DE723075C

DE723075C - Verfahren zur Entfernungsbestimmung nach dem Rueckstrahlprinzip

Info

Publication number: DE723075C
Application number: DEC52444D
Authority: DE
Inventors: Henri Gutton
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1936-07-23
Filing date: 1937-01-29
Publication date: 1942-07-29
Also published as: FR48279E; FR812979A; DE703111C

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren, das die Anzeige eines entfernten reflektierenden Gegenstandes sowie dessen eindeutige Entfernungsbestimmung ermöglicht.
Es ist zwar bereits ein Verfahren zum Nachweis und zur Messung des Äbstandes elektrisch leitfähiger Massen bekannt, bei dem ein Sender und ein Empfänger mittels eines Modulationssenders abwechselnd und mit variabler Frequenz aus- und eingeschaltet werden. Aus der dem Maximum der Emp-

- fangsintensität entsprechenden Modulationsfrequenz wird dann der Weg zwischen Sender und nachzuweisender leitender Masse ermittelt.

Dieses bekannte Verfahren erlaubt nur dann eine eindeutige Entfernungsbestimmung, wenn der von den elektromagnetischen Schwingungen zurückzulegende Hin- und

so Rückweg der halben Länge der Modulationswelle entspricht. Es kann jedoch vorkommen, daß der Hin- und Rückweg der elektromagnetischen Schwingungen ein Mehrfaches der Modulationswelle beträgt. Auch dann wird es möglich sein, durch Veränderung der Modulationswelle in einem gewissen Bereich einen oder mehrere Punkte zu finden, in denen Maximalempfang auftritt.

Eindeutig wäre dieses bekannte Verfahren also nur dann, wenn man zu Beginn einer Messung, mit der längsten Modulationswelle beginnend, die Wellenlänge des Modulationsgenerators so lange verändert, bis das erste Empfangsmaximum auftritt. Dieses Verfahren bedingt aber Oszillatoren für die Modulationsfrequenz, die einen sehr großen Regelbereich besitzen.

Da solche Oszillatoren mit der erforderlichen Frequenzgenauigkeit nur schwer herstellbar sind, konnte auch dieses bekannte Verfahren bisher in der Praxis schwer Eingang finden.

Die Nachteile dieses Verfahrens werden bei dem vorgeschlagenen Verfahren, bei dem Sender und Empfänger ebenfalls durch eine Modulationsfrequenz derart gesteuert werden,

daß der Empfänger während der Sendezeiten gesperrt und während der Sendepausen geöffnet wird, dadurch beseitigt, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die Entfernung des reflektierenden Gegenstandes durch Messung des Unterschiedes derjenigen Modulationsfrequenzen bestimmt wird, die zwei benachbarte Empfangsminima liefern.

Zur Durchführung des erfindungsgemäßen

ίο Verfahrens sollen vorzugsweise ultrakurze Wellen verwendet werden, deren Aussendung periodisch während einer Zeit T/2 unterbrochen wird, wobei T die Periode der Unterbrechung ist. Der Empfänger, der die ausgestrahlte Hochfrequenz nach ihrer Reflexion empfangen soll, ist nur während der Zwischenräume T/2 geöffnet, während welcher die Senderstrahlung unterbrochen ist. Wenn nun beispielsweise die Laufzeit der elektromagne-

ao tischen Schwingungen nach dem reflektierenden Gegenstand und zurück gleich einem Vielfachen von T ist, so wird im Empfänger ein Minimumempfang wahrzunehmen sein. Man erhält somit Θ = kT, wobei mit Θ die Laufzeit des Hin- und Rückweges und mit T die Periode der Unterbrechung bezeichnet wird. Um die Unbestimmtheit hinsichtlich des Faktors k zu beseitigen, führt man das Schweigen des Empfangs zum Beispiel für einen anderen Wert T' der Unterbrechungsperiode herbei, der dem Wert T benachbart sein soll. Man erhält alsdann: -

Θ = {k — ι) · T'.
Hieraus ergibt sich:
Q=zk' T

0

• T'

Jt ~

-\t η

Q

QT'—TT'
ψ

T'T'

T'—T

F-F

Ι/Γ—i/T'

wobei mit F bzw. F' diejenigen Modulationsfrequenzen gemeint sind, die zwei benachbarte Empfangsminima liefern.

Die Entfernung des Hindernisses ist dann:

wobei U die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der verwendeten Wellen darstellt.
Es ist klar, daß diese Meßmethode in verschiedenen praktischen Formen verwirklicht werden kann, von denen die nachstehende nur ein Beispiel darstellt.

Der Ultrakurzwellensender ist ein Oszillator, der eine gewöhnliche Dreielektrodenröhre, ein Magnetron oder eine Röhre mit positiv geladenem Gitter benutzt.

Alle diese Oszillatoren können durch eine sehr niedrige Frequenz (Unterbrechungsfrequenz) moduliert werden; die Modulations- kurve ist in der Abb. 2 dargestellt.

Wenn wir als Modulationsmittelpunkt den Punkt A nehmen, für welchen der Sender zu arbeiten aufhört, und wenn wir die Spannung um diesen Punkt A herum gemäß der Unterbrechungsfrequenz verändern, dann erhält man eine Aussendung, welche die in der Abb. ι dargestellte Form hat.

Die Modulationsspannung wird zum Beispiel (Abb. 3) durch einen Steuersender erzeugt, auf den eine Verstärkerröhre folgt.

Der Steuersender verwendet eine Dreielektrodenröhre und sein Schwingkreis hat eine Frequenz, die mittels der Kapazität C₁ geändert werden kann.

Der Verstärker verwendet eine Penthode und die Verbindung mit dem Modulationsorgan des Oszillators wird durch eine Verbindungskapazität C₂ hergestellt. Eine Drossel S₁ dient dazu, die durch die Kapazität C₂ zugeführte Spannung aufzunehmen. Eine Spule S₂ ist mit der Drossel S₁ gekoppelt; sie hat den Zweck, der Empfangsröhre über die Leiter 1 und 2 die Spannung zuzuführen, die zur Sperrung des Empfangs während der Zeit, in der der Sender arbeitet, notwendig ist. An der Empfangsseite (Abb. 4) verfügt man z. B. über eine Hochfrequenzverstärkerpenthode P. An das Steuergitter dieser Röhre ist die Antenne A und die Spule S₂ der Abb. 3 angekoppelt; außerdem wird eine Vorspannung (— u) in der Weise an dieses Gitter gelegt, daß der Arbeitspunkt α in den unteren Knick der Kennlinie (Abb. 5) gelegt wird. Die Spule S₂ führt dem Steuergitter eine Wechselspannung mit der Unterbrechungsfrequenz der Aussendung zu. Diese Spannung ist mit der Modulationsspannung an der Sendeseite gleichphasig oder gegenphasig, je nachdem oi> die Klemmen 1 bzw. 2 von S₂ an das Gitter oder an die Vorspannungsquelle gelegt sind. Es ist also stets möglich, das Gitter auf seine kleinste Spannung zu bringen, während der Sender arbeitet. Die Regulierung der Amplitude der Gitterspannungsänderungen ermöglichtes also, den Empfänger, für die direkte Hochfrequenzwelle zu sperren. In der übrigen Zeit verstärkt die Empfangsröhre die ankommenden Hochfrequenzschwingungen. An -die Anode der Penthode ist ein Stromkreis R angeschlossen, der auf die Hochfrequenz abgestimmt ist.

Die DreielektrodenhochfrequenzröhreT ist durch eine kleine Kapazität C₃ mit der Anode der Penthode gekoppelt und dient als Hochfrequenzgleichrichter. Am Ausgang dieser Röhre erhält man eine gleichgerichtete Welle von gleicher Frequenz wie die Unterbrechungsfrequenz des Senders, vorausgesetzt, daß es an dem fernen Gegenstand ein Echo gibt. Diese Welle großer Wellenlänge kann

ίο nach den üblichen Verfahren verstärkt und gleichgerichtet werden, z. B. durch eine Frequenzumformung, eine Verstärkung der neuen Frequenz und eine neue Frequenzumformung mit hörbarer resultierender Frequenz, erforderlichenfalls mit einer nachfolgenden Niederfrequenzverstärkung.

Das Verfahren kann für die Anzeige eines auf dem Kurs eines Schiffes liegenden Hindernisses während der Nacht oder bei nebligem Wetter angewandt werden. Hierbei werden die beiden Sende- und Empfangsantennen zu einer einzigen Antenne vereinigt; diese kann durch eine drehbare Richtantenne, welche die Messung der Richtung des Hindernisses ermöglicht, oder durch einen Rahmen gebildet werden. Im letzteren Falle wird die Richtung durch die Lage des Punktes bestimmt, für den das durch . Echo empfangene Zeichen verschwindet. Es ist zu bemerken, daß bei der· Entfernungsmessung alle in nächster Nähe auftretenden Echos, die an den Tagelageteiien oder an den Masten des Schiffes entstehen können, durch den Apparat nicht aufgefangen werden; es ist also nicht notwendig, daß die Antenne vollkommen frei liegt.

Die Messung.der Entfernung des Hindernisses wird durch das Erlöschen des erhaltenen Echos bestimmt, indem man die Unterbrechungsfrequenz verändert. Der Apparat für die Veränderung der Frequenz kann direkt in Entfernungen geeicht sein.

Der gleiche Apparat kann auch zur Ortsbestimmung von Flugzeugen dienen. Die Antenne kann entweder eine gerichtete Antenne oder ein Rahmen sein, der es ermöglicht, die Richtung zu bestimmen und die Entfernung mittels der gleichen Methode zu messen. Daraus ergibt sich die Möglichkeit, ein Artilleriefeuer auf ein unsichtbares Flugzeug einzustellen.

Die Erfindung ist für zahlreiche andere Ausführungsformen geeignet, und zwar insbesondere hinsichtlich der Zusammensetzung des Senders und des Empfängers sowie der Antennen.

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zur Entfernungsbestimmung nach dem Rückstrahlprinzip, bei dem Sender und Empfänger durch eine Modulationsfrequenz derart gesteuert werden, daß der Empfänger während der Sendezeiten gesperrt und während der Sendepausen geöffnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Entfernung des reflektierenden Gegenstandes durch Messung des Unterschiedes derjenigen Modulationsfrequenzen bestimmt wird, die zwei benachbarte Empfangsminima liefern.

2. Einrichtung zur Durchführung eines Verfahrens nach Anspruch 1 mit zusätzlicher Richtungsbestimmung, dadurch gekennzeichnet, daß die Antenne aus einer drehbaren Richtantenne besteht.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen