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BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 11. Februar 1953 Bekanntgemacht am 3. November 1955Registration date: February 11, 1953. Advertised on November 3, 1955

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

Die Erfindung betrifft eine auf der Grundlage der Phasenmessung zwischen den Antennerispannungen aufgebaute Anordnung zur Peilung, insbesondere auch zur nachteffektfreien Peilung.The invention relates to one based on the phase measurement between the antenna voltages Built-up arrangement for direction finding, in particular also for direction finding without nighttime effects.

Eine bekannte Peilanordnung besteht aus zwei auf einer horizontalen, um die vertikale Mittelachse drehbaren Basis angeordneten gleichartigen Antennen, beispielsweise Rahmen oder Vertikaldipolen. 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 Veränderlichkeit der Antennenbauteile sowie die Forderung eines für einen großen Frequenzbereich wirksamen Abgleichs sehr große Schwierigkeiten,.A known direction finding arrangement consists of two on a horizontal, around the vertical central axis rotatable base arranged similar antennas, for example frames or vertical dipoles. The voltages induced in the two antennas are switched against each other and applied to the Directional receiver given, so that if the antenna base is perpendicular to the connecting line to the transmitter and therefore both antennas are excited with the same phase and amplitude Counter-circuit results in zero voltage. In all other positions deviating from this bearing position on the other hand, one finds a finite differential voltage. The exact required, at the same time amplitude and phase adjustment of this antenna arrangement makes with regard to the Weather-related variability of the antenna components as well as the requirement of a for a large frequency range effective balancing very difficult.

Um diese Schwierigkeiten wenigstens zum Teil zu vermeiden, kann, man, wie bereits bekannt, zur Peilung die 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, to the Bearing compare the phases of the voltages generated in the two antennas.

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Dabei entfällt nämlich die Förderung eines amplitudeninäl.ligeii Abgleich* der beiden Antennen, während der phasenmüßige Abgleich zunächst noch bleibt. Die h.-ideu Antennenspanmingen werden getrennten Verstärkern zugeführt, deren Ausgänge auf einen J'hasenmesser, beispielsweise auf die beiden Plattenpaarc eines l'raunscheii Rohres, geschaltet werden. Die Peilstclhing ist dann durch eine gleichphasige Krrcgung der beiden AntennenIn this case, the promotion of an amplitudeninäl.ligeii does not apply Alignment * of the two antennas, initially still during phase alignment remains. The h.-ideu antenna clamps are fed to separate amplifiers, their outputs on a rabbit knife, for example on the two pairs of plates of a l'raunscheii pipe will. The direction finding is then achieved by an in-phase inclination of the two antennas

ίο ausgezeichnet und wird auf dem !!raunsehen Rohr durch das Auftreten einer geraden Linie angezeigt, wenn in den beiden Yerstärkerkanälen von den Anleimen bis zum 1 'haseumcsser gleiche I'hasendrehungen auftreten. Da diese Voraussetzung im allgemeinen jedoch nicht erfüllt ist. wird es erforderlich, vor jeder 1'filling eines Senders eine Kiehung der Anordnung oder, inii anderen Worten, einen phaseninäl.ligen Abgleich vorzunehmen. Für diese F.iehung wird ein 11 ilfssender benötigt, der auf der Welk· des zu peilenden Senders eine auf (Ut M itlelsenkrecliten der lVilanteiiiienbasis angeordnete I lilfsauleinie speist, die ihrerseits die beiden Anleimen des l'eilsyslenis gleichphasig erregt. Zum /wecke der F.ichung wird die verschiedene l'hasenlauf/eil in den beiden YerMärkcrwegcn durch einen in einem oder beiden Verstärkerwegen liegenden Phasenschieber derart kompensiert, dall auf dem liraiuischen Rohr an Stelle der ICIIi])Se eine gerade Linie erscheint. Da bei der F.ichung der zu peilende Sender im allgemeinen nicht abgeschaltet wird, ist man genötigt, eine abweichende, der zu peilenden Welle jedoch möglichst benachbarte Welle (Absland höchstens einige 100 Hertz) zu wählen. Alle diese gerälcmäl.iigen und hedienungsinäßigen Forderungeii bedingen natürlich einen hohen Aufwand, vor allem auch an Zeil, für den Peilvorgang.ίο excellent and will look down on the tube !! indicated by the appearance of a straight line when gluing in the two strengthening channels until identical phase rotations occur. Since this requirement is in general, however, is not met. it becomes necessary to do a Drawing of the order or, in other words, to carry out a phase-in-phase adjustment. For this connection an 11ilfssender is required, which a I lilfsauleinie feeds, which in turn excites the two glue lines of the l'eilsyslenis in phase. To the / wake up the F.ichung the different l'hasenlauf / eil in the two YerMärkcrwegcn by one phase shifter lying in one or both amplifier paths is compensated so that on the Liraiu tube in place of the ICIIi]) Se a straight Line appears. Since the transmitter to be tracked is generally not switched off during calibration it is necessary to identify a deviating wave that is as close as possible to the wave to be tracked (Absland at most a few 100 Hertz). All of these narrow and hedge-related demands naturally require a lot of effort, especially at Zeil, for the direction finding process.

I'".s ist bekannt, die !'hase einer 11 ilisantenne zu variieren und ihre Spannung mit den Spannungen zweier F.iiifangsantciinen zu je einer resultierenden Spannung zusammenzulassen. Anschließend werden aber nicht die Phasen der resultierenden Spannungen gemessen und deren Ditleren/. gebildet, sondern es wird die Phasenmodulation in eine Amplitudenmodulation der resultierenden Spannungen umgesetzl, die gleichgerichtet und gegengeschaltet werden und deren Differenz zur Steuerung irgendwelcher automatischer Führungseiiirichtungen verwendet wird. Die bekannte Anordnung weist nur dann eine charakteristische l'eilstellung auf, wenn eine völlige Amplittidcngleiehheit der beiden Anleinienspaimungcn des l'eilsyslenis garantiert ist. F.rlindungsgcmäß wird eine völlige. Unabhängigkeit von den Phasen- und Aiiiplitudenverhältnissen der beiden Antennen- und Verstärkerwege bei einer Anordnung zur Peilung, insbesondere nachteffektfreicn Peilung, von Sendern mit Hilfe zweier an den 1''.11(U¹Ii einer um die vertikale Mittelachse drehbaren, horizontalen llasis angeordneten Antennen, deren vom gepeilten Sender induzierten Spamiun-It is known to vary the phase of a ilis antenna and to combine its voltage with the voltages of two external anticircles to form a resultant voltage. Then, however, the phases of the resulting voltages are not measured and their diameters formed Instead, the phase modulation is converted into an amplitude modulation of the resulting voltages, which are rectified and switched in opposite directions and the difference of which is used to control any automatic guiding devices Des l'eilsyslenis is guaranteed. In accordance with the invention, complete independence from the phase and amplitude relationships of the two antenna and amplifier paths is ensured in an arrangement for direction finding, in particular direction finding free of night effects, of transmitters with the help of two at the 1 ". 11 ( U ¹ Ii one around the vertical central axis rotatable, horizontal llasis arranged antennas whose spami-

(i(i gen getrennten Verstärkern zugeführt und mittels eines Phaseninessers verglichen werden, dadurch erzielt, dall 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 Pcilanordnung 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. J )ie periodische Verformung des Systems der ebenen Phasenflächen kann auf vielerlei Weise hervorgerufen werden.(i (i fed to separate amplifiers and of a phase analyzer are compared, achieved by the fact that means are provided at the bearing location which the system of plane phase surfaces incident from the distant transmitter by forming one of modulated resulting from an additional radiator Periodically deform the field in the vicinity of the pitch arrangement in such a way that the resulting Modulation of the phase difference induced in the antenna of the DF arrangement Tension 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 in current fluctuations implement and listen or measure. J) he periodic deformation of the system of planes Phase surfaces can be created in many ways.

Ks handelt sich bei der Peilanordnung nach der Erfindung nicht mehr um eine Peilung auf der Grundlage der Phasendifferenzmessung, sondern um eine Peilung durch Messung der zeitlichen Änderungsgeschwindigkeit der Phasendifferenz, so daß die absolute Größe der Phasendifferenz nicht mehr in die Peilung eingeht und ein phasenmäl.tiger Abgleich überflüssig wird.Ks is no longer a bearing on the bearing arrangement according to the invention Basis of the phase difference measurement, but about a bearing by measuring the temporal Rate of change of the phase difference, so that the absolute size of the phase difference is not more is included in the bearing and a phased adjustment is superfluous.

Der Gegenstand eier 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 der Mittelsenkrcchten, vorzugsweise 111 der Mitte der Antennenbasis, aufstellt und die Abstimmung der Reflektorantenne periodisch lindert. Zur Peilung wird dann die Tatsache benutzt, daß die im Rhythmus der Abstimmungsschwankung auftretende Modulation der Phasendifferenz der Antennen des Pcilsystcms in der PViI-stellung verschwindet. Die Wirkungsweise dieser Anordnung ist aus den Abb. 1 bis 5 ersichtlich. In Abb. ι bedeuten A₁ und A., die beiden Antennen des Peilsystems, R die .Reflektorantenne, V das in die Reflektorantenne eingeschaltete Verstimmungsglied, dessen periodische Verstimmung sowohl auf elektrischem als auch auf mechanischem Wege erzeugt werden kann, E₁ und /;., die beiden Verstärker, P den Phasenmesser, der die Phasendiffercnzen in bekannter Weise in zugeordnete Stromoder Spannungswerte umsetzt, und M eine bekannte Einrichtung, welche die Modulation der im Phasenmesser gemessenen Phasendifferenz der beiden Antennenspannungen zur Anzeige bringt.The subject matter of the invention is explained below using some of the exemplary embodiments shown in the drawings, which are only shown schematically. A periodic deformation of a suitable type can, for example, be achieved by setting up a reflector antenna, which is also excited by the field to be tracked, and possibly undamped, in the central crevice, preferably in the center of the antenna base, and periodically reducing the tuning of the reflector antenna. The fact that the modulation of the phase difference of the antennas of the Pcilsystcms in the PViI position, which occurs in the rhythm of the tuning fluctuation, is then used for the bearing. The mode of operation of this arrangement can be seen from FIGS. 1 to 5. In Fig. Ι A ₁ and A, the two antennas of the direction finding system, R denotes the reflector antenna, V the detuning element switched into the reflector antenna, the periodic detuning of which can be generated both electrically and mechanically, E ₁ and /; ., the two amplifiers, P the phase meter, which converts the phase differences into associated current or voltage values in a known manner, and M a known device which displays the modulation of the phase difference between the two antenna voltages measured in the phase meter.

Die Abb. 2 zeigt das System der ebenen Phasenilächen der einfallenden Welle und das System der kreisförmigen Phasenflächen der Reflektorantenne. Abb. 3 zeigt das für eine diskrete Phase des Reflektors gezeichnete P)Hd der durch den Reflektor verformten Phasenflächc. Die unverformten Phasenilächen des einfallenden Keldes sind gestrichelt angedeutet. Die Wirkungsweise dieser Anordnung wird am besten an Hand der Abb. 4 klar. Abb. 4 zeigt die Vektordiagramme, der in den beiden Antennen A₁ und -Ί, des Peilsystems erzeugten Spannungen in zwei ausgezeichneten Stellungen der Antennenbasis (vgl. Abb. 2) bezüglich der Rich-Fig. 2 shows the system of the plane phase surfaces of the incident wave and the system of the circular phase surfaces of the reflector antenna. Fig. 3 shows the P) Hd drawn for a discrete phase of the reflector of the phase surface deformed by the reflector. The undeformed phase surfaces of the incident Keldes are indicated by dashed lines. The way in which this arrangement works is best shown in Fig. 4. Fig. 4 shows the vector diagrams of the voltages generated in the two antennas A ₁ and -Ί, of the direction finding system in two marked positions of the antenna base (see Fig. 2) with respect to the direction

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tung der einfallenden Welle. In der Stellung I-I addieren sich die gleichphasigen Vektoren R₁ und R₂ des Reflektor fei des zu den gleichphasigen Vektoren des einfallenden Feldes. In der Stellung H-II dagegen addieren sich die gleichphasigen Vektoren R₁ und R₂ des Reflektorfeldes zu den verschiedenphasigen Vektoren E₁ und E₂ des einfallenden Feldes. Der Phasenunterschied zwischen -E₁ und E₂ ist dabei durch die Basislänge gegeben. Erdirection of the incident wave. In position II, the in-phase vectors R ₁ and R _{2 of} the reflector add to the in-phase vectors of the incident field. In the position H-II, however, the in-phase vectors R ₁ and R _{2 of} the reflector field add up to the different- _{phase vectors E 1} and E _{2 of} the incident field. The phase difference between -E ₁ and E ₂ is given by the base length. He

ίο wurde in der Abb. 4 zu einer halben Wellenlänge gewählt. Bei einer periodischen Verstimmung des Reflektors bleibt die Phasendifferenz der verschiedenen Antennenspannungen E₁ + R₁ und E₂ + R₂ in der Stellung I-I konstant, erfährt aber in der ■ Stellung H-II (wie in allen anderen Stellungen mit Ausnahme der Peilstellung I-I) eine Modulation im Rhythmus der Verstimmungsechwankungen der Reflektorantenne und mit einer Amplitude, die aus der Abb. 5 zu entnehmen ist. In dieser Abbildung ist durch die mit den Vektoren R₁ und R₂ geschlagenen Kreisbögen der Modulationshub + 71/2 der Phasenmodulation der Reflektorantenne angedeutet. Die Phasendifferenz in der Stellung II-II, für welche die Abb. 5 gezeichnet ist, schwankt zwischen den Werten 9J₁ = 105⁰ und φ₂ = 255 °.ίο was chosen in Fig. 4 to half a wavelength. In the event of a periodic detuning of the reflector, the phase difference of the various antenna voltages E ₁ + R ₁ and E ₂ + R ₂ remains constant in position II, but is determined in ■ position H-II (as in all other positions with the exception of bearing position II) a modulation in the rhythm of the detuning fluctuations of the reflector antenna and with an amplitude that can be seen in Fig. 5. In this figure, the circular arcs struck by the vectors R ₁ and R ₂ indicate the modulation deviation + 71/2 of the phase modulation of the reflector antenna. The phase difference in position II-II, for which Fig. 5 is drawn, fluctuates between the values 9J ₁ = 105 ⁰ and φ ₂ = 255 °.

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. Die Peilung des Senders ist dann durch die Stellung der Antennenbasis gegeben, in welcher die Modulation verschwindet.The phase difference of the antenna voltages is now shown in a known manner in a current display implemented, the modulation of the phase difference appears as a modulation of the phase differences assigned current, which can be monitored or displayed behind the ■ phase meter. The bearing of the transmitter is then given by 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 + R₁ und E₂-\-R₂ für die Stellung H-II und für eine Basislänge von der Größe einer halben Wellenlänge aufgezeichnet. Man erkennt, daß die Phasendifferenz der beiden Spannungen in der Stellung II-II eine Modulation von der Größe 2 0_O erfährt. Die Abb. 7 zeigt eine Periode des Verlaufs der Phase Θ der resultierenden Antennenspannung E + R für ein Amplitudenverhältnis R/E — 0,5, und zwar in Abhängigkeit von der Phase φ des Vektors R und Abb. 8 die modulierte Phasendifferenz Δ Θ der resultierenden Spannungen beider Antennen bei phasenverschiedeneT 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, by periodically deforming the system of the phase surfaces of the phase difference of the antenna voltages, to apply a modulation that can be used for direction finding is that the reflector antenna R is fed with a frequency that differs slightly from the frequency of the transmitter to be located and thus to an auxiliary antenna power. The addition of the two voltages with different frequencies then leads to the resulting antenna voltages which again have a phase modulation. In the vector diagram of Fig. 6, the antenna voltages E ₁ + R ₁ and E ₂ - \ - R _{2 are again recorded} for the position H-II and for a base length of half a wavelength. It can be seen that the phase difference between the two voltages in position II-II experiences _{a modulation of the magnitude 2 0 O.} Fig. 7 shows a period of the course of the phase Θ of the resulting antenna voltage E + R for an amplitude ratio R / E - 0.5, depending on the phase φ of the vector R and Fig. 8 the modulated phase difference Δ Θ of resulting voltages of both antennas when the two antennas are excited in different phases by the incident wave. Here, too, a modulation of the phase difference occurs in all directions of the antenna base with the exception of the bearing direction, the observation of which can be used for the bearing without the need for calibration or phase adjustment of the arrangement.

In einem weiteren Ausführungsbeispiel kann die Hilfsantenne statt auf der 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. 9 ersichtlich. In der Abb. 9 sind verschiedene ausgezeichnete Stellungen der Antennenbasis im Felde der einfallenden ebenen Phasenflächen aufgezeichnet. In den Stellungen α und b treten zu den gleichphasigen Vektoren E₁ und E₂ des einfallenden Feldes verschiedenphasige Felder R₁ und R₂ der Hilfsantenne R. Nur in der Stellung c treten zu den pliasenverschiedenen Feldstärken E₁ und E₂ phasenverschobene Feldstärken R₁ und R₂ mit der gleichen Phasenverschiebung, wie sie die Feldstärken E₁ und E₂ aufweisen. Nur in dieser Stellung verschwindet also die Modulation der Phasendifferenz. In a further exemplary embodiment, the auxiliary antenna can also be set up in the extension of the base instead of on the center perpendicular of the antenna base. In this case, the modulation of the phase difference disappears when the base points in the direction of the transmitter and the auxiliary antenna is towards the side of the transmitter. The arrangement therefore has the advantage of a simple determination of the side. Their mode of operation can be seen in Fig. 9. In Fig. 9 various marked positions of the antenna base in the field of the incident plane phase surfaces are shown. In the positions α and b occur at the in-phase vectors E ₁ and E ₂ of the incident field verschiedenphasige fields R ₁ and R ₂ of the auxiliary antenna Only R. in the position c enter to the pliasenverschiedenen field intensities E ₁ and E ₂ phase-shifted field strengths R ₁ and R ₂ with the same phase shift as the field strengths E ₁ and E ₂ . Only in this position does the modulation of the phase difference disappear.

In weiteren Ausführungsbeispielen kann man zur Erfüllung anderer Forderungen die Verformung des Feldes der Phasenflächen statt 'durch eine Hilfs- oder Reflektorantenne durch ein System von Hilfs- oder Reflektorantennen hervorrufen und dieses System durch amplituden-, phasen- oder frequenz-' modulierte Schwingungen erregen.In other exemplary embodiments, the deformation can be used to meet other requirements 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 this Excite the system through amplitude, phase or frequency modulated vibrations.

Claims

Patent claims:

ι. Arrangement for direction finding, especially no night-effect direction finding, of transmitters with the help 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, characterized in that Means are provided at the DF location, which the system of the incoming from the remote transmitter flat phase surfaces by forming a modulated one originating from an additional radiator Deform the field in the vicinity of the DF arrangement periodically in such a way that the thereby induced modulation of the phase difference in the antennas of the DF arrangement induced voltages only disappear in the bearing position, and that means are also provided are 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 1, characterized in that that the periodic deformation of the system of plane phase surfaces by a reflector antenna - possibly undamped - is generated, the tuning of which is periodic will be changed.

3. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the periodic deformation

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of the system of flat phase surfaces is generated by an auxiliary antenna that is connected to one of the Frequency of the directioned transmitter adjacent frequency is fed.

4. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the auxiliary or reflector antenna is placed in the middle or on the center line of the antenna base.

5. Arrangement according to claim 2 or 3, characterized in that the ΊIiIfs- or Re Flektorantenne is placed on the extension of the antenna base.

6. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the periodic deformation of the system of flat phase surfaces is generated by an antenna system.

Referred publications:
French patent specification No. 1 001 651.

For this purpose 2 sheets of drawings