DESC013269MA - - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

■ Tag der Anmeldung: 14. August 1953 Bekaitntgemaclit am 11. Oktober 1956

DEUTSCHES PATENTAMT

Rundsuchradargeräte, die nach dem Impulsrückstrahlverfahren arbeiten, zeigen an dem mit einer Braunschen Röhre ausgestatteten Sichtgerät die von den angestrahlten Objekten reflektierten Echoimpulse an. Solche Geräte werden beispielsweise bei der Flugsicherung zur Beobachtung und Überwachung der sich in einem bestimmten Luftraum bewegenden Flugzeuge verwendet und dienen auf Schiffen zur Wahrnehmung von Bojen und' von anderen Wasserfahrzeugen. Wenn gleichzeitig mehrere Objekte angezeigt werden, muß häufig die Frage beantwortet werden, zu welchem Objekt ein bestimmter Leuchtfleck auf dem Bildschirm gehört, und umgekehrt. Sollen z. B. ejnem bestimmten Flugzeug Weisungen oder Nachrichten über seinen Standort übermittelt werden, so setzt dies voraus, daß der diesem Flugzeug zugeordnete Leuchtfleck unter mehreren anderen herausgefunden werden kann. Zu diesem Zweck pflegt man das Flugzeug durch Sprechfunk aufzufordern, bestimmte Kursänderungen vorzunehmen, die auf dem Bildschirm des Sichtgerätes beobachtet werden und den zugeordneten Leuchtfleck kennzeichnen. Dieses primitive Verfahren ist Umständlich und zeitraubend, so daß es auf die Dauer nicht befriedigen kann.

Es ist bereits bekannt, auf dem zu kennzeichnenden Objekt einen Empfänger vorzusehen, der auf die Trägerschwingung der Meßimpulse abgestimmt

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ist und einen vorzugsweise auf einer anderen Welle arbeitenden Sender kleiner Leistung auslöst oder steuert, welcher an der Meßstelle empfangen wird. Wenn das Objekt ein Fahrzeug ist, wird nach einem bekannten Vorschlag als Sender der für die

'■■'■■ Abwicklung des Funksprechverkehrs an Bord vorhandene Sender benutzt und mit den vom Empfängerausgang gelieferten Meßimpulsen moduliert. Die vom Fahrzeugsender ausgestrahlten Impulse

ίο werden an der Meßstelle mit einem besonderen Empfänger aufgenommen und am Sichtgerät angezeigt, wo sie einen weiteren Leuchtfleck neben dem von der Rückstrahlung des betreffenden Fahrzeuges herrührenden Leuchtfleck erzeugen und diesen dadurch kennzeichnen,. Dies setzt aber voraus, daß der Fahrzeugsender für Impulstastung eingerichtet ist und sowohl der Modulätiönsverstärker an Bord des Fahrzeuges als auch der dem Fahrzeugsender zugeordnete Empfänger an der Meßstelle eine so große Frequenzbandbreite und eine so kleine Zeitkonstante hat, wie es für die verzerrungsarme Durchgabe der kurzen Meßimpulse erforderlich ist. Nach einem anderen Verfahren wird dem Objekt eine aus einem Empfänger und einem Sender bestehende Relaisstation zugeordnet, deren Sender Schwingungen ausstrahlt, sobald der Empfänger auf die von der Meßstelle eintreffenden Impulse angesprochen hat. Die an der Meßstelle aufgenommenen Schwingungen bringen an dem Sichtgerät eine den Azimut des Objektes kennzeichnende Linie hervor. Damit ist eine eindeutige Obj ektzuordnung nicht möglich, wenn mehrere Objekte in bezug auf die Meßstelle unter dem gleichen oder nahezu dem gleichen Azimut erscheinen.

Es ist auch bekannt, mit einer Impulsrückstrahlanlage nur diejenigen Objekte z.u erfassen, die von ihr einen bestimmten Abstand haben, indem das Sichtgerät durch einen besonderen Torimpuls nur für diese Entfernung wirksam gemacht wird. Auch mit diesem Verfahren kann eine eindeutige Objektzuordnung zu einem bestimmten Leuchtfleck nicht erzielt werden, da eine Unterscheidung zwischen Objekten, welche von der Meßstelle den gleichen Abstand haben, nicht mög-Hch ist.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine eindeutige Objektzuordnung mit einfachen technischen Mitteln zu ermöglichen. Ein solches Verfahren zum Hervorheben einer einzelnen Impulsanzeige im oszillographischen Anzeigebild von Impulsradargeräten durch sichtbar zugeordnete Kennungsimpulse, die aus der Sekundärstrahlung einer am Ort des betreffenden Meßobjekts arbeitenden Relaisstation abgeleitet sind, ist gemäß der Erfindung dadurch gekennzeichnet, daß in der Relaisstation durch Empfang und Demodulation der ankommenden Radarimpulse die Impulsfolgefrequenz gewonnen und als Modulation einer besonderen Trägerwelle wieder ausgestrahlt wird und daß sie am Meßort in einem eigenen Empfänger (Indentifizierungsempfanger) aufgenommen und nach Demodulation zur Auslösung bzw. zeitlich richtigen Steuerung von Kennungsimpulsen. für die Anzeige verwendet wird. Da die üblichen Impulsfolgefrequenzen innerhalb des Hörfrequenzbereiches liegen, ist es möglich, mit ihnen jeden für den Funksprechverkehr geeigneten Sender zu modulieren und zum Empfang jeden auf den verwendeten Wellenbereich abstimmibaren Telephonieempfänger zu benutzen. Das von den so modulierten Schwingungen belegte Frequenzband ist nicht breiter als bei Telephonic und läßt sich in den für den Funkverkehr zugelassenen Kanälen ohne weiteres einordnen.

Zur näheren Erläuterung der Erfindung wird auf die Zeichnung' Bezug genommen. In Fig. 1 ist mit 5 eine Rundsuchradaranlage (Suchgerät) bezeichnet, deren gekrümmter Spiegel im Uhrzeigersinn umlaufen möge und in der dargestellten augenblicklichen Lage gerade das Objekt O anstrahlt. Die an dem Objekt reflektierte Strahlung S ι wird in bekannter Weise vom Suchgerät S aufgenommen und an dem. Sichtgerät SA angezeigt. Auf dem Objekt befindet sich eine Relaisstation, die aus einem die vom Suchgerät ausgesandte Strahlung aufnehmenden Empfänger OE und einem Sender OS besteht. Der Empfänger OE löst, solange er angestrahlt wird, die Sekundärstrahlung 6" 2 des Senders OvS* aus, welche an der Meßstelle mittels eines Empfängers E 2 (Indentifizierungsempfänger) wahrgenommen wird. Da die Sekundärstrahlung 6*2 am Empfänger E 2 nur während der Zeit ankommt, in welcher das Objekt von der Strahlung des Suchgerätes S getroffen wird, besteht ein Zuordnungsverhältnis zwischen dem Empfang der Sekundärstrahlung S 2 im Empfänger E2 und, dem Objekt O.

Die vom Sender 05 erzeugte Sekundärstrahlung 5" 2 wird gemäß der Erfindung mit der Impulsfolgefrequenz der vom Suchgerät ausgestrahlten und mit dem Empfänger OE aufgenommenen Radarimpulse moduliert. Dies kann z.B. in der Weise geschehen, daß die Impulsfolgefrequenz im Empfänger OE durch Demodulation aus den empfangenen Impulsen gewonnen und den vom Sender OS erzeugten Schwingungen aufgeprägt wird. Die so modulierte Sekundärstrahlung 5" 2 wird mit,dem Empfänger E2 aufgenommen und demoduliert, so daß am Ausgang des Empfängers OE wieder die Impulsfolgefrequenz erscheint. Vergleicht man diese Ausgangswechselspannung mit der Impulsfolgefrequenzspannung des Impulsgenerators des Suchgerätes S, so stellt man fest, daß beide Wechselspannungen zwar dieselbe Frequenz, aber eine ungleiche Phase haben. Läßt man die Laufzeiten der Signale in den Sende- und den Empfangsgeräten unberücksichtigt, so entspricht dieser Phasenunterschied offenbar der Laufzeit vom Suchgerät zum Objekt und zurück. Wenn man also die Ausgangsspannung des Empfängers E 2 in einem Impulsgerät IG in Impulse umwandelt, so müssen sich diese mit den vom Objekt reflektierten Impulsen gleichen Laufweges zeitlich decken. Der gerätebedingte konstante Laufzeitunterschied zwischen der reflektierten Strahlung 51 und der Sekundärstrahlung 6" 2 läßt sich

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in an sich bekannter Weise mit Hilfe von Laufzeitgliedern LZG ausgleichen. Die Gerätelaufzeit besteht im Falle der Fig. ι für die am Objekt O reflektierten Impulse nach ihrer Rückkehr zum Suchgerät im Durchlaufen des Funkmeßempfängers, für die Sekundärstrahlung hingegen am Objekt im Durchgang durch den Empfänger. OE und den Sender OS. und an der Meßstelle im Durchgang durch den Empfänger E 2.

ίο Die sogenannten Kennungsimpulse können auf verschiedene Weise für den Zweck der Objektzuordnung nutzbar gemacht werden. Sie können beispielsweise einem zweiten Sichtgerät des Suchgerätes zugeführt und nur dort sichtbar gemacht werden. Hierbei besteht eine eindeutige Zuordnung zwischen dem Objekt und dem Leuchtfleck. Zusätzlich kann das Sichtgerät SA zum Vergleich herangezogen werden, indem man den entsprechenden Leuchtfleck, der dort von der reflektierten Strahlung S1 hervorgerufen wird, aufsucht und seine Lage zu den anderen gleichzeitig angezeigten Objekten beobachtet.

Bei einem anderen Ausführungsbeispiel der Erfindung werden die aus der Impulsfolgefrequenz abgeleiteten Kennungsimpulse zusätzlich dem die reflektierten· Impulse anzeigenden Sichtgerät >S^4 des Suchgerätes zugeführt und liefern dort unmittelbar eine Kennzeichnung des zugeordneten Leuchtflecks. In diesem Falle werden der reflektierte Impuls und der Kennungsimpuls an derselben Stelle des Leuchtschirms der Braunschen Röhre angezeigt und dieser Punkt beispielsweise durch eine besonders starke Helligkeit hervorgehoben. In Fig. ι ist dies dadurch zum Ausdruck gebracht worden, daß der dem Objekt 0 zugeordnete Leuchtfleck 0' bei dem Sichtgerät ,S"^ als schwarze Kreisfläche dargestellt ist, während die von den anderen Objekten herrührenden Leuchtflecke als Kreisringe angedeutet sind. Statt der Helligkeit lassen sich auch andere optische Werte des zu kennzeichnenden Leuchtflecks, z. B. die Punktschärfe, beeinflussen. Läßt man einen kleinen Zeitunterschied zwischen dem reflektierten Impuls und dem Kennungsimpuls bestehen, so erfolgt die Anzeige als Doppelpunkt. Durch Änderung des Pegels der Primärstrahlung bzw. der Sekundärstrahlung oder beider Strahlungen am Meßort hat man es in der Hand, die Wirksamkeit der Kennung und den Kontrast einzustellen.

Während bisher die Rede davon war, daß die Kennungsimpulse aus der in der Ausgangsspannung des Empfängers E 2 vorhandenen Impulsfolgefrequenz gewonnen werden, kann eine solche Wechselspannung auch vom Impulsfolgefrequenzgenerator des Suchgerätes 5" abgezweigt und über Laufzeitglieder, Phasenschieber und eine Phasenbrücke einem Impulsgerät zugeführt werden. Die Phasenbrücke hat dabei die Aufgabe, diese Impulsfolgefrequenzspannung nur dann zum Impulsgerät durchzulassen, wenn sie mit der Ausgangswechselspannung des Empfängers £2 phasengleich gemacht wurde. Dieses Verfahren hat den Vorteil, daß zur Impulsbildung eine von der Empfangsfeldstärke unabhängige, konstante Wechselspannung benutzt wird. Eine zur Durchführung dieses Verfahrens geeignete Schaltung ist in Fig. 2 dargestellt. ■ ' .

Die in dem die Sekundärstrahlung aufnehmenden Empfänger, £ 2 durch Demodulation gewonnene Impulsfolgefrequenzspannung ■ wird der Phasenbrücke PB zugeführt. Von dem im Suchgerät (Funkmeßgerät) FMG vorhandenen Impulsfolgefrequenzgenerator IFFG wird eine Wechselspan- ■' nung abgezweigt und über Laufzeitglieder LZG, die zum Ausgleich der vorhin erwähnten Gerätelaufzeit dienen, und den Phasenschieber PS ebenfalls der Phasenbrücke PB zugeführt. Die Phäsenbrücke PB läßt diese Wechselspannung zum Im- '■■■' pulsgerät IG nur dann durch, wenn mittels des Phasenschiebers PS Phasengleichheit zwischen ihr und der Ausgangswechselspannung des Empfängers E 2 hergestellt worden ist. Im Impulsgerät/G werden aus der Impulsfolgefrequenz die Spannungsimpulse gebildet, welche dem Sichtgerät SA zugeführt werden. ,

Um die richtige Einstellung des Phasenschiebers zu erleichtern, kann ein Phasenindikator PI vorgesehen werden, der erkennen läßt, ob zwischen der Ausgangswechselspannung des Empfängers E 2 und der der Phasenbrücke vom Impulsfolgefrequenzgenerator IFFG zugeführten Wechselspannung Phasengleichheit besteht oder nicht. Der in Fig. 2 angedeutete Phasenindikator enthält eine Braunsche Röhre mit zwei Ablenkplattenpaaren, deren einem die Empfängerausgangsspannung und, deren anderem die vom Impulsfolgefrequenzgenerator abgez\veigte Wechselspannung zugeführt wird. Die Strahlspur auf dem Leuchtschirm der Braunschen Röhre ist eine gestrichelt eingezeichnete Ellipse, solange ein Phasenunterschied vorhanden ist, und läßt sich mittels des Phasenschiebers PS in einen Strich überführen, der die Gleichphasigkeit anzeigt. Mit Hilfe an sich bekannter Einrichtungen ist es aber auch möglich, die Einstellung der Gleichphasigkeit selbsttätig durchzuführen.

Es genügt unter Umständen, wenn der auf dem Objekt befindliche Sender OS die mit der Impulswiederholungsfrequenz modulierte Sekundärstrahlung nur fallweise oder zeitweilig, z. B. auf Anforderung der Meßstelle, aussendet; daher kann es zweckmäßig sein, diesen Sender mit einer besonderen Ein- und Ausschaltvorrichtung zu versehen. Der Sender steht in der übrigen Zeit für die Abwicklung anderer Funkdienste oder zur Aussendung anderer Kennzeichen zur Verfügung, zu 115, deren Wiedergabe an den Identifizierungsempfänger E 2 ein Lautsprecher L angeschlossen sein kann. Der Sender OS kann auch in der Weise betrieben werden, daß er abwechselnd mit Funkgesprächen oder¹ anderen Kennungen und mit der Impulsfolgefrequenz bzw. mit letzterer nur in den Gesprächspausen moduliert wird. Hierfür können handbediente oder an sich bekannte selbsttätige Umschalter vorgesehen werden. Das Auftreten und Verschwinden der Kennungsimpulse im Sprachrhythmus kann unter Umständen als zu-

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sätzliches Erkennungsmerkmal ausgewertet werden. Mit Hilfe von bekannten Trägerfrequenzschaltungen ist es ferner möglich/ diese Sender gleichzeitig und doch auf der Empfangsseite trennbar mit der Impulsfolgefrequenz und anderen Signalen zu modulieren. Diese dem Gegenstand der Erfindung eigentümliche' Möglichkeit, einen für den Funksprechbetrieb eingerichteten und hierfür auf dem Objekt gegebenenfalls bereits vorhandenen Sender auch für die Ausstrahlung der' zur Identifizierung der reflektierten Impulse dienenden Signale verwenden zu können, bedeutet eine erhebliche Ersparnis an Raum, Gewicht und Geld.

Wenn man den auf dem Objekt angeordneten Sender OS nicht nur zeitweise, sondern dauernd eingeschaltet lassen will, empfiehlt es sich, den auf verschiedenen Objekten vorgesehenen Sendern verschiedene Betriebsfrequenzen zuzuteilen. Man ist dann in der Lage, eine Viehzahl von Objekten, die von einem Suchgerät erfaßt werden, laufend zu überwachen und ihnen die entsprechenden Leuchtflecke auf dem Sichtgerät -zuzuordnen. In Fig. 2 ist eine für diesen Fall an der Meßstelle vorgesehene Zusatzeinrichtung dargestellt Mit WA ist ein an sich bekannter Wellenanzeiger bezeichnet, nämlich ein Empfänger, der in einer Wobbelschaltung den für die Sekundärstrahlung in Betracht kommenden Frequenzbereich überstreicht und die aufgenommenen Sekundärstrahlungen als schmale Zacken auf dem Schirm einer Braunschen Röhre längs einer Frequenzskala/ sichtbar macht. An diesen Wellenanzeiger · ist auch der Identifizierungsempfänger E 2 in solcher Weise angeschlossen, daß seine jeweilige Abstimmung durch eine Frequenzmarke, z. B. unterhalb der Frequenzskala/ angezeigt wird. In Fig.,2 ist angenommen, daß das Suchgerät FMG fünf Objekte erfaßt hat, denen die mit ι bis 5 bezeichneten Leuchtflecke 4P auf dem Schirm des Sichtgerätes SA entsprechen. Die von diesen Objekten ausgesandten Sekundärstrahlungen werden auf dem Schirm des Wellenanzeigers durch die Zacken 1' bis 5' angezeigt. Die Höhe dieser Zacken läßt bereits einige Schlüsse auf die Entfernung der Objekte zu. Es entsprechen die Zacken i' und 5' einem mittleren, die Zacken 3' und 4' einem kleinen und die Zacke 2' einem großen Abstand des betreffenden Objekts von der Meßstelle, wie dies an dem Sichtgerät SA auch zum Ausdruck kommt. Der Identifizierungsempfänger S2 ist im Beispielsfalle auf die Sekundärstrahlung desjenigen Objekts abgestimmt, von dem die Zacke 1' herrührt. Nach richtiger Einstellung des Phasenschiebers PS, bei welcher auf dem Schirm des Phasenindikators PI als Leuchtspur ein Strich erscheint, wird der zugeordnete Leuchtfleck ι am Sichtgerät beispielsweise durch größere Helligkeit kenntlich gemacht.

In der Praxis kann es vorkommen, daß ein Objekt sich gleichzeitig in den Arbeitsbereichen von zwei oder mehr Suchgeräten befindet. Der Fall, daß das Objekt zur gleichen Zeit von den Primärstrahlungen zweier Suchgeräte getroffen wird, ist wenig wahrscheinlich. Die Primärstrahlungen sind nämlich scharf gebündelt und pflegen öffnungswinkel von 1 bis 3⁰ zu haben; außerdem sind ihre Umlaufgeschwindigkeiten nicht synchronisiert, so daß sich die Schnittpunkte der Primärstrahlungen ständig im Raum verschieben. Wenn man jedoch die Gewißheit haben will, daß selbst bei einer wenig wahrscheinlichen gleichzeitigen Anstrahlung des Objekts, durch mehrere Suchgeräte keine Zuordnungsfehler vorkommen, braucht man nur in den einzelnen Suchgeräten verschiedene Impulswiederholungsfrequenzen zu verwenden und in dem zugehörigen Identifizierungsempfänger E 2 ein Siebglied vorzusehen, welches nur die in dem Suchgerät verwendete Impulswiederholungsfrequenz durchläßt.

Claims (12)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zum Hervorheben einzelner Impulsanzeigen im oszillographischen Anzeigebild von Impulsradargeräten durch sichtbar zugeordnete Kennungsimpulse, die aus der Sekundärstrahlung einer am Ort des betreffenden Meßobjekts arbeitenden Relaisstation abgeleitet sind, dadurch gekennzeichnet, daß in der Relaisstation durch Empfang und Demodulation der ankommenden Radarimpulse die Impulsfolgefrequenz gewonnen und als Modulation einer besonderen Trägerwelle wieder ausgestrahlt wird und daß sie am Meßort in einem eigenen Empfänger (Identifizierungsempfänger) aufgenommen und nach Demodu- lation zur Auslösung bzw. zeitlich richtigen Steuerung von. Kennungsimpulsen für die Anzeige verwendet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennungsimpulse ,durch Umformen der im Identifizierungsempfänger (E 2) durch Demodulation gewonnenen Impulswiederholungsfrequenz in einem Impulsgerät (/G) erzeugt werden/

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennungsimpulse aus einer Wechselspannung, die von dem im Impulsradargerät (FMG) vorhandenen Impulsfolgefrequenzgenerator (IFFG) abgezweigt wird, in der Weise gewonnen werden, daß diese Wechselspannung über einen gegebenenfalls selbsttätig arbeitenden Phasenschieber (PS), der die Einstellung der Phasengleichheit mit der durch Demodulation im Identifizierungsempfänger gewonnenen Impulsfolgefrequenz ermöglicht, einer Phasenibrücke (PB) zugeführt wird, welche sie nur bei Gleichphasigkeit zu einem Impulsgerät (IG) durchläßt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die einzustellende Phasengleichheit zwischen den beiden Impulsfolgefrequenzspannungen an einem Phasenindikator (PI) sichtbar gemacht wird.

5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der von den Gerätelaufzeiten herrührende ■ Laufzeitunterschied zwi-

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sehen den reflektierten Impulsen und den aus der Impulsfolgefrequenz abgeleiteten Kennungsimpulsen durch Laufzeitglieder (LZG) ausgeglichen wird.

6. Verfahren nach Anspruch ι bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Kennungsimpulse auf demselben Sichtgerät (SA) wie die renektierten Impulse sichtbar gemacht werden.

J. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß' der Kontrast zwischen der Echoimpulsanzeige und der Kennungsimpulsanzeige durch Änderung des Pegels der Radarstrahlung bzw. der Sekundär strahlung (6*2) eingestellt wird.

8. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Sender (OS) der Relaisstationen verschiedener Objekte Sekundärstrahlungen (S 2) verschiedener Frequenz aussenden.

9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Sekundärstrahlungen verschiedener Objekte an der Meßstelle mittels eines Wellenanzeigers (WA) überwacht werden, an welchem auch die jeweilige Abstimmung des Identifizierungsempfängers (£2) sichtbar gemacht wird.

10. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulsradargeräte, die gleichzeitig auf ein Objekt einwirken können, mit verschiedenen Impulsfolgefrequenzen arbeiten und in dem Identifizierungsempfänger (B 2) die Impulsfolgefrequenz des zugehörigen Impulsradargerätes ausgesiebt wird.

11. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der die Sekundär strahlung erzeugende Sender (OvS") der Relaisstation wahlweise auch für andere Funkdienste, z. B. für den Funksprechverkehr oder zur Abgabe anderer Kennungssignale, benutzt wird und insbesondere unter Verwendung handbedienter oder selbsttätiger Umschaltvorrichtungen die Impulsfolgefrequenz nur während der Sprechpausen aussendet.

12. Verfahren nach Anspruch 1 oder folgenden, dadurch gekennzeichnet, daß der die Sekundärstrahlung erzeugende Sender (OS) der Relaisstation mit Hilfe einer Trägerfrequenzeinrichtung gleichzeitig mit der Impulsfolgefrequenz und anderen Signalen moduliert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschriften Nr. 767 460, 767 628, 629;

britische Patentschrift Nr. 682 308;

Walter Stanner, Leitfaden der Funkortung,

Garrnisch-Partenkirchen, 1952, S. 117 ff., 142 fr¹.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen