Patentschrift Nr.' 607 967;
   Hochfrequenztechnik und Elektroakustik, 50 (1937), S. 121.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   © 609658/326 10.56 (609 853 3.57)