NO146967B - Anordning for roerfordamper med ribber, saerlig for luftkjoeling - Google Patents

Description

Automatisk peileanlegg.

Nærværende oppfinnelse vedrører automatiske peileanlegg. Slike anlegg virker som regel slik at et rettet antennesystem bringes til å rotere i en virkelig eller i en fiktiv rotasjonsbevegelse, og det med antennesystemet opptatte signals retning be-stemmes ved hjelp av karakteristikken for antennesystemet. For å oppnå en skarp karakteristikk, dvs. en antennekarakteri-stikk, hvis maksimalverdi med nødvendig skarphet kan avleses, anvendes fortrinnsvis dipolantenner eller stavantenner i slike automatiske antennesystem. Derved opp-står imidlertid visse vanskeligheter, først og fremst foranlediget av at antennesystemets utstrekning i rommet ligger på en størrelsesorden som er kommensurabel med bølgelengden. Det er disse vanskeligheter som skal unngåes ved foreliggende oppfinnelse.

Det innkommende signal er som regel amplitudemodulert, men på grunn av antennesystemets rotasjon overlagres på dette signal en frekvens- eller fasemodulasjon på en måte som nedenfor vil bli nærmere forklart. Forekomsten av begge disse modulasjonstyper samtidig gjør retnings-bestemmelsen særlig usikker, og det er derfor av betydning at den introduserte frekvens- eller fasemodulasjon igjen kan un-dertrykkes, uten at det derved forekommer noen nedsettelse av amplitudemodulasj ons-bølgen. Dette skjer ved at to eller flere virkelig eller fiktivt roterende antenner vekselvis innkobles til en mottager, og at det finnes anordninger for å opprettholde svingningene fra hver av disse antenner, mens svingningen fra den andre antenne er innkoblet til mottageren, og endelig at begge 'de således forekommende svingningene motkobles, idet 'frekvens- eller fase-modulasj onskomponentene opphever hverandre uten at bærebølgekomponentene eller amplitudemodulasj onskomponentene øde-legges.

Oppfinnelsen skal nedenfor nærmere beskrives i forbindelse med tegningene, på hvilke

fig. 1 viser et generelt koblingsskjema for en fast antenne, slik anordnet at ved elektriske forbindelser kan denne tilsyne-latende bringes til å rotere, samt en i an-legget inngående pulsgenerator med koinsidenskrets, og

fig. 2 viser det ekvivalente skjemaet

med et virkelig roterende antenneanlegg.

Fig. 3 viser et diagram med kurver for angivelse av den dannede frekvens- eller fasemodulasjonsbølge, og

fig. 4 viser et koblingsskjema for en av de forekommende antennekretser, for for-klaring av hvorledes denne periodisk innkobles i virksom stilling.

Fig. 5 viser et tidsdiagram for forklar-ing av forekomsten av pulser og koinsidens-forbindelser i anordningen ifølge fig. 4, og

fig. 6 viser et mer komplett koblingsskjema over mottakeren for et peileanlegg ifølge oppfinnelsen, delvis som blokkdia-gram, med utgangspunkt i en i nedførings-ledningen fra antennen inngående ballun samt inneholdende også den amplitude-

modulerte mottagningskrets og de spesielle organer som benyttes for angivelse av peileretningen.

Ved anordningen ifølge fig. 1 antas det-at et antall stavantenner 10—17 er anordnet på et fast underlag 18 i sirkulær for-deling med innbyrdes lik avstand mellom de forskjellige antenner. Hensikten er at den ene etter den andre av disse antenner skal innkobles, hvorved man simulerer en rotasjon av hele antenneanlegget på en måte som er kjent fra den såkalte Wullenweberantenne. I virkeligheten er et så lite antall som åtte antenner knapt tilstrekkelig for å få den som regel nødvendige peile-skarphet, og det er derfor gunstig å an-ordne seksten eller til og med trettito antenner i ring, men når det på fig. 1 bare er vist åtte antenner, er dette for å for-enkle fremstillingen og klargjøre det gene-relle prinsipp for oppfinnelsen.

Ved organer, som skal beskrives i det følgende, innkobles de forskjellige antenner i viss gitt rekkefølge etter hverandre, slik at man får samme virkning som om antennen 10 f. eks. først et kort øyeblikk hadde befunnet seg orientert i den retning, i hvilken antennen er vist på tegningen, nemlig i retning 67,5° nordøst, deretter et kort øyeblikk antennen 11 er innkoblet, hvilken befinner seg ytterligere 45° med urviseren, hvilket gir inntrykk av at antennen 10 har rotert 45°, deretter innkobles antennen 12 med ytterligere 45° forskyvning med urviseren osv. Følgen blir at selv rotasjonen er intermitterende, så får den dog samme alminnelige karakter som om en virkelig rotasjon hadde funnet sted av en antenne 19, fig. 2, i retning av pilen 20.

Under henvisning til fig. 2 antas det nå at et signal, hvis innkommende retning skal peiles, foreligger i retning av pilen 21. Innkomstretningen for dette signal, regnet fra nordretningen N, betegnes cp. Den variable vinkel med hvilken antennens 19 stilling under rotasjonen atskiller seg fra nordretningen betegnes med a. Det fremgår da at antennen i seg selv under rotasjonen vil underkastes en forskyvning med en komponent i retningen 21, hvilken vil overlagre seg på den innkommende sving-nings forplantning under dannelse av en frekvens- eller fasemodulasjon. Om det antas at radien i fundamentsirkelen 18 er R = A . 1, hvor A er en konstruktiv kon-stant og l er bølgelengden for det innkommende signal, så ser man umiddelbart at forskyvningen av antennen 19, projisert på planet for signalet 21, blir A . I. cos

( a — rp). Når vinkelen a er avhengig av antennesystemets virkelige eller fiktive rotasjonshastighet, vil følgelig en frek-vensmodulasjon dannes på det innkommende signal i antennenedledningen med en frekvens svarende til antennesystemets virkelige eller fiktive rotasjonsfrekvens.

For å kompensere denne frekvens-modulasjon vil man derfor ifølge oppfinnelsen skape en svingning som inneholder det innkommende signal i seg, men denne skal være frekvensmodulert i motfase. For dette formål benyttes en antenne 22, som ligger diametralt motsatt den nylig betrak-tede antenne 19. Det fremgår umiddelbart at frekvensmodulasjonskomponenten for denne antenne kan uttrykkes som — A . I cos (a — rp), og at begge frekvensmodula-sj onskomponentene følgelig bør kunne bringes til å motvirke hverandre og utviske hverandre.

Fig. 3 viser nemlig hvorledes begge frekvensmodulasjonsbølgene varierer i løpet av en rotasjonsomdreining av antennesystemet. Kurven 23 kan f. eks. antas å representere frekvensmodulasjonskomponenten i antennen 19, og kurven 24 re-presenterer da frekvensmodulasjonskomponenten i antennen 20. Dessverre kan man imidlertid ikke undertrykke frekvens-modulasj onskomponentene ved en så enkel metode som å motkoble de mottatte svingninger, ettersom man derved også ville komme til å undertrykke det ønskede, amplitudemodulerte signal. Under henvisning til fig. 1 skal nå beskrives hvorledes denne vanskelighet kan unngåes ifølge oppfinnelsen.

En pulsgenerator 25 er forbundet med et pulsdistribusj onsverk 26, som inneholder et antall sifferregnerør ifølge Eccles-Jordan. Det første røret 27 er således forbundet med den innkommende pulsleder 28 fra pulsgeneratoren 25, og etterfølges av et annet regnerør 29, som på sin side etter-følges av et tredje regnerør 30. Virkemåten for slike regnerør er i og for seg kjent, og det tør derfor være tilstrekkelig her bare å minne om at når en første puls kommer inn, omstilles regnerøret 27 slik at dets venstre system blir strømførende, mens det høyre system opphører å føre strøm. Når neste puls innkommer, skiftes fordelingen om i begge systemene i regnerøret 27, men samtidig omstilles for første gang fordelingen i det andre regnerøret 29. Den tredje pulsen fører til at det første regnerør omstilles under bibehold av strømfordelingen i det andre regnerør 29, og ved fjerde puls omstilles såvel det første som det andre regnerør, men det siste gir derved en puls til det tredje regnerør, som også omstilles, slik at dets venstre system blir strøm-førende.

Sifferregningen besørges i foreliggende tilfelle ved hjelp av tre elektronrør 31, 32 og 33, som med sine gitterkretser er forbundet med pulskretsene for det ene, i dette tilfelle det venstre system i hver og ett av de tre regnerør 27, 29 og 30, og i anodekretsene for de tre elektronrør 31, 32 og 33 er reléer 34, 35 og 36 innkoblet. Kontakter på disse reléer er innbyrdes forbundet, slik at man får åtte utgående ledere 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43 og 44, som i nevnt orden vil bli pulsførende under regneverkets funksjon. Fordelingen mellom kontaktene fremgår av fig. 5, som angir tilslagsskj emaet for regnerørene 27, 29 og 30 resp. de dertil koblede elektronrør 31, 32 og 33. Helt opptrukne linjer betegner at vedkommende relé er tilslått.

Hver og en av ledningene 37—44 er tilsluttet en elektrisk port og til en av antennene 10—17 på en måte som for antennens 10 vedkommende fremgår av fig. 4. I serie med antennen 10 ligger en første beskyttelsesmotstand 45 og en likeretter 46, over hvilken antennen er forbundet med nedføringsledningen 47 til mottageren 48. Nedføringsledningen er fortrinnsvis utført med separate ledere, mens selve inngangs-ledningen til mottageren 48 er utført som konsentrisk leder, for hvilket formål en ballun 49 er innkoblet i denne leder. For-sterkeren 48 gjenfinnes også på fig. 1. Forbindelsespunktet mellom motstanden 45 og likeretteren 46 er forbundet med en spole 49, hvis annen ende er forbundet med en ledning 50 til en beskyttelsesmotstand 51 og spenningskildens negative klemme. Forbindelsespunktet mellom lederen 50 og motstanden 51 er forbundet med pulslede-ren 27.

Det innsees nå at når ingen positiv puls foreligger på lederen 27, vil den negative spenning fra spenningskildens negative klemme over motstanden 51, lederen 50, spolen 49 bli tilført likeretteren 46 i slik retning at denne blokeres. Den av antennen 10 opptatte spenning kan derfor ikke overføres til lederen 47 og mottageren 48. Men når en puls tilføres lederen 27 ved virkning av regnerørene 27, 29 og 30, blir likeretteren forsynt med nødvendig positiv forspenning til at antennespenningen skal kunne overføres. Beskyttelsesspolen 49 forhindrer at antennespenningen jord-kobles til spenningskildens negative pol.

Pulsfordelingen fra lederne 37—44 fin-

ner imidlertid ikke sted i rekkefølge til antennene 10—17, men i følgende orden: 10,

14, 11, 15, 12, 16, 13, 17 osv. Etter hver

tilkobling av en viss antenne vil derfor umiddelbart dens diametralt motsatte antenne bli tilkoblet til mottageren 48.

Foruten de kontakter som regulerer pulsfordelingen til de forskjellige antenner

10—17, finnes imidlertid på det første

regnerørs 27 hjelperelé 34 en ytterligere kontakt 52, som over ledere 53, 54 tilfører

positiv spenning i takt med pulsfrekvensen alternativt til den ene og til den andre av et par elektriske porter av stort sett samme beskaffenhet som de allerede beskrev-ne, hvilke virker slik at de dirigerer an-tennespenningenne til hver sin av to forskjellige kretser. De omtalte elektriske

portene er på fig. 1 felles betegnet med 55 og begge de utgående ledere med 56 resp. 57.

Anordningen av mottageren 48 og den elektriske dobbeltporten 55 fremgår tyd-ligere av fig. 6. Denne figur inneholder dels tradisjonelle ting, dels også visse kob-lingsdetaljer som henger sammen med nærværende oppfinnelse.

De tradisjonelle ting på fig. 6 består av en superheterodynmottager, inneholdende forforsterkeren 58, modulatoren 59 med sin oscillator 60 samt mellomfrekvens-forsterkeren 61 med utgangsmotstand 62, samt videre amplitudedetektoren 63 og lav-frekvensforsterkeren 64, fra hvis utgangs-krets den på signalet amplitudemodulerte angivelse, f. eks. et identifikasjonssignal for senderen, kan avlyttes.

Begge de elektriske portene er sam-mensatt av beskyttelsesmotstander 65 og 66 resp. 67 og 68 samt mellomkoblet spole

69 resp. 70. Til forbindelsespunktet mellom

motstanden 67 og spolen 70 er tilkoblet en likeretter 72, og til forbindelsespunktet mellom motstanden 65 og spolen 69 er tilkoblet en likeretter 71. Herav fremgår at så snart positiv spenning tilføres over lederen 53 gjennom en puls fra kontakten 52 samtidig med at f. eks. antennen 10 er innkoblet, så vil det mottatte signal ledes til en krets bestående av en begrensnings-forsterker 73, en frekvensdetektor 75 og etterfølgende organ, men når neste puls kommer inn over lederen 54, samtidig som antennen 10 utkobles og antennen 14 i stedet innkobles, vil signalet i stedet ledes videre gj ennom begrensningsforsterkeren 74 og frekvensdetektoren 76. Frekvensde-tektorene 75, 76 kan selvfølgelig på vanlig måte også betraktes som fasedetektorer. De styres av et par krystallstyrte oscilla-

torer 77, 78, hvilkes svingninger overføres gjennom ledningene 79, 80. Disse krystall-

styrte oscillatorer har til formål med fase-detektorene 75 og 76 å danne et par såkalte quadrikorrelatorer. For dette formål er oscillatorene 77, 78 utført med spennings-

styrte krystaller, slik at de fra fasedetek-

torene over ledningene 81, 82 overførte spenninger bestemmer oscillatorenes frek-

vens. Formålet med denne anordning er at svingningene skal opprettholdes i en viss tid etter at den vedkommende antenne er frakoblet. Som eksempel kan antas at an-

tennen 10 har vært innkoblet i en puls-

periode, se fig. 5, og at deretter antennen 14 blir innkoblet i en nærmest følgende pulsperiode. Den av antennen 10 opptatte svingning ledes til kretsen 65—71 — 73 —

75 — 77, men på grunn av den elektriske ports virkning ledes det av antennen 14

opptatte signal i stedet til kretsen 67 — 72

— 74 — 76 — 78. Begge kretsene skulle føl-

gelig være signalførende ved forskjellige tidsperioder, om enn disse skulle foreligge i umiddelbar tilslutning til hverandre. Ved quadrikorrelatorens virkning forlenges imidlertid svingningstilstanden i den førstnevnte krets i overensstemmelse med den fasestilling som signalet fra antennen 10 hadde, slik at den også består i den tid da signal innkommer over antennen 14. Når neste antenneomkobling har funnet sted,

slik at antennen 11 trer i funksjon, vil svingningstilstanden i den nylig fra anten-

nen 14 matede krets bli forlenget så lenge som signal direkte innkommer fra anten-

nen 11 osv.

Ved denne anordning blir det mulig å

foreta en fasesammenligning mellom de fra to diametralt motsatte eller tilnærmel-

sesvis diametralt motsatte antenner innkommende signaler. Denne sammenligning skjer ved at signalene subtraheres innbyr-

des.

Det er ovenfor blitt påvist at signalet

fra antennen 10 i den på fig. 1 viste til-

stand fikk en relativ fasestilling på A. cos (a — rp), og at signalet fra antennen 14

fikk en relativ fasestilling på —A . cos (a

— cp). Subtraheres disse to kvantiteter fra hverandre får man 2A . cos (a—-cp), hvor-

av man uten vanskelighet med midler kan utlede det innkommende signals retning rp .

Ved denne subtraksjon vil imidlertid, som

man lett ser av fig. 1, f rekvensmodulasj ons-komponenten i signalet fra antennen 10 kompensere f rekvensmodulasj onskompo-

nenten i antennen 14. Rotasjonen av an-

tennen, hva enten denne skjer i form av en

virkelig mekanisk rotasjon eller i form av en ved omkobling simulert, fiktiv rotasjon,

finner jo sted med urviseren, dvs. i pilens 20 retning. Den f rekvensmodulasj on forår-

sakende forskyvning av antennen 10 skjer således i retning mot venstre i forhold til det innkommende signals retning, mens samtidig forskyvningen av antennen 14

skjer mot høyre i forhold til denne ret-

ning. Følgen herav blir at et signal uten f rekvensmodulasj on vil fåes i utgangskret-

sen fra begge kretsene på fig. 6, når disse utgangskretser er koblet slik at de fore-

kommende signaler subtraheres, mens der-

imot det igienværende signal ved sin fase-

stilling vil angi et entydig uttrykk for sig-

nalets innkomstretning cp .

For å tilveiebringe den nevnte sub-

traksjon mellom signalene er disse over kondensatorer 83, 84 koblet til en transfor-

mator med to primærviklinger 85, 86, viklet

i motsatte retninger, samt med en felles sekundærvikling 87, som er ledet til tradi-

sjonelle anordninger for måling av det innkommende signals fasestilling og for anskueliggjørelse av denne f. eks. på et katodestrålerør. Da denne anordning i og for seg er kjent, kan det være nok i denne sammenheng bare å gi en kort beskrivelse av den:

Katodestrålerøret 88 er forsynt med et

styregitter, til hvilket utgangsspenningen fra sekundærviklingen 87 er koblet. Rota-

sjonen av strålen i katodestrålerøret 88 skal skje synkront med antennens virkelige eller fiktive rotasjon, og da denne skjer med pusfrekvens, bestemt av pulsgeneratoren 25, tilføres pulsene fra denne gjennom en ledning 89 til en anordning 90 for deres omforming til en sinussvingning med en frekvens på en periode pr. omdreining av antennerotasjonen. Denne anordning kan f. eks. bestå av et antall i serie etter hver-

andre koblede frekvenshalveringsrør, men også andre i og for seg kjente anordninger kan komme på tale. Den utgående sving-

ning fra anordningen 90 tilføres en fase-

deler 91, som omsetter denne svingning i to komponenter med innbyrdes 90° fase-

forskjell, og disse forsterkes ytterligere i to forsterkere 92 resp. 93 og tilføres de to deviasjonsspolesystemene 94, 95 i motta-

geren.

Claims (11)

1. Automatisk peileanlegg av den type hvor en virkelig eller fiktivt roterende antenne, inneholdende minst to på en sirkel

anbragte og diametralt eller i det minste tilnærmelsesvis diametralt motsatt anord-nede dipolantenner, er koblet til en mottager med indikatororgan for det innkommende signals retning, karakterisert ved anordninger (26) for vekselvis innkobling av den ene og den andre av de to diametralt motsatte antenner (f. eks. 10, 14, fig. 1 eller 19, 22, fig. 2) til mottageren, anordninger (75, 77 resp. 76, 78) for i mottageren å opprettholde signalsvingningen både i frekvens og i fase for den for anled-ningen frakoblede antenne i den tid da den andre antenne er innkoblet, samt frek-vensdetektorer (75, 76) for detektering av de således i mottageren forekommende to signaler fra de to antenner, hvilke frek-vensdetektorers (75, 76) utganger er forbundet i motkobling (85, 86, 87) til indika-tororganet (88).

2. Peileanlegg ifølge påstand 1, karakterisert ved at antennen utgjøres av en Wullenweberantenne med et antall dipolantenner jevnt fordelt rundt omkretsen av sirkelen.

3. Peileanlegg ifølge påstand 2, karakterisert ved at de forskjellige dipolantenner (10—17) er forbundet med en felles nedføringsledning (47) over hver sin elektriske port, som er slik forbundet med anordningene (26) for vekselvis innkobling av antennene at først en viss antenne innkobles i virksom stilling, derefter den diametralt motsatte antenne, derefter en antenne som følger nærmest efter den først innkoblede antenne, derefter den antenne som følger nærmest efter den diametralt motsatte antenne o. s. v.

4. Peileanlegg ifølge påstand 3, karakterisert ved at den elektriske port består av en i antennekretsen innkoblet mot-stand (45) i serie med en likeretter (46), idet forbindelsespunktet mellom motstanden (45) og likeretteren (46) er forbundet med en spenningskilde av slik polaritet at nedføringsledningen (47) fra antennen (10, fig. 4) normalt er blokert og antennen dess-uten er forbundet med en ledning (27) for tilførsel av en puls, som gjør likeretteren (48) ledende for innkobling av antennen til nedføringslederen (47).

5. Peileanlegg ifølge påstand 4, karakterisert ved at det i ledningen til den spenningskilde som normalt tilveiebringer blokering er innkoblet en sperrespole (49) for å forhindre jordkobling av antennen (10).

6. Peileanlegg ifølge påstand 4 eller 5, karakterisert ved at pulstilførsels-ledningen (27) er forbundet med bloker-ingsspenningsledningen (50) ved et punkt mellom antennen (10) og en beskyttelsesmotstand (51), til hvis andre ende den spenningskilde som tilveiebringer blokering er tilsluttet.

7. Peileanlegg ifølge enhver av på-standene 2—6, karakterisert ved at antall dipoler i Wullenweberantennen er en potens av 2, f. eks. åtte eller seksten eller tretti to og at en pulsgiver (25) er koblet til et binært regneverk (27, 29, 30) med koinsidenskrets (31—36) for den avveks-lende innkobling av dipolantennene (10— 17) til mottageren.

8. Peileanlegg ifølge påstand 7, karakterisert ved at en og samme pulsgiver (25) er anordnet for å mate det bi-nære regneverk (27, 29, 30), en omkob-lingsanordning for vekselvis innkobling av antennesignalene til den ene eller den andre av to kretser (71—73—75—77 og 72—74—76—78) for frekvensdetektering av de mottatte signaler.

9. Peileanlegg ifølge påstand 8, karakterisert ved at to av pulsgiveren (25) styrte ledere (55, 54) er tilkoblet hver sin elektriske port (65—66—69—71 resp. 67— 68—70—72) for åpning av forbindelse vekselvis gjennom den ene og den andre av de to kretser.

10. Peileanlegg ifølge påstand 8 eller 9, karakterisert ved at hver krets inneholder en frekvensdetektor (75. resp. 76) og en quadrikorrelator (77, 78).

11. Peileanlegg ifølge påstand 10, karakterisert ved at quadrikorre-latoren er slik innstilt at den startes under tiden for en antenneinnkoblingspuls og derefter opprettholder signalsvingningen med bibehold av frekvens og fase under en efterfølgende mnkoblingspuls.