NO751056L - - Google Patents

Description

Gradientpeilesystem for angivelse av innfallsretninger

for elektromagnetiske eller akustiske bølger.

Den for eliggende oppfinnelse vedrører et gradientpeilesystem for angivelse av innfallsretninger for elektromagnetiske eller akustiske bølger, som består av fire omformere som er anordnet parvis loddrett mot hverandre og hvor hver av de innbyrdes avstander er liten i forhold til bølgelengden ved en maksimalt mottakelig signalfrekvens for bølgene, hvor omformerne, gjennom regulerforsterkere, er forbundet med en summerkrets som er innkoblet foran et 90°-fasedreieorgan (Phasendr.ehglied) , og parvis er forbundet med hver sin differensialkrets.

For angivelse av innfallsretningen for bølger som fra en enkelt retning faller inn mot gradientpeilesystemet, blir differensialspenninger ved utgangene av differensialkretsene overført til et katodestrålerørs avbøyerenheter, og et dermed konfast summersignal ved utgangen av 90°-fasedreieorganet ledet til intensitetstasteinngangen. En strek, hvis retning angir innfallsretningen for bølgene fra en signalkilde, blir synlig på katodestrålerørets billedskjerm. Med et slikt system er det imidlertid ikke mulig å angi flere signalkilder med forskjellige innfallsretninger, idet streken på katodestrålerørets billedskjerm vil innstilles på signalkildenes tyngdepunkt. For å atskille flere innfallsretninger,

er det fra tidligere kjent å foreta et frekvensvalg for de mot-tatte bølger, for eksempel som beskrevet i det britiske patent-skrift 1.349.678, idet det derved utgås fra at for eksempel akustiske signaler fra flere støykilder har utpreget forskjellig fre-kvens. For å skille de enkelte innfallsretninger for bølgeenergien fra de forskjellige støykilder, blir det, forut for angivelsen, foretatt et frekvensvalg.

En slik anordning har imidlertid den avgjørende mangel, at hver av støykildene må vise innbyrdes forskjellige frekvensspektre, for å kunne angis separat. Støykilder med samme frekvensspektre kan ikke atskilles fra hverandre, men støykildenes akustiske tyngdepunkt blir isteden angitt.

Formålet ved foreliggende oppfinnelse er derfor å frembringe

et gradientpeilesystem for angivelse av innfallsretninger for elektromagnetiske eller akustiske bølger fra forskjellige signalkilder, som, uten frekvensvelging, gir sikkerhet for en pålitelig angiv-

else av forskjellige innfallsretninger fra signalkilder, selv med samme frekvensspektre.

Denne oppgave er ifølge oppfinnelsen løst, ved at utgangssiden av fasedreieorganet er tilkoblet inngangssiden av en forsterker, hvor forsterkningen er innstilt proporsjonal med et produkt av omformernes avstand og den maksimale signalfrekvens, og at det i tilknytning til hver differensialkrets er innkoblet en multiplikasjonskrets, hvorved en andre inngangsside av den ene multiplikasjonskrets er tilkoblet en sinusfunksjonsgiver for en rotasjonsvinkel ^ , mens en. andre inngangsside av den andre mul-tiplikas jonskrets er forbundet med en cosinusfunksjonsgiver for rotas jonsvinkelen og at et kontinuerlig innstillbart vinkelstille-organ for rotasjonsvinkelen^er forbundet med sinusfunksjonsgiveren og cosinusfunksjonsgiveren, og at multiplikasjonskretsenes utgangssider er forbundet med .inngangssidene av en første addisjonskrets,

og at det i tilknytning til den første addisjonskrets og forsterkeren er innkoblet en andre addisjonskrets, idet denne andre addisjonskrets og forsterkeren er forbundet med en angiveranordning.

Av de to differensialspenninger ved utgangene av differensialkretsene samt den konfase summespenning ved utgangen av 90°-fasedreieorganet frembringes en retningskarakteristikk i form av en kardioide. Denne kardioide kan dreies 360°. Den ene differensialspenning blir derved multiplisert med cosinus til den variable rotasjonsvinkel ^ mens den annen differensialspenning multipliseres med sinus til rotasjonsvinkelen . De to produktspenninger summeres i den første addisjonskrets og sammenfattes deretter, i den andre addisjonskrets, med tilsvarende forsterkete summersignal som er faseforskjøvet 90°. Kardioidesignalet opptrer ved utgangen av den andre addisjonskrets. Kardioiden dreies på grunn av forandringen av rotasjonsvinkelen ^ i vinkelstillerorganet.

Kardioidesignalet viser et minimum, når kardioidens innbuktning peker i retning mot en signalkilde. En vurdering av støy-kilder kan for eksempel foretas ved innkobling av en høytaler ved utgangen av den andre addisjonskrets, idet kardioidesignalet svek-kes ved overløp av innbuktningen. Innfallsvinkelen kan avleses som rotasjonsvinkel - p på vinkelstillerorganet. Det er selvsagt også mulig å angi kardioidesignalet i avhengighet av rotasjons vinkelen « i på en billedskjerm, under styring av vinkelstillerorganet og den andre addisjonskrets.

Ifølge et ytterligere trekk ved oppfinnelsen er det, i tilknytning til den andre addisjonskrets, innkoblet to korrelatorer. Den andre inngang av h<y>er av korrelatorene er forbundet med utgangssiden av differensialkretsene. Avbøyerenheter i et katode-strålerør sammenkobles med korrelatorenes utgangssider, og intensitetstasteinngangen styres av det 90°-faseforskjøvete summersignal. Med en slik anordning kan innfallsretningene for- bølgeener-gien fra to signalkilder angis.

For separat angivelse av mer enn to signalkilder kan det, ifølge en videreutforming av oppfinnelsen, oppbygges identiske bearbeidelseskanaler, med vinkelstillerorgan, multiplikasjons-, kretser, sinus-cosinusfunksjonsgivere, første og andre addisjons-kretser, logikkrets samt korrelatorer, i et antall som motsvarer antallet av de signalkilder som skal utskilles fra hverandre. Ut-gangssidene av de korrelatorer hvis andre inngang er sammenkoblet med en av de to differensialkretser, forbindes med en tredje add-is jonskrets, og korrelatorenes utgangssignaler ledes til katode-strålerørenes avbøyerenheter, hvor intensitetstasteinngangen på-virkes av det 90°-faseforskjøvete summersignal.

Det frembringes et dreibart kardioidesignal i hver av bearbeidelseskanalene. For å oppnå en angivelse av de enkelte signalkilder, dreies kardioidene i rekkefølge helt til kardioidesignalet ved utgangen av den andre addisjonskrets i hver av bearbeidelseskanalene viser et miniumum. Forandringen av kardioidesignalet vurderes i en logikk-krets, og den rotasjonsvinkel som er innstilt i vinkelstillerorganet, fastholdes. Det kan, på katodestråle-rørenes billedskjerm, konstateres ved hvilken rotasjonsvinkel y\hver av signalkildene ble innpeilet, idet peilestreken på katode-rørenes billedskjerm deretter slår om. Dette omslag fremkalles ved utblendingen av signalkilden ved hjelp av kardioidens innbuktning. Selv om det ikke lenger angis noen strek på katoderør-enes billedskjerm, kan de forskjellige innfallsretninger for signalkildene avleses på de enkelte vinkelstillerorganer.

Ifølge en videreutforming av oppfinnelsen kan sinus-funksjonsgiveren og cosinus-funksjonsgiveren være anordnet i form av et sin-cospotensiometer. Det kan alternativt anordnes en ROM-krets (read-only-memory-Schaltung) som er programmert for funksjons-verdiene av sinusfunksjonen og cosinusfunksjonen.

Fordelene ved oppfinnelsen består spesielt i, at det, uten frekvensutvelging, kan oppnås en separat angivelse av innfallsretningen for bølger fra flere signalkilder som er beliggende langt fra hverandre, ved hjelp av det frembrakte kardioidesignal og drei-ningen av kardioiden, og at det bare kreves en ubetydelig utvid-

else av kretsene for gradientpeilesystemets ottetallskarakteri-

stikk og periferikarakteristikk (Achter-Charakteristik und Rundum-Charakteristik). Det er videre fordelaktig at det tilveiebringes

en sikker angivelse av bølgeenergiens innfallsretninger, selv om signalkildene har forskjellig styrkenivå.

Eksempler på utførelse av oppfinnelsen er nærmere beskrevet

i det etterfølgende i forbindelse med de medfølgende tegninger, hvori: Fig. 1 viser et blokkdiagram av et gradientpeilesystem for frembringelse av et kardioidesignal.

Fig. 2 viser en utvidet versjon av systemet ifølge fig. 1,

med en bearbeidelseskanal.

Fig. 3 viser en videreutforming av systemet ifølge fig. 2,

hvor det er anordnet et vilkårlig antall bearbeidelseskanaler.

Fig. 1 viser et gradientpeilesystem som omfatter fire omformere la, lb, 2a og 2b. Omformerne la og lb er anordnet parvis på en akse 1, mens de to omformere 2a og 2b er beliggende på en akse 2, loddrett på den første akse. En avstand d mellom omform-

erne henholdsvis la og lb samt 2a og 2b er liten i forhold til bølgelengden for en maskimalt mottakbar signalfrekvens. Bølgeenergi fra to signalkilder faller inn mot gradientpeilesystemet fra innfallsretninger S, og S2og under innfallsvinkler a og 3•

Hver av de parvis anordnete omformere henholdsvis la og lb .samt 2a og 3b er gjennom regulerforsterkere 3 forbundet med en differensialkrets henholdsvis 4 og 5, hvori" det dannes en differensialspenning for omformernes henholdsvis la og lb samt 2a og 2b mottakelsessignaler. Differensialspenningen ved utgangen av differensialkretsen 4 motsvarer en ottetallskarakteristikk på aksen 1. Differensialspenningen ved utgangen av differensialkretsen 5 danner akterkarakteristikk på aksen 2, som forløper loddrett på den først-nevnte.

Mottakelsessignalene fra de fire omformere la, lb, 2a og 2b, hvis amplitude er regulert i regulerforsterkerne 3, adderes i en summerkrets 6 til en summerspenning som representerer en periferikarakteristikk for gradientpeilesystemet. I tilknytning til summer-kretsen 6 er det innkoblet et 90°-fasedreieorgan 7, hvorved det oppnås at differensialspenningene ved utgangene av differensialkretsene 4 og 5 samt summerspenningen ved utgangen av 20°-fasedreieorganet 7 er i fase med hverandre. 90°-fasedreieorganet 7

er forbundet med en forstérker 8, hvis forsterkningsgrad er be-stemt i avhengighet av avstanden d mellom omformerne henholdsvis la og lb samt 2a og 2b i forhold til en minimal bølgelengde \ for den maksimalt mottakbare signalfrekvens . Forsterkningsfaktoren ut-gjør Tf -d/2

Det<e>¥ra tidligere kjent, at det kan frembringes en kardioide-karakteristikk av en ottetallskarakteristikk og en periferikarakteristikk. Ifølge oppfinnelsen dreies en slik kardioidekarakter-istikk, ved at differensialspenningen ved utgangen av differensialkretsen 4 multipliseres med cosinus til en 360°-innstillbar rotasjonsvinkel i en multiplikasjonskrets 9. Rotasjonsvinkelen j\innstilles kontinuerlig i et vinkelstillerorgan 10, hvis utgangs-side er forbundet med en cosinusfunksjonsgiver 11.

Differensialspenningen ved utgangen av den andre differensialkrets 5 multipliseres med sinus til den innstilte rotasjonsvinkel yi i en multiplikasjonskrets 12. Multiplikasjonskretsen 12 er i dette øyemed forbundet med vinkelstillerorganet 10 gjennom en sinusfunksjonsgiver 13. Den med cos y\ multipliserte differensialspenning fra differensialkretsen 4 og den med sin ^ multipliserte differensialspenning fra differensialkretsen 5 sammentelles i en første addisjonskrets 14 og overføres til en andre addisjonskrets 15. Den andre inngang av den andre addisjonskrets 15 er forbundet med forsterkeren 8.

Det opptrer, ved utgangen av den andre addisjonskrets 15, et kardioidesignal 16 som angir kardioidekarakteristikken i avhengighet av rotas jonsvinkelen y\ . Ved omstilling av rotas jonsvinkelen y\ i vinkelstillerorganet, vil kardioiden dreies i overensstemmelse med størrelsen av vinkelforandringen. Dette innebærer,.hvis kardioidens innbuktning peker i innfallsretningen , at kardioidesignalet 16 gjennomløper et minimum, som følge av at andelen av bølge-energi fra innfallsretningen S, er avskjermet, slik at utelukkende andelen fra innfallsretningen S2gjenstår. På samme måte antar kardioidesignalet en minimumsverdi når rotasjonsvinkelen y> peker i innfallsretningen S2, og det bare mottas bølgeenergi fra innfallsretningen S1. Kardioidesignalets 16 minimumsverdi vil følge-lig være et indisium på mottakelse av bølgeenergi fra innfallsretningene henholdsvis S1og S2- Rotasjonsvinkelen y\er derved lik innfallsvinkelen henholdsvis a og 3.

Ved et akustisk gradientpeilesystem er det, ved avlytting

av en høytaler 17, for eksempel mulig å bestemme rotasjonsvinkelen y\for en støykilde. Det er selvsagt likeledes mulig, å fremstille kardioidesignalet 16 i avhengighet av rotasjonsvinkelen j\ på en angiveranordning 18.

En videreutforming av oppfinnelsen er vist i fig. 2."Ved

hjelp av den roterende kardioide avskjermes de enkelte signal-kilders innfallsretninger og S^. Kardioidesignalet 16 fra den andre addisjonskrets 15 overføres derved til to multiplika-sjonskretser 19 med tilknyttete integrerere 20, som danner to korrelatorer 21 og 22. Korrelatorens 21 andre inngang er forbundet med utgangen av differensialkretsen 4, mens korrelatorens 22 andre inngang er forbundet med utgangen av differensialkretsen 5. Kardioiden dreies ved hjelp av vinkelstillerorganet 10. Når rotasjonsvinkelen^v er nøyaktig lik innfallsvinkelen 3, avskjermes signalkilden fra denne innfallsretning S^, idet korrelatorenes 21 og 22 utgangsspenninger derved har en innbyrdes faseforskyvning som er nøyaktig lik innfallsvinkelen a, og en størrelse som bestemmes av amplituden for bølgeenergien fra den signalkilde som ligger under innfallsvinkelen a. Streken på et katoderørs 23 billedskjerm slår om fra signalkildenes tyngdepunkt og peker i innfallsretningen S2- Hvis kardioiden svinger videre, til rotasjonsvinkelen er nøyaktig lik innfallsvinkelen a , vil den bølgeenergi som, under innfallsvinkelen a, faller inn mot gradientpeilesystemet, avskjermes, slik at den bølgeenergi som treffer gradientpeilesystemet under innfallsvinkelen 3/blir angitt.

På billedskjermen for katodestrålerøret 23, hvis intensitetstasteinngangen er forbundet med 90°-fasedreieorganet 7, blir det på denne måte gjengitt to streker som angir innfallsretningene a og 3 for bølgeenergien fra to signalkilder.

For angivelse av innfallsretningene S1, S2,..., Sr for n signalkilder, blir det, som vist i fig. 3, oppbygget (n-1) bearbeidelseskanaler VI, V2,..., V(n-l). Hver av bearbeidelseskanalene VI, V2,..., V<n-1) består av et vinkelstillerorgan 101, 102,..., 10(n-1) med tilkoblete sinusfunksjonsgivere 111, 112,..., 11(n-1)

og kosinusfunksjonsgivere 121, 122,..., 12(n-1), hvis utgangssider er forbundet med hver sin inngang av en multiplikasjonskrets 91

og 131, 92 og 132, 9(n-l) og 13(n-l), samt en første addisjons-

krets 141, 142,..., 14(n-l), en andre addisjonskrets 151, 152,.., 15(n-1), en logikk-krets 261, 262,..., 26(n-1) og to korrelatorer 211 og 221, 212 og 222,..., 21(n-l) og 22(n-l).

I

I

Den frie inngang av multiplikasjonskretsene 91, 92,...,9(n-1)

i hver bearbeidelseskanal VI, V2,..., V(n-l) er sammenkoblet med differensialkretsen 4. Den andre inngangsside av multiplikasjonskretsen 131, 132,1.., 13(n-1) er forbundet med dif ferensialkret-

sen 5. Inngangssiden av den andre addisjonskrets 151, 152,...,

15(n-l) er forbundet med den første addisjonskrets 141, 142,..., 14(n-1) og med utgangen av forsterkeren 8, mens utgangssiden er forbundet med en inngang av de to korrelatorer 211 og 221, 212

og 222,..., 21(n-1) og 22(n-1),.hvorved korrelatorenes 211, 212,

..., 21(n-1) er sammenkoblet med utgangen av differensialkretsen 4 og korrelatorenes 221, 222,..., 22(n-1) med utgangen av differensialkretsen 5.

Korrelatorenes 211 og 221 utganger danner utgangene av be-. arbeidelseskanalen VI. Korrelatorens 211 utgang er tilknyttet en inngang av en første summerkrets 241 og korrelatorens 221 utgang er forbundet med en inngang av en andre summerkrets 24 2. De øvrige bearbeidelseskanalers V2,..., V(n-l) utganger er på samme måte forbundet med de to summerkretser 241 og 24 2 som styrer avbøyeren-

hetene for katodestrålerøret 23, hvis intensitetstasteinngangen mottar 90°-fasedreieorganets 7 konfase utgangssummesignal.

For hver bearbeidelseskanal VI, V2,..., V(n-l) blir det

dannet en kardioide som dreies med vinkelstillerorganene 101.,,, 10 (n-1) som av 'den grunn er forbundet med en utløserkrets 25.

Ved innledningen av en bearbeidelsesperiode er samtlige vinkelstillerorganer 101, 102,..., 10(n-1) innstilt på en referanseret-ning y\ o lik null og aktiviseres av utløserkretsen 25. Kardioiden som dannes med bearbeidelseskanalen VI, begynner sin dreining. Når rotasjonsvinkelen ^ er lik innfallsvinkelen 3 og kardioidens innbuktning peker, i innfallsretning S1, forandres utgangssignalet ved utgangen av den andre addisjonskrets 151 i bearbeidelseskan-

alen VI. Denne forandring bedømmes i den logikk-krets 261 som er ! forbundet med iutgangen av den andre addisjonskrets 151. Logikk-kretsen 261 stopper vinkelstillerorganet 101 og innfallsretningen S1avskjermes av den første bearbeidelseskanal VI. Da innfallsretningen S, således er avskjermet, vil streken som i mellomtiden har angitt tyngdepunktet for samtlige innfallsretninger S^, S^,

..., S ,■ på katoderørets 23 billedskjerm, slå om.

Utløserkretsen 25 frigjøres atter ved hjelp av logikk-kretsen 261, og vinkelstillerorganene 102, 103,..., 10(n-1) utløses. Kardioiden som er -dannet med bearbeidelseskanalen V2, fortsetter sin dreining, til rotas jonsvinkelen har nådd innf allsretningen S,,.

Fra utgangen av den andre addisjonskrets 152 avgis en tilbakemel-ding til logikk-kretsen 262, hvorved vinkelstillerorganet 102 stop-pes. Den påfølgende bearbeidelseskanal aktiviseres deretter gjennom utløserkretsen 25, til angivelsen på katodestrålerøret 23 atter slår om.

På samme måte aktiviseres de øvrige bearbeidelseskanaler,

helt til streken på katodestrålerørets 23 billedskjerm ikke lenger slår om, idet det da er avskjermet (n-1) signalkilder. På vinkelstillerorganene 101, 102,..., 10(n-1) og på katodestrålerørets 23 billedskjerm kan disse n innfallsretninger , S^ i • • • S avleses.

Claims (5)

1. Gradientpeilesystem for angivelse av innfallsretninger for elektromagnetiske eller akustiske bølger, som består av fire omformere som er anordnet parvis loddrett mot hverandre og hvor hver innbyrdes avstand er liten i forhold til bølgelengden ved en maksimalt mottakelig signalfrekvens for bølgene, hvor omformerne, gjennom regulerforsterkere, er forbundet med en summerkrets som er innkoblet foran et 90°-fasedreieorgan (7) og parvis er forbundet med hver sin differensialkrets, karakterisert ved at utgangen av 90°-fasedreieorganet (7) er sammenkoblet med inngangen av en forsterker (8) hvis forsterkningsgrad er innstilt proporsjonalt med et produkt av omformernes (la,lb, 2a og 2b) innbyrdes avstand (d) og den maksimale signalfrekvens, og at det i tilknytning til hver differensialkrets (4 og 5) er innkoblet en multiplikasjonskrets (9 og 12), idet en andre inngang av den ene multiplikasjonskrets (12) er forbundet med en sinusfunksjonsgiver (13) for en rotasjonsvinkel ^1 , mens en andre inngang av den annen multiplikasjonskrets (9) er forbundet med en cosinusfunksjonsgiver (11) for rotasjonsvinkelen y <y> , og at et kontinuerlig innstillbart vinkelstillerorgan (10) for rotasjonsvinkelen ji er forbundet med sinusf unks jonsgiveren (13) og med cosinusfunksjonsgiveren (11) , og at utgangene av multiplikasjonskretsene (9 og 12) er sammenkoblet med inngangene av en første addisjonskrets (14), samt at det i tilknytning til den første addisjonskrets (14) og forsterkeren (8) er innkoblet en andre addisjonskrets (15) idet en angiveranordning (18) er forbundet med den andre addisjonskrets (15) og vinkelstillerorganet (10) .

2. Gradientpeilesystem i samsvar med krav 1, karakterisert ved at det i tilknytning til den andre addisjonskrets (15) er innkoblet to korrelatorer (21 og 22) hvorved hver av de andre innganger av de to korrelatorer (21 og 22) er forbundet med utgangene av differensialkretsene (4 og 5), og at korrelatorenes (21 og 22) utganger er forbundet med avbøyeren-heten og utgangen av 90°-fasedreieorganet (7) med intensitetstasteinngangen for et katodestrålerør (23) .

3. Gradientpeilesystem i samsvar med krav 2, karakterisert ved at det i tilknytning til differensialkretsene (n-1), for samtidig angivelse av innfallsretningene (Sl,S2, ..., Sn) for n signalkilder, er innkoblet bearbeidelseskanaler (VI, V2/ ...V(n-1)), hvor hver kanal omfatter en sinus- og cosinusfunksjonsgiver (111,..., ll(n-l) samt 131,..., 13(n-l)) og et vinkelstillerorgan (101, 102,..., 10(n-1)), en tilknyttet, første addisjonskrets (141, 142,..., 14(n-1), en andre addisjonskrets (151, 152,..., 15(n-l)) og to korrelatorer '(211, 212,... 21(n-l)) samt 221, ..., 22(n-l)), og at den ene inngang av den andre addisjonskrets (151, 152,..., 15(n-1) er forbundet med utgangen av den første addisjonskrets (141,..., 14(n-1)) mens den andre inngang av den andre addisjonskrets (151,..., 15(n-l)) er forbundet med 90°-fasedreieorganet (7), og at utgangen av den andre addisjonskrets (151,..., 15(n-l)) er sammenkoblet med de første innganger av de to korrelatorer (211,..., 21(n-l) samt 221, ...,22(n-1) idet hver av de andre innganger av de to korrelatorer (211,..., 21(n-1) samt 221,..., 22(n-1)) er forbundet med utgangen av en av de to differensialkretser (4 og 5), og utgangen av den ene korrelator (211,..., 21(n-l)), som utgang for hver bearbeidelseskanal (VI, V2,..., V(n-l)), er forbundet med en første summerkrets (241) mens utgangen av den andre korrelator (221,..., 22(n-1)), som andre utgang for hver bearbeidelseskanal (VI, V2,... , V(n-l)), er forbundet med en andre summerkrets (242), idet summerkretsene (241 og 242) er forbundet med katodestrålerørets (23) avbøyerenheter.

4. Gradientpeilesystem i samsvar med krav 2 eller 3, karakterisert ved at sinusfunksjonsgiveren (13) og cos-inusf unks jonsgiveren (11), sammen med vinkelstillerorganet (10), danner et sin-cos-potensiometer.

5. Gradientpeilesystem i samsvar med krav 2 eller 3, karakterisert ved at sinusfunksjonsgiveren (13) og cos-inusf unks jonsgiveren (11) er anordnet i form av en ROM-krets.