NO129820B - - Google Patents

Description

Sendermonitor for instrumentlandingssystem.

Oppfinnelsen vedrbrer en sendermonitor for radio-azimut-kursfyr

i et instrumentlandingssystem ILS, omfattende sonder koblet til de utstrålende elementer i radiofyrets to sideantenner og som avgir analoge signaler proporsjonale med de strbmmer som gjennom-løper nevnte elementer, en hbyfrekvenskrets som påtrykkes nevnte analoge signaler og som avgir et fbrste og et andre hbyfrekvenssignal, og to demodulatorkretser som henholdsvis påtrykkes fbrste og andre hbyfrekvenssignal og som henholdsvis avgir et signal som representerer "modulasjonsdifferansen" i azimut-referanseplanet, og et signal som representerer variasjonen i modulasjonsdifferansen som funksjon av peilevinkelen.

Utstrålingen fra disse radiofyr kan karakteriseres ved vektor-summen av to signaler, nemlig et referansesignal bestående av en bærebblge med frekvens F modulert 20% med 90 Hz og 20% med 150 Hz, og et såkalt avviksignal bestående av sidebåndene i90

Hz og il50 Hz omkring bærefrekvensen.

Referansesignalet sendes symmetrisk i forhold til azimut-referanseplanet, som er vertikalplanet gjennom rullebanens akse, mens awiksignalet sendes ant i symmetrisk.

Nbyaktigere uttrykt omfatter radiofyret to sideantenner anbrakt symmetrisk på hver side av referanseplanet. Den ene sideantenne utstråler et signal betegnet BL^ bestående av bblger med frekvens F ^90 Hz faseforskjbvet -90° i forhold til de sidebåndsfrekvenser som svarer til referansesignalet, og bblger med frekvens F - 150 Hz faseforskjbvet +90° i forhold til de sidebåndsfrekvenser som svarer til referansesignalet. Den annen sideantenne utstråler et signal betegnet BL^ bestående av bblger med de samme frekvenser men i motfase med frekvensene i signalet BL^. Signalene BL^ og BL^ utgjor awiksignalet.

Referansesignalet kan sendes fra en midtantenne eller fordeles mellom de to sideantenner, eller endog fordeles mellom en midtantenne og de to sideantenner.

Differansen mellom de tilsynelatende modulasjonsgrader i bære-bblgen (hensyn tatt til tilstedeværelsen av awiksignalets sidebånd) betegnes med forkortelsen DDM, og denne differanse, som er en funksjon av azimut- eller peilevinkelen og er null i referanseplanet, utgjor den informasjon som brukes i flyenes mottakere.

De to grunnleggende stbrrelser som må overvåkes permanent, er: for det fbrste stbrrelsen av modulasjonsdifferansen DDM i stor avstand (innflyvning til rullebanen) i referanseplanet, og

for det annet variasjonen i DDM i samme avstand som funksjon av peilevinkelen 0.

Idet det tas hensyn til strålingsdiagrammet, kan det ses at forsvinnelse av DDM i referanseplanet hovedsakelig avhenger av: likheten mellom de relative modulasjonsgrader for de to frekvenser i referansesignalet, og av

stabiliteten av motfasen mellom komponentene i signalene BL^ og BL2>

Derimot avhenger variasjonen i DDM som funksjon av 0 i fbrste rekke av den totale amplitude av sidebåndskomponentene i awiksignalet, som antas addert i fase.

For overvåkning av de utsendte strålebunter brukes diverse anordninger av hvilke en svarer til en nærkontroll i hvilken informasjon om de utsendte strålebunter tas en prove av i umiddelbar nærhet av radiofyrets strålende elementer.

Formålet med oppfinnelsen er å eliminere ulemper ved systemet som oppstår på grunn av omgivelsene, og å oppnå en fullstendig overvåkning av strålingsdiagrammene.

I kjente kontrollanordninger av denne type utfores en behand-ling av de spenninger som oppfanges av et visst antall små mottakerantenner eller sonder anbrakt i nærheten av sender-antennene. I disse anordninger tas prove av strbmmen i hvert av antennesystemets strålende elementer ved hjelp av en til-knyttet sonde, og provespenningene fordeles på en venstre kanal og en hbyre kanal ved hjelp av effektdelere. I disse kanaler faseforskyves hver provespenning en vinkel svarende for det fbrste til en for en kanal bestemt peilevinkel ©o (-©o for den andre kanal), og for det annet svarende til den betraktede sondes beliggenhet, og de nevnte spenninger adderes. De resulterende signaler i de to kanaler tillater måling av verdien DDM i retningen Oq og -©Q-

For å måle signalet langs aksen i referanseplanet påtrykkes utgangssignalene fra venstre og hbyre kanal motstående hjbrner av diagonalen i en brokoblet gaffeladderer. Hjbrnene i den andre diagonal av broen gir differansen og summen av de to inngangssignaler, og er forbundet til henholdsvis jord og til et dempeledd som er forbundet direkte med måleapparatet. Signal-differansen utnyttes dog ikke.

Dette system gjor det mulig å eliminere nærfeilene effektivt.

Det skal imidlertid bemerkes at det beskrevne system ikke nby-aktig avspeiler virkeligheten hva angår det signal som utstråles 1 referanseplanet, fordi dette syntetiseres ved hjelp av signaler som representerer strålebuntene i planene © og -© , hvor © ikke

r o 3 o o

er av neglisjerbar stbrrelse.

Herav folger at eventuelle variasjoner i de utstrålte felt både hva angår amplitude og fase ikke på samme måte påvirker det beskrevne system og en mottaker anbrakt i referanseplanet.

Sendermonitoren ifblge oppfinnelsen som utmerker seg spesielt fremfor monitorer av kjent type derved at den syntetiserer det utstrålte signal i referanseplanet ved hjelp av analoge signaler som underkastes relative faseforskyvninger som effektivt svarer til verdien 0 av peilevinkelen i stor avstand, det vil si analoge signaler som underkastes faseforskyvninger som på n' 2t (n = 1, 2 ... ) nær er identiske (og dette ganske enkelt ved hjelp av en transmisjonslinje), eliminerer nevnte mangel. Videre tilveie-bringer monitoren ifblge oppfinnelsen samtidig et signal av hby kvalitet og som representerer variasjonen av DDM, idet virkningene av parallakse er eliminert.

Sendermonitoren ifblge oppfinnelsen er karakterisert ved at nevnte hbyfrekvenskrets omfatter en transmisjonslinje bestående av ledere som forbinder de til de utstrålende elementer i den ene av radiofyrets sideantenner koblede sonder med en fbrste impedanstransformator som avgir summen av inngangssignalene, og de til de utstrålende elementer i den andre sideantennen koblede sonder med en andre impedanstransformator som avgir summen av inngangssignalene, idet de nevnte ledere har slike elektriske lengder at alle analoge signaler faseforskyves samme vinkel på

et multiplum av 2rr nær, og en anordning som på en "sum"-utgang og en "differanse"-utgang avgir henholdsvis summen og differansen

av inngangssignalene, idet denne anordnings to innganger er forbundet med de respektive utganger på impedanstransformatorene.

Et utfbrelseseksempel på sendermonitoren ifblge oppfinnelsen skal beskrives under henvisning til tegningen.

Det antas at antenneanordningen er av den type som ikke omfatter midtantenne, idet referansesignalet på samme måte påtrykkes de to sideantenner, og idet hver av disse består av et system av strålende elementer.

Fbrste sideantenne omfatter strålende elementer 11 til 15, og den andre strålende elementer 21 til 25. Sonder 31, 33 og 34 samt 41, 43 og 44 er koblet elektromagnetisk til de respektive elementer i de to antenner på slik måte at de avgir de ovenfor nevnte analoge signaler.

En transmisjonslinje 1 sentrert i referanseplanet bærer sondene, og linjens innerledere forbinder sondene for de to respektive antenner, med to utgangsimpedanstransformatorer 3 og 4. De elektriske lengder av forbindelsene mellom sondene og impedans-transf ormatorene bestemmes slik at alle analoge signaler faseforskyves samme vinkel på n*2Tr nær, idet transformatorene ut-forer addisjon av sine respektive inngangssignaler og avgir de to signaler som representerer de felt som på stor avstand i referansepla.net utstråles av de respektive sideantenner.

I den beskrevne utfbrelse består sonden av en symmetrisk, rett-linjet antenne, d.v.s. en dipol montert på en bærer som av-sluttes av en koaksialkontakt for montering på transmisjonslinjen. En slik antenne passer vanligvis til eksisterende an-legg, og dens kobling til de strålende elementer lettes av en regulerbar gren anbrakt på enden av halvantennen og hvis lengde den kan justere. Koblingen innstilles under hensyntagen til de på stor avstand utstrålte energinivåer, idet ubnsket kobling unngås.

Transmisjonslinjen 1 er en linje som praktisk talt er ufblsom for klimavariasjoner, og er mekanisk solid. En slik linje til-veiebringes med fordel ved på en bærer av isolerende materiale å montere isolerte ledere parallelt med en metallkappe som utgjor ytterlederen, idet avstanden mellom innerlederne og kappen inneholder luft.

På denne måte konsentreres feltet mellom kappen og de til sondene forbundne innerledere, og plasseringen av sondeuttakene kan velges som funksjon av kraftlinjefordelingen i linjens indre.

Impedanstransformatorene 3 og 4 er for eksempel konvensjonelle kvartbolgetransformatorer.

En gaffelkobling 2 som er en konvensjonell brokoblet gaffel GDAB er ved sine to innganger G og D koblet til de respektive utganger på impedanstransformatorene 3 og 4.

Hjbrnet G i broen er forbundet med transformatoren 3 gjennom en regulerbar fasedreier 5 som er beregnet på å korrigere de fase-feil ved anordningen som skyldes ufullkommen konstruksjon.

Da brogrenene GA og DA er av samme lengde og lik en kvart bølge-lengde, opptas i broens "sum"-utgang A et signal S, som stammer fra addisjon av de to impedanstransformatorers utgangssignaler og som i fase og amplitude representerer det av antenneanordningen utstrålte felt i referanseplanet.

Da broens grener GB og DB har forskjellig lengde, henholdsvis

en kvart og tre kvarte bblgelengder, opptas ved "differanse"-utgangen B et signal S2 som svarer til det felt som ville ha vært utstrålt på samme sted i fravær av referansesignalet og såfremt sideantennene hadde vært matet med signaler i fase hva angår awiksignalet.

Signalet S2 representerer da, etter det som er nevnt, variasjonen i DDM i nærheten av O = 0.

Kretsen 2 er her en konvensjonell brokoblet gaffel. Enhver

annen elektrisk ekvivalent krets passer selvsagt til denne an-vendelse.

Utgangen B etterfblges av en seriekobling av en variabel dempekrets 6 og en variabel fasedreier 7, idet sistnevntes utgang I avgir et signal S'2 som er en funksjon av S2 og justeringen av komponentene 6 og 7.

En spesiell anordning tillater superponering av signalet S'2 med en del av referansesignalet slik det fremkommer ved A.

Denne anordning omfatter en effekthalveringskrets 8 med inngang C og utganger E og F, hvis inngang C er forbundet med gaffelens 2 hjbrne A, og som består av to koaksialkabler med 70 ohm impe-dans og lengde lik en kvartbblge, hvilke kabler forbinder henholdsvis klemmene C og E, og klemmene C og F, og en motstand på 100 ohm koblet mellom klemmene E og F.

Videre omfatter denne anordning en krets 9, identisk med 8, men som brukes til addisjon. Den har utgangen J. En av klemmene på motstanden i anordningen 9 er forbundet med klemme F på effektdeleren 8, mens den annen klemme på motstanden er forbundet med utgangen I på fasedreieren 7.

Klemmene E og J utgjor anordningens hbyfrekvensutganger, idet den fbrste avgir signalet men i effekt dividert med 2, og den andre et signal S1^ bestående av signalet S' 2 på utgangen fra fasedreieren superponert en del av signalet S^.

Klemmene E og J er forbundet med de to innganger på en måle-anordning 10.

Klemmen E mater en konvensjonell demodulatorkobling bestående av en HF diode 50 som i parallell mater to lavfrekvensfiltre 51 og 52 avstemt henholdsvis på frekvensene 90 og 150 Hz, idet filtrene etterfblges av likeretterdioder 53 og 54 og idet diode-utgangene styrer et indikatorapparat 55 som indikerer DDM på stor avstand i referanseplanet.

Klemmen J mater en krets med samme oppbygning og hvis elementer er betegnet med referansenummer tillagt 10 i forhold til ele-mentene i foregående krets.

Indikatorapparatet 65 holder signalet S2 på den riktige verdi

(eller angir dets avvikelse fra den riktige verdi) på fblgende måte: Når strålingskarakteristikkene er konstatert korrekte med konvensjonelle midler, justeres dempekretsen 6 og fasevrideren 7

slik at indikatorapparatet 65, som måler modulasjonsdifferansen 1 signalet S1' 2, angir en for denne DDM på forhånd fastsatt verdi.

Når indikatorapparatet senere fastholder denne verdi (ved hjelp

av de nevnte justeringer), angis det dermed at signalet S2 forblir korrekt.

Når det for å forbedre utstrålingens direktivitet anvendes to antennesystemer, brukes det med fordel to sendermonitorer ifblge oppfinnelsen. I dette tilfelle kobles monitorenes utganger parallelt, og mater et felles målesystem.

Såfremt antenneanordningen omfatter en midtantenne som bevirker utstråling av hele eller en del av referansesignalet, avgir en til midtantennen beregnet sonde et analogt signal som ved hjelp av en addisjonsanordning innskutt mellom hjbrnet A på gaffelen 2 og effektdeleren 8, kan adderes til det i A på forhånd opp-

tatte signal for å gjenopprette signalet S^, idet resten av kretsen forblir uforandret.

Claims (5)

1. Sendermonitor for radio-azimut-kursfyr i et instrumentlandingssystem ILS, omfattende sonder koblet til de utstrålende elementer i radiofyrets to sideantenner og som avgir analoge signaler proporsjonale med de strbmmer som gjennomlbper nevnte elementer, en hbyfrekvenskrets som påtrykkes nevnte analoge signaler og .som avgir et fbrste og et andre hbyfrekvenssignal, og to demodulatorkretser som henholdsvis påtrykkes fbrste og andre hbyfrekvenssignal og som henholdsvis avgir et signal som representerer "modulasjonsdifferansen" i azimut-referanseplanet, og et signal som representerer variasjonen i modulasjonsdifferansen som funksjon av peilevinkelen, karakterisert ved at nevnte hbyfrekvenskrets omfatter en transmisjonslinje (1) bestående av ledere som forbinder de til de utstrålende elementer i radiofyrets ene sideantenne koblede sonder (31 - 34) med en fbrste impedanstransformator (3) som avgir summen av inngangssignalene, og de til de utstrålende elementer i den andre sideantennen koblede sonder (41 - 44) med en andre impedanstransformator (4) som avgir summen av inngangssignalene, idet de nevnte ledere har slike elektriske lengder at alle analoge signaler faseforskyves samme vinkel på et multiplum av 2tt nær, og en an-, ordning (2) som på henholdsvis en "sum"-utgang (A) og en "differanse" -utgang (B) avgir summen og differansen av inngangssignalene, idet anordningens to innganger (G, D) er forbundet med de respektive utganger på impedanstransformatorene.

2. Sendermonitor som angitt i krav 1, karakterisert ved at nevnte "differanse"-utgang (B) mater en seriekobling av en variabel dempekrets (6) og en variabel fasedreier (7).

3. Sendermonitor som angitt i krav 2, for et radiofyr fra hvilket referansesignalet utstråles fra sideantennene, karakterisert ved at utgangen (I) fra nevnte seriekobling er forbundet med fbrste inngang på en addisjonsanordning (9) hvis utgang (J) mater den andre demodulatorkrets (60 - 64), og ved at nevnte "sum"-utgang (A) er forbundet med inngangen (C) på en effektdeler (8) hvis ene utgang (E) mater fbrste demodulatorkrets (50 - 54) og hvis andre utgang (F) mater den andre inngang (H) på addisjonsanordningen.

4. Sendermonitor som angitt i krav 2, for et radiofyr som for-uten de to sideantenner omfatter en midtantenne som utstråler hele eller en del av referansesignalet, karakterisert ved at "sum"-utgangen (A) er forbundet med fbrste inngang på en addisjonsanordning hvis andre inngang påtrykkes et analogt signal som representerer det av midtantennen utstrålte signal og hvis utgang er forbundet med inngangen (C) på en effektdeler (8) hvis fbrste utgang (E) mater fbrste demodulatorkrets (50 - 54) og hvis andre utgang (F) mater den ene inngang (H) på en addisjonsanordning (9), idet den andre addisjonsanordnings andre inngang (I) er forbundet med utgangen fra nevnte seriekobling (6, 7) og dens utgang (J) med inngangen på den andre demodulatorkrets (60 - 64).

5. Sendermonitor som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at transmisjonslinjen (1) har luft som dielektrikum og omfatter en ytterleder som danner en kappe for de til sondene forbundne ledere.