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Publication number: DEI0007653MA
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Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

Tag der Anmeldung: 1. September 1953 Bekanntgeniacht am 8. November 1956Registration date: September 1, 1953 Announced on November 8, 1956

DEUTSCHES PATENTAMTGERMAN PATENT OFFICE

J 7653 VIII J 7653 VIII al al 21 α⁴ 21 α ⁴

ist als Erfinder genannt wordenhas been named as the inventor

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Einlenkung eines Flugzeuges in eine den Landekurs festlegende Annäherungszone eines Flugplatzes unter Navigierung auf kreisförmigem:, elliptischen und hyperbolischen Kurven durch, Phasen- oder Zeitvergleich in, einem Sende-Empfangs-Funkgerät des Flugzeuges, das mit zwei den Kurvenmittelpunkt: bzw. die Kurvenbrennpunkte bildenden Bodenstationen zusammenarbeitet.The invention relates to an arrangement for turning of an aircraft in an approach zone of an airfield that determines the landing course under navigation on circular:, elliptical and hyperbolic curves through, phase or Time comparison in, a transceiver radio device of the aircraft, which with two the center of the curve: or the ground stations forming the focal points of the curve cooperates.

ίο Mit »Annäherungszone« soll hierbei eine Zone bezeichnet werden, innerhalb derer ein landendes Flugzeug auf die Rollbahn geleitet wird,, z. B. mit Hilfe von Signalen eines Instrument-Landebaken-Systems der bekannten, Gleichsignaltype oder mit Hilfe von Instruktionen, die dem Piloten von der Flughafeinkontrollstelle gegeben werden, die auf ständiger Beobachtung der Lage des Flugzeuges mit Hilfe von auf dem Boden gelegenen Radaranlagen, beruhen. SoJGh eine Näherungszone ist etwa trichterförmig — wobei der enge Teil in der Nähe des Dürchstoßpunktes liegt — ausgebildet und kann sich, über eine Entfernung von etwa ίο km bis zum Eintritt¹ oder »Toc« erstrecken, das eine horizontale Breite von, 5 oder mehr km hat. Um das Landen, zu erleichtern, ist es besonders erwünscht, daß das Flugzeug so- in den Anfang der Näherungszone geflogen wird,, daß die Flugrichtung des Flugzeuges in einer Linie mit der Längsachse der Näherungszone liegt.ίο The "approach zone" is intended to denote a zone within which a landing aircraft is directed onto the taxiway, e.g. B. with the help of signals from an instrument landing beacon system of the well-known, DC type or with the help of instructions given to the pilot by the airport control center, which are based on constant observation of the position of the aircraft with the help of radar systems on the ground. SoJGh a proximity zone is roughly funnel-shaped - with the narrow part in the vicinity of the penetration point - and can extend over a distance of about ίο km to entry ¹ or "Toc", which has a horizontal width of .5 or more km has. In order to facilitate landing, it is particularly desirable that the aircraft is flown into the beginning of the approach zone in such a way that the direction of flight of the aircraft lies in a line with the longitudinal axis of the approach zone.

Es ist das Ziel der Erfindung, eine Anordnung zu schaffen, um einem Flugzeug, das aus einer anderen als genau in, diei Näherungszone führendenIt is the aim of the invention to provide an arrangement to avoid one aircraft coming out of another than exactly in the lead in the proximity zone

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/7653 Villa/'21 α⁴ / 7653 Villa / '21 α ⁴

Richtung kommt, zu ermöglichen, einem etwa spiralförmigen Kurs zu folgen, bei dem die Flugrichtung allmählich geändert wirdi, bis das Flugzeug schließlich, direkt-in das Tor der Näherungszone geleitet wird. Bekannt ist zwar bereits die Kreisnavigation, eines mit: Sende-Empfangs-Funk- j gerät ausgerüsteten Flugzeuges um eine Boden- ! .rela.isstel.le auf Grund eines Phasen- oder Zeitvergleiches von. abgehenden und ankommendenDirection comes, to make it possible to follow an approximately spiral course, in which the direction of flight is gradually changed until the aircraft finally, straight-into the gate of the proximity zone is directed. Circular navigation is already known, one with: Transmit-Receive-Funk- j equipped aircraft to a ground! .rela.isstel.le based on a phase or time comparison from. outgoing and incoming

ίο Signalen. Auch ist eine entsprechende Hyperbelbzw. Ellipsennavigation, gegenüber zwei Bodenrelaisstellen oder Sendesteilen gebräuchlich. Keine dieser bekannten Methoden, ermöglicht indessen eine spiralförmige Kursführung im Sinne der Erfindung, bei der unter geringstmöglichem Aufwand erreicht wird, daß die einzelnen Kurvenformen ineinander übergehen.ίο signals. A corresponding hyperbola or Elliptical navigation, common across from two ground relay points or transmitter units. None of these known methods, however, enables a spiral course in the sense of the invention, in which it is achieved with the least possible effort that the individual curve shapes fit into one another pass over.

Die Erfindung ist dadurch, gekennzeichnet, daß die beiden, Bodenstationen Relaisstellen, sind,, von denen, die erste auf die Anstrahlung des Bordsenders hin, und die zweite auf die Anstrahlung durch die erste hin ansprechen und charakteristische Signale' aussenden), und daß sie in einer den gewünschten KuTvengTÖßen entsprechenden Ent-' fernung voneinander und vom Eingang der An-. näherungszone symmetrisch, zu deren Längsachse (Anfluggrundlinie) liegen, daß ferner bordseitig zwei je auf eine der Bodenrelaisstellen an-The invention is characterized in that the two ground stations are relay stations, from those who are the first to spotlight the on-board transmitter down, and the second respond to the illumination by the first and characteristic Signals' send out), and that they are in a corresponding manner to the desired KuTvengTÖßen distance from each other and from the entrance of the arrival. Approach zone symmetrical, to whose longitudinal axis (approach baseline) lie that further on board two each to one of the ground relay points

. sprechende Empfänger . vorhanden sind, daß schließlich bordseitig drei Meßinstrumente, vorgesehen, sind, mit denen die Laufzeitdifferenzen zwischen, Bordstra'hlung und empfangener Ausstrahlung der zweiten, Bodenrelaisstelle zwischen Bordstrahlung und empfangener Ausstrahlung der ersten Bodenrelaisstelle und zwischen den empfangenen Ausstrahlungen der beiden. Bodenrelaisstellen meßbar sind, derart, daß das Flugzeug so steuerbar ist, bis auf dem ersten -Meßinstrument eine vorgegebene Anzeige erscheint und erhalten bleibt, wodurch der Kurs durch eine Ellipse gegeben ist, in deren Brennpunkten die Rela.isstelilen liegen, daü nach Erhalt einer vorgegebenen Anzeige auf dem zweiten Instrument so weiter zu steuern ist, daß diese Anzeige erhalten bleibt, wo-. speaking recipients. are present that finally three measuring instruments on board, provided, with which the transit time differences between on-board radiation and received radiation the second, ground relay point between on-board radiation and received radiation of the first ground relay point and between the received ones Broadcasts of the two. Ground relay points are measurable in such a way that the aircraft does so is controllable until a predetermined display appears and received on the first measuring instrument remains, whereby the course is given by an ellipse, in whose focal points the Rela.isstelilen lie, since after receiving a predetermined display on the second instrument so on control is that this display is retained, where-

4-5 durch der Kurs in einen Kreis übergeht, in dessen, /Mittelpunkt die erstgenannte Bodenrelaisstelle liegt, und daß nach Erhalt einer vorgegebenen, Anzeige auf dem dritten Instrument so zu steuern ist, daß diese erhalten bleibt, wodurch der Kurs in eine auf die Annäherungszone auf treffen de Hyperbel übergeht, in deren Brennpunkten, die B odenrel ausstellen, liegen.4-5 through the course merges into a circle in which, / The center of the first-mentioned ground relay point is, and that after receiving a predetermined display on the third instrument is to be steered in such a way that this is maintained, whereby the course in one to meet the approach zone Hyperbola passes over, in the focal points of which the groundrel exhibits lie.

Die den Phasen- oder Zeitvergleich, ermöglichenden Signale können entweder aus einer Impulsfolge oder einer , Folge kontinuierlicher Modulationiswellen, bestehen..Those that enable phase or time comparisons Signals can either consist of a pulse train or a continuous train Modulation waves, exist ..

Entsprechend, bekannter Technik werden, die Signale als Modulation einer Trägerwelle übertragen,, deren Frequenz irgendeinen passenden Wert innerhalb des normalerweise für Leitweg-• signale benutzten, Spektrums haben kann. .·According to known technology, the signals are transmitted as a modulation of a carrier wave, whose frequency is any suitable value within the normally used for routing • signals used, spectrum can have. . ·

Wählt man für die Übertragung vom Flugzeug und, für die Ausgänge jeder der beiden Verstärkerstationen, verschiedene Trägerfrequenzen, so¹ können, die Ausgangssignale der beiden .Verstärker-Stationen, im Flugzeug ohne Schwierigkeit empfangen werden. One selects for transmission from the plane and, for the outputs of each of the two repeater stations, different carrier frequencies, then ^one can, the output signals of the two .Verstärker stations are received in the aircraft without difficulty.

Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnung, welche ein, Ausführungsbeispiel darstellt, näher erläutert.The invention will now be based on the drawing, which represents an exemplary embodiment explained in more detail.

Fig. ι zeigt im Blockschaltbild die Boden- und Flugzeuganlage gemäß dem Ausführungsbeispiel der Erfindung;Fig. Ι shows the ground and in the block diagram Aircraft system according to the embodiment of the invention;

Fig. 2 zeigt die Anlage der in Fig. 1 enthaltenen Bodenstation, in, bezug auf das. »Tor« oder den Eingang einer Flugplatznäherungszone und zeigt darüber hinaus verschiedene Kreise, Ellipsen und Hyperbeln, aus deren Abschnitten die etwa spiralförmig verlaufenden Wege des Kurses aufgebaut sind, und ,Fig. 2 shows the installation of the ground station contained in Fig. 1, in relation to the. "Gate" or the Entrance of an airport approach zone and also shows various circles, ellipses and Hyperbolas, from whose sections the roughly spiral-shaped paths of the course are built are and ,

Fig. 3 zeigt eine bevorzugte Form einer für das in Fig. ι dargestellte Ausführungsbeispiel benötigten. Bodenstation.Fig. 3 shows a preferred form of one required for the embodiment shown in Fig. Ι. Ground station.

In, Fig. ι sind; im Bloekschema die verschiedenen Einheiten, dargestellt. Die Einheiten, welche oberhalb der eingezeichneten strichpunktierten Linie X-X' dargestellt sind, befinden, sich in den Bodenstationen;, während, sich die unterhalb dieser Linie dargestellten Einheiten auf einem Flugzeug befinden, das mit Hilfe des erfindungsgemäßen Systems gesteuert wird.In, Fig. Ι are; the various units are shown in the Bloek scheme. The units that are shown above the dash-dotted line XX ' are located in the ground stations, while the units shown below this line are on an aircraft that is controlled with the aid of the system according to the invention.

Wie aus der Fig. 1 ersichtlich, umfassen die Bodenstationen eine; erste Funkverstarkerstation 1 mit Empfangsantenne 2, Verstärkereinheit 3 und Übertragungs- oder Sendeantenne 4 sowie eine zweite Funkverstärkerstation 5 mit Empfangsantenne 6, Verstärkereinheit 7 und Sendeantenne 8. Gemäß dem, Ausführungsbeispiel sei angenommen, daß die Verstärkerstationen 18 km auseinander und. bezüglich des Eingangs der Flughafennäherungszone so liegen, wie es später noch näher erläutert wird. Die Antennen 2, 4 und 8 sind direkt in entsprechende Funkverbindungskanäle einbezogen, die Boden- und Flugzeugstationsteile des Systems verbinden. Sie sind ungerichtet. Die Antenne 6 dient nur zum Empfang der von Station 4 ausgestrahlten Energie und ist daher zweckmäßigerweise (aber nicht notwendigerweise) als Richtantenne ausgebildet. Beide Stationen arbeiten, nach dem Frequenzumsetzverfahren, d. h., das zu verstärkende Signal wird mit einer bestimmten Trägerfrequenz empfangen, jedoch mit einer anderen Trägerfrequenz verstärkt und wieder ausgesendet, so daß die Trägerfrequenzen, die von den beiden Verstärkerstationen abgestrahlt werden, voneinander und von der von der ersten Verstärkerstation empfangenen verschieden sind.As can be seen from FIG. 1, include the Ground stations one; first radio amplifier station 1 with receiving antenna 2, amplifier unit 3 and transmitting or transmitting antenna 4 and one second radio amplifier station 5 with receiving antenna 6, amplifier unit 7 and transmitting antenna 8. According to the embodiment, it is assumed that the repeater stations are 18 km apart and. regarding the entrance to the airport proximity zone lie as it will be explained in more detail later. Antennas 2, 4 and 8 are direct included in corresponding radio communication channels, the ground and aircraft station parts of the Connect systems. You are undirected. The antenna 6 is only used to receive the signals from station 4 radiated energy and is therefore useful (but not necessarily) as a directional antenna educated. Both stations work according to the frequency conversion method, i. i.e. that to be reinforced Signal is received with a certain carrier frequency, but with one other carrier frequency amplified and re-transmitted, so that the carrier frequencies that emitted by the two amplifier stations, from each other and from that of the received at the first repeater station are different.

Die Flugzeuganlage, die- unterhalb¹ der Linie X-X' dargestellt ist, umfaßt einen Sender 9, der von den von, der Quelle 10 gelieferten Zeitzeichen moduliert wird. Bei dem geschilderten Ausführungsbeispiel besteht das Zeit zeichen aus einer fortlaufenden, Welle von 4,167 kHz. Die von dem Sender 9 gelieferten modulierten Wellen werden durch die ungerichtete Antenne 11 ausgestrahlt undThe aircraft installation, which is shown below ^{1 of} the line XX ' , comprises a transmitter 9 which is modulated by the time signals supplied by the source 10. In the illustrated embodiment, the time symbol consists of a continuous wave of 4.167 kHz. The modulated waves supplied by the transmitter 9 are radiated by the omnidirectional antenna 11 and

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I?'653 VIIIa I'21 a⁴ I? '653 VIIIa I'21 a ⁴

von der Empfangsantenne 2 der Funkverstärker-. station ι aufgenommen, wie es durch, die gesrichelte Linie 12 angedeutet ist. Die Flugzeuganlage enthält weiterhin zwei Empfangsgleichrichter 13 und 14. Der Empfangsgleichrichter 13 ist so' eingerichtet,, daß er nur die von. der Ausgangsantenne 4 der Verstärkerstation 1 ausgestrahlten moduliertem Wellen empfängt und, gleichrichtet, wie es durch die Linie 15 angedeutet ist, während der Empfangsgleichrichter 14 so eingerichtet ist, daß er nur die von der Ausgangsantenne 8 der Verstärkerstation 5 ausgestrahlten modulierten, Wellen, empfängt und gleichrichtet, wie es durch, die Linie 16 dargestellt ist. Aus Gründen der Übersichtlichkeit sind die Empfangsgleichrichter 13 und 14 im Diagramm von getrennten ungerichteten Empfangsantennen 17 und 18 gespeist; getrennte Antennen sind: jedoch für die Erfindung nicht wesentlich, und, die beiden Emp fangsgleichrichter 13 und 14 können im Bedarfsfalle auch von einer einzigen, gemeinsamen Antenne gespeist werden, Die Ausgangsspannungeni der Empfangsgleichrichter 13 und 14 werden, von .Zeitzeichen derselben. Frequenz wie die ursprünglich in 10 erzeugten Zeitzeichen, gebildet, sind jedoch von verschiedener Phase, die jeweils von der gesamten Weglänge bestimmt: wird, die von dem Signal auf dem Wege vom Sender 9 bis zum Empfangsgleichrichter über die bereits, beschriebene Bodenanlage zurückgelegt wird, Phasenmeßeinheiten, 19, 20 und 21 in, der Flugzeuganlage messen die Phasenbeziehungen, zwischen, den, beiden Ausgängen und zwischen, jedem der Ausgänge und der Quelle 10. Die Phasenmeßeinheit 19 mißt die Phasendiffereinz Φ_χ zwischen der Zeitzeichenwelle der Quelle 10 und der Zeitzeichenwelle des Empfangsgleichrichters, 14, d. h, zwischen der ausgestrahlten Zeitzeichenwelle und der nach Durchlaufen der Verstärkerstationen 1 und S und des Empfangsgleichrichter 14 wiedererhaltenen Welle. Die Phasenmeßeinhieit 20 mißt die Phasendifferenz Φ₂ zwischen, der ursprünglichen Zeitzeichenwelle und der nach Durchlaufen, des Verstärkers 1 und des Empfangsgleichrichters 13 wiedererhaltenen Welle. Diefrom the receiving antenna 2 of the radio amplifier. station ι recorded, as indicated by the dashed line 12. The aircraft system also contains two reception rectifiers 13 and 14. The reception rectifier 13 is set up in such a way that it only receives those of. the output antenna 4 of the amplifier station 1 receives and rectifies, as indicated by the line 15, while the receiving rectifier 14 is set up so that it only receives and rectifies the modulated waves radiated by the output antenna 8 of the amplifier station 5 as represented by line 16. For the sake of clarity, the receiving rectifiers 13 and 14 in the diagram are fed by separate, non-directional receiving antennas 17 and 18; separate antennas are: but not essential for the invention, and, the two receiving rectifiers 13 and 14 can if necessary also be fed by a single, common antenna, the output voltages of the receiving rectifiers 13 and 14, from .Zeitzeichen the same. Frequency as the time signals originally generated in 10, but have a different phase, each determined by the total path length: is, which is covered by the signal on the way from the transmitter 9 to the receiving rectifier via the already described ground system, phase measuring units , 19, 20 and 21 in which aircraft system measure the phase relationships between, two outputs, and between, each of the outputs and the source 10. the Phasenmeßeinheit 19 measures the Phasendiffereinz _Φ χ between the time signal wave of the source 10 and the time signal wave of the reception rectifier , 14, d. h, between the transmitted time signal wave and the wave obtained again after passing through the repeater stations 1 and S and the receiving rectifier 14. The phase measuring unit 20 measures the phase difference Φ ₂ between the original time signal wave and the wave obtained again after passing through the amplifier 1 and the receiving rectifier 13. the

4-5 Phasenmeßeinheit 21 mißt die Phasendifferenz φ_% zwischen den beiden Zeitzeichen, die über die beiden Empfangsgleichrichter 13 und 14 wieder erhalten, werden,.4-5 phase measuring unit 21 measures the phase difference φ _% between the two time signals which are received again via the two receiving rectifiers 13 and 14.

Die Phasenmeßeiinheiten 19, 20 und, 21 können von irgendeiner bekannten Type sein, die den erforderlichen zu, messenden Phasenwinkelbereich überstreicht, In₁ den, meistern Fällen wird man bekannte; Phasenmeßeinrichtungen benutzen, d:ie jede Phasendifferenz zwischen, ο und 360⁰ messen kön,-nen. Im voirliegenden, Falle, wie später noch näher ausgeführt wird, liegen alle zu messenden Phasenwinkel in der Nähe von 90⁰ oder einem ungeraden Vielfachen davon, Jede Phasenmeißeinheit kann daher in bekannter Weise eine: übliche einfache Phasendiskriminatoiranordnung mit einer Meßeinrichtung enthalten, dessen Zeiger von dem Nullpunkt in der Mitte nach der einen, oder anderen Seite ausschlägt, je nach dem die zu messende Phasendifferenz größer oder kleiner als der Mittelpunkts- (90°) -Wert ist.Be the Phasenmeßeiinheiten 19, 20 and 21 may be of any known type, the phase angle range required to, be measured passes over, in the _1, master cases, is known; Use phase measuring devices that can measure any phase difference between ο and 360 ^0. In the present case, as will be explained in more detail later, all phase angles to be measured are in the vicinity of 90 ^° or an odd multiple thereof The zero point in the center deflects to one side or the other, depending on whether the phase difference to be measured is greater or less than the midpoint (90 °) value.

Zur Erläuterung der Arbeitsweise des Systems dient die Fig. 2, die; in Draufsicht die Lage der Verstärkerstationen in bezug auf die Flugplatznäherungszone darstellt: sowie einige der Leitwege zeigt, denen das Flugzeug folgen kann. Nach, dieser Figur soll der (nicht dargestellte) Flugplatz rechts von, der Figur liegen, wobei die Längsachse der Näherungszone längs der von den, Pfeilen markierten Linie 22 verläuft: und, die konvergierenden Randzonen durch die gestrichelten Linien 23 und 24 und das Tor oder der Eingang zu der Zone durch das Rechteck 25 dargestellt sind.To explain the mode of operation of the system, FIG. 2 is used; in plan view the location of the Repeater stations in relation to the aerodrome approach zone represents: and shows some of the routes that the aircraft can follow. After this In the figure, the airfield (not shown) should be to the right of the figure, with the longitudinal axis the proximity zone along that marked by the, arrows Line 22 runs: and, the converging edge zones through the dashed lines 23 and 24 and the gate or entrance to the zone are represented by rectangle 25.

Es sei angenommen, daß die Landungsannäherung an, den Flugplatz mit Hilfe eines der bereits erwähnten bekannten Systeme erfolgt und daß der Eingang oder das Tor, das durch das Rechteck 25 dargestellt ist, eine Weite von 6 km zwischen den Enden der Randlinien 23 und 24 und eine Entfernung vom Flugplatzrollfeld von ungefähr 10 km besitze. Die Verstärkerstationen 1 und; 5 Hegen, je' mit einem Abstand; von 9 km von der Achse der Näherungszone entfernt. Die Verbindungslinie dieser beiden Verstärkerstationen ist vom Tor 25 um etwa den gleichen Abstand entfernt, jedoch ist dieser Abstand, nicht kritisch. Die genannten Abstände entsprechen ,dem Kurvenradius einer Blindflugkurve. Assume that the landing approach on, the airfield is carried out using one of the known systems already mentioned and that the Entrance or gate represented by rectangle 25, a width of 6 km between the Ends of edge lines 23 and 24 and a distance from the airport tarmac of approximately 10 km own. The repeater stations 1 and; 5 cherish, each ' at a distance; 9 km from the axis of the proximity zone. The connecting line of these two repeater stations is removed from gate 25 by approximately the same distance, however, is this distance, not critical. The mentioned distances correspond to the curve radius of a blind flight curve.

Wie bereits erwähnt, enthält die Flugzeuganlage Meßeinrichtungen, um die Phasendifferenz ^₁ zwischen der übertragenen Zeichenwelle und der am Ausgang des Gleichrichters 14 (Fig. 1) wiedererhaltenen, Welle zu messen-. Diese Phasendifferenz .(unter A^ernachläSSigung: der Phasenverschiebung in den, einzelnen Einheiten) ist proportional der Summe der Weglängen zwischen, dem Flugzeug und der Verstärkerstation 1, zwischen der Verstärkerstationi 1 und, der Verstärkerstation 5 und zwischen der Verstärkerstation 5 und dem Flugzeug. Wenn, diese Summe konstant gehalten wird, d. h. wenn das Flugzeug so¹ gesteuert wird, daß Φ_γ gleichbleibt, stellt der Flugzeugweg eine der Ellipsenscharen dar, deren Brennpunkte in den Verstärkerstationen 1 und 5 liegen.As already mentioned, the aircraft system contains measuring devices in order to measure the phase difference ^ ₁ between the transmitted symbol wave and the wave obtained again at the output of the rectifier 14 (FIG. 1). This phase difference (with the exception of the phase shift in the individual units) is proportional to the sum of the path lengths between the aircraft and the amplifier station 1, between the amplifier station 1 and the amplifier station 5 and between the amplifier station 5 and the aircraft. If this sum is kept constant, ie if the aircraft is controlled ^{so 1} that Φ _γ remains the same, the aircraft path represents one of the families of ellipses whose focal points are in the amplifier stations 1 and 5.

In Fig. 2 sind drei solcher Ellipsen mit 26, 27 und: 28 bezeichnet, denen die , Phasenwinkel Φ_χ no = 260°, Φ₁ = 2γο° und C^₁ = 280° für ein Zeitzeichen von 4,167 kHz entsprechen.In Fig. 2, three such ellipses are denoted by 26, 27 and: 28, which correspond to the phase angle Φ _χ no = 260 °, Φ ₁ = 2γο ° and C ^ ₁ = 280 ° for a time signal of 4.167 kHz.

Die Flugzeugausrüstung enthält ferner Mittel, um die ·Phasendifferenz Φ₂ zwischen, der ausgestrahlten, Zeitzeichenwalle und der am Ausgang des Empfangsgleichrichters 13 (Fig. 1) Aviedererhaltenen Welle zu. messen. Diese Phasendifferenz ist proportional der Summe der Weglänge zwischen dem Flugzeug und der Verstärkerstation 1 und dem Rückweg zum. Flugzeug. Wird diese Längensumme konstant gehalten, d. h., wird das Flugzeug SO' navigiert, dlaß Φ₂ konstant: bleibt, so stellt der Weg des Flugzeuges eine der Kreisscharen dar, deren Mittelpunkt in der Verstärkerstation ι liegt. In Fig. 2 sind, drei solcher Kreise mit 29, 30 und 31. bezeichnet, entsprechend den zu-The aircraft equipment also contains means for calculating the phase difference Φ ₂ between the emitted time signal wave and the wave obtained at the output of the receiving rectifier 13 (FIG. 1) A. measure up. This phase difference is proportional to the sum of the path length between the aircraft and the repeater station 1 and the return path to. Plane. If this sum of lengths is kept constant, that is, if the aircraft SO 'is navigated so that Φ ₂ remains constant, then the path of the aircraft represents one of the groups of circles whose center is in the amplifier station ι. In Fig. 2, three such circles are denoted by 29, 30 and 31, corresponding to the

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/ 7653 VIII al 21a* / 7653 VIII al 21a *

gehörigen Winkeln; Φ₂ = 8o°, Φ₂ = 90⁰ und Φ₂ = ioo° für ein, Zeitzeichen von 4,167 kHz.
, Darüber hinaus enthält die Flugzeugausrüstung noch eine Meßeinrichtung, um die Phasendifferenz Φ₃ zwischen, den am Ausgang dar Empfangsgleichrichter 13 und 14 wiedererhaltenen Zeitzeichen (Fig. 1) zu messen,. Diese Phasendifferenz ist, der Differenz der Weglänge von der Verstärkerstar ticwi ι zum Flugzeug und der Summe der Weglängen, von der Station 1 zu Station 5 und der Station 5 zum Flugzeug proportional. Wird diese Wegdifferenz konstant gehalten, d. h. wird das Flugzeug so' navigiert, daß Φ₃ konstant bleibt, sostellt der Weg des· Flugzeuges eine der Hyperbeln einer Hyperbelschar·. dar. In Fig. 2 sind Teile dreier solcher Hyperbeln 32, 33 und: 34 gezeigt, entsprechend den Phasenwinkeln Φ₃ = 8o°, Φ_ζ = 90° und Φ₃ = ioo° bei einer Zeitzeichenfrequenz von 4,167 kHz. Die Hyperbel 33. geht durch den, Mittelpunkt: zwischen den Verstärkerstationen hindurch und bildet einen geraden Weg, der mit der Längsachse der Näherungszone zusammenfällt. appropriate angles; Φ ₂ = 8o °, Φ ₂ = 90 ⁰ and Φ ₂ = ioo ° for a time signal of 4.167 kHz.
In addition, the aircraft equipment also contains a measuring device to measure the phase difference Φ ₃ between the time signals (FIG. 1) obtained again at the output of the receiving rectifier 13 and 14. This phase difference is proportional to the difference in the path length from the amplifier star ticwi ι to the aircraft and the sum of the path lengths from station 1 to station 5 and station 5 to the aircraft. If this path difference is kept constant, ie the aircraft is navigated in such a way that Φ ₃ remains constant, the path of the aircraft represents one of the hyperbolas of a cluster of hyperbolas. FIG. 2 shows parts of three such hyperbolas 32, 33 and 34, corresponding to the phase angles Φ ₃ = 80 °, Φ _ζ = 90 ° and Φ ₃ = 100 ° at a time signal frequency of 4.167 kHz. The hyperbola 33th passes through the, midpoint: between the amplifier stations and forms a straight path which coincides with the longitudinal axis of the proximity zone.

Wie aus Fig. 2 ersichtlich, steht jeder der elliptischen. Wege an einer Stelle in tangentialer Berührung mit einem entsprechenden ■ Punkt eines kreisförmigen Weges·. Dieser Punkt liegt auf der Verlängerung der die beiden Stationen 1 und. 5 verbindenden Linie, und in diesem einen Punkt ist es möglich, einen Übergang vom elliptischen zum kreisförmigen Weg zu erhalten. Weiterhin berührt jeder der kreisförmigen Wege tangential einen, entsprechenden, hyperboüi sehen Weg in, einem Punkte, der auf der Verbindungslinie der beiden Verstärkeirstationen 1 und 5 Liegt. Durch diesen' Punkt wird. ein. Übergang vom kreisförmigen, zum hyperbolischen. Weg erhalten.As can be seen from Fig. 2, each of the elliptical. Paths at a point in tangential contact with a corresponding point ■ of a circular path ·. This point lies on the extension of the two stations 1 and. 5 connecting line, and in this one point it is possible to make a transition from the elliptical to the circular way to get. Furthermore, each of the circular paths touches tangentially a, corresponding, hyperboüi see way in, a Point that lies on the line connecting the two reinforcement stations 1 and 5. Through this' Point will. one. Transition from circular to hyperbolic. Get away.

Der bevorzugte hyperbolische Weg liegt natürlich auf der geraden Linie 33, die die Verbiii,-dungslinie der Stationen 1 und 5 in zwei Teile teilt, und da diese Stationen von jeder Seite der Längsachse der Näherungszone gleich weit, entfernt: liegen, leitet dieser bevorzugte Weg ein, Flugzeug in, den Mittelpunkt des NäherungszonentoresThe preferred hyperbolic path is, of course, on the straight line 33 which is the connecting line of stations 1 and 5 in two parts divides, and since these stations are equidistant from each side of the longitudinal axis of the proximity zone: this preferred route initiates, airplane in, the center of the Proximity Zone Gate

25. Der bevorzugte hyperbolische Weg 33 entspricht dem kreisförmigen Weg 30, d. h. demjenigen kreisförmigen! Weg, der tangential zum hyperbolischen Weg verläuft. Der Radius· dieses Kreises ist in, erster Linie durch das übliche zum Wenden des geleiteten, Flugzeuges erforderliche Verhältnis bestimmt. Im vorliegenden, Beispiel wurde angenommen, daß ein Radius von* 9 km zum Wenden für ein rasch, fliegendes Flugzeug ausreicht. Hierdurch wird die Lage der Verstärkerstation 1 auf einen Abstand.· von, 9 km auf der einen Seite der Längsachse der Näherungszone festgelegt, während die Verstärkerstaition 5 dann im selben Abstand, auf der anderen Seite der Längsachse liegen muß, so' daß der geradlinige hyperbolische Weg 33 mit der Achse der Näherungszone zusammenfällt und durch das Festlegen der Lage der Verstärkerstationen automatisch, auch der Verlauf des mit 27 bezeichneten, elliptischen Weges festliegt, d. h. der Ellipse; die tangential zu dem bevorzugten kreisförmigen Weg 30 verläuft,25. The preferred hyperbolic path 33 corresponds to circular path 30; H. the one circular! Path that is tangential to the hyperbolic path. The radius of this circle is primarily due to the usual ratio required for turning the guided airplane definitely. In the present example it was assumed that a radius of * 9 km for turning enough for a fast, flying plane. This increases the position of the repeater station 1 a distance of .9 km set on one side of the longitudinal axis of the proximity zone while the amplifier station 5 then lie at the same distance on the other side of the longitudinal axis must, so that the straight hyperbolic path 33 coincides with the axis of the proximity zone and by defining the location of the repeater stations automatically, the course of the elliptical path designated by 27 is also fixed, d. H. the Ellipse; which is tangential to the preferred circular path 30,

Bei der Auswahl des Radius für den bevorzugten kreisförmigen Weg 30 wird, diese Wahl in erster Linie von flugtechnischen Gesichtspunkten bestimmt und durch die Festlegung der Lage des bevorzugten' hyperbolischen Weges, so daß der Weg 33 in das Näherung sz onentar führt.When selecting the radius for the preferred circular path 30, this choice becomes in primarily determined by aeronautical aspects and by determining the location of the preferred 'hyperbolic path, so that path 33 leads into the approximation sz onentar.

Durch die Achse dieser Zone: sind alle Lagen der bevorzugten, Wege festgelegt, und zwar unabhängig von den Werten der Zeitzeichenfrequenz. Wird die Zeitzeichenfrequenz geändert, so; bleiben die bevorzugten: Wege davon unberührt, die Phasenverschiebung auf diesen Wegen wird jedoch geändert. Für den, bevorzugten, ellipsenförmigen Weg 27 von dem. der Phasenwinkel Φ₁ abhängt, wird die im Flugzeug zu messende Wegllänge der Strahlung gleich sechsmal der Länge des Radius des bevorzugten kreisförmigen Weges, d.h. 54km. Für den bevorzugten kreisförmigen Weg 30, von dessen Größe der Wert Φ₂ abhängt, ist die betreffende Länge 18 km, und für den bevorzugten hyperbolischen. Weg 33 ist die zu messende Wegdifferenz, der der Winkel Φ₃ entspricht, doppelt so groß wie. der Kreisradius·, d. h. 18 km, so· daß sich für den bevorzugten, Weg die folgenden Beziehungen ergeben:Through the axis of this zone: all positions of the preferred paths are determined, regardless of the values of the time signal frequency. If the time signal frequency is changed, then; the preferred: paths remain unaffected by this, but the phase shift on these paths is changed. For the preferred elliptical path 27 of the. depends on the phase angle Φ ₁ , the path length of the radiation to be measured in the aircraft is equal to six times the length of the radius of the preferred circular path, ie 54 km. For the preferred circular path 30, on the size of which the value Φ ₂ depends, the length in question is 18 km, and for the preferred hyperbolic one. Path 33 is the path difference to be measured, which _{corresponds to the angle Φ 3} , twice as large as. the radius of the circle, i.e. 18 km, so that the following relationships result for the preferred route:

A = 3 Φ₂ A = 3 Φ ₂

Wählt man ein Zeitzeichen von einer Frequenz von 4,167 kHz bzw. einer Wellenlänge von 72 km, d. h. dem Achtfachen· der Entfernung der Verstärkerstationen von der Achse, so ergeben sich, für die bevorzugten Wege: Φ₂ ~ Φ3 = 90° ^UIy& Φι = 3 φ₂ = 2jo°. Diese Welle wirdi besonders bevorzugt, da, sie die. Möglichkeit liefert, einfache Phasendiskriminatoren als Meßeinheiten 19, 20 und 21 zu, benutzen.If one chooses a time signal with a frequency of 4.167 kHz or a wavelength of 72 km, ie eight times the distance of the amplifier stations from the axis, the following results for the preferred paths: Φ ₂ ~ Φ3 = 90 ° ^UIy & Φι = 3 φ ₂ = 2jo °. This wave is particularly preferred because it is the. Possibility provides simple phase discriminators as measuring units 19, 20 and 21 to use.

Erreicht in der Praxis ein Flugzeug irgendeinen Punkt, z. B. 35, so wird es· z. B. bei Punkt 36 auf den bevorzugten elliptischen. Weg gesteuert; die Anzeige' wird dann durch die Phasenmeßeinheit 19 geliefert, die den Wert Φ_χ= 270° zeigen soll. Der Pilot: steuert so, daß Φ_ί = 270° erhalten bleibt und gleichzeitig überwacht er die Phasenmeßeinheiit 20, deren Ablesung sich ändert, bis sie Φ₉ = 90° anzeigt. Bei dieser Ablesung weiß der Pilot, daß er sich im Punkt 37 befindet, ■di. hi. dem Berührungspunkt der bevorzugten elliptischen, und kreisförmigen; Wege. Von hier ab unterläßt er die Ablesung der Φ₁-Anzeige, steuert sos daß Φ₂ = 90° bleibt und fliegt auf diese Weise den kreisförmigen Weg30 entlang; zugleich beobachtet er die Phasenimeßeinheit 21, ■ deren Anzeige sich ändert, bis sie Φ₃ = 90° anzeigt. Bei dieser Ablesung weiß der Pilot, daß er den Punkt 38 erreicht hat, d. h. den tangentialen Berührungspunkt zwischen den kreisförmigen und. hyperbolischen Wegen. Darauf stellt er die Beobachtung der Φ₂-Anzeige ein und steuert so, daß Φ₃ = 9Ο° bleibt und, folgt: auf diese Weise dem geraden.· Weg 33 zum Mittelpunkt 39 des NäherungszonentoresIn practice, when an aircraft reaches any point, e.g. B. 35, it becomes · z. B. at point 36 on the preferred elliptical. Controlled way; the display 'is then supplied by the phase measuring unit 19, which is to show the value Φ _χ = 270 °. The pilot: controls so that Φ _ί = 270 ° is maintained and at the same time he monitors the phase measuring unit 20, the reading of which changes until it shows Φ ₉ = 90 °. With this reading the pilot knows that he is at point 37, ie. hi. the point of contact of the preferred elliptical, and circular; Ways. From here on, he refrains from reading the Φ ₁ display, controls so that Φ ₂ = 90 ° and in this way flies along the circular path30; at the same time he observes the phase measuring unit 21, whose display changes until it shows Φ ₃ = 90 °. With this reading, the pilot knows that he has reached point 38, ie the tangential point of contact between the circular and. hyperbolic ways. He then stops observing the Φ ₂ display and controls so that Φ ₃ = 9Ο ° and, in this way, follows the straight path. · Path 33 to the center 39 of the proximity zone gate

706/281706/281

17653 νΐΗα/21α*17653 νΐΗα / 21α *

2$. Natürlich, wird, das Flugzeug nach, Überfliegen des Punktes. 35 so gesteuert, daß es seinen Höhenkurs derart ändert, daß es sich dem Tor 25 in der , richtigen, Höhe nähert. Gemäß dem Ausführungs-beispiel ist diese Höhe zu 3000 m angenommen. $ 2. Of course, the plane after, will fly over the point. 35 controlled so that it changes its altitude in such a way that it approaches the gate 25 at the correct height. According to the exemplary embodiment, this height is assumed to be 3000 m.

Bei einer Zeitzeicheofrequenz von. 4,167 kHz entspricht i° der Phasendifferenz einer Weglänge von 200 m. Sei nun; angenommen, daß die Genauigkeit: der Phasenmeßeinheiten 19, 20 und 21 innerhalb der Grenzen- von, ± 2,5 % liegt, dann liegt die definierte Ku,rsbreite des beschriebenen Systems in der Größenordnung von einem km. Dies muß hinsichtlich der Breite des Tores 25 berücksichtigt werden,, die gemäß dem Ausführungsbeispied bei 6 km liegt.At a time signal frequency of. 4.167 kHz i ° corresponds to the phase difference of a path length of 200 m. assumed that the accuracy: the phase measuring units 19, 20 and 21 within the limit of ± 2.5% is, then the Defined width of the described system in the order of one km. This must be with regard to the width of the gate 25 are taken into account, according to the exemplary embodiment 6 km.

Bei Verwendung von. Phasendiiskriminatoren mit Links-Rechts-Anzeige ist es. zweckmäßig, die Phasenablesung über einen Bereich von ± io° zu erstrecken,, so daß sich Bereiche ergeben, die, wie in, Fig. 2 gezeigt,, durch Kurslinienpaare; 26 und, 28 für den elliptischen, Weg, 29 und 31 für den kreisförmigen, Weg und: 32, 34 für den, hyperbelförmigen Weg begrenzt sind. Selbst bei dieser relativ großen, Phasentoleranz wird das Flugzeug stets in das Tor der Näherungszone geleitet.When using. Phase discriminators with left-right display it is. expedient to increase the phase reading over a range of ± 10 ° extend, so that areas result which, as shown in, Fig. 2, by pairs of course lines; 26 and, 28 for the elliptical, path, 29 and 31 for the circular, Way and: 32, 34 for the hyperbolic way are limited. Even with this relatively large phase tolerance, the aircraft is always directed into the gate of the proximity zone.

Es ist Doppeldeutigkeit vorhanden, aber die Unterscheidung zwischen den doppelten Kursen, ist ausreichend, groß, so< daß das Näherungszonentor mit ausreichender Genauigkeit: erreicht werden kann, und Irrtümer vermieden sind.There is ambiguity, but the distinction between the double courses, is sufficient, large, so <that the proximity zone gate with sufficient accuracy: can be achieved and errors are avoided.

Auch können die elliptischen, Wege in, verschiedenen Höhen von auf die Landung wartenden, krei-■ senden Flugzeugen als Lei tdi ag ramm benutzt werden.Also, the elliptical, paths in, different Heights of circling aircraft waiting for landing ■ used as a line diagram will.

Die Verstärkerstationen 1 und; 5 (Fig. 1) können von irgendeiner für die beschriebenen Funktionen geeigneten, Type sein. Es ist jedoch zweckmäßig, sie so- zu schallton, daß in keinem Punkt des Verstärkersystems das Zeitzeichensignal anders als in, Form eines modulierten Trägers existiert, Eine derartige geeignete Versitärkerstationsanlage ist in, Fig. 3 dargestellt. Bei dieser Anordnung wird, das zu, verstärkende Signal von der Antenne 40 als modulierte Trägerwelle der Trägerfrequenz f_x aufgenommen. Die Ausgangsspannung der Antenne 40 wird in, dem Hochfrequenzverstärker 41 verstärkt und, dann über ein Filter 42 dem Mischer 43 zugeführt. Das Filter 42 ist so- gebaut, daß es nur die Trägerfrequenz f_x und, die zeitzeichenmodiulierten Seitenibänder hindurchläßt. Der Mischer 43 erhält auch Eingangsspannung der Frequenz f₂ vom Oszillator 44. Die Ausgangsspannung des Mischers wird an ein weiteres Bandpaßfilter 45 gelegt, das so ausgelegt ist, daß es nur die Schwebungsfrequenz der an den, Mischer gelegten Eingangsspannungen hinduiehläßt, d. h, nur eine Trägerwelle der Frequenz (Z₁-Z₂), und die frequenzversehobenen zeitzeichenimodulierten Seitenbänder. Die Auisgangsspannung des Filters 45 wird.The repeater stations 1 and; 5 (Fig. 1) can be of any type suitable for the functions described. However, it is expedient to sound it in such a way that the time signal does not exist at any point in the amplifier system other than in the form of a modulated carrier. With this arrangement, the signal to be amplified is picked up by the antenna 40 as a modulated carrier wave of the carrier frequency f _x. The output voltage of the antenna 40 is amplified in the high-frequency amplifier 41 and then fed to the mixer 43 via a filter 42. The filter 42 is constructed in such a way that it only lets through the carrier frequency f _x and the time-symbol-modulated sidebands. The mixer 43 also receives an input voltage of frequency f ₂ from the oscillator 44. The output voltage of the mixer is applied to a further bandpass filter 45 which is designed so that it only allows the beat frequency of the input voltages applied to the mixer, i.e. h, only one carrier wave of the frequency (Z ₁ -Z ₂ ), and the frequency-shifted time-symbol-modulated sidebands. The output voltage of the filter 45 becomes.

dann in einem Hochfrequenzverstärker 46 verstärkt und von der Antenne 47 abgestrahlt, Eine solche Anordnung hat den Vorteil, daß die Verstärker nur arbeiiten, wenn sie abgefragt werden, wobei der FaM von Interferenzen, zwischen "Flughäfen, welche die gleiche Frequenz benutzen, verringert ist. Selbstverständlich können bei der Anordnung nach Fig. 3 die Verstärker- und Filter funktionen für jede Trägerfrequenz, falls erwünscht, auch in einer kombinierten, Einheit statt in getrennten Einheiten ausgeübt werden,then amplified in a radio frequency amplifier 46 and radiated from the antenna 47, a Such an arrangement has the advantage that the amplifiers only work when they are queried, thereby reducing the problem of interference between airports using the same frequency is. Of course, in the arrangement according to FIG. 3, the amplifier and filter functions for each carrier frequency, if desired, also in a combined unit instead of being exercised in separate units,

Das beschriebene Ausführungsbeispiel dient nur zur Erläuterung, soll aber keine Beschränkung auf den beschriebenen Fall darstellen.The exemplary embodiment described serves only for explanation, but is not intended to be a restriction represent the case described.

Claims

PATENT CLAIMS:

ι. Arrangement for deflecting a. Aircraft into an approach zone that defines the landing course an airfield under navigation on circular, elliptical and hyperbolic curves through, phases, - or time comparison in a transceiver radio device of the aircraft, the one with two, the center of the curve or the focal points of the curve cooperating forming ground stations, characterized in that the ground stations Relay points are, of which the first (1) to the illumination of the. On-board transmitter and the second (5) on the attraction by the respond first and send out characteristic signals, and that they are in one of the desired; Curve sizes corresponding distance from each other and from the entrance of the Approach zone symmetrical to their longitudinal axis (approach baseline) lie that further on board two each to one of the ground relay slots appealing receivers are available that finally three measuring instruments on board (19, 20, 21) are provided with which the transit time differencesi between (19) On-board radiation and radiation received from the second ground relay point (5), between (20) Boird radiation and received radiation of the first ground relay control (1) and. between (21) the emissions received from the two ground relay points can be measured in such a way that that the aircraft is controllable until, on the first, measuring instrument (19) a predetermined one The display appears and remains, whereby the course is given by an ellipse in whose focal points are the relay points that after receiving a predetermined display the second instrument (20) has to be controlled in such a way that this display is retained, whereby the course merges into a circle, at the center of which: the first-mentioned ground relay (1) lies, andi that upon receipt of a predetermined indication on the third. instrument (21) is to be steered in such a way that this is maintained, whereby the course into an approach zone passes over to the right hyperbola, in whose focal points the ground relay points lie,

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that that the distance of both ground relay points, from the approach ground line and

609 706/281

l7653VHIa/21a^l l7653VHIa / 21a ^l

the distance of their connecting line from the entrance of the approach zone is equal to, and corresponds to the curve radio of a blind flight curve.

3. Arrangement according to claim, characterized in that that with continuous radiation modulation, the wavelength of the modula.-tion about eight times the distance of the ground relay points from the approach baseline.

References considered: British Patent No. 601,401; U.S. Patent No. 2,528,141.

1 sheet of drawings