DE1296222B

DE1296222B - Peilvorrichtung mit mindest zwei in einem die Peilbasis bildenden Abstand angeordneten Empfangswandlern

Info

Publication number: DE1296222B
Application number: DEM68522A
Authority: DE
Inventors: Keller Ernest Al; Rail Donald Owen
Original assignee: Motorola Inc
Current assignee: Motorola Solutions Inc
Priority date: 1965-03-03
Filing date: 1966-02-25
Publication date: 1969-05-29
Also published as: US3339204A; GB1144361A; US3383690A; FR1470622A

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf eine Peilvorrichtung geschaltet ist. Ferner kann jeder Impulserzeuger zwei

mit mindestens zwei in einem die Peilbasis bildenden bistabile Schalter und ein UND-Gatter aufweisen, das

Abstand zugeordneten Empfangswandlern und an mit den bistabilen Schaltern des jeweils anderen Im-

diese angeschlossenen Impulserzeugern, deren an den pulserzeugers verbunden ist.

Nulldurchgängen der empfangenen Signale erzeugten 5 Nach einem weiteren Merkmal der Erfindung weist

Impulse zur Bestimmung des Phasenunterschiedes die Anzeigevorrichtung zwei Integratoren auf, die je

zwischen den von beiden Wandlern empfangenen über ein Eingangsgatter an den Ausgang je eines

Signalen ausgewertet werden. Impulserzeugers angeschlossen sind. Parallel zu den

Es ist in vielen Fällen erwünscht, die Richtung Kondensatoren der Integratoren liegen Schalter und

einer Signalquelle bestimmen zu können, wenn die io eine Steuerschaltung, welche die Schalter geschlossen

Signale zusammen mit Rauschanteilen empfangen hält, solange die Eingangsgatter gesperrt sind,

werden. Es sind hierfür verschiedene Anlagen be- Es empfiehlt sich ferner, die Impulserzeuger auf

kannt, die unter anderem auf dem Phasensummations- die positiven Nulldurchgänge der empfangenen

prinzip arbeiten oder bei denen elektrisch gesteuerte Signale ansprechen zu lassen.

Richtantennengruppen und Verzögerungskompensa- 15 In einer vorteilhaften Weiterbildung sind die beitionsverfahren benutzt werden. Bei derartigen An- den Wandler in einem Abstand von einer viertel lagen kann von Korrelationsverfahren Gebrauch ge- Wellenlänge der höchsten Empfangsfrequenz angemacht werden. Sie arbeiten zufriedenstellend, wenn ordnet, wobei jeder Wandler mit je einem Eingang die Eigenschaften des Signals hinreichend gut be- zweier bistabiler Schalter und der Zwischenschaltung kannt sind. Sie sind jedoch nicht mit Erfolg einzu- 20 einer Umkehrstufe zwischen dem Ausgang des einen setzen, wenn das Signal unter dem Rauschpegel liegt Wandlers und den Eingängen der bistabilen Schalter und die Signalperameter nicht hinreichend bekannt derart verbunden ist, daß der eine Schalter ein Aussind. Darüber hinaus erfordern sie große und un- gangssignal abgibt, wenn der andere Wandler ein handliche Antennen- oder Wandlergruppen, die ver- Signal an beide Schalter liefert, und der andere Schalhältnismäßig kostspielig sind. Außerdem ist die er- 25 ter ein Ausgangssignal abgibt, wenn der andere forderliche Signalverarbeitungsvorrichtung kompli- Wandler an beide Schalter ein Signal liefert, ziert und teuer. Es ist ferner vorteilhaft, in an sich bekannter Weise

Eine bekannte Anordnung arbeitet mit elektro- zur eindeutigen Bestimmung der Peilrichtung in der magnetischen Wellen, und zwar mit Hilfe eines Ebene zwei im Winkel zueinander zugeordnete Teil-Antennensystems, insbesondere Adcock-Antennen- 30 basen vorzusehen, deren Wandlerpaare mit je einer systems großer Basisbreite. Hierbei wird die Mehr- Auswerteschaltung gemäß der vorstehenden Ausfühdeutigkeit bei der Auswertung der von einem Anten- rungen verbunden sind und daß ein Wandler beiden nenpaar gelieferten Signale zur Bestimmung der Peil- Paaren gemeinsam ist. Zur eindeutigen Bestimmung richtung dadurch beseitigt, daß die Frequenz der bei der Peilrichtung im Raum sind drei im- Winkel zuden Nulldurchgängen der von beiden Antennen 35 einander angeordnete Peilbasen vorgesehen und ein empfangenen Signale so weit geteilt wird, bis über Wandler den Wandlerpaaren aller drei Teilbasen geden gesamten Peilwinkelbereich nur noch eine ein- meinsam zugeordnet.

zige eindeutige Anzeige vorhanden ist. Um dieses zu Die Peilvorrichtung eignet sich für die Bestimerreichen, ist ehe phasenrichtige Steuerung des Fre- mung der Richtung einer Welle mit endlichem quenzteilers erforderlich, die unter Zuhilfenahme von 40 Energieinhalt, die bei Vorhandensein von willkürzwei Hilfsantennen bewirkt wird. Der Abstand dieser liehen Signalen, die stärker als die interessierende beiden Hilfsantennen ist hierbei von Bedeutung, und Welle sind, während einer gegebenen Zeitspanne aus er ist kleiner als die halbe Wellenlänge der zu emp- einer bestimmten Richtung kommen. Die Vorrichfangenden Signale bemessen. Dieser Abstand ent- tung kann für Tonfrequenz- oder Hochfrequenzspricht dann nicht der Länge der Peilbasis, da diese 45 wellen verwendet werden, die über die Luft oder kleiner als die halbe Wellenlänge der empfangenen durch Wasser übermittelt werden. Die Wellen wer-Signale ist. den von Wandlern oder Fühlern aufgenommen, die Es ist Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die um einen Betrag voneinander entfernt angeordnet Anzeige der Richtung eines bestimmten Signals aus sind, der kleiner als die Hälfte der Wellenlänge einer vorgegebenen Richtung beim Vorliegen von so der höchsten aufzunehmenden Frequenz ist. Der Rauschsignalen willkürlicher Verteilung, wobei letz- Wandler kann bei einer in Luft und bei Tontere stärker als das bestimmte Signal sein können, frequenzen arbeitenden Vorrichtung ein Mikrophon, eindeutig zu ermitteln. Erfindungsgemäß geschieht bei einer in Wasser arbeitenden Vorrichtung ein das dadurch, daß die Länge der Peilbasis kleiner als Hydrophon oder bei einer mit Hochfrequenz arbeidie halbe Wellenlänge, höchstens so groß wie die 55 tenden Vorrichtung eine Dipolantenne sein, Signale halbe Wellenlänge der höchsten Empfangsfrequenz von zwei getrennt angeordneten Wandlern werden ist, daß jeder Wandler über ein Filter mit zwei beiden an die Verarbeitungseinrichtung angelegt, die die Wandlern zugeordneten Impulserzeugern verbunden Nulldurchgänge der Wellen ermittelt. Die eine Verist, die je nach der gegenseitigen Phasenlage der von arbeitungseinheit gibt einen Impuls ab, wenn eine den beiden Wandlern empfangenen Signale positive 60 Welle den ersten Wandler erreicht, wobei die Länge bzw. negative Ausgangsimpulse schon durch den des Impulses gleich der Zeit ist, die die Welle bis Phasenunterschied bestimmter Länge erzeugen, und zum Erreichen des anderen Wandlers benötigt, daß die Ausgänge der Impulserzeuger mit einer auf Die zweite Verarbeitungseinheit spricht auf die Unterschiede der Impulsfläche ansprechenden An- Zeitdauer einer aus der entgegengesetzten Richtung Zeigevorrichtung für den Peilwert verbunden sind. 65 kommenden Welle an den Wandlern an. Die Ausin einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist gangssignale der beiden Einheiten werden derart zuvorgesehen, daß zwischen die als Tiefpaß ausgebil- sammengefaßt, daß bei einer Übereinstimmung, was deten Filter und die Impulserzeuger je ein Begrenzer bei willkürlichen Signalen vorkommt, keine Anzeige

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erfolgt. Jedoch, wenn eine Welle aus einer gegebenen zum Wandler 11 laufenden Welle W₁ am Wandler Richtung empfangen wird und das Ausgangssignal 10. Entsprechend Kurve b kommt die Welle am der einen Einheit größer als das der anderen Einheit Wandler 11 zu einem späteren Zeitpunkt an. Der

ist, eine Anzeige erfolgt. Impulserzeuger 14 stellt fest, daß der Wandler 10

Eine eindeutige Anzeige der Richtung in einer 5 vor dem Wandler 11 betätigt wurde. Dieses »10 vor-Ebene erhält man, wenn zwei Vorrichtungen so zu- Il«-Signal bestimmt im Impulserzeuger einen posieinander angeordnet sind, daß sie auf Wellen an- tiven Impuls entsprechend Kurve c. Jeder Impuls

sprechen, die im rechten Winkel zueinander auf- beginnt, wenn die Welle W₁ am Wandler 10 einen

laufen. Durch zusätzliche Verwendung einer in einer positiven Nulldurchgang hat, und endet, wenn die

dritten Richtung arbeitenden Vorrichtung ergibt sich io Welle am Wandler 11 einen positiven Nulldurchgang

dann eine dreidimensionale Anzeige. hat. Der Impuls gibt infolgedessen die Zeit an, die

Obwohl die Vorrichtung hinsichtlich der Frequenz ein bestimmter Punkt der Welle W₁ braucht, um nicht kritisch ist, müssen die verarbeiteten Wellen vom Wandler 10 zum Wandler 11 zu gelangen,
eine Wellenlänge aufweisen, die mindestens gleich Die Welle W₂ läuft in der vom Wandler 11 zum dem doppelten Abstand der Wandler ist. Tiefpässe 15 Wandler 10 führenden Richtung. Die Kurve d nach können benutzt werden, um die von den Wandlern F i g. 2 zeigt die Welle W₂ beim Eintreffen am Wandan die Verarbeitungseinrichtung angelegten Signale ler 11. Der Impulserzeuger 15 wird durch die posizu begrenzen. Es kann besonders günstig sein, einen tiven Nulldurchgänge der Welle am Wandler 11 beBandpaß vorzusehen, um Niederfrequenzkompo- tätigt und durch den positiven Nulldurchgang der nenten auszuscheiden, die nicht von Interesse sind, ao Welle am Wandler 10 (Kurve e) gesperrt. In diesem Die gefilterten Signale können begrenzt werden, um Fall spricht der Wandler 11 vor dem Wandler 10 an. Rechteckwellen zu bilden, die schärfer definierte Der Erzeuger 15 gibt in diesem Fall entsprechend Nulldurchgänge aufweisen. »11 vor 10« eine negative Impulsfolge (Kurve/) ab.

Weitere Merkmale, Vorteile und Anwendungs- Wenn die Wellen W₁ und W₂ aus genau entgegenmöglichkeiten der Erfindung ergeben sich aus der 35 gesetzter Richtung kommen, sind die Ausgangsfolgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen impulse der Impulserzeuger 14 und 15 genau gleich, in Verbindung mit den Zeichnungen. Es zeigt jedoch von entgegengesetzter Polarität. Diese Aus-

F i g. 1 eine vereinfachte Form der Peilvorrichtung gangsimpulse werden durch die Anzeigeeinrichtung

nach der Erfindung, 16 zusammengefaßt, so daß kein Ausgangssignal

F i g. 2 Kurven, die die Arbeitsweise der Vorrich- 30 abgegeben wird. Wenn jedoch die Welle W₁ aus der

tung nach F i g. 1 veranschaulichen, gezeigten Richtung kommt und keine entsprechende

Fig. 3 ein Schaltbild für eine eindimensionale Welle aus der entgegengesetzten Richtung vorliegt,

Vorrichtung, wird der Impuls des Erzeugers 14 allein an die An-

F i g. 4 Kurven, die die Arbeitsweise der Vorrich- Zeigeeinrichtung 16 angelegt. Diese liefert dann eine

tung nach F i g. 3 veranschaulichen, 35 Anzeige der Welle W₁ (positiv). In ähnlicher Weise

F i g. 5 ein Schaltbild einer zweidimensionalen liefert nur der Erzeuger 15 einen Impuls, wenn nur

Vorrichtung, die Welle W₂ empfangen wird. Die Anzeigeeinrich-

Fig. 6, 7, 8 und 9 verschiedene Wandleranord- tung 16 kann unterscheiden, welcher der Erzeuger 14

nungen für zwei- und dreidimensionale Vorrich- oder 15 den größeren Impuls abgibt, woraus eine

tungen, 40 Anzeige der Richtung des Signals abgeleitet ist.

F i g. 10 eine vereinfachte Form der Peilvorrich- F i g. 3 zeigt detaillierter die Einrichtung nach tung und deren Funktionsweise in Abhängigkeit von Fig. 1. Die Wandler 10 und 11 haben einen Abeiner aus einer bestimmten Richtung stammenden stand, der kleiner als L/2 ist, wobei L die Wellen-Welle, länge der höchsten zu verarbeitenden Frequenz dar-

Fig. 11 die Arbeitsweise der Vorrichtung nach 45 stellt. Das Signal vom Wandler 10 wird über ein Fig. 10 mit Bezug auf Wellen, die aus entgegen- Filter 20 an einen Begrenzer 21 angelegt, der als begesetzten Richtungen stammen, und liebige bekannte Schaltung ausgebildet sein kann

F i g. 12 ein Blockschaltbild, das eine zweidimen- und der die Aufgabe hat, eine Rechteckwelle mit

sionale Vorrichtung nach der Erfindung veranschau- scharfen Nulldurchgängen zu liefern. Das Filter 20

licht. 50 muß eine obere Grenzfrequenz haben, die kleiner

In F i g. 1 ist eine Vorrichtung mit zwei Wandlern als 2 CIL ist, wobei C die Wellenausbreitungs-10 und 11 veranschaulicht. Diese können unter- geschwindigkeit ist. Das Filter 20 kann ein Tiefpaß schiedlich sein, was von den Wellen abhängt, deren sein. In bestimmten Anwendungsfällen kann jedoch Richtung bestimmt werden soll. Vom Wandler 10 ein Bandpaß zweckmäßiger sein, so daß Rauschaufgenommene Wellen werden über einen Gleich- 55 anteile mit niedrigen Frequenzen, die nicht zu berückrichter 12 den beiden Impulserzeugern 14 und 15 zu- sichtigen sind, ausgeschieden werden. Falls ein Signal geführt. Der Wandler 11 ist vom Wandler 10 in in einer Umgebung ermittelt werden soll, in der einem Abstand angeordnet, der kleiner als die halbe Rauschen unberücksichtigt bleiben kann, ist ein Wellenlänge der höchsten aufzunehmenden Frequenz Filter nicht erforderlich, solange die 2 C/L-Frequenzist. Die Wellen vom Wandler 11 werden über einen 60 grenze nicht überschritten wird.
Gleichrichter 13 ebenfalls an die Impulserzeuger 14 Die Signale vom Wandler 11 werden an das Filter und 15 angelegt. Der Ausgangsimpuls der Erzeuger 23 und den Begrenzer 24 angelegt, die entsprechend 14 und 15 wird einer Anzeigeeinrichtung 16 züge- aufgebaut sind. Die Impulse am Ausgang der Beführt, grenzer 21 und 24 werden einer Schaltanordnung

Die Arbeitsweise der Vorrichtung nach F i g. 1 sei 65 zugeführt, die bistabile Schaltelemente 25 und 26,

in Verbindung mit den in F i g. 2 veranschaulichten monostabile Schaltelemente 27 und 28 sowie UND-

Wellenformen erläutert. Die Kurve α nach F i g. 2 Gatter 29 und 30 aufweist. Der positive Impuls vom

zeigt die Ankunft der in Richtung vom Wandler 10 Begrenzer 21 wird unmittelbar an die Rückstellstufe

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der bistabilen Schaltung 25 angelegt, während der einen Ausgangsimpuls abgibt. Dies ist der Fall, weil positive Impuls vom Begrenzer 24 über das UND- die Welle den Wandler 10 noch nicht erreicht hat, Gatter 29 der Einstellstufe der bistabilen Schaltung so daß die monostabile Schaltung 27 nicht getriggert 25 zugeführt wird. und das UND-Gatter 29 nicht gesperrt ist. Wenn die

Der positive Impuls vom Begrenzer 21 wird an die 5 Welle W₂ den Wandler 10 erreicht, triggert der vom monostabile Schaltung 27 angelegt, um diese für eine Begrenzer 21 abgegebene Impuls die monostabile vorbestimmte Zeit zu triggern. Diese Zeit kann Schaltung 27 und sperrt das UND-Gatter 29, so daß größer als die Halbperiode der zu empfangenden die bistabile Schaltung 25 zurückgestellt wird. Der höchstfrequenten Welle und kleiner als die volle an die monostabile Schaltung 27 angelegte Impuls ist Periode dieser Welle bemessen sein. Die monostabile io in Kurve p, der Ausgangsimpuls der bistabilen Schal-Schaltung 27 gibt einen Sperrimpuls an das UND- tung25 in Kurve # dargestellt. Bei der Schaltungs-Gatter 29, wodurch verhindert wird, daß ein posi- anordnung nach F i g. 3 wird durch das Zusammentiver Triggerimpuls vom Begrenzer 24 die bistabile spiel der UND-Gatter und der monostabilen Schal-Schaltung 25 während der Betätigungszeit der mono- tungen eine Unterscheidung ermöglicht, wenn eine stabilen Schaltung 27 erreicht. 15 Welle einen Wandler vor dem anderen erreicht. Dies

Die Arbeitsweise der Schaltung sei im folgenden führt zu den gleichen Ausgangsimpulsen, wie sie in zusammen mit F i g. 4 näher erläutert. Hierbei sei Verbindung mit den F i g. 1 und 2 beschrieben sind, angenommen, daß die Wellen W₁ und W₂ von ent- Der an der Klemme 32 anstehende Ausgangs-

gegengesetzten Richtungen auf die Wandler zulaufen. impuls wird über einen Schalter 40 und eine Diode Die Welle W₁ erreicht den Wandler 10 vor dem 20 41 an die Integrationsschaltung angelegt, die einen Wandler 11, wobei die Kurve 9 die Welle W₁ am Widerstand 42 und einen Kondensator 43 aufweist. Wandler 10 und die Kurve h die Welle W₁ am Wenn der Schalter 40 geschlossen ist, wird an dem Wandler 11 veranschaulicht. Die Welle W₁ erzeugt Kondensator 43 eine negative Spannung aufgebaut, ein Signal am Wandler 10. Der resultierende Impuls deren Wert von der Länge des Impulses an der am Ausgang des Begrenzers 21 triggert die mono- 25 Klemme 32 abhängt. Der Kondensator 43 kann mitstabile Schaltung 27 und sperrt das UND-Gatter 29. tels des Schalters 44 kurzgeschlossen werden, um ihn Entsprechend der Impulsfolge / wird die monostabile vor der Integration zu entladen. Schaltung für eine Zeit getriggert, die einer halben Der Ausgangsimpuls an der Klemme 35 wird in

Wellenlänge der Welle W₁ entspricht. Da das UND- ähnlicher Weise über einen Schalter 45 und eine Gatter 29 gesperrt ist, können das vom Wandlerll 30 Diode 46 an eine Integrationsschaltung mit einem abgegebene Signal und der daraus mittels des Be- Widerstand 47 und einem Kondensator 48 angelegt, grenzers 24 abgeleitete Impuls nicht an die bistabile Ein Schalter 49 kann geschlossen sein, um den Kon-Schaltung 25 angelegt werden. Die bistabile Schal- densator 48 zu entladen. Die Schalter 40, 44, 45 und rung 25 kann infolgedessen nicht eingestellt werden 49 können mittels einer gemeinsamen Steuerung 38 und gibt kein Ausgangssignal ab. 35 betätigt werden, wobei die Schalter 44 und 49 vor

Der durch die Welle W₁ am Wandler 10 erzeugte dem Start der Integrationsperiode geschlossen wer-Impuls am Ausgang des Begrenzers 21 wird außer- den, so daß die Kondensatoren entladen werden, dem über das UND-Gatter 30 an die bistabile Schal- Die Schalter 44 und 49 werden dann geöffnet, wähtung 26 angelegt. Da das UND-Gatter 30 nicht ge- rend die Schalter 40 und 45 geschlossen werden, so sperrt ist, läuft der Triggerimpuls durch und stellt 40 daß Impulse von den Ausgangsklemmen 32 und 35 die bistabile Schaltung 26 ein, so daß an der Klemme über eine bestimmte Zeitspanne integriert werden, 35 ein Ausgangssignal erscheint. Der Ausgangs- wobei eine negative Spannung an dem Kondensator impuls des Begrenzers 24 von der den Wandler 11 43 und eine positive Spannung an dem Kondensator treffenden Welle W₁ wird ferner an die monostabile 48 aufgebaut wird. Diese Spannungen werden an Schaltung 28 angelegt und sperrt das UND-Gatter 30 45 eine Anzeigeeinrichtung 50 angelegt, welche die für eine der Kurve k zu entnehmende Zeit. Da je- Polarität und relative Dauer der an den Klemmen doch die Welle W₁ den Wandler 11 verzögert er- 32 und 35 stehenden Impulse angibt. Obwohl, wie reicht, ist zum Zeitpunkt der Sperrung des UND- erläutert, Spannungen entgegengesetzter Polarität der Gatters 30 die bistabile Schaltung 26 bereits einge- Anzeigeeinrichtung zugeführt werden können, kann stellt, und es liegt ein Ausgangsimpuls an der Klemme 50 auch eine Differentialanzeigeeinrichtung verwendet 35 vor. Wenn die monostabile Schaltung 28 durch werden, die auf die Differenz zwischen Spannungen die den Wandler 11 treffende Welle getriggert wird gleicher Polarität anspricht.

(Kurve k), wird die bistabile Schaltung 26 zurück- F i g. 3 zeigt Pfeile W₅, W₁, W₅ und W _G, die Wellen

gestellt, und der Ausgangsimpuls an der Klemme 35 darstellen, die aus anderen Richtungen als den Richverschwindet, so daß eine Impulsfolge entsprechend 55 tungen entlang der Verbindungslinie zwischen den der Kurve 1 entsteht. beiden Wandlern 10 und 11 aufgenommen werden.

Die der Welle W₁ entgegengesetzt laufende Die Welle W₁ steht im rechten Winkel auf den WeI-Welle W₂ erreicht entsprechend den Kurven m und η len W₁ und W₂ und liefert weder in der Richtung der zunächst den Wandler 11. Die den Wandler 11 tref- Welle W₁ noch in derjenigen der Welle W₂ eine fende Welle hat eine Impulsfolge am Ausgang des 60 Komponente, so daß an der Anzeigeeinrichtung 50 Begrenzers 24 zur Folge, die die monostabile Schal- kein Ausgangsimpuls auftritt. Die Wellen W_s und W_e tung 28 triggert und das Gatter 30 entsprechend der besitzen Komponenten in Richtung der Welle W₁ Kurve ο für die Periode der monostabilen Schaltung und lassen infolgedessen ein Ausgangssignal an der sperrt. Während dieser Zeit gibt dementsprechend Klemme 35 entstehen. Die Welle W₅ hat eine Komdie bistabile Schaltung 26 keinen Ausgangsimpuls ab. 65 ponente in Richtung der Welle W₂ und liefert infolge-Die Impulsfolge des Begrenzers 24 wird jedoch über dessen einen Ausgangsimpuls an der Klemme 32. Bei das UND-Gatter 29 der bistabilen Schaltung 25 zu- Wellen, die unter einem Winkel zur Verbindungsgeführt, die eingestellt wird und an der Klemme 32 linie zwischen den Wandlern einfallen, ist die Diffe-

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renz der Ankunftszeit der Wellen an den Wandlern F i g. 5 die Komponenten willkürlicher Wellen, die 10 und 11 kleiner als die Zeitdifferenz für eine in parallel zur Richtung der Verbindungslinie zwischen Richtung dieser Verbindungslinie laufende Welle. den Wandlern 10 und 11 vorhanden sind, in der Dies führt zu Impulsen kürzerer Dauer. Die Dauer Anzeigeeinrichtung 50 ausgeglichen werden, wähder Impulse wird durch die Spannung an den Inte- 5 rend die dazu senkrechten Komponenten, die pargrationsschaltungen während einer festen Zeitspanne allel zur Verbindungslinie zwischen den Wandlern dargestellt, so daß diese Spannungen eine Anzeige 11 und 18 in der Anzeigeeinrichtung 52 vorhanden der Richtung dieser Impulse liefern. sind, auskompensiert werden. Dementsprechend wer-

Wie oben erwähnt, haben die monostabilen Multi- den Anzeigen nur für Signale aus einer bestimmten vibratoren 27 und 28 normalerweise eine Periode, io Richtung gegeben, und zwar für eine Zeit, die ausdie zwischen der Hälfte der Periode der höchsten reicht, damit die Integrationsschaltung nicht ausaufzunehmenden Frequenz und der vollen Periode geglichene Spannungen abgibt,
dieser Frequenz liegt. Ist es jedoch erwünscht, die F i g. 6 zeigt eine weitere Anordnung von Wand-

Peilrichtungen zu begrenzen, kann die Periode der lern in zwei dimensionsmäßig eindeutigen Gruppen, monostabilen Multivibratoren herabgesetzt werden. 15 Die Wandler 60 und 61 sind entlang einer ersten Ist beispielsweise der Winkel eines Signals ungefähr Verbindungslinie angeordnet, die Wandler 62 und 63 bekannt und tritt in anderen Richtungen erhebliches entlang einer zweiten Verbindungslinie, die mit der Rauschen auf, kann ein Teil des Rauschens beseitigt ersten Verbindungslinie einen Winkel bildet. Mit werden, indem die Periode der monostabilen Schal- Ausnahme von 0 oder 180° kann jeder Winkel getungen so beschränkt wird, daß nur Signale im Be- ao wählt werden. Die Signale der beiden Wandlerpaare reich des zu berücksichtigenden Signals aufgenom- werden in der zuvor erläuterten Weise verarbeitet. men werden. Die Wandler 60 und 61 liefern Signale an Impuls-

Die Wellen W_s und W₆ nach Fig. 3 haben die erzeuger 64 und 65, um in der Anzeigeeinrichtung 66 gleichen Komponenten in Richtung der Welle W₁, ein erstes Ausgangssignal zu erzeugen. Die von den so daß die beschriebene Vorrichtung zwischen den 25 Wandlern 62 und 63 aufgenommenen Wellen werden Richtungen dieser Wellen keine Unterscheidung in entsprechender Weise in den Impulserzeugern 67 trifft. Um eine Vorrichtung zu erhalten, die eine ein- und 68 verarbeitet und liefern ein Ausgangssignal in deutige Anzeige der Richtung von Wellen in einer der Anzeigeeinrichtung 69. Die beiden Ausgangs-Ebene liefert, können zwei Vorrichtungen gemäß signale der Einrichtungen 66 und 69 haben eine Ver-F i g. 3 vorgesehen sein, die in rechtem Winkel zu- 30 knüpfung, die von dem Winkel zwischen den beiden einander stehen. Verbindungslinien der Wandler abhängt. Von den

Eine solche Vorrichtung ist in Fig. 5 gezeigt. Die beiden Anzeigeeinrichtungen 66 und 69 kann eine Wandler 10 und 11 sowie die damit gekoppelte Ver- zweiseitig gerichtete Anzeige in bekannter Weise erarbeitungsschaltung sind die gleichen wie bei der halten werden.

Anordnung nach Fig. 3. Der Wandler 18 ist mit 35 Fig. 7 zeigt eine weitere Anordnung, bei der die Bezug auf den Wandler 11 derart angeordnet, daß Verbindungslinien zwischen den Wandlern entdie Verbindungslinie zwischen den Wandlern 11 und sprechend F i g. 5 senkrecht aufeinander stehen, 18 senkrecht auf der Verbindungslinie zwischen den jedoch werden für die beiden Gruppen gesonderte Wandlern 10 und 11 steht. Wandler benutzt und ist ein beiden Gruppen gemein-

Die Bauteile, welche die mit den Wandlern 10 40 samer Mittelpunkt vorgesehen. Die Wandler 70 und und 11 verbundene Verarbeitungsschaltung bilden, 71 bilden ein Wandlerpaar, das den Impulserzeugern tragen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 3. 72 und 73 Signale zuführt. Das kombinierte Signal Den Bauteilen der mit den Wandlern 18 und 11 ver- wird durch die Anzeigeeinrichtung 74 dargestellt, bundenen Verarbeitungsschaltung sind entsprechende Die Wandler 75 und 76 legen Signale an die Im-Bezugszeichen mit einem nachgestellten α zugeordnet. 45 pulserzeuger 77 und 78 an. Die Ausgangssignale die-Die Gatter 40 und 45 sowie die Gatter 40 a und 45 a ser beiden Verarbeitungseinheiten werden mittels der werden durch die Gattersteuerung 54 betätigt. Diese Anzeigeeinrichtung 79 kombiniert. Die Ausgangs-Gatter können als Schalter ausgebildet sein, welche signale der Anzeigeeinrichtungen 74 und 79 bilden die Signale für die Beobachtungsperiode an die wieder 90°-Komponenten.

Integratoren anlegen. Die Gattersteuerung 54 ist fer- 50 F i g. 8 zeigt eine dreidimensionale Anordnung ner mit den Integratoren gekoppelt, um deren Kon- unter Verwendung der Vorrichtung nach Fig.5. densatoren zwecks Vorbereitung der Integratoren Die Wandler 10, 11 und 18 können mit einem Imauf die Beobachtungszeit zu entladen. pulserzeuger nach Fig. 5 gekoppelt sein. Die Wand-

Betrachtet man eine Welle W, die unter einem ler 80 und 81 liegen auf einer Verbindungslinie, die Winkel mit Bezug auf die Wandler 10 und 11 sowie 55 senkrecht auf der Ebene der Wandler 10, 11 und 18 in einem Winkel mit Bezug auf die Wandler 11 und steht. Diese Wandler führen Signale den Impuls-18 einfällt, so liefert die den Wandlern 10 und 11 erzeugern82 und 83 zu, deren Ausgangsimpulse an zugeordnete Differentialanzeigeeinrichtung 50 ein die Anzeigeeinrichtung 84 angelegt werden. Die An-Ausgangssignal, das proportional dem Sinus des Zeigeeinrichtung 84 gibt ein Ausgangssignal ab, das Winkels Θ der Welle mit Bezug auf die Verbindungs- 60 die Komponente der Welle anzeigt, die senkrecht zu linie zwischen den Wandlern 11 und 18 ist. Die An- den von den Anzeigeeinrichtungen 50 und 82 darzeigeeinrichtung 52, die auf die von den Wandlern 11 gestellten Komponenten steht, wodurch eine drei- und 18 aufgenommenen Wellen anspricht, liefert ein dimensionale Anzeige erhalten wird.
Ausgangssignal entsprechend dem Kosinus des Win- F i g. 9 zeigt eine weitere abgewandelte zweidimen-

kels Θ. Die beiden Ausgangssignale legen die Rieh- 65 sionale Gruppe, durch die Neigungsfehler verringert tung der Welle W in einer Ebene in eindeutiger werden können. Die Wandler 90, 91 und 92 sind Weise vollständig fest. nach zuvor beschriebener Art angeschlossen. Die

Es versteht sich, daß bei der Vorrichtung nach Wandler 93, 91 und 94 sind ein Teil einer zweiten

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Vorrichtung. Die Anzeigeeinrichtungen der beiden die Welle am Wandler 110 einen negativen Null-Vorrichtungen können mit einem Rechner gekoppelt durchgang, der mittels der Umkehrstufe 112 in sein, der zugleich Korrekturen vornimmt. seiner Polarität umgekehrt wird und die mono-

F i g. 10 zeigt eine weitere Vorrichtung, bei der stabilen Schaltungen 113 und 114 triggert.
die Wandler 110 und 111 in einem Abstand an- 5 Die monostabile Schaltung 113 wird zurückgestellt, geordnet sind, der einer Viertelwellenlänge der be- so daß das Ausgangssignal auf der Leitung 115 endet, trachteten Frequenz entspricht. Der Wandler 110 ist Die monostabile Schaltung 114 wird eingestellt und über eine Umkehrstufe 112 mit der Rückstellstufe gibt ein Ausgangssignal auf die Leitung 116. Diese eines monostabilen Multivibrators 113 sowie mit der Verhältnisse ergeben sich aus den graphischen Dar-Einstellstufe eines monostabilen Multivibrators 114 ίο Stellungen über den Leitungen 115 und 116.
gekoppelt. Die Funktion der Umkehrstufe 112 kann Ein Vergleich der Fig. 10 und 11 zeigt, daß die

einfach dadurch erreicht werden, daß die beiden Ausgangsimpulsfolgen der monostabilen Schaltungen Zuleitungen des Wandlers 110 vertauscht werden. 113 und 114 bei entgegengesetzter Richtung der an Die monostabilen Schaltungen sprechen auf die posi- die Wandler 110 und 111 angelegten Wellen umgetiven Nulldurchgänge der Welle an. Die Umkehr- 15 kehrt werden. Die Leitung 115 gemäß F i g. 10 ist stufe 112 kehrt die Phase um, so daß tatsächlich die über einen Schalter 118 und eine Diode 119 mit der negativen Nulldurchgänge der Welle am Wandler Integrationsschaltung verbunden, die einen Wider-110 die monostabilen Schaltungen 113 und 114 stand 120 und einen Kondensator 121 aufweist. Ein triggern. Schalter 122 dient zum Entladen des Kondensators

Für die vom Wandler 110 zum Wandler 111 *o 121. Die Leitung 116 ist über einen Schalter 124 und laufende Welle W₁ erscheint zur Zeit t₀ der positive eine Diode 125 mit der einen Widerstand 126 und Nulldurchgang am Wandler 111. Dadurch wird die einen Kondensator 127 aufweisenden Integrationsmonostabile Schaltung 113 eingestellt, so daß ein schaltung verbunden. Ein Schalter 128 entlädt den Ausgangssignal von der EinsteUstufe dieser Schal- Kondensator 127. Um die über die beiden Leitungen tung zur Ausgangsleitung 115 gelangt. Dies ist durch 25 115 und 116 laufenden Impulse während einer Zeitdie schraffierten Linien zwischen t₀ und t_t in der spanne zu vergleichen, werden die Schalter 122 und graphischen Darstellung gedeutet. Dieser Impuls 128 zunächst geschlossen, um die Kondensatoren 121 stellt die monostabile Schaltung 114 zurück, so daß und 127 zu entladen. Zu Beginn der Zeitspanne werkein Ausgangssignal über die mit der Einstellstufe den die Schalter 122 und 128 geöffnet, während die dieser monostabilen Schaltung verbundene Leitung 30 Schalter 118 und 124 geschlossen werden. Die Im-116 läuft. Zur Zeit t_x erreicht ein negativer Null- pulse werden daher den Integrationsschaltungen zudurchgang den Wandler 110. Dieser wird mittels der geführt und bauen Spannungen an den Kondensato-Umkehrstufe 112 in seiner Polarität umgekehrt und ren 121 und 127 auf. Am Ende der Zeitspanne werstellt die monostabile Schaltung 113 zurück, wäh- den die Schalter 118 und 124 wieder geöffnet. Die an rend die monostabile Schaltung 114 eingestellt wird. 35 den Kondensatoren 121 und 127 stehenden Spannun-Dadurch wird das Ausgangssignal auf der Leitung gen werden differentiell an die Anzeigeeinrichtung 115 von der Einstellstufe der monostabilen Schaltung 129 angelegt.

113 beendet, wie dies aus der graphischen Darstel- Entsprechend sind die Impulse auf der Leitung 116,

lung durch das Impulsende zur Zeit Z₁ zu ent- die auf die Welle W₁ zurückzuführen sind, dreimal nehmen ist. 40 so lang wie die Impulse auf der Leitung 115. In-

Da die monostabile Schaltung 114 nunmehr ein- folgedessen ist die auf die Welle W₁ zurückgehende gestellt ist, geht ein Ausgangssignal an die Leitung Spannung am Kondensator 127 größer als die Span-116. Dieses Ausgangssignal dauert an, bis die mono- nung am Kondensator 121. Wird nur die Welle W₁ stabile Schaltung 114 durch einen positiven Null- an die Vorrichtung angelegt, verursacht die größere durchgang der Welle am Wandler 111 zurückgestellt 45 Spannung am Kondensator 127 einen Ausschlag der wird. Dies ist zur Zeit J₄ der Fall, die um eine volle Anzeigeeinrichtung, der die Richtung der die Wand-Periode später als die ZeitZ₀ liegt. Zur Zeiti₄ stellt ler treffenden Welle erkennen läßt. In Fig. 11 sind die Welle am Wandler 111 erneut die monostabile die Impulse auf der Leitung 115 dreimal so lang wie Schaltung 113 ein, so daß ein Ausgangssignal an die die Impulse auf der Leitung 116. Die Impulse zur Leitung 115 geht. 50 Aufladung des Kondensators 121 rufen eine größere

Fig. 11 zeigt die Arbeitsweise der gleichen Vor- Spannung hervor, als sie am Kondensator 127 aufrichtung bei Eintreffen einer Welle W₂, die vom gebaut wird. Die Anzeigeeinrichtung 129 schlägt da-Wandler 111 zum Wandler 110, d. h. in entgegen- her in entgegengesetzter Richtung aus und läßt das gesetzter Richtung wie die Welle W₁ läuft. Zur Vorhandensein der Welle W₂ erkennen. Werden beide Zeit t₀ kreuzt die Welle W₂ die Nullinie von der 55 Wellen W₁ und W₂ für die gleiche Zeitspanne angenegativen zur positiven Seite am Wandler 111, wo- legt, haben die Impulse auf den Leitungen 115 und durch die monostabile Schaltung 113 eingestellt wird. 116 gleiche Dauer, so daß die beiden der Anzeige-Infolgedessen läuft ein Ausgangssignal von der Ein- einrichtung zugeführten Spannungen einander gleich stellstufe zur Leitung 115, wie dies in der darüber sind. In diesem Fall erfolgt der Ausschlag,
befindlichen graphischen Darstellung veranschaulicht 60 Fig. 12 zeigt eine zweidimensionale Vorrichtung ist. Dieser positive Nulldurchgang stellt die mono- zur Ermittlung der Richtung einer Welle. Die Vorstabile Schaltung 114 zurück, so daß kein Ausgangs- richtung weist zwei Vorrichtungen gemäß Fig. 10 signal auf der mit der Einstellstufe dieser monostabi- auf, die in rechtem Winkel zueinander angeordnet len Schaltung verbundenen Leitung 116 vorhanden sind. Die Wandler 130 und 131 bilden die eine Vorist. Am Wandler 111 ist kein weiterer positiver und 65 richtung, wobei die vom Wandler 130 aufgenommeam Wandler 110 kein weiterer negativer Nulldurch- nen Wellen an das Filter 134 und den Begrenzer 135 gang vorhanden, bis der um eine Dreiviertelperiode angelegt werden. Das Filter 134 ist entweder ein Tiefspäter liegende Zeitpunkt t_z erreicht ist. Dann hat paß oder ein Bandpaß mit einer oberen Grenzfre-

quenz gleich der höchsten aufzunehmenden Frequenz, bezogen auf die Ausbreitungsgeschwindigkeit der Welle. Der Begrenzer 135 läßt eine Rechteckwelle mit scharfen Nulldurchgängen entstehen, was eine genaue Triggerung erlaubt. Die vom Wandler 131 aufgenommenen Wellen werden über eine Umkehrstufe 133 dem Filter 137 und dem Begrenzer 138 zugeführt, die dem Filter 134 und dem Begrenzer 133 entsprechend ausgebildet sein können. Die Ausgangssignale beider Begrenzer gelangen zu monostabilen Schaltungen 140 und 141.

Die beiden monostabilen Schaltungen 140 und 141 bilden zusammen einen Raum-Zeit-Folgedetektor. Die monostabilen Schaltungen arbeiten in der oben in Verbindung mit der Schaltung nach F i g. 10 beschriebenen Weise. Wenn die monostabilen Schaltungen eingestellt sind, wird über Gatter 142 bzw. 143 eine Spannung an Integrationsschaltungen 144 bzw.

145 angelegt. Die Ausgangssignale der Integrationsschaltungen 144 und 145 gelangen zu der Anzeige- ao einrichtung 148. Die Gatter 142 und 143 werden durch die Gattersteuerung 146 derart betätigt, daß die Impulse von dem Folgedetektor während einer festgelegten Zeit an die Integratoren gegeben werden. Die Integratoren 144 und 145 weisen Entladungskreise auf, die ebenfalls mittels der Gattersteuerung

146 gesteuert werden, um die Integratoren auf ein Arbeiten während der festgelegten Zeit vorzubereiten. Die Entladungskreise sind den Schaltern 122 und 128 äquivalent.

Die Wandler 131 und 132 dienen als Empfänger für eine zweite Vorrichtung, die senkrecht mit Bezug auf die die Wandler 130 und 131 aufweisende Vorrichtung angeordnet ist. Signale vom Wandler 132 gelangen an ein Filter 151 und einen Begrenzer 152. Die Ausgangssignale der Begrenzer 138 und 152 werden an einen zweiten Raum-Zeit-Folgedetektor angelegt, der von monostabilen Schaltungen 154 und 155 gebildet wird. Diese monostabilen Schaltungen arbeiten in gleicher Weise wie die monostabilen Schaltungen 140 und 141. Die Ausgangssignale der monostabilen Schaltungen 154 und 155 werden über Gatter 156 und 157 Integratoren 158 und 159 zugeführt. Sowohl die Gatter als auch die Integratoren werden in gleicher Weise wie die Gatter 142 und 143 und die Integratoren 144 und 145 mittels der Gattersteuerung 146 gesteuert. Die beiden Ausgangssignale der Integratoren 158 und 159 werden der Anzeigeeinrichtung 160 zugeführt.

Das Ausgangssignal der Anzeigeeinrichtung 148 ist ein Maß für den Sinus des Winkels Θ zwischen der Welle und der Verbindungslinie zwischen den Wandlern 131 und 132. Das Ausgangssignal der Anzeigeeinrichtung 160 stellt ein Maß für den Kosinus des Winkels Θ dar. Diese beiden Maße bestimmen die Richtung der Welle in einer Ebene vollständig. Falls eine dreidimensionale Anzeige erwünscht ist, kann eine dritte Vorrichtung vorgesehen sein, deren Wandler entlang einer auf der Ebene der Wandler 130,131 und 132 senkrecht stehenden Verbindungslinie angeordnet sind. Der Wandler 131 kann auch als Teil dieser dritten Vorrichtung verwendet werden.

Mit der beschriebenen Erfindung wird eine Vorrichtung zur Bestimmung der Richtung eines Signals durch Anwendung eines statistischen Verfahrens geschaffen. Die Vorrichtung ist hinsichtlich der Frequenz oder Amplitude des zu berücksichtigenden Signals nicht kritisch. Ferner kann die erforderliche Wandlergruppe kompakt ausgebildet sein. Die Verarbeitungseinrichtung kann numerisch arbeiten, was besonders zweckmäßig ist, wenn die Vorrichtung als integrierte Schaltung ausgeführt wird. Dementsprechend kann die Gesamtanordnung klein und verhältnismäßig kostensparend sein.

Claims

Patentansprüche:

1. Peil vorrichtung mit mindestens zwei in einem die Peilbasis bildenden Abstand angeordneten Empfangswandlern und an diese angeschlossenen Impulserzeugern, deren an den Nulldurchgängen der empfangenen Signale erzeugten Impulse zur Bestimmung des Phasenunterschiedes zwischen den von beiden Wandlern empfangenen Signalen ausgewertet werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Länge der Peilbasis kleiner als die halbe Wellenlänge, höchstens so groß wie die halbe Wellenlänge der höchsten Empfangsfrequenz ist, daß jeder Wandler (10,11) über ein Filter (20, 23) mit zwei beiden Wandlern zugeordneten Impulserzeugern (14, 15) verbunden ist, die je nach der gegenseitigen Phasenlage der von den beiden Wandlern empfangenen Signale positive bzw. negative Ausgangsimpulse schon durch den Phasenunterschied bestimmter Länge erzeugen, und daß die Ausgänge der Impulserzeuger (14, 15) mit einer auf Unterschiede der Impulsfläche ansprechenden Anzeigevorrichtung (16) für den Peilwert verbunden sind.

2. Peilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die als Tiefpaß ausgebildeten Filter (20,23) und die Impulserzeuger (14, 15) je ein Begrenzer (21, 24) geschaltet ist.

3. Peilvorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder Impulserzeuger (14, 15) einen bistabilen und einen monostabilen Schalter (25, 27; 26, 28) und ein UND-Gatter (29; 30) aufweist, das mit den Schaltern des jeweils anderen Impulserzeugers verbunden ist.

4. Peilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Anzeigevorrichtung (16) zwei Integratoren (41, 42, 43; 46, 47, 48) aufweist, die je über ein Eingangsgatter (40, 45) an den Ausgang (32 bzw. 35) je eines Impulserzeugers (14, 15) angeschlossen sind.

5. Peilvorrichtung nach Anspruch 4, gekennzeichnet durch parallel zu den Kondensatoren (43, 48) der Integratoren liegende Schalter (44, 49) und eine Steuerschaltung (38), welche die Schalter (44, 49) geschlossen hält, solange die Eingangsgatter (40, 45) gesperrt sind.

6. Peilvorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulserzeuger (14, 15) auf die positiven Nulldurchgänge der empfangenen Signale ansprechen.

7. Peilvorrichtung nach einem der Ansprüche 1, 2 und 4 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Wandler in einem Abstand von einer viertel Wellenlänge der höchsten Empfangsfrequenz angeordnet sind, daß jeder Wandler mit je einem Eingang zweier bistabiler Schalter (113, 114) unter Zwischenschaltung einer Umkehrstufe (112) zwischen den Ausgang des einen Wandlers (110)

und die Eingänge der bistabilen Schalter derart verbunden ist, daß der eine Schalter (114) ein Ausgangssignal abgibt, wenn der eine Wandler (110) ein Signal an beide Schalter liefert, und der andere Schalter (113) ein Ausgangssignal abgibt, wenn der andere Wandler (111) an beide Schalter ein Signal liefert.

8. Peilvorrichtung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise zur eindeutigen Be- xe Stimmung der Peilrichtung in der Ebene zwei im

Winkel zueinander angeordnete Teilbasen vorgesehen sind, deren Wandlerpaare (10, 11; 11,18) mit je einer Auswertschaltung gemäß den vorstehenden Ansprüchen verbunden sind, und daß ein Wandler (U) beiden Paaren gemeinsam ist.

9. Peilvorrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur eindeutigen Bestimmung der Peilrichtung im Raum drei im Winkel zueinander angeordnete Peilbasen vorgesehen sind und ein Wandler (U) den Wandlerpaaren aller drei Teilbasen gemeinsam ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen