DE1021908B - Empfangsanordnung fuer ein Drehfunkfeuer - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Gegenstand der Erfindung ist eine Empfangsanlage zur Richtungsbestimmung durch Phasenvergleich in Verbindung mit einem Drehfunkfeuer, welches ein mehrblättriges Diagramm ausstrahlt.

Durch die Rotation des Richtdiagramms mit einer bestimmten Frequenz erscheint an einem fernen Empfangsort die Hochfrequenzenergie mit einer Grundfrequenz der Rotation und gemäß der Gesamtzahl der Strahlungsblätter mit einer Harmonischen dieser Grundfrequenz amplitudenmoduliert. Die durch diese Umdrehung erzeugte Grundfrequenz kann als die die Peilung enthaltende Hüdlkurve betrachtet werden.

Es werden vom Funkfeuer auch phasenstarre Bezugssignale als Modulation eines Trägers ausgesendet, umd zwar immer dann, wenn ein Strahlungsblatt des Diagramms durch eine bestimmte Richtung geht. Die am Empfangsoirt vorliegenden Modulationsspannungen stehen daher so in Beziehung, daß bei einem bestimmten Azimut, beispielsweise Nord, die aus der Hüllkurve gewonnene Frequenz und die Bezugsfrequenz in Phase sind. In anderen Richtungen als der Nordrichtung hat die Hüllkurve gegenüber der Bezugsfrequenz eine Phasenverschiebung. So kann die Peilung eines Flugzeuges in bezug auf das Funkfeuer in bekannter Weise durch einen Phasenvergleich festgestellt werden.

Beim Vergleich einer durch Rotation entstandenen Sinuswelle mit einer Bezugswelle ist die Phasendifferenz proportional dem Azimut; 1° Phasendifferenz entspricht also einem Winkel von 1° in der Azimutmessung. Das ergibt eine geringe Empfindlichkeit, außerdem gibt ein einblättriges Diagramm, beispielsweise in Form einer Kardioide, Anlaß zu Peilungenauigkeiten. Um das zu vermeiden, wird der Peilstrahl mit Harmonischen der Umdrehungsfrequenz moduliert, d. h. das Funkfeuer besitzt ein mehrblättriges Diagramm. Empfangsseitig wird dann dieses mehrblättrige Diagramm im Sinne einer Grobmessung in bezug auf ein amplitudenmäßig hervorgehobenes Strahlungsblatt und im Sinne einer Feinmessung des Azimuts in bezug auf die Gesamtheit aller Blätter ausgewertet. Die bekannten Funkfeuer dieser Art sind naturgemäß allen Störungen der Wellenausbreitung unterworfen. Insbesondere kommt es in der Praxis oft vor, daß die Bezugssignale von den Störungen überdeckt werden, wenn als Bezugs welle eine Sinusspannung verwendet wird.

Es ist daher bereits vorgeschlagen worden, die Bezugssignale als Impulse auszusenden. Aber auch dieses System ist nicht unempfindlich gegen sehr starke Störungen, z. B. durch Rauschen, andere Sender oder atmosphärische Störungen.

Erfindungsgemäß wird daher eine Empfangsanordnung zur Richtungsbestimmung durch Phasenvergleich vorgeschlagen, welche in Verbindung mit einem Dreh-Empfangsanordnung für ein Drehfunkfeuer

Anmelder:
International

Standard Electric Corporation,
New York, N. Y. (V. St. A.)

Vertreter: Dipl.-Ing. H. Ciaessen, Patentanwalt,
Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Sidney B. Pickles, Monterey, Calif. (V. St. Α.),
ist als Erfinder genannt worden

funkfeuer der oben beschriebenen Art zusammenarbeiten kann, welches ein mehrblättriges Diagramm ausstrahlt und so empfangsseitig eine Amplitudenmodulation der Hochfrequenzenergie entsprechend der Grundfrequenz der Rotation und einer Harmonischen davon gemäß der Mehrblättrigkeit des Strahlungsdiagramms hervorruft, die beide hinsichtlich der Phase mit ebenfalls vom Funkfeuer ausgesendeten phasenstarren Bezugssignalen mit Hilfe einstellbarer Phasenschieber verglichen werden. Der Empfänger gemäß der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, daß er je einen zum Phasenvergleich herangezogenen Oszillator für die Grundfrequenz und die entsprechende Harmonische enthält, die von den empfangenen und vom Peilsignal getrennten, als Impulse vorliegenden Bezugssignalen hinsichtlich der Phase synchronisiert werden.

In weiterer Ausbildung der Erfindung sind diese Oszillatoren in bekannter Weise frequenzstabilisiert, so daß sie auch dann eine Zeitlang phasenstabil weiterarbeiten, wenn die Bezugssignale für kurze Zeit infolge von Störungen verlorengehen sollten.

Die Erfindung und deren weitere Vorteile werden an Hand der folgenden Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Drehfunkfeuers, welches geeignet ist, mit der Empfangsanordnung gemäß der Erfindung zusammenzuarbeiten;

Fig. 1 a ist eine schematische Darstellung des benutzten Antennensystems des Drehfunkfeuers;

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iiehnier 13 die Funktion des Stromtors 15 α. Stromstöße vom Oszillator 14 werden hindurchgelassen, der Zwischenträgergenerator 18 mit der Frequenz f_t wird dadurch frequenzmoduliert und der Hochfrequenz-

5 träger mit der Frequenz /,. amplitudenmoduliert. Wenn also ein Strahlungsblatt die Bezugsrichtung passiert, werden dem Träger die Bezugsfrequenzen aufgedrückt und an alle Empfänger, gleichgültig in welcher Lage, ausgesendet. Die Strahlung des Antennensvstems I

ο enthält also einen mit der Grundfrequenz und einer Harmonischen amplitudenmodulierten Träger mit zwei Zwischenträgerfrequenzen, die mit dem Bezugssignal der Grundfrequenz und der Harmonischen frequenzmoduliert sind.

Der in Fig. 2 gezeigte, im Flugzeug untergebrachte Empfänger 19 enthält eine nicht gerichtete Empfangsantenne 20, den üblichen Überlagerungsempfänger mit dem Hochfrequenzverstärker 21, dem Oszillator 22 und der Mischstufe 23 sowie den Zwischenfrequenz-

Fig. 1 b ist eine graphische Darstellung des Horizontal-Strahlungsdiagramms des Antennensystems der Fig. 1, und

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild des Empfängers, der in Verbindung mit diesem Funkfeuer zur Anwendung kommt.

Fig. 1 zeigt schematisch den Sender dies Funkfeuers mit der Antenne 1, welcher die Trägerfrequenz, z. ß. 1000 MHz, von der Energiequelle 2 mittels der Antennenkopplung 3 zugeführt wird. Das Antennen- ¹⁰ system 1 besteht aus einem festen Träger 4, der zum Zweck des besseren Verständnisses schematisch als einfacher Dipol gezeichnet ist. Wenn eine Bündelung des Vertikaldiagramms verlangt ist, kann selbstverständlich auch eine Mehrebenenanordnung von Dipolen ¹S vorgesehen sein. Auf einer Scheibe 5, in deren Mitte der Strahler 4 steht, ist eine Mehrzahl von Reflektoren 6 und 7 (Fig. 1 und 1 a) vorgesehen. Die Scheibe 5 rotiert mit bestimmter Geschwindigkeit, z. B. 30 U/sec,

mit Hilfe des Motors 8 und einer Getriebemechanik 9. 20 verstärker 24. Die Ausgangsklemmen des Zwischen-Auf diese Weise erzeugen die Reflektoren 6 und 7 das frequenzverstärkers 24 sind mit dem Gleichrichter 25 Strahlungsdiagramm mit einer Vielzahl von Strah- verbunden, an dessen Ausgang die einzelnen Kompolungsblättern, wenn die Antenne 4 mit Hochfrequenz- nenten voneinander getrennt werden. An den Gleichenergie gespeist wird. Der Reflektor 6, welcher näher richter 25 ist der Tonverstärker 26 angeschlossen, der am Strahler 4 angeordnet ist, erzeugt eine Strahlung 25 die die Peilung beinhaltende Hüllkurve, liesteheud aus größerer Feldstärke als die Reflektoren 7. Das von der der Grundfrequenz und der betreffenden Harmoni-Antenne erzeugte Diagramm 16 ist in der Fig. Ib sehen, verstärkt. Die Tonfrequenzspannung, die hindargestellt. Es enthält ein amplitudenmäßig hervor- sichtlich ihrer Phasenlage der Winkelstellung des gehobenes Strahlungsblatt 16 a und Strahlungsblätter Empfängers in bezug auf das Funkfeuer entspricht. 16b und 16c von kleinerer Amplitude. Umgekehrt 30 wird mit dem Phasenkomparator 27 verbunden,
kann auch der Reflektor 6 an der Peripherie der Um die Bezugssignale zu erhalten, wird die Aus-

gaugsspannung des Gleichrichters 25 den Filtern 28 und 29 zugeführt. Das Filter 28 läßt nur die Signale des Zwischenträgers der Frequenz Z₁, z. B. 50 kHz, amplitude. 35 hindurch. Diese Frequenz wird dem Frequenzdemodu-

Durch die Rotation des Diagramms der Fig. 1 b lator 30 zugeführt, dessen Ausgangsspannung Impulse

entsprechend der Grundfrequenz der Rotation des Strahlungsdiagramms enthält. Diese Bezugsimpulse der Grundfrequenz synchronisieren einen Oszillator maß der Anzahl aller Strahluingsblätter 16 a, 16 b und 40 31 in Verbindung mit einem Frequenzstabilisator 31 a, 16c moduliert. Eine größere Anzahl von Reflektoren welcher eine Sinuswelle der Grundfrequenz der Rota- oder andere Reflektor- und. Speiseanordnungen können tion erzeugt.

benutzt werden, wenn die Strahlung in noch mehr Das Filter 29 siebt aus der Ausgangsspannung des

Blätter aufgespalten werden soll. Die am Empfangs- Gleichrichters 25 das Signal des mit der Harmoniort auftretende Ordnungszahl der Oberwelle hängt 45 sehen modulierten Zwischenträgers f_± aus. Diese Frenaturgemäß von der Anzahl der Strahlungsblätter des quenz /., wird dem Frequenzdemodulator 32 zugeführt, Antennensystems des Funkfeuers ab. Der Motor 8 dessen "Ausgangsspannung Impulse mit einer der treibt ebenfalls die Scheiben 10 und 11 aus nichtmagne- Harmonischen gleichen Folgefrequenz enthält. Diese tischem Material synchron mit der Scheibe 5 zur Er- der Harmonischen entsprechenden Bezugsimpulse zeugung von Bezugsimpulsen für die Grundfrequenz 50 werden dazu l)enutzt, den Oszillator 33 in Verbindung und die Harmonische. Jeder der Scheiben 10 und 11 mit dem Frequenzstabilisator 33 a zu synchronisieren, sind magnetische Abnehmer 12 und 13 zugeordnet, in Die Ausgangsspannung dieses Oszillators ist die sinusdenen jedesmal dann Stromstöße erzeugt werden. förmige Bezugsfrequenz der Harmonischen,
wenn die auf den rotierenden Scheiben 10 und 11 Die Sinusspannung der Grundfrequenz des Oszil-

montierten Eisenstückchen 10a und 11a durch die 55 lators 31 wird über einen Phasenschieber 34 dem Polschuihe der magnetischen Abnehmer hindurch- Phasenkomparator 27 zugeführt, wo sie mit der Grundbewegt werden. Die Eisenstückchen sind in solchem frequenz der die Peilung l>einhaltenden Welle ver-Winkelabstand auf dem Außenrand der Scheiben 10 glichen wird. Bei Inbetriebnahme des Gerätes ist eine und 11 angebracht, daß sie die Abnehmer 12 und 13 einmalige Einregulierung des Phasenschiebers 34 notgerade dann passieren, wenn das entsprechende Strah- 60 wendig, um die Grundwelle des die Peilung beinhaltenlungsblatt durch eine festgelegte Bezugsrichtung, den Signals und die Grundwelle der Bezugsfrequenz beispielsweise Nord, hindurchgeht. Die Ausgangs- des Oszillators 31 zwecks Eichung in Übereinstimmung Spannung des magnetischen Abnehmers 12 synchroni- zu bringen. Zu diesem Zweck wird der Empfänger siert die Öffnungsphase eines Stromtors 15, welches genau nördlich des Funkfeuers aufgestellt. Jeder Stromstöße vom Oszillator 14 hindurchläßt und so den 65 andere Azimut des Empfängers in bezug auf das Zwischenträger f_t des Zwischenträgergenerators 17 in Funkfeuer kann dann mittels der Einstellvorrichtung seiner Frequenz moduliert. Der frequenzmodulierte 36 des Phasenschiebers genau eingestellt werden.
Zwischenträger wird dazu benutzt, um den Hoch- Die harmonische Sinusspannung des Oszillators 33

frequenzträger aus der Quelle 2 in seiner Amplitude wird über den Phasenschieber 35 dem Phasenkompazu modulieren. In gleicher Weise steuert der Ab- 70 rator 27 zugeführt und ebenfalls mit der Peilspannung

Scheibe 5 angeordnet sein und die Reflektoren 7 in geringerem Abstand, vom Strahler. In diesem Falle erzeugen die Reflektoren 7 eine stärkere Strahlungs-

wird am Empfangsort die Strahlung mit der von der Rotation abhängigen Grundfrequenz des größeren Blattes 16a und mit einer harmonischen Frequenz ge-

verglichen. Für irgendeine Lage des Empfängers gegenüber dem Funkfeuer werden so viele Übereinstimmungspunkte zwischen der harmonischen Sinuswelle und der Harmonischen des die Peilung enthaltenden Signals festgestellt, wie die Ordnungszahl 5 der Harmonischen beträgt. Beispielsweise werden für die 3. Harmonische drei Stellungen des Phasenschiebers 35 vorhanden sein, wo die harmonische Bezugswelle und die Harmonische des die Peilung beinhaltenden Signals koinzident sind. Die Peilanzeige, die aus dem Vergleich der Grundwelle gewonnen wird, ist notwendig, um die Mehrdeutigkeit der Harmonischen zu beseitigen. Die Peilanzeige, die man durch Vergleich der Harmonischen erhält, hat jedoch eine größere Empfindlichkeit und ist deshalb auch genauer in der Ablesung als die Anzeige, die aus dem Vergleich der Grundwellen gewonnen wird.

Der Phasenschieber 34 kann mit dem Phasenschieber 35 durch ein mechanisches Getriebe 37 dergestalt gekoppelt sein, daß der Phasenschieber 35 drei komplette Umdrehungen macht, wenn der Phasenschieber 34 eine einzige macht. Auf diese Weise wird die Mehrdeutigkeit der Harmonischen automatisch beseitigt, und die Anzeige der Einstellvorrichtungen 36 und 38 der Phasenschieber 34 und 35, die die Koinzidenz von Peilungs- und Bezugssignalen anzeigen, stellt den wirklichen Azimut des Empfängers in bezug auf das Funkfeuer dar. Darüber hinaus ist ein Meßgerät 39 mit der Vergleichsschaltung 27 so verbunden, daß es die Abweichung der Phase der verglichenen Signale von der festgestellten Phase der Schieber 34 und· 35 anzeigt.

Die Erfindung wurde an Hand eines Ausführungsbeispiels beschrieben. Dies stellt jedoch keine Beschränkung ihres Wesens und ihrer Anwendbarkeit im Rahmen der Erfindung dar.

Claims (3)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Empfangsanordnung zur Richtungsbestimmung durch Phasenvergleich in Verbindung mit einem Funkfeuer, welches einen rotierenden, mehrblättrigen, gerichteten Peilstrahl aussendet, der empfangsseitig eine Amplitudenmodulation der Hoehfrequenzenergie entsprechend der Grundfrequenz der Rotation und einer Harmonischen davon gemäß der Mehrblättrigkeit des Strahlungsdiagramms hervorruft, die beide hinsichtlich der Phase mit ebenfalls vom Funkfeuer ausgesendeten phasenstarren Bezugssignalen mit Hilfe einstellbarer Phasenschieber verglichen werden, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger je einen zum Phasenvergleich herangezogenen Oszillator für die Grundfrequenz und die entsprechende Harmonische enthält, die von den empfangenen und vom Peilsignal getrennten, als Impulse vorliegenden Bezugssignalen hinsichtlich der Phase synchronisiert werden.

2. Empfangsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Oszillatoren frequenzstabilisiert sind.

3. Empfangsanordnung· nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die einstellbaren Phasenschieber in die Zweige für die Bezugssignale eingeschaltet sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 564 703.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 847/238 12.