DEN0007363MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Tag der Anmeldung: 22. Juni 1953 Bekanntgemacht am 16. Februar 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Die Erfindung bezieht sich auf ein System zum Lotsen beweglicher Gegenstände, z. B. Fahr- oder Flugzeuge, von einer Kommandostelle aus, die mit einem Radarapparat mit Lageplanindikator ausgerüstet ist zum Erhalten von Auskunft über die Lage der zu lotsenden Gegenstände.

Bei der Deutung des an einer solchen Kommandostelle erhaltenen üblichen Radarbildes stößt man vielfach auf Schwierigkeiten. So ist es z. B. bei einer ,Hafenradaranlage schwer festzustellen, namentlich wenn der Hafenbereich sehr belebte Wasserwege umfaßt, welcher der vielen Bildflecke des erhaltenen Lageplanes des Hafenbereicheis ein zu lotsendes Fahrzeug darstellt. Es ist dabei also notwendig, den zu lotsenden Gegenstand identifizieren zu können. Sind diese Anfangsschwierigkeiten überwunden und wird ein bestimmtes Fahrzeug vom Beobachter des Radarbildes mit Navigationsweisungen versehen,' so kann es vorkommen, daß der Beobachter, nachdem seine Aufmerksamkeit abgelenkt wurde oder nachdem das zu lotsende Fahrzeug ein anderes Fahrzeug in geringer Entfernung passierte, aufs neue zu identifizieren wünscht.

■ Bei Flugplatzradar- und Luftüberwachungsradaranlagen stößt man auf ähnliche Schwierigkeiten, und es besteht ebenfalls ein Bedürfnis nach einfachen Mitteln zum Unterscheiden der eigenen Flugzeuge von den feindlichen.

Zur Erzielung einer Identifizierung in einer ortsfesten Kommandostelle mit einem Impuls-Radargerät mit Lageplananzeiger ist es bekannt, im zu

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lotsenden Gegenstand eine Relaisstation für die Kommandostellen-Radarimpulse anzuordnen sowie ein zusätzliches Empfangsgerät in der Kommandostelle. Das ,zusätzliche .Empfangsgerät nimmt die identifizierenden Zeichen des zu lotsenden Gegenstandes auf zur Auswertung derselben in Form einer hellgesteuerten Identifizierungslinie in der Lageplananzeige.

Die Erfindung bezweckt, apparaturmäßig besonders einfache Identifiziermittel für ein solches System zu schaffen, für den Fall, daß die Kommandostelle und der zu lotsende bewegliche Gegenstand in an sich bekannter Weise mit auf eine Verkehrsfrequenz abgestimmten Sender-Empfänger für eine Funkverbindung versehen sind.

Nach der Erfindung ist dabei die drahtlose Nachrichtenverbindung derart zur Übermittlung der Identifizierungszeichen mit herangezogen, daß der dafür vorgesehene Sender-Empfänger des zu lotsenden Gegenstandeis mit einem Identifizier-Senderschalter versehen ist, um den Niederfrequenzkreis des Senders zu unterbrechen und ihn an den Ausgang eines zusätzlichen Hilfsempfängers anzuschließen, der. der Reihe nach eine ungerichtete Antenne, ein auf die Radarsendefrequenz abge-. stimmtes Filter, einen Detektor und einen auf die Wiederholungsfrequenz der dem Detektor entnommenen Kommandostellen-Radarzeichen abgestimmten Verstärker enthält, und daß ferner der Empfangsteil des für die Nachrichtenverbindung vorgesehenen Sender-Empfängers in der Kommandostelle mit einem Identifizier-Empfängerschalter versehen ist, um den Niederfrequenzkreis dieses Empfängers mit den Helligkeitssteuermitteln des Lageplanindikators zu koppeln.

Das System nach der Erfindung eignet sich be:- sonders zur Verwendung in Gebieten, wo viele Radarapparate tätig sind, z. B. in Hafengebieten mit mehreren Hafen- und Schiffsradaranlagen.

Hierbei besteht die Gefahr, daß über den Sender-Empfänger auf dem zu lotsenden Gegenstand Identifiziersignale anläßlich der mit dem Hilfsempfänger empfangenen Radarimpulse ausgesandt werden, die "von anderen Radarsendern als von der betreffenden Kommandostelle stammen. Bei einem Hafenradarsystem mit mehreren Kommandostellen arbeiten, bei etwa gleichen Impulswiederholungsfrequenzen, benachbarte Radarsender zur Vermeidung gegenseitiger Störung mit verschiedenen Sendefrequenzen, z. B. im 3-cm-Bänd. Durch Verwendung eines auf die gewünschte Radarsendefrequenz abgestimmten Filters im Hilfsempfänger zwischen der aus Betriebszwecken ungerichtet gewählten Antenne und dem Detektor wird dem Aussenden eines Identifiziersignals beim Empfang von Radarimpulsen eines fremden KommandosteHe-R'adarsenders entgegengewirkt.

Diese Hochfrequenzselektion ist aber nicht hinreichend, um den Empfang von Radarimpulsen von Schiffsradaranlagen mit dem Hilfsempfänger .zu verhüten. Um dem Ansprechen des Hilfsempfängers auf Impulse von Schiffsradaranlagen und andere Störsignale entgegenzuwirken, wird im

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Hilfsempfänger nach dem Detektor ein auf die Wiederholungsfrequenz der Kommandostellen-Radarzeichen abgestimmter Verstärker verwendet, unter Benutzung der Tatsache, daß die Impulswiederholungsfrequenz der Kommandostellen-Radarimpulse normalerweise beträchtlich höher ist als die bei Schiffsradaranlagen übliche; die Wiederholungsfrequenz der Kommandostellen - Radarimpulse kann z. B. etwa 3000 Hz betragen: Außerdem hat die Verwendung des so abgestimmten Verstärkers den Vorteil, daß das ihm entnommene Signal im Gesprächsfrequenzband liegt und ein im Sender-Empfänger vorhandenes Sprechfrequenz-Bandfilter zur weiteren Filterung des Identifiziersignals benutzt werden kann.

Zur weiteren Unterscheidung von Störsignalen ist es günstig, in, der Hilfsempfängerkaskade zwisehen dem auf die Radarsendefrequenz abgestimmten Filter und dem Niederfrequenzfilter eine Schwellwerteinrichtung zu verwenden, die ausschließlich eine Minimumamplitude übersteigende Signale durchläßt. Im allgemeinen werden nämlich die von der Navigationsweisungen gebenden Kommandostelle stammenden Radarimpulse eine verhältnismäßig große Amplitude haben und nach der Hochfrequenzselektion wenigstens größer als diejenigen einer anderen .Kommandostelle sein, die in einem anderen Teil des Navigationsgebietes Navigationsweisungen erteilen soll. Diese Schwellwerteinrichtung besteht zweckmäßig in einer bis in die C-Lage vorgespannten Eingaingsverstärkerröhre.

Wenn die Kommandostelle um Identifizierung des zu lotsenden Gegenstandes über ihren Sender-Empfänger und über den zum Beispiel von einem Lotsen an Bord des zu lotsenden Gegenstandes mitgeführten Sender-Empfänger ersucht, so betätigt der Lotse den Identifizier-Senderschalter seines Sender-Empfängers, wodurch der normale Sprechsignaleingang unterbrochen und der Niederfrequenzeingang des Lotsen-Senders an den Ausgang des !entsprechenden Hilf sempfängers angeschlossen wird. Das dem Hilfsempfänger entnommene Identifiziersignal, das aus einer praktisch sinusförmigen Schwingung von z. B. 3000 Hz besteht, wird dann über den normalen Spreohkanal übertragen und tritt also im Ausgangskreis des Kommandostellen-Sprechempfängers mit beträchtlicher Amplitude auf. Dieses Ausgangssignal kann, nachdem es zweckmäßig mit einem auf die Wiederholungsfrequenz - der Radarsendeimpulse abgestimmten Kreis aufs neue gefiltert worden ist, unmittelbar zur Intensitätssteuerung des Radarbildindikators benutzt werden, um das Aufleuchten von Abtastlinien zu erzielen, die auf den den zu lotsenden Gegenstand darstellenden Bildfieck gerichtet sind.. Das Aufleuchten dieser Abtastlinien erfolgt dann gegebenenfalls nicht gleichmäßig über die ganze Länge der Abtastlinien, weshalb vorzugsweise die empfangenen Identifiziersignale gleichgerichtet und die so erhaltenen Impulse zum Entsperren eines normalerweise gesperrten elektronischen Schalters, z. B. einer negativ vorgespannten gittergesteuerten Elektronenröhre, verwendet werden, über welchen

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Schalter einer Intensitätssteuerelektrode der Indikatorröhre ein Hochfrequenz-Hilfsoszillatof signal zur Helligkeitssteuerung zugeführt wird. Die Abtastlinien, welche den Bildfleck schneiden, der den zu lotsenden Gegenstand darstellt, leuchten dann über die ganze Länge gleichmäßig auf.

An Hand der Zeichnung wird das Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform des Übertragungssystems nach der Erfindung zur Verwendung bei Impulsradar erläutert.

In der Zeichnung ist links die Kommandostellenapparatur, rechts die z. B. von einem Lotsen an Bord eines zu lotsenden Fahrzeuges mitgeführte Apparatur dargestellt.

Die Kommandostellenapparatur enthält einen üblichen Impulsradarapparat 1 mit einem -Radarsender 2 und einem Radarempfänger 3 mit Ortsindikator 4. Der Radarsender und -empfänger sind über einen Sende-Empfangsschalter 5 mit einer Richtantenne 6 gekoppelt, die sich mit z. B. 20 Umdrehungen je Minute um eine senkrechte Achse dreht.

Die Kommandostellenapparatur enthält weiter einen zum Funkverkehr auf einer Frequenz von

z. B. 160 MHz eingerichteten Sender-Empfänger 8, 9 zum Austauschen von Meldungen mit dem Lotsen oder Navigator des zu lotsenden Fahrzeuges. Der Sender 8 dieses Sender-Empfängers ist in üblicher Weise mit einem Mikrophon 10, einem Sprechfrequenzbandfilter 11 mit einem Durclilaßbereidi z. B. von 200 bis 3400 Hz, einem Niederfrequenzverstärker 12, einem an einen Senderoszillator 13 angeschlossenen Modulator 14 und einem Hochfrequenzverstärker 15 versehen, der über einen Sende-Empfangsschalter 16 mit einer Antenne 17 verbunden wird. Der ebenfalls über den Sende-Empfangsschalter 16 mit der Antenne 17 zu koppelnde Empfängerp enthält der Reihe nach einen Hochfrequenzverstärker 18, einen Detektor 19, einen Niederfrequenzverstärker 20 und einen Lautsprecher 21.

Die vom Lotsen zu benützende Funkapparatur umfaßt einen entsprechenden Sender-Empfänger 22, 23, dessen Sender 22 der Reihe nach ein Mikröphon 24, ein Sprechfrequenzbandfilter 25, einen Niederfrequenzverstärker 26, einen an einem Senderoszillator 27 liegenden Modulator 28 und einen Hochfrequenzverstärker 29 enthält, der über einen Sende-Empfangsschalter 30 mit einer Antenne 31 verbunden werden kann. Der ihm zugeordnete Empfänger 23 besitzt einen Hochfrequenzverstärker 32, einen Detektor 33, einen Niederfrequenzverstärker 34 und einen Lautsprecher 35.

Zum Identifizieren des zu lotsenden Gegenstandes ist die Funkapparatur für den Lotsen (gegebenenfalls Navigator) durch einen Hilfsempfänger 36 ergänzt, um den vom Impulsradarapparat 1 ausgesandten Radarimpulsen Identifiziersignale zu entnehmen. Der Hilfsempfänger 36 ist mit einer zum ungerichteten Empfang (in der waagerechten Ebene) von cm-Wellen geeigneten Antenne versehen, z. B. mit einer Trichterantenne 37 oder mit einer geschlitzten Wellenleiterantenne, die über mit Wählschaltern 38 wahlweise einschaltbare, auf verschiedene Radarsendefrequenzen abgestimmte Wellenrohrfilter 39, 40, 41 (Bandbreite z. B. einige MHz) mit einem Kristalldetektor 42 verbunden werden kann. Der Kristalldetektorausgang ist gegebenenfalls über einen Zwischenfrequenzverstärker mit einem Niederfrequenzverstärker 43 gekoppelt, der die Wiederholungsfrequenz, z. B. von 3000 Hz, der Kommandostellenradarimpulse selektiv verstärkt. Der Kristalldetektor 42 oder die Eingangsstufe des Niederfrequenzverstärkers 43 (gegebenenfalls eine Stufe des verwendeten Zwischenfrequenzverstärkers) ist zweckmäßig derart vorgespannt, daß nur einen bestimmten Minimumwert übersteigende Signale weitergegeben werden, wodurch eine Schwellwerteinrichtung in der Empfängerkaskade gebildet wird.

Beim Betrieb des Radarsenders 2 der Kommandosteile werden, vom Hilfsempfänger 36 Radarimpulse empfangen, wenn das Antennenbündel auf den zu lotsenden Gegenstand gerichtet ist, was bloß während eines Bruchteiles einer Umdrehungsperiode der Antenne 6 der Fall ist. Bei z. B. 20 Umdrehungen je Minute der Antenne 6, einer Impulswiederholungsfrequenz von 3000 Hz und einer Bündelbreite von etwa 1 bis i,5° geschieht dies während etwa 8 bis 12 Millisekunden; in dieser Zeitspanne werden etwa 25 bis 35 Radarimpulse empfangen. Im Ausgangskreis des in bezug auf die Impulswiederholungsfrequenz selektiven Niederfrequenzverstärkers 43 des Hilfsempfängers 36 tritt dann 2omal je Minute ein annähernd sinusförmiges Identifiziersignal auf. Durch Anwendung der Hoch- und Niederfrequenzselektionsmittel und gegebenenfalls einer Schwellwerteinrichtung im Hilfsempfänger 36 wird, wie oben geschildert, eine sehr wirksame Unterscheidung der gewünschten Radarsignale in bezug auf störende Radarsignale erzielt. .

Die im Hilfsempfängerausgang impulsförmig auftretende 3000 Hz-Spannung wird als Identifiziersignal benutzt. Zwischen dem Mikrophon 24 und dem Sprechfrequenzbandfilter des Lotsensenders 22 ist ein Identifiziersendeschalter 44 angeordnet, der bei einem Ersuchen der Kommando- ' stelle um Identifizierung in die dargestellte Lage umgelegt wird, alsdann den Mikrophonanschluß unterbricht und den Sendereingang mit dem " Ausgang -des Hilfsempfängers 36 koppelt. Die impulsartig auftretende 3000-Hz-Spannung wird danach zum Kommandostellenempfänger 9 über die normale Senderkaskade einschließlich des Sprech- "5 frequenzbandfilters 25 übertragen und tritt mit beträchtlicher Amplitude im Ausgangskreis des Niederfrequenzverstärkers 20 dieses Empfängers auf. An den letztgenannten Ausgangskreis ist ein Identifizierempfangsschälter 45 angeschlossen, der bei einer Identifizieranfrage entsprechend der Zeichnung geschlossen wird. Die empfangenen Identifiziersignale werden dann über diesen Schalter 45 und ein zum weiteren Filtern des Identifiziersignals dienendes Filter 46 einem Gleichrichter 47 zur Erzeugung von Gleichspannungsimpulsen zugeführt,

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die entsprechend dem gegebenen Zahlenbeispiel eine Dauer von 8 bis 12 Millisekunden haben werden. Diese Gleichspannungsimpulse, deren Amplitude sich durch viele Ursachen ändern kann, werden den Helligkeitssteuermitteln des Lageplananzeigers 4 zugeführt, die einen auf z. B. 1 bis 3 MHz abgestimmten Hilfsoszillator 48 enthalten, dessen Ausgangskreis über einen normalerweise gesperrten elektronischen Schalter 49 mit einer Intensitäts-

l'o steuerelektrode der Indikatorröhre gekoppelt ist. Die dem Gleichrichter 47 entnommenen Impulse werden zum Entsperren dem Elektronenschalter 49 zugeführt, wodurch die jeweils während eines solchen Identifizierimpulses aufgezeichneten Indikatorabtastlinien über ihre ganze Länge aufleuchten. Diese aufleuchtenden Abtastlinien sind diejenigen Abtastlinien, welche den Bildfleck schneiden, der den zu lotsenden 1 Gegenstand darstellt.

Der abgebildete Hilfsempfanger 36 ist auch verwendbar, wenn die Kommandostelle mit Frequenzmodulationsradar ausgerüstet ist. Der abgestimmte Empfänger führt dann die frequenzmodulierte Welle nur impulsartig weiter. Dabei soll aber im allgemeinen eine größere Bandbreite (z. B. 20 MHz) des Hochfrequenzverstärkers des Hilfsempfängers verwendet werden.

Mittels der geschilderten Einrichtung können auf - die beschriebene Weise Schiffe identifiziert werden, die in Azimuthpeilung gegeneinander einen Unterschied aufweisen, der größer als die Antennen-, bündelbreite der Hafenradarstation ist. Nur von Gegenständen, die sich in bezug auf die .Kommandostelle in einer gleichen Azimuthrichtung befinden, ist keine gesonderte Identifizierung erzielbar. Angesichts der Tatsache, daß dies bei sich bewegenden Gegenständen in der Praxis nur während einer kurzen Zeitspanne der Fall sein wird, kann, ganz abgesehen von anderen Möglichkeiten, wie z. B.

Kreuzpeilungen, diesem Übelstand durch wiederholte Identifizierung weitgehend abgeholfen werden. Beim beschriebenen Ausführungsbeispiel werden für einfachen Verkehr eingerichtete Sender-Empfänger verwendet. Naturgemäß können beliebige andere, z. B. für Duplexverkehr eingerichtete Funkverkehrsapparaturen, zum Übertragen der mit dem Hilfsempfänger erhaltenen Niederfrequenzidentifiziersignale benutzt werden.

Claims (5)

1. PATENTANSPRÜCHE:

   i. Übertragungssystem zum Lotsen beweglicher Gegenstände, z. B. Fahr- oder Flugzeuge, von einer Kommandostelle aus, bei dem ein Radargerät mit Lageplananzeige in der Kom-

   , mandostelle Auskunft über die Lage aller in Reichweite liegenden rückstrahlenden Gegenstände gibt und die Anzeige des zu lotsenden Gegenstandes durch Intensitätsmodulierung der zugehörigen Lageplanabtastlinien auf Grund von Identifizieirungszeichen hervorhebt, die über eine Relaisstation des zu lotsenden Gegenstandes und ein in der Kommandostelle befindliches zusätzliches Empfangsgerät aufgenommen werden, gekennzeichnet durch eine derartige Mitheranziehung einer an sich vorhandenen üblichen drahtlosen Nachrichtenverbindung zur Übermittlung der Identifizierungszeichen, daß der dafür vorgesehene Sender-Empfänger des zu lotsenden Gegenstandes mit einem Identifizier-Senderschalter versehen ist, um den Niederfrequenzkreis des Senders zu unterbrechen und ihn an den Ausgang eines zusätzlichen Hilfsempfängers anzuschließen, der der Reihe nach eine ungerichtete Antenne, ein auf die Radarsendefrequenz abgestimmtes Filter, einen Detektor und einen auf die Wiederholungsfrequenz der dem Detektor entnommenen Kommandostellen-Radarzeichen abgestimmten Verstärker enthält, und daß ferner der Empfangsteil des für die Nachrichtenverbindung vorgesehenen Sender-Empfängers in der Kommandostelle mit einem Identifizier-Empfängerschalter versehen ist, um den Niederfrequenzkreis dieses Empfängers mit den Helligkeitssteuermitteln des Lageplanindikators zu koppeln.
2. 2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Helligkeitssteuermittel einen Hochfrequenzhilfsoszillator enthalten, dessen Ausgangskreis über einen normalerweise gesperrten elektronischen Schalter mit einer Intensitätssteuerelektrode des Lageplanindikators gekoppelt ist, und daß die empfangenen Identifiziersignale über einen Gleichrichter dem elektronischen Schalter zum Entsperren desselben g5 zugeführt werden.
3. 3. System nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Hilfsempfänger eine Schwellwerteinrichtung enthält, und zwar zweckmäßig eine bis in die C-Lage vorgespannte Eingangsverstärkerröhre des auf die Wiederholungsfrequenz der Kommandostellen-Rädarzeichen abgestimmten Verstärkers, wodurch ausschließlich einen Minimumwert übersteigende Signale weitergegeben werden. '
4. 4. System nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß im Hilfsempfänger das auf die Radarsendefrequenz abgestimmte Filter austauschbar ist.
5. 5. System nach Anspruch 1, 2, 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Niederfrequenzkreis des Funksenders des zu lotsenden Gegenstandes ein Sprechfrequenzbandfilter (Durchlaßbereich z. B. 200 bis 3400 Hz) enthält und die dem Hilfsempfänger entnommenen Identifiziersignale über dieses Filter geführt werden.

   Angezogene Druckschriften:
   USA.-Patentschrift Nr. 2 528 202;
   Frequenz, 5 (1951), S. 231.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen