NO142321B - Mottaker for et fasesammenlignende radionavigasjonssystem - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår mottaker for et fasesammenlignende radionavigasjonssystem av den art der sendestasjoner som er plassert i avstand fra hverandre sender ut faselåste signaler i en tidsdelt sekvens og der mottakerne: har oscillatorer som hver er faselåst til et mottatt signal for å danne en fasehukommel§e som gjør sammenligningssignaler med samme frekvens samtidig tilgjengelig for fasesammenligning, og der det finnes et indikatororgan som har en digital teller og en digital enhet for visuell angivelse av faseforholdet mellom de sammenlignende signaler.

I fasesammenlignende radionavigasjonssystemer med tidsdeling kan alle sendingene ha samme frekvens eller det kan anvendes signaler på.-to eller flere forskjellige frekven<=oT-

I mottakeren for et slikt system er det vanlig å sørge for en separat oscillator for å danne en fasehukommelse for hver av sendingene som kan bli benyttet, og hver oscillator er under mottakerperioden av den hensiktsmessige sendingen, faselåst til de mottatte signalene. Oscillatoren utgjør følgelig en fasehukommelse som sørger for en utgang som er kontinuerlig tilgjengelig og som er representativ for fasen av den sendingen som den har blitt låst til. Hittil har det vært vanlig praksis å sørge for fasediskriminatorer som er permanent forbundet til de hensiktsmessige oscillatorene for å indikere de nødvendige faseforhold mellom fasehukommelsessignelene som er lagret av oscillatorene.

I henhold til foreliggende oppfinnelse er mottakeren karakterisert ved at indikatororganet innbefatter to eller flere indikatorenheter innrettet til å arbeide på samme sammenligningsfrekvens, der hver indikatorenhet inneholder en digital fasesammenligner for angivelse av faseforholdet mellom to signaler med lik frekvens ved to innganger for fasesammenligneren, samt en velgerinnretning for sammenkopling av to innganger for hver av fasesammenlignerne med utgangene for hvilke som helst av de nevnte oscillatorer som er låst til signaler med

en felles frekvens.

Denne anordningen finner spesiell anvendelse i et tidsdelt system som har tre eller flere senderstasjoner. Bare to indikatorenheter er nødvendige for å oppnå en stedsbestem-else og hensiktsmessig vil det sørges for et maksimum av tre indikatorenheter der dette generelt vil sørge for så mye informasjon som kan bli benyttet på en gang. I systemer som har mer enn fire senderstasjoner muliggjør anskaffelse av velgerinnretning en utvelgelse av hensiktsmessige stasjoner. Viktig-heten av dette øker raskt med økning i antall senderstasjoner. Med tre senderstasjoner er det mulig med bare tre grunnlinjer. Med fire stasjoner kan seks grunnlinjer bli valgt. Med fem stasjoner kan det velges ti grunnlinjer, mens det med seks stasjoner er femten .mulige grunnlinjer.

Anordningen har imidlertid ytterligere spesielle fordeler for navigasjonsmottakere ombord i sjøgående fartøyer ved at det ikke lenger er nødvendig å sammenligne fasen av hvert av signalene fra to eller flere sekundærstasjoner eller slave-stasjoner med et signal fra en primærstasjon eller hovedstasjon. Det er mulig å sammenligne fasen av signalene fra to sekundærstasjoner. Mer generelt kan man velge en grunnlinje mellom et hvilket som helst par av stasjoner, og dette gjør det mulig, spesielt ved kartleggingsarbeide eller hvor det kreves meget nøyaktig posisjonsinformasjon, at det velges f.eks. en grunnlinje mellom to sekundærstasjoner hvor det er landhindringer mellom .stasjonene, ved å låse begge disse stasjonene til en passende plassert primærstasjon. Forutsatt at strekningene fra primærstasjonen til hver av sekundærstasjonene er over vann, har mønsteret den stabilitet av det avspeiler bølgeforplantningsfor-holdene over vann til tross for landmassene mellom de valgte stasjonene. Valget av grunnlinjen er helt uavhengig av hvordan senderen opereres og kan gjøres etter ønske i overensstemmelse

med posisjonen av mottakeren.

Fasesammenlignende radionavigas jonssy.stemer blir mest vanlig operert i en hyperbolsk modus hvor fasesammenlign-ingen på et mobilt fremkomstmiddel foretas mellom signaler fra faste stasjoner eller i en sirkulær modus hvor det mobile frem-komstmidlet ikke bare transporterer mottakeren, men også en av senderstasjonene. Anordningen som.er beskrevet ovenfor mulig-gjør at den fasevinkelangivelsen som skal gis, enten starter fra enden av grunnlinjen i en hyperbolsk modus eller regnes fra eller mot sekundærstasjonen i en sirkulær modus.

Velgerinnretningen er hensiktsmessig manuelt betjente velgerbrytere.

Oppfinnelsen finner imidlertid spesiell anvendelse

i et radionavigasjonssystem hvor utvelgelse av senderfrekvensen eller senderfrekvensene kan utføres ved hjelp av en frekvenssyntetisator. I et slikt system kan primærstasjonen ha en oscillator og en frekvenssyntetisator for -å generere frekvensene eller hver av frekvensene som skal benyttes i systemet. Sekundærstasjonene kan inneholde faselåsinnretninger for å låse deres .sendinger til sendingene fra primærstasjonen, som beskrevet f.eks. i spesifikasjonen i vår norske søknad nr. 7^^109»

I mottakeren kan det være sørget for en primærstasjbnsbnkommel-sesoscillator som hensiktsmessig opererer på den samme frekvensen som primærstasjonsoscillatbren og som mater' en' frekvenssyntetisator eller syntetisatorer for å sørge for heterodyne signaler som omformer de mottatte signalene til signaler på en felles frekvens som er et submultiplum av oscillatorfrekvensen. Ved en slik anordning kan alle fasehukommelsesoscillatorene

ved mottakeren bli operert på den samme frekvensen (bortsett fra de derav følgende dopplerforskyvninger) og kan ha frekvens-delere for å dele frekvensen ned til den felles submultiplum-frekvens, og det er således mulig å benytte én enkelt fasediskriminator i daselåssløyfer for hver av fasehukommelsesoscillatorene i en tidskoplet sekvens. Med denne anordningen kan hver fasehukommelsesoscillator sørge for et signal av oscil-latorf rekvensen og en neddelt frekvens, f.eks. et signal på 10 MHz og et signal på 100 kHz. Disse neddelte frekvensene kan bli sammenlignet i fase i indllatorenheten og oscillatoren som driver

syntetisatoren, kan også benyttes til å sørge for det høyere frekvenssignalet som trengs for den digitale telleren for fasesammenligning. Dersom f.eks. oscillatoren opererer på 10 MHz o:g f a se sammenligningen blir utført ved 100 kHz, kan fasetelleren raskt bli anordnet til å telle i trinn på l/lOO av en syklus ved å telle 10 MHz-pulser for å måle faseforholdet av 100 kHz-signalene.

En ytterligere viktig fordel fremkommer når signaler

på to forskjellige frekvenser blir sendt ved å benytte en slik frekvenssyntetisator som er anordnet med en felles sammenlign-, ingsfrekvens. Fasesammenlignende radionavigasjonssystemer kan sørge for posisjonsinformasjon med meget stor nøyaktighet. Imidlertid er det nødvendig, spesielt ved ekstremt nøyaktighet. Imidlertid er det nødvendig, spesielt ved ekstremt nøyaktige systemer, hvor fasevinkelen endres gjennom mange fullstendige sykluser ettersom mottakeren beveger seg gjennom dekningsom-

rådet til navigasjonssystemet, at det er mulig å løse opp flertydighetene som oppstår fra de fullstendige syklusene av faseendringen. Dette kan gjøres ved å benytte sendinger med to forskjellige frekvenser. Dersom det blir gjort en fasesammenligning mellom signaler fra to stasjoner først på én frekvens og deretter på en annen frekvens, endrer fasemålingene seg på grunn av de forskjellige frekvensene, og differansen av de målte faséforhold sørger for grov posisjonsinformasjon. Med anordningen som er beskrevet ovenfor, hvor signaler med forskjellige frekvenser blir utviklet fra frekvenssyntetisatorer, er det mulig å velge en hvilken som helst av to forskjellige frekvenser fra frekvenssyntetisatoren og til å måle faseforholdet ved å benytte en frekvens ved å telle inn i en teller og deretter å telle ned den samme telleren med en størrelse som er representativ for faseforholdet mellom signalene fra de samme stasjonene på én annen frekvens slik at indikatorenheten derved angir posisjonen som er bestemt ved det grove mønsteret i overensstemmelse med.differansefrekvensen av de to sendingene. Bortsett fra det faktum at frekvensene blir utviklet fra syntetisatorer fra ert felles oscillator, behøver det ikke å Vct-re noe samsvar mellom f rek-vensene. Typisk i et radionavigas jonssystem som opererer på radiofrekvenser i båndbredden fra léOO - 5000 kHz, kan frekvens-

syntetisatorene bli anordnet for å operere i trinn på 100 Hz, og hvilke som helst frekvenspar kan bli anvendt for å oppnå et grovt mønster på den måten som er beskrevet ovenfor. De.tygorve mønsteret er ved differansefrekvensen. For hensiktsmessighet ved beregning for indikatorformål, kan differansefrekvensen bli valgt slik at den er et submultiplum av en av de utsendte, f.eks. tiendeparten.

I den følgende beskrivelse av en utførelse av oppfinnelsen vil det bli henvist til de vedlagte tegningene. Figur 1 er et tidsdiagram som illustrerer tids-forløpet av sendingene fra en rekke senderstasjoner av et fasesammenlignende radionavigasjonssystem. Figur £ er et blokkdiagram som illustrerer en, primær senderstas jon. V, • Figur 3A og 3B danner tilsammen et blokkdiagram 1 som illustrerer én av de sekundære senderstasjonene. Figur kA og kB danner tilsammen et blokkdiagram som illusterer en mottaker.

Det spesielle navigasjonssystemet som skal beskrives med henvisning til tegningene, har en primær senderstasjon som sender ut et synkroniserende signal i en periode på 20 millisekunder og som følges av en sending på en frekvens fl i 20 millisekunder og deretter en frekvens f2 i 20 millisekunder. Hver av sekundærstasjonene sender ut frekvensen fl i 20 millisekunder fulgt av f2 i 20 millisekunder. Tidssyklusen tillater opptil fem sekundærstasjoner. Med bare en sekundærstasjon vu systemet sørge for informasjon om posisjonslinjer. Ett enkelt sett av posisjonslinjer blir benyttet i noen tilfeller, f.eks. kan ett enkelt sett av posisjonslinjer anvendes for en søkning på sjøen. De to stasjonene kan benyttes som faste stasjoner med en mottaker på et transportmiddel slik at de to stasjonene danner basislinjen i et enkelt hyperbolsk mønster eller én av stasjonene kan være på et fremkomstmiddel slik at systemet gir avstandsinformasjon. Mer generelt vil det benyttes to ellér flere sekundærstasjoner for å fastsette en posisjon. Et hvilke l som helst par av stasjoner kan danne baisilinjen i et mønster av posisjonslinjer dersom, som i en form for mottaker, det er sørget for innretning for å sammenligne fasen av hvilke som helst to mottatte signaler med den samme frekvens. I et hyperbolsk nav navigasjonssystem kan således fire stasjoner sørge for seks sett av hyperbolske posisjonslinjer, mens seks stasjoner kan sørge for femten sett hyperbolske posisjonslinjer.

Med en enkelt frekvens kan systemet anordnes som

et hyperbolsk system for mange brukere og hvor systemet har mellom tre og seks stasjoner i overensstemmelse med den dekning som trengs eller for å sørge for to sirkulære mønstre for opptil fire brukere. Ved å anvende to eller tre sekundær to eller tre sekundærstasjoner avhengig av området som skal dekkes, sørges det for fastsettelse av mange brukerposisjoner og ytterligere sekundærstasjoner kan benyttes for å gi sirkulære mønstere for indi-viduelle brukere for derved å sørge for operasjon både i den hyperbolske og den sirkulære modus på samme tid.

De to frekvensene fl og f2 er i denne utførelsen

i området fra léOO til 5000 kHz. Bruk av bare én frekvens sørger for nøyaktig posisjonsinformasjon, men gir opphav til f1ertydighet, noe som er vel kjent. Den andre frekvensen f2 er litt mindre enn fl og differansen mellom fasevinkelbestemmelsene ved frekvensene fl og f2 sørger for et grovt mønster med posisjonslinjer for å løse opp disse flertydighetene. Med sirkulære mønstre kan den andre frekvensen anvendes av flere brukere dersom grovinformasjon er unødvendig.

Frekvensene fl og f2 trenger ikke å være i harmonisk forhold. Hver av disse frekvensene kan velges separat fra frekvenssyntetisatorene som sørger for frekvenser i trinn a 100 Hz, noe som vil bli beskrevet senere. Det er hensiktsmessig at forskjellen mellom de to frekvensene er multipla av 100 Hz.

Den synkroniserende sendingen fra primærstasjonen benyttes for å kontrollere tidsinnstillingen av sendingene fra sekundærstasjonene og også i mottakeren. Den synkroniserende sendingen består av en fasemodulasjon hvor fasen av fl-sendingen blir forskjøvet med +72° i to perioder a 5 millisekunder under perioden på 20 millisekunder av denne sendingen.

Primærstasjonen, som vist på figur 2, har fre-kvenssyntetisator 10, 11 for å fremstille henholdsvis frekvensene

Fl og F2 hvor Fl = f1 + 100 kHz og F2 = f2 + 100 kHz. Frekvensene velges henholdsvis av dreieknappkontrollene 12, 13 i trinn a 100 Hz. En signalgenerator som består av en 10 MHz temperatur-stabilisert krystallkontrollert oscillator lk og en 100:1 frekvensdeler-- 15, sørger for et 10 MHz-signal for syntetisatorene 10, 11 og et 100 kHz-signal som blir ført via en faseskiftenhet 16 til balanserte modulatorer 17, 18 hvor signalet på 100 kHz blir kombinert med henholdsvis Fl- og F2-signalene fra frekvenssyntetisatorene 10, 11 for å fremstille signaler med frekvenser fl og f2. Det er sørget for smale måndfiltre i 100 kHz-inngangene til begge de balanserte modulatorene 17, 18 for å unngå at andre harmoniske slår igjennom og for å forme transienten som introduseres ved fasemodulasjonen. Utgangssignalene fra de to balanserte modulatorene 17, 18 blir forsterket av en forsterker 19, ført gjennom et filter-20 og ytterligere forsterket ved 21 før de blir ført til en kraftforsterker 22 for å sørge for signaler som blir ført via en antennetilpassingsenhet 23 til en antenne 2k. Faseskifteenheten 16 inkluderer separate kontroller 25, 26 for digital komplet faseskifting av fl- og f2-sendingene. En 10 MHz-inngang fra oscillatoren lk til faseskifteenheten 16 muliggjør at faseskiftingen blir kontrollert digitalt i trinn på l/lOO av en syklus.

De to frekvenssyntetisatorene 10, 11 gjør det

mulig at frekvensene Fl og F2 kan velges uavhengig, og hver frekvens kan velges i trinn på 100 Hz. Syntetisatoren 10 sørger også for et k kHz-signal som blir ført til en tidskontrollenhet 30 som kontrollerer tidssyklusen.

Utganger fra tidskontrollenheten 30 blir anvendt

på elektroniske brytere 31, 32 som henholdsvis kontrollerer irr-gangene til de balanserte modulatorene 17, 18.. Bryteren 31 er lukket under synkroniseringsperiodén og under periodene med sendinger på frekvensen fl, mens bryteren 32 er lukket under periodene med sending på frekvensen f2. Tidskontrollenheten 30 anvender også et signal til faseskifteren 16 under de synkroniserende sendingene for å innføre faseforskyvningen på 72° i to perioder a 5 millisekunder i hver synkroniserende sending.

Figur 3A. og 3B illustrerer tilsammen i blokkdia-gramform en sekundær sender. Denne senderen har en antenne 4o som er koplet via en tilpassingsenhet 4l både til en kraftforsterker 42 for sending og til en mottakerenhet 43 for mottaking. Mottakerenheten 43 inkluderer en bredbåndsforsterker 44 som mater

en mikserenhet 45 hvor mottakersignalene blir frekvensomformet med signaler av.frekvenser Fl og F2 fra henholdsvis frekvenssyntetisatorene 46, 47 for å sørge for en utgang på 100 kHz til en forsterker 48. Den sinusformede utgangen fra forsterkeren 48 blir ført.gjennom en firkantomformer 49 til en fasediskriminator 50 hvor den blir sammenlignet, under hensiktsmessige tids-perioder, med en eller annen av 100 kHz-signaiene fra to lokale signalgeneratorer referert til heretter som 01.1- og 01.2-signalgeneratorer. 01.1-signalgeneratoren består av en 10 MHz varaktor-kontrollert oscillator 51 og en 100:1 frekvensdeler 52.

På samme måte består 01.2-signalgeneratoren av en 10 MHz varaktor-kontrollert oscillator 53 og en 100:1 frekvensdeler 54.

Disse to signalgeneratorene er frekvenslåst og fasélåst, noe

som vil bli beskrevet nedenfor, henholdsvis til de mottatte fl-

og f2-sendingene. Under perioden med sendinger fra primærstasjonen er de mottatte fl- og f2-signalene de som blir mottatt fra primærstasjonen. Når sekundærstasjonen sender, sørger.^utgangen fra kraftforsterkeren 42, som mates til antennen 4o, for mottatte signålér.fra tilpassingsenheten 4l, og disse blir sammenlignet av diskriminatoren med utgangene fra signalgeneratorene 01.1 og 01.2. Den 10 MHz oscillatoren 51 sørger for et signal med den frekvensen, ikke bare til frekvensdeléren 52, men også til Fl-syntetisatoren 46 og til F2-syntetisatoreh 47. Disse syritetisatorene 46, 47 har henholdsvis dreieknappkontroller 55» 56 Rom—Hftfeiiater valg av en hvilken som helst frekvens innen den nødvendige båndbredde i trinn a 100 Hz.

Utgangene fra 100:1-frekvensdelerne 52, 54 blir

matet til en kontrollbryter 57 som gjør det mulig å velge en eilér--,ånn'^nviav di^sVs.eVto 100 kHz-signaiene for anvendelse via en faseskifter 58 til den tidligere nevnte fasediskriminator 50. Faseskifteren 58 har tidskontroll fra. en tidskontrollenhet 72

og inkluderer manuelt justerbare kbntrollinnretninger 59, 60 for justering av henholdsvis faseskifteren under sendingene fra sekundærstasjonen ved frekvensene fl og f2.

Utgangen fra fasediskriminatorens 50 som er repre-sentative for fasedifferansen mellom diskriminatorens to innganger, blir anvendt på en bryterenhet 6l, og denne bryterenheten forårsaker kontroll signalet fra diskriminatoren 50 som blir benyttet ved passende tidspunkter på den passende av én av fire separate utgangsledninger. Bryterenheten 6l blir kontrollert for dette formålet ved tidskontrollenheten 72. To av disse ledningene 62, 63 anvender analogutgangen fra fasediskriminatoren 50 henholdsvis til 10 MHz-oscillatorene 51, 53. som frekvenskon-tro11innganger for frekvenslåsing og faselåsing av signalgeneratorene 01.1 og 01.2 til de mottatte signalene fra primærstasjonen. De andre to utgangene fra bryterenheten 6l på ledningene 64, 65 blir anvendt henholdsvis til"ytterligere.to signalgeneratorer, referert til heretter som signalgeneratorene Øxl og 0x2, som ut-gjør signalkildene som benyttes for sendinger fra sekundærstasjonen under senderperiodene med henholdsvis frekvensene fl og f2. Signalgeneratoren Øxl består av en varaktor-kontrollert 10 MHz oscillator 66 og en 100:1-frekvensdeler 67, mens signal-kilden 0x2 består av en varaktor-kontrollert 10 MHzr signalgenerator 68 og en 100:1-frekvensdeler 69. 100 kHz-utgangene fra frekvensdelerne 67, 69 blir ført til en radiofrekvensutgangs-enhet 70 og til denne blir også ført de syntetiserte Fl- og F2-frekvensene fra syntetisatorene 46, 47. RF-énheten 70 er identisk med RF-enheten i primærsenderen (som består av bryterne 31» 32, balanserte modulatorer 17, 18, forsterker 19, filter 20 og ytterligere forsterker 21) og sørger for de nødvendige utganger med frekvensene fl og f2 til kraftforsterkeren 42.

Faseskifteren 58 er en digital faseskifter, of for at kontrollene 59, 60 skal kunne gi fasetrinn som er l/lOO av en syklus, trengs det et inngangssignal på akkurat 100 ganger frekvensen av det signalet som blir kontrollert. Disse inngangene blir fremskaffet direkte fra de tidligere nevnte oscillatorer 51, 53 via en bryter 71.

Fastsettelse av et tidspunkt for operasjon av de forskjellige bryterne blir kontrollert av den tidligere nevnte tidskontrollenhet 72 som har en 4 kHz-inngang på ledningen 73

fra syntetisatoren 46. Denne tidskontrollenheten sørger for utganger ved 74 for å kontrollere de tidligere nevnte bryterne 57» 51 for å velge ut innganer til faseskifteren 58 under de

hensiktsmessige periodene. Den sørger også for et kontrollsig-

nal på en ledning 75 til faseforskyvningen fra de manuelle kontrollene 59» 60. I en ledning 76 sørger tidskontrollenheten 72

for et signal til en kontrollport 77 som kontrollerer bryterenheten 6l for utvelgelse av de hensiktsmessige ledningene som utgangen av fasediskriminatoren 50 skal mates til. Tidskontrollenheten sørger også for signaler i ledningene 78 til RF-utgangs^ .enheten ?0 for kontrollere bryterne i denne og som korresponderer med figur /. Den sykliske sekvensen av tidskontrollenheten må startes synkront med syklusen av sendingene fra primærstasjonen.

For å utføre dette er det sørget for en synkroniserende diskriminatorenhet 80 som inkluderer, noe som vil bli beskrevet senere,

de nøsvendige kretsene til å detektere fasemodulasjon av signal- .-

ene som mottas fra primærstasjonen under den synkroniserende sendingen og, på denne bakgrunn, til å generere den nødvendige tidspulsen for å starte operasjonen av tidskontrollenheten. Tidskontrollenheten er i det vesentlige en teller som sørger

for utganger ved hensiktsmessige tidsintervaller etter start-pulsen. Under den synkroniserende sendingen f ra'"primærstas jonen blir det fasemodulerte signalet mottatt ved sekundærstasjonen av antennen 4o og. føres gjennom mottakerkanalene 44, 45, 48 for

å gi en fasemodulert 100 kHz-inngang til firkantomformeren 49. Utgangen fra firkantomformeren 49 blår anvendt på én av. inngang-

ene av den synkroniserende diskriminatoreh 80, og den andre inngangen er et 100 kHz referansesighal fra frekvensdeléren 52. Den- fa^sfeniodulerte inngangen tii den synkroniserende diskrimina-tore'*T:?rcfe'*ulterer i en firkantpuls fra den synkroniserende diskriminatoren 80. Før sekundærstasjonen blir låst til sendingene fra primærstasjonen, kan det væré- noen få perioders differanse mellom mellomfrekvensen ved forsterkeren 48 og referansen 100

kHz utviklet fra frekvensdeléren 52. Mellom de førende flankene imidlertid: de 5 millisekunder: brédé éynkroniserende faseskift-

virkeligheten en syklus av et 100 Hz-signal som, til

muligheten for få perioder ute ay fase, de--tektert av den synkroniserende 'di'skr'imi ha to r en .og ført til en

<Jigital gjenkjenningskrets som består av et skiftregister som pulshastighet i-diskriminåtorenheten 80. De

to 5 millisekunder faseskiftpulsene er 10 millisekunder fra hverandre dersom de måles enten ved deres førende kanter eller deres endekanter. Det er hensiktsmessig å velge de positive kantene som blir formet og ført inn i dette skiftregisteret som er anordnet for å detektere når det er pulser som er 10 millisekunder fra hverandre for å sørge for signaler til en OG-port som genererer den andre og aktive kanten av Iriggerbetingelsen. Hvilke som helst vilkårlige pulser som opptrer under en 10 millisekunder korrelasjonsperiode forhindrer triggerfunksjonen. Således sørger den synkroniserende detektorenheten 80 for et utgangssignal som er tidsinnstilt i overensstemmelse med den mottatte synkroniserende sendingen fra primærstasjonen. Dette signalet blir ført via en rask monostabil multivibrator til tilbakestillingslinjen av tidskontrollenheten 72 som består av en modul som dividerer med 80 for k kHz-inngangen fra syntetisatoren k6 som driver et skiftregister som genererer de nød-vendige tidsintervallene på 20 millisekunder. Selv om de lokale signalgeneratorene 01.1 og 01.2 som utgjør fasehukommelser for mottatte signaler ved begynnelsen av sendingen av en kjede, således ikke er frekvenslåst og faselåst til de mottatte signalene,er tidsinnstillingen ay kjeden låst fra den synkroniserende fasemodulasjonen på fl-sendingen fra primærstasjonen. - Den opp-rinnelige frekvensdifferansen mellom mellomfrekvensen fra pri-mærstas jonen fl og 100 kHz fra 01.1-signaigeneratorene 51, 52

er ikke betydelig. Tidskontrollenheten 72 kan således nå kontrollere operasjonen av de forskjellige bryterne under de hensiktsmessige periodene av de•forskjellige sendingene, fra primær-og sekundærstasjonene i sehdesyklusen. Den faselåste diskrimi-natorén 50 mottar kontinuerlig en 100 kHz-inngång fra mottakeren, men det hensiktsmessige referansesignalet blir koplet til den andre inngangen i løpet av de periodene som trengs, og utgangen fra fasédiskriminatoren blir valgt bare under periodene som er nødvendig for å gi 'de hensiktsmessige kontroller. I denne spesielle utførselsen gjøres fåselåsdiskriminatoren aktiv i løpet, av en periode på 5 millisekunder som begynner 10 millisekunder etter den ledende kanten av den relevante tidspulsen på 20 millisekunder. Under perioden med fl-sending fra primærstasjonen, låser fåselåsdiskriminatoren 50 10 MHz-oscillatoren 51 i frekvens

og fase slik at utgangen på 100 kHz fra frekvensdeléren 52 korresponderer i frekvens og fase med 100 kHz-utgangen fra om-formerenheten 49 som imidlertid utsettes for faseforskyvningen som innføres av kontrollen 59. Under f2-sendingene fra primær-stasjonen, låser diskriminatoren 50 oscillatoren 53 slik at utgangen fra frekvensdeléren 54 har det nødvendige faseforhold med de mottatte f2-signalene. Man vil således se at den-lokale

signalgeneratoren 01.1 nå lagrer primærfasereferansen for fl-sendingene. Oscillatoren 51 har nå den riktige frekvens og fase. Den driver de heterodyne frekvenssyntetisatorene for fl-og f2-sendingene fra sekundærstasjonene. Man vil legge merke til at en hvilken som helst endring i frekvensen eller fasen i socillatoren 51 forårsaker en korresponderende endring i inngangen til blenderen 45 og følgelig inn til signalinngangen av

. syntetisatoreh. En hvilken som helst frekvens eller fåsefor-skyvning på oscillatoren 51 vil produsere hundredelen av fre-kvensendrihgen eller faseendringen på referansesiden av diskriminatoren 50, og således blir graden av kontroll på oscillatoren redusert omtrent i forhold til forholdet mellom synteti-satorfrekvensen og 100 kHz. Det analoge utgangssignalet fra diskriminatoren 50 blir anvendt via ledningen 62 til varaktor-kontrollinngangen på oscillatoren 51 på en slik måte at frekvensen trekkes i fase med den som representeres av de mottatte fl—sendingene. På denne måten sikres frekvensen og fasen av oscillatoren 51 for fasereferansehukommelse over noen få system-perioder. På en lignende måte sørger diskriminatoren 50 for et analogt utgangssignal i ledningen 63 for å låse 10 MHz-oscillatoren 50 for et analogt utgangssignal i ledningen 63 for å låse 10 MHz-oscillataren 53 til frekvensen og fasen som representeres

av den mottatte f2-sendingen. Man vil legge merke til i dette tilfelle at en hvilken som helst endring i frekvensen eller fasen i oscillatoren 53» blir anvendt bare på referansesiden av diskriminatoren 50 og ikke på signalinngangssiden siden syntetisatoren hj blir drevet av oscillatoren 51.

Ved låsing av 01.1-oscillatoren 51 er referansen v- 100 kK* utviklet fra 01.1. Det vil si at den innkomne fl.l-sendingen er hetérodyn med en frekvens som er syntetisert fra 01.1, og en hvilken som helst differanse mellom 100 kHz mellomfrekvens og 100 kHz utviklet fra 01.1 genererer en kontrollut-gang fra den synkroniserende diskriminatoren for å korrigere frekvens og fase av 01.1.

Ved låsing av oscillatoren 01.2 for fasehukommelsen er referansen 100 kHz utviklet ved frekvensomforming av en frekvens som er syntetisert fra fasehukommelsesoscillatoren 01.1 (som allerede er låst til fl-sendingen) med dét innkomne f2-signalet. Denne 100 kHz mellomfrekvens blir sammenlignet med 100 kHz utviklet fra fasehukommelsesoscillatoren 01.2 og utgangen fra fåselåsdiskriminatoren korrigerer frekvensen og fasen av 01.2.

Man kan se at i det beskrevne tilfellet for 01.1 er referansen i virkeligheten på 01.1-siden av diskriminatoren fordi 01.1-oscillatoren både sørger for 100 kHz til diskriminatoren og den syntetiserte heterodyne frekvensen for å generere mellomfrekvensen. I det tilfellet som er beskrevet for 01.2 er referansen på den siden av diskriminatoren hvor signalet mottas, fordi den heterodyne frekvensen blir generert fra fasehukommelsesoscillatoren 01.1 hvis frekvens og fase allerede har blitt

låst.

På ds i:e trinnet har hver kontrollenhet ved sekun-dærstas jonene sin tidsinnstilling låst til den lagrede fl-fasereferanse som er sendt fra primærstasjonen. Den har også lagret en f2-fasereferanse. Dersom alle stasjonene er faste, vil disse fasedafa bli låst til de mottatte sendingene og vil være stabile. Dersom en sekundærstasjon beveger seg, vil de lagrede data være pluss eller minus dopplervirkningen som gene-reres av transportmidlet som beveger seg mot eller vekk fra primærstasjonen. Det samme vil gjelde dersom primærstasjonen beveger seg og sekundærstasjonene er faste.

Med en gang tidskontrollenheten 72 har blitt synkronisert, kan en bryter 81 bli opererte Dette bevirker at matingen fra den synkroniserende diskriminatoren 80 brytes, men bare etter at den neste triggerpulsen er mottatt. Tidskontrollenheten 72 blir nå kontrollert av 4 kHz-inngangen i ledningen 73 som er utviklet fra oscillatoren 51 vis syntetisatoren 46.

Oppdateringen av tidsinnstillingen blir således nå avhengig av smalbåndfilteret som signalene fra primær-stasjonen blir utsatt for i 01.1-kontrollsløyfen. Virkningen er derfor at båndbredden for tidskontrollforholdene blir smalere med følgelig forbedring i signal-til-støyforholdet.

Fasediskriminatoren 50 blir også benyttet for faselåsing av sendingene fra sekundærstasjonen med de lagrede signalene i hukommelsene 01.1 og 01.2. For å gjøre dette blir en syntetisert Fl eller F2 frekvensomformet i enheten 70 med 100 kHz-signalet fra den hensiktsmessige av frekvensdelerne 67, 69 for å sørge for frekvensene fl og f2. De syntetiserte heterodyne frekvensene Fl og F2 blir utviklet ved å benytte syntetisatorene 46, 47 fra fasehukommelsesoscillatoren 01.1 ved senderen som er låst til primærstasjonens fasereferanse. Fase-uiokriminatoren 50 tjener til å sammenligne fasen av det utsendte signalet under sendingen fra sekundærs Usjonen med ct referansesignal utviklet fra hukommelsen 01.1 eller 01.2 som hensiktsmessig og for å kontrollere senderoscillatorene 66, 68 for å opprettholde det nødvendige faseforhold. Man vil legge merke til at en hvilken som helst faseforskyvning som innføres av faseskifteren 58, således blir tillagt under låsingen og virker på fasen av de utsendte signalene fra sekundærstasjonen. De varaktorkontrollerte oscillatorene 66, 68 er faselåst ved hjelp av analogutgangene i henholdsvis ledningene 64, 65 fra diskriminatoren på en lignende måte som oscillatorene 51, 53.

Tilpassingsenheten 4l utgjør i virkeligheten et svekkingslédd som tjener til å anvende en liten del av utgangen fra kraftforsterkeren på. mottakerkanalen 43. Denne enheten 4l har passende en lavimpedanskrets mellom antennen og mottaker-:kånaM;en som i serie inkluderer kontaktene av et relé. Under perioder når sekundærstasjonen sender, blir relékontaktene åpnet og den kapasitive impedansen av kontaktene danner en hoyimpedanskrets forbundet mellom antennen og mottakerkanalen. Denne hoye impedansen utgjøres av kapasitansen til kontaktene som typisk er omkring o.■ picofarad og som vil gi 90° fasefor-ckyvning som i det vesentlige er upåvirket av temperaturendringer eller éndringer i frekvens.

En enkelt primærstasjon kan benyttes med opptil 5 sekundærstasjoner ved å anvende en tidssyklus som vist i figur 1. Dersom det anvendes færre enn 5 sekundærstasjoner, kan den totale perioden av tidssyklusen raskt bli redusert etter behov. Sendingene på frekvensene fl og f2 kan gjøres fra separate stasjoner. Man vil legge merke til at .en primærstasjon i det vesentlige benytter utstyr som utgjør deler av utstyret som anvendes ved en sekundærstasjon. Utstyret kan lett utføres i modulform for å forenkle sammenstillingen i forskjellige kombinasjoner for å danne primær- sekundærstasjoner etter behov.

Figur 4A og kB illustrerer tilsammen konstruksjonen av en form av mottakerutstyr. Denne spesielle utførelsen inkluderer innretning for statisk oppsett av opptil 3 fine mønstre på frekvensen fl valgt ut av en hvilken som,helst av dé mulige fra en spesiell kjedekonfigurasjon. Denne indikator sørger også for at det oppnåes grov posisjonsinformasjon ved å benytte f2-sendingene fra de hensiktsmessige stasjonene. Nevnte indikator er digitalt og .sørger typisk for en 6-sifret utlesin<g >med kontinuerlig fremvisning av de valgte mønstrene ved hele eller brøkdeler av "lane-tellinger". Med et fullt sett av kretskort kan mottakeren registrere den mottatte fasen for alle, 12 mulige kjedesendinger og bringe i sammenheng fl og f2 fra et hvilket som helst par av stasjoner i en eller annen ordning av stasjonene for hver av de tre indikatorer. Posisjon i mønstre sentrert på grunnlinjer som binder sammen hvilke som helst stasjonspår kan bli målt og vist fram. En ytterligere tosifret utlesing med hver posisjonsindikator gir mottakér-posisjon i et dif f eransemønster, dvs. et grovt mønster utviklet... ved å sammenligne den mottatte fasen av fl- og f2-sendingene fra hvert valgt stasjonspår.- En sekvens av binærkodede desimal-utganger av øyeblikksverdiene av hver sekssifret utlesing sammen med innstillingen av de to samordnede stasjonsvelger-bryterne er også tilgjengelig.

Med henvisning til figur kA er det en mottakeran-tenne 100 forbundet til en mottakerkanal 101 som består av en forsterker 102, heterodyn blander 103 og en utgangsforsterker 104 som fører til en firkantomformer 105 som sørger for et inngangssignal til fåselåsdiskriminatoren 106. De heterodyne signalene blir fremskaffet fra to syntetisatorer 107, 108 som danner henholdsvis syntetisatorene Fl og F2.og disse syntetisatorene kan bli innstilt manuelt ved dreieknappkontroller 109, 110 på de valgte frekvenser i trinn a 100 Hz. Inngangssignalet for syntetisatoren fåes fra en varaktor-kontrollert 10 MHz-oscillator 111 som sammen med en 100:1-frekvensdeler 112 utgjør en primærstasjonshukommelse referert til heretter som 01.1-hukommelsen. Det vil være umiddelbart tydelig at mottakerut-styret som er beskrevet ovenfor er identisk (bortsett fra at tilpassingsenheten 4l mangler) med det korresponderende utstyret i kontrollenheten ved sekundærstasjonen. For hvert mottatt signal har mottakerstasjonen en hensiktsmessig hu-kommelse. I tillegg til hukommelsesenheten 111, 112 er det vist 11 ytterligere korresponderende hukommelsesers.heter som hver består av en 10 MHz-oscillator 113-123 med en 100:l-frekvensdeler 124-134. Disse enhetene blir referert til heretter som 01.2, 02.1 osv. hvor det anvendte tegnsystem er at den første av de to sifrene angir senderstasjonen og det andre ay de to sifrene angir frekvensen. Således er 03.2 hukommelsesoscillatoren for f2-sendingen fra stasjon nr. 3. Hukommelses-enhetene gir alle utgaver av nominelt den samme, fr.ekvensen^ men_ fasene vil være forskjellige på grunn av dopplervirkningen av forskjellige hastigheter av relativ bevegelse av mottakeren i forhold til de forskjellige senderstasjonene.

Utgangene fra de 12 hukommelsesenhetene blir anvendt på 12 innganger i en portkrets 150 hvor portene blir kontrollert ved en tidskontrollenhet 151 som skal beskrives senere. Ved hensiktsmessige tidspunkter blir utgangene fra de forskjellige hukommelsesoscillatorene anvendt som referanseinnganger til den tidligere nevnte fåselåsdiskriminatoren 106. , Denne diskriminatoren sammenligner således fasen av den valgte ref eranseoscil-■tataren med fasen av de innkomne mottatte signaler og sørger for en utgang i en ledning 152 som blir anvendt via en bryter-krets 153, til den hensiktsmessige av 12 utgangsledninger 154. Fåselåsdiskriminatoren 106 sørger for et analogt utgangssignal som endres i sekvens ettersom de forskjellige sendingene blir mottatt og hver sending blir sammenlignet med det hensiktsmessige faselageret. Disse analoge utgangssignalene blir ført tilbake av bryterkretsoti 153 til hensiktsmessige ledninger for å kontrollere oscillatorene i faselagrene slik at de hensiktsmessige oscillatorene 111- 123 blir faselåst til de mottatte sendingene under de forskjellige sendingene. Således er signaler som er låst i fase til de 12.mottatte signalene nå kontinuerlig tilgjengelige ved en frekvens på 100 kHz i ledningene l60- 171 fra de forskjellige frekvensdelerne.

De lagrede fasereferansene inkluderer den nød-vendige frekvensforskyvningen for å tillate dopplervirkningen som skyldes den relative bevegelsen mellom mottakeren og senderstasjonene. Så lenge som det således ikke er noen endring i hastighet eller retning av bevegelse i forhold til senderstas jonene, lagrer fasehukommelsene informasjon som angår øye-blikksposisjonene av mottakeren og ikke bare eldre informasjon på de forskjellige tidspunktene hvor de forskjellige fasehukommelsesoscillatorene befant seg på tidligere sammenlignet i fase med mottatte signaler.

Synkronisering av tidsinnstillingen blir utført ved en synkroniserende diskriminatorenhet 172 som er lik diskrimina-tbrenheten. 80 i. sekundærsender-ne; og som reagerer på modulasjon-en på den synkroniserende- sendingen fra primærstasjonen for å sørge for et ilbakestilt signal for å starte syklusen av tidskontrollenheten sørger for de nødvendige signalene ved de hensiktsmessige tidspunktene for å aktivisere portene i enhetene 150 og 153..En manuelt opererbar bryter 173 avbryter, når den blir operert, matingen fra den synkroniserende diskriminator-enheten 172, men er effektiv bare etter mottakelsen av den neste triggerpulsen. Dersom bryteren blir operert, vil således tidskontrollen motta den neste triggerpulsen fra den synkroniserende diskriminatorenheten 172, men deretter avhenger tidskontrollen av den faselåste 01.1-oscillatoren 111 via syntetisatoren 107. Siden tidskontrollenheten 151 opereres fra et h kHz-signal fra syntetisatoren 107, som blir utviklet fra oscillatoren 111 som er låst til primærstasjonen hvor tidd-innstillingen blir utviklet på samme måte, vil tidsinnstill-ingsenheten når den har blitt synkronisert, fortsette å operere korrekt og trenger ikke synkronisering for hver tidsinn-stillende syklus. Således trenger den synkroniserende diskriminatoren bare å være i funksjon når utstyret første gang blir koplet på for å motta signaler fra en kjede av senderstasjoner.

Deretter er de synkroniserende sendingene ikke nødvendige

og bryteren 173 kan bli operert. Tidsinnstillingen er nå avhengig av den smale båndfiltreringen som signalene blir utsatt for i 01.1-kontrollsløyfen. I virkeligheten er derfor båndbredden av mottakeren redusert hva angår tidskontroll med øking i signal til-støy-forhold.

Ugangssignalene i ledningene 160-171 blir anvendt slik det passer for å forme inngangene av tre identiske digi-taliseringsenheter og fasemålingsenheter 180, 181 og 182.

Hver av disse enhetene inkluderer en fasemålingskrets 183 og teller 184 for å sørge for både fin og grov mønsterinformasjon i binærkodet desimalform sammen med manuelt opererbare velgerbrytere 190 for å sørge for de hensiktsmessige inngangene til den digitale fasesammenligningsinnretningen utvalgt fra signalene i ledningene l60-171. Fasemålingen blir passende utført ved å benytte en dobbel-D-type bistabil multivibratbr som gir de to fasetidsintervaller, dvs. et første tidsintervall ved å bruke signaler låst til fl-sendingene og et andre tidsintervall ved å bruke signalene låst til f2-sendingene fra det samme par av stasjoner. Disse intervallene blir målt ved en pulstelling av 10 MHz-signaler som fåes fra oscillatoren 111

i en ledning 187. Siden sammenligningssignalene er 100 kHz-signaler, blir tellingen uløselig forbundet méd hundredelen av en "lane". For å sørge for den grove mønsterindikator, velges de to parene av de 12 mulige inngangene for å gi målinger som anvender den samme grunnlinjen ved de to frekvensene fl og f2. Fasemålingen av fl-mønsteret blir ført via sammenligningsenheten til et indikatorlager for fasevinkelfraksjon. Sammen-1igningsenheten oppdaterer lageret for styring og transport av data for indikatortelleren for hele feltet. Fasemålingen av f2-monsteret blir også lagret. Det utfyllende av f2-lageret blir tillagt f1-mønsterlageret og dette genererer matematisk differansen i fase mellom de to signalene som blir matet til den grove mønsterindikator. De samme to stasjonene må benyttes for målingene av fl og f2 i en digitalomformer slik at det hensiktsmessige grove mønster oppnåes. Tellingene for det fine og grove mønsteret er vit på indikatorenhetene 186.

I denne spesielle mottakeren er det sørget for manuell innstilling av måletellingene for feltet for de tre indikatorenhetene. Når disse tellingene har blitt stilt inn,

vil sammenligningsenheten sørge for å overføre data for å endre indikatortelleren for hele feltet. For denne operasjonen er det sørget for en innstillingstrykknapp 185 sammen med en digital velgerknapp 188 for de tre indikatorenheter. En digital innstillbar dreieknapp 18° velger del spesielle siffer i den indikator som skal innstilles.

Man vil legge merke til at mottakeren bare bruker

en enkelt faselåsdiskriminator 106 for å bevirke den totalt nødvendige faselåsing av de forskjellige hukoimneIsesenhetene." Det er ikke sørget for noen faseskiftere mellom hukommelsesenhetene og fåselåsdiskriminatoren 106, og således blir faselåsing utført med de skamme kretsene for alle de forskjellige hukommelsene noe som eliminerer differensielle faseksiftpro-blemer i mottakeren.

Ingen referanse av mottakeren er nødvendig siden

alle signalene blir referert tirl med en diskriminator.

Bryterinnretningene på indikatorenhetene gjør det mulig at et hvilket som helst par av stasjoner kan velges som en grunnlinje for den fasesammenlignende målingen. Spesielt er det mulig å velge et par sekundærstasjoner såvel som å sammenligne signaler fra hver sekundærstasjon med primærstasjonen.

Claims (2)

1. Mottaker for et fasesammenlignende radionavigasjonssystem av den art der senderstasjoner som er plassert i avstand fra hverandre sender ut faselåste signaler i en tidsdelt sekvens og der mottakerne har oscillatorer som hver er faselåst til et mottatt signal for å danne en fasehukommelse som gjør sammenligningssignaler med samme frekvens samtidig tilgjengelige for fasesammenligning, og der det finnes et indikatororgan som har en digital teller og en digitalenhet for visuell angivelse av faseforholdet mellom de sammenlignede signaler, karakterisert ved at indikatororganet innbefatter to eller flere indikatorenheter (l80, 186 eller l8l, 186 eller 182, 186) innrettet til å arbeide på samme sammenligningsfrekvens, der hver indikatorenhet inneholder en digital fasesammenligner (183) for angivelse av faseforholdet mellom to signaler med lik frekvens ved to innganger for fasesammenligneren samt en velgerinnretning (190) for sammenkopling av de to innganger for hver av fasesammenlignerne (183) med utgangene for hvilke som helst av de nevnte oscillatorer (øl.l, 01.2, 02.1 osv.) som er låst til signaler med en felles frekvens.

2. Mottaker som angitt i krav 1 for anvendelse i et radionavigasjonssystem der valg av utstrålt frekvens eller frekvenser foretas i en primærstasjon (fig. 2) forsynt med en oscillator (l4) som er innrettet til å styre de frekvenser som skal anvendes i systemet, idet radionavigasjonssystemet har sekundærstasjoner (fig. 3A,3B) med faselåseanordninger (51» 53) for låsing av sekundærstasjonenes sendinger til sendingene fra primærstasjonen, mens mottakeren (fig. 4A, 4b) innbefatter en oscillator med primærstasjonshukommelse, karakterisert ved at den omfatter en eller flere frekvenssyntetisatorer (l07, eller 107,108) som mates fra hukommelsesoscillatoren (ill) Lii ±lembringelse av hetero-dyrisignaler i en raottakningskanal (lOl) for omforming av de mottatte signaler til signaler med en felles frekvens som er en heltallsdel av oscillatorfrekvensen, hvorved alle fasehukommelsesoscillatorene (111,113-123) i mottakeren arbeider ved en og samme frekvens og har delere (112) for neddeling av frekvensen til den felles heltal1sdelsfrekvens, idet en eneste fasediskriminator (l06) anvendes i separate faselåssløyfer for alle fasehukommelsesoscillatorene i en tidsomkoplet rekke-følge, og idet hver fasehukommelsesoscillator (ill, 113t-123) med den tilhørende deler ( 112, 124-13*0 er innrettet til å avgi et signal ved oscillatorfrekvensen og ved en neddelt frekvens, idet de neddelte frekvenser sammenlignes med hensyn til fasestillingen i indikatorenheten (l80, 186 eller 181, 186 eller 182, 186) mens den oscillator (ill) som driver syntetisatoren (l07) avgir det signal med høyere frekvens som kreves av fasesammenligneren i form av en digitalteller (183).;3. Mottaker som angitt i krav 2,karakterisert ved at hver av de neddelte frekvenser er en hundre-del åv den sammenhørende oscillatorfrekvens. hi Mottaker som angitt i krav 2 eller 3» for anvendelse i et radionavigasjonssystem, der to forskjellige: frekvenser (fl og f2) sendes ut til frembringelse av fin og grov posisjonsinformas jon for mottakeren, idet de to frekvenser, er avledet fra en frekvenssyntetisator (10, li), og der det finnes organer (184) ved mottakeren til frembringelse av grov posisjonsinfprmasjon når dét gjelder to sendestasjoner ved be- stemmelse av forskjellen i oppmålte fasestillinger ved to ulike frekvenser, karakterisert ved at det nevnte organ (l84) til frembringelse av en grov posisjbnsin-formasjon omfatter et organ (183) for å måle faseforholdet ved anvendelse av en frekvens ved * telle inn i telléren (l84), og ved deretter å telle denne ned et antall som er representa-tivt for faseforholdet for signalene fra de samme stasjoner, på en annen frekvens.