DE2221909A1

DE2221909A1 - Zweikanalpeiler

Info

Publication number: DE2221909A1
Application number: DE19722221909
Authority: DE
Inventors: Holmboe Christian Fredrik; Odd Mathiesen; Dag Poppe
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1971-05-07
Filing date: 1972-05-04
Publication date: 1972-11-23
Also published as: FR2137608B1; GB1339245A; NL7206226A; NO130705B; US3747107A; NO130705C; FR2137608A1

Description

Patentanwalt
Dipl.-Phys. Leo Thul
Stuttgart

D.Poppe-O.Mathiesen-C.F.Holmboe 6-5-7

INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK

Zweikanalpeiler.

Die Erfindung betrifft einen Zweikanalpeiler mit den Betriebsarten "Frequenzeinstellung" und "Messen" mit einem spannungsgesteuerten Empfängeroszillator mit Nachstimmeinrichtung.

Bei automatischen Schmalbandpeilern ist es nachteilig, wenn sich die Oszillatorfrequenz nach der Abstimmung ändert und dadurch innerhalb kurzer Zeit die Abstimmung auf den gewünschten Sender nicht mehr gegeben ist. Diese Schwierigkeit kann man durch Verwendung quarzgesteuerter Oszillatoren beseitigen, doch ist dies im allgemeinen zu teuer.

Bei digitaler Frequenzanzeige ist Frequenzkonstanz über längere Zeit nicht erforderlich. Es ist jedoch wünschenswert, eine Nachstimmeinrichtung für den Oszillator anzuschalten, wenn die gewünschte Frequen-z eingestellt und der Peilwinkel gemessen wird. Es soll dabei möglich sein, ent-

2. Mai 1972 · ./.

Ne/An 2 0 9 fU 8 / 0 7 4 2

weder die Frequenz oder den Peilwinkel in der Anzeigevorrichtung anzuzeigen, ohne daß sich dabei die Frequenzeinstellung ändert. Dagegen soll die Nachstimmeinrichtung abgeschaltet sein, wenn der Empfänger auf eine andere Station eingestellt wird.

Es ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Steuereinrichtung für die Frequenznachstimmung von Zweikanalpeilern anzugeben.

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß während der Betriebsart "Frequenzeinstellung" die Nachstimmeinrichtung abgeschaltet ist, daß während des Abstimmvorgangs die Frequenz des Oszillators dauernd einem digitalen Frequenzzähler zugeführt wird, dessen Stand beim Umschalten auf die Betriebsart "Messen" in einem Speicher gespeichert wird, daß bei dieser Umschaltung die Nachstimmeinrichtung angeschaltet wird, daß während der Betriebsart "Messen" dauernd der gespeicherte Wert mit der derzeitigen Oszillatorfrequenz in einer Vergleichseinrichtung verglichen wird, und daß aus dem Unterschied der beiden Werte die Nachstimmspannung für den Oszillator abgeleitet wird und daß beim überschreiten des Nachstimmbereiches selbständig auf die Betriebsart "Frequenzeinstellung" umgeschaltet wird.

Mit der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung für die Frequenznachstimmung kann ein preisgünstiger Zweikanalpeiler gebaut werden, mit dem auch während der Zeit bis zum Erreichen der Betriebstemperatur und bei Änderung der Umgebungsbedingungen der Peilwert sicher gemessen werden kann.

209848/07 4.2

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung wird die Frequenzmessung nicht kontinuierlich, sondern in periodischen Zeitabständen durchgeführt.

Die Erfindung wird nun anhand der Figuren beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild;

Fig. 2 ein erweitertes Blockschaltbild.

In dem Blockschaltbild nach Fig. 1 sind die Rahmenantennen und eine Linearantenne mit 1 bezeichnet. Die von den Antennen aufgenommenen Spannungen werden in vorbestimmten Zeitabschnitten in einer Peilwert- und Richtungsauswerteschaltung 2 verarbeitet. Der Zweikanalpeiler kann auf eine Betriebsart "Messen" und auf eine Betriebsart "Frequenzeinstellung" mittels einer Einstelleinrichtung 3 umgeschaltet werden. Die jeweils angeschaltete Information wird auf einer digitalen Anzeigeeinrichtung ^ angezeigt. Auf der Anzeigeeinrichtung können auch noch die Anzeigewerte eines Reisekompasses sowie der wahre Peilwert und der relative Peilwert angezeigt werden. Da die Anzeige diesel Informationen für das Verständnis der Erfindung nicht erfor&erlich ist, wird sie nicht weiter erörtert.

Ein Oszillator 5, bei dem es sich um einen spannungsgesteuerten Oszillator handelt (er wird im folgenden kurz VCO = voltage controlled oscillator genannt), dient zur Steuerung der Empfängerkreise des Peilers und seine Frequenz wird durch eine Abstimmeinrichtung 6 eingestellt. Ist der Peiler in der Betriebsart "Frequenzeinstellung", dann wird die Frequenz, auf die der Peiler eingestellt ist, auf der digitalen Anzeigeeinrichtung M angezeigt. Der VCO 5 wird solange von Hand eingestellt, bis die gewünschte

209848/07 4-2

Frequenz auf der Anzeigeeinrichtung 4 vorhanden ist. Während der Zeit vom Einschalten bis zum Erreichen der Betriebstemperatur und bei starken Schwankungen der Außentemperatur kann sich die Oszillatorfrequenz verändern. Durch Vergleich'der gewünschten Frequenz mit der tatsächlich vorhandenen Frequenz und durch entsprechende Steuerung des VCO 5, abhängig vom Vergleichsergebnis, können derartige Veränderungen ausgeregelt werden.

Wie in Fig. 1 gezeigt, gelangt das Ausgangssignal des VCO 5 zu einem Speicher 7 und zu einer Abtastschaltung Der Speicher 7 wird mittels einer Speichersperr/entsperrschaltung 9 betätigt, so daß er die vier niedrigsten Binärstellen der Frequenz des VCO 5, die während der Abtastung gemessen wird, speichert, wenn die gewünschte Frequenz auf der Anzeigeeinrichtung 4 vorhanden ist. In regelmäßigen Zeitabständen danach wird das VCO-Signal wiederum abgetastet und ein Vergleich in einer Vergleichsschaltung 10 vorgenommen. Solange die Frequenzabweichung innerhalb bestimmter Grenzwerte liegt, wird eine Nachstimmspannung von der Vergleichseinrichtung zum VCO 5 gegeben. Wenn jedoch die Frequenzabweichung zwischen zwei Meßperioden, beispielsweise nach 0,1 Sekunden» die Grenzwerte überschreitet, dann bewirkt die Vergleichseinrichtung 10, daß die Speichersperr/entsperrschaltung 9 den Speicher 7 wieder freigibt und daß die scha"'';>. irichtung 3 den Peiler auf die Betriebsart "Frequenzeinstellung" zurückschaltet. Es kann nun entweder mit der neuen Frequenz gemessen werden oder es kann der Oszillator auf die alte Frequenz eingestellt werden.

2 09848/0742

In Fig. 2 ist ein ausführlicheres Blockschaltbild der Anordnung nach Fig. 1 gezeigt. Die Signalverarbeitungsschaltung 2 ist wie in. Fig. 1 mit der Schalteinrichtung 3 verbunden. Der mit der Abstimmeinriohtung 6 abstimmbare VCO 5 ist ebenfalls mit der Schalteinrichtung 3 verbunden. Die Schalteinrichtung 3 kann, wie im Zusammenhang mit Fig. 1 beschrieben, so eingestellt werden, daß entweder die eingestellte Frequenz oder der Peilwert auf der digitalen Anzeigeeinrichtung 4 angezeigt wird. Die Wirkungsweise der Blöcke 7...1O der Fig. 1 wird nun mit Hilfe der Fig. 2 näher erläutert. Das Ausgangssignal des VCO 5 gelangt zusammen mit dem Ausgangssignal eines Taktgenerators 17 auf UND-Schaltungen 15 und 16, derart, daß an den Ausgängen dieser UND-Schaltungen die Abtastwerte der Frequenz des VCO 5 auftreten. In der Betriebsart "Frequenzeinstellung" ist die UND-Schaltung 16 dauernd durchlässig.

Auf diese Weise gelangt der Abtastwert auf einen Teiler Bei diesem Teiler 20 handelt es sich um einen Modolo N-(N = 16) Teiler, so daß am Ende jeder Abtastperiode nur der Rest gespeichert ist. Der Teiler 20 kann beispielsweise ein vierstufiger Binärzähler sein, so daß nur die vier niedersten Stellen der Frequenz des VCO 5 gespeichert sind. Diese vierstellige Binärzahl gelangt in einen Speicher 23 und von dort zu einem Vergleicher 18, in dem sie mit dem Ausgangssignal eines anderen Modolo N-(N =16) Teilers 2¹I verglichen wird. Bei der betrachteten Betriebsart "Frequenzeinstellung" kann das Ausgangssignal des Vergleichers 18 nicht weitergelangen, da eine NAND-Schaltung 31 nichtleitend gesteuert ist, so daß die UND-Schaltung 16 nur von den Impulsen des Taktgenerators 17 gesteuert wird. Das Ausgangssignal des Teilers 20 steuert eine Entsperrschaltung 25, die verschiedene Steueraufgaben hat: Betätigung der

209848/0742

Schalteinrichtung 3, derart, daß sie in die Betriebsart "Frequenzeinstellung" gelangt, Bntsperrung des Speichers 23, Steuerung von logischen Schaltungen 21, 2,2 und 31, und schließlich Steuerung einer Rückstellschaltung 26, die bewirkt, daß ein Teiler 28 in einen vorgegebenen Zustand gelangt. Dieser.Teiler 28 und ein Teiler 27 erhalten Taktimpulse f von einem Taktgenerator 29. Der Teiler 28 wird in der Betriebsart "Frequenzeinstellung" periodisch auf Null· gestellt, so daß das Ausgangssignal eine Phasenverschiebung von l80 bezüglich dem Ausgangssignal des Teilers 27 aufweist. Diese Phasendifferenz wird in einem Phasendetektor 30 in eine Nachstimmspannung für den VCO 5 umgewandelt. Eine Phasenverschiebung um 180 bedeutet eine Nachstimmspannung, die den VCO 5 auf die Mitte des Nachstimmbereiches einstellt.

Es wird nun die Betriesbart "Messen" beschrieben, in der die Frequenznachstimmung wirksam ist. Wenn die gewünschte Frequenz auf der Anzeigeeinrichtung 4 erscheint, wird eine Taste 19 betätigt, wodurch der letzte im Speicher 23 vorhandene Wert, beispielsweise 11, festgehalten wird. Gleichzeitig schaltet die Schalteinrichtung 3 auf die Betriebsart "Messen". Die Entsperrschaltung 25 wird abgeschaltet. Der Peilwinkel wird nun von der Verarbeitungseinrichtung auf die Anzeigeeinrichtung ²J übertragen. Wenn der nächste Abtastwert der Frequenz des VCO 5 auftritt, ist die NAND-Schaltung 31 durchlässig geschaltet und die UND-Schaltungen 15 und 16 werden daher so gesteuert, daß die UND-Schaltung 15 durchlässig und die UND-Schaltung 16 gesperrt ist. Die Impulse gelangen nun auf den Teiler 24. Die UND-Schaltungen 15 und 16 bleiben im angegebenen Schaltzustand solange, bis elf Impulse eingetroffen sind, und der Ver-

2Ü9848/0 7 42

gleicher 18 erkennt, daß die Werte in den Einrichtungen 23 und 2k gleich sind. Nun bewirkt das Ausgangssignal des Vergleichers 18, daß die UND-Schaltung 16 gesperrt und die UND-Schaltung 15 durchlässig gesteuert wird, so daß der Rest der Abtastimpulse zum Teiler 20 gelangt. Es ist nun ersichtlich, daß das Ausgangssignal des Teilers 20 normalerweise Null ist. Dies bedeutet, daß keine Frequenzabweichung des VCO 5 stattgefunden hat und sich infolgedessen die Anzahl der Impulse in einer Abtastperiode nicht geändert hat. Der Teiler 20 durchläuft nun volle Zyklen. In diesem Fall tritt ein Ausgangssignal NIL auf, so daß die Phasenverschiebung der Teiler 27 und 28 nicht geändert wird.

Eine Frequenzveränderung des Ausgangssignals des VCO 5 wird erkannt, wenn der Abtastwert kleiner oder größer als der gespeicherte Abtastwert ist. Tritt ein kleinerer Wert auf, dann wird dies im Teiler 20 als negative Zahl erkannt, die ein O-Signal an dem mit 0-1 bezeichneten Ausgang zur Folge hat. Dieses 0-Signal gelangt über die UND-Schaltung 22 zum Teiler 28 und bewirkt dort eine Phasenverschiebung bezüglich dem Signal des Teilers 27 um 1:M . 360°. Der Phasendetektor 30 steuert darauf den VCO 5 so, daß sich seine Frequenz erhöht und dieser Ablauf wird wiederholt,solange bis die Sollfrequenz wieder erreicht ist.

Nimmt die Frequenz des VCO 5 zu, dann wird der Abtastwert größer und es tritt eine positive Zahl am Ausgang des Teilers 20 auf. Am 0-1 Ausgang tritt damit ein !-Signal auf und im Teiler 27 erfolgt eine Phasenverschiebung um 1:M . 360°, wodurch eine Nachstimmspannung zum VCO gelangt, durch die dessen Frequenz herabgesetzt wird.

2U98A8/07A2

D.Poppe 6-5-7

In den Schaltungen 18, 20, 23 und 24 werden nur die vier niedersten Binärstellen des Abtastwertes vom VCO 5 berücksichtigt. Der Teiler 20 ist so ausgelegt, daß seine verschiedenen Zustände die folgende Bedeutung haben:

1000 1001

Nachstimmschleife geöffnet, Entsperrschaltung 25 betätigt

1010 1011 1100 1101 1110

Positive Nachstimmspannung, das Signal am Ausgang 0-1 betätigt UND-Schaltung 22

1111

Keine Nachstimmspannung, Ausgang NIL betätigt

0000 0001 0010 0011 0100 0101

Negative Nachstimmspannung,

Ausgang 0-1 betätigt UND-Schaltung

0110 Olli

Nachstimmschleife geöffnet _} Entsperrschaltung 25 ist betätigt.

Aus dieser Tabelle ersieht man, daß eine Frequenzabweichung zwischen zwei Meßperioden, die bestimmte Grenzwerte überschreitet, die Rückschaltung des Zweikanalpeiler auf die

2U9848/0 742

Betriebsart "Frequenzeinstellung" bewirkt, da die Entsperrschaltung 25 betätigt ist» Diese Schaltung wird erst unwirksam gemacht, wenn die Taste 19 erneut betätigt wird.

Wird die Abstimmeinrichtung 6 nur wenig verstellt, wenn sich der Peiler in der Betriebsart "Messen" befindet, dann sollte dies eine Rückschaltung auf die Betriebsart "Frequenzeinstellung" bewirken. Es ist jedoch möglich, die Frequenz des VCO 5 zwischen zwei Eichperioden so schnell zu ändern, daß sich der Oszillator auf eine neue Frequenz einstellt, ohne daß dies angezeigt wird. Diese Gefahr wird verringert, wenn die Anzahl der Stellen in den Schaltungen 20 und 24 erhöht wird.

Solange die Frequenzabweichung zwischen den einzelnen Abtastungen kleiner als die erwähnten Grenzwerte im Beispiel -5 + 6 bleibt, wird der VCO 5 so gesteuert, daß'er eine konstante Frequenz abgibt.

Erreicht jedoch die volle Frequenzabweichung summiert über mehrere Abtastperioden eine Phasenverschiebung von -M . 1:M . 360° des Signals, das vom Phasendetektor 30 erkannt wird, dann hat dies einen plötzlichen Wechsel des Ausgangssignales zur Folge, und der Zweikanalpeiler wird in die Betriebsart "Frequenzeinstellung" zurückgeschaltet.

Es wird noch erwähnt, daß zwischen den Abtastungen in der Betriebsart "Frequenzeinstellung", d.h. zwischen jedem Impuls, den der Taktgenerator 17 liefert, die Schaltungen 20 und 24 auf Null gestellt werden.

3 Patentansprüche
1- Bl. Zeichnungen

208848/0742

Claims

Patentansprüche

Zweikanalpeiler mit den Betriebsarten "Frequenzeinstellung" und "Messen" mit einem spannungsgesteuerten Empfängeroszillator mit Nachstimmeinrichtung, dadurch gekennzeichnet , daß während der Betriebsart "Frequenzeinstellung" (F) die Nachstimmeinrichtung abgeschaltet -ist, daß während des Abstimmvorganges die Frequenz des Oszillators (5) dauernd einem digitalen Frequenzzähler (20) zugeführt wird, dessen Stand beim Umschalten auf die Betriebsart "Messen" (B) in einem Speieher (7, Fig. 1; 23, Fig. 2) gespeichert wird, daß bei dieser Umschaltung die Nachstimmeinrichtung angeschaltet wird, daß während der Betriebsart "Messen" dauernd der gespeicherte Wert mit der derzeitigen Oszillatorfrequenz in einer Vergleichseinrichtung verglichen wird und daß aus dem Unterschied der beiden Werte die Nachstimmspannung für den Oszillator abgeleitet wird und daß beim überschreiten des Nachstimmbereiches selbständig auf die Betriebsart "Frequenzeinstellung" umgeschaltet wird.
2. Zweikanalpeiler nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzmessung bei beiden Betriebsarten in periodischen Zeitabschnitten erfolgt.
3. Zweikanalpeiler nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzzähler (20) ein vierstufiger Binärzähler ist.

2. Mai 1972
Ne/An

209848/0742