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Goniometer Die Erfindung betrifft eine besondere Ausführungsform von
Goniometern, wie sie zum Richtsenden und zum Richtempfang Verwendung finden. Die
üblichen Goniometer für Peil zwecke bestehen aus . zwei aufeinander senkrecht stehenden
Feldspulen, die in der Regel fest angeordnet sind, und einer im Felde dieser Spulen
drehbaren Suchspule. Die Windungsflächen der einzelnen Spulen liegen dabei parallel
zu der Drehachse des Rotors, und zwar so, daß das Feld innerhalb des Goniometers,
welches die Suchspule beeinfluß, radial gegen diese Drehachse verläuft.
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Durch geeignete Verteilung der Wicklungen wird gemäß einem älteren
Vorschlag ein mit dem Drehwinkel sinusförmig variierender Kopplungsverlauf zwischen
Feld- und Suchspulen erzielt. Es ist auch möglich, die Suchspule fest anzuordnen
und die Feldspulen zu drehen.
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In der Praxis wird nun häufig die Forderung gestellt, die Goniometer
so klein wie möglich zu machen. Das ist beispielsweise bei transportablen Anlagen
sehr wichtig und bei solchen Peilempfängern, die für verschiedene Wellenbereiche
umschaltbare Goniometersysteme besitzen, so daß zu jeder Empfängereinheit ein ganzer
Satz von Goniometern gehört. Ferner wurden bereits nacheffektfreie Peileinrichtungen
vorgeschlagen. bei denen nach dem Doppelrahmenprinzip mehrere Goniometer, die mit
Kreuzrahmensystemen zusammenarbeiten, gegeneinandergeschaltet werden. Auch hier
ist eine Vielzahl
yon Goniometern für einen einzigen Peiler erforderlich.
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Einen wesentlichen Fortschritt zur Verringerung der räumlichen Dimension
der Goniometer hrachte die Verwendung von Hochfrequenzeisen mit sich. Die vorliegende
Erfindung bezweckt nun. die Platzersparnis durch eine neuartige Anordnung der Feld-und
Suchspulen zu erzielen. Diese neue Spulenanordnung ist sowohl für Luft- wie auch
für Eisengoniometer anwendbar. Das Goniometer nach der Erfindung ist dadurch gekennzeichnet.
das die relativ zueinander drehbaren Feld- und Suchspulensysteme parallel zueinander
und zur Drehachse liegende Wicklungsachsen besitzen und an ihren Stirnflächen miteinander
gekoppelt sind und daß die Feld- und Suchspulen in je zwei Hälften unterteilt sind.
die miteinander eine Achterschleife lii lden. Diese Anordnung ermöglicht es, die
Feld- und Suchspulen sehr flach auszuführen. so daß der Rotor und der Stator Scheibenform
aufweisen und damit geringsten Platz einnehmen. Dieser Vorteil tritt insbesondere
bei koaxialer Anordnung mehrerer hintereinanderliegender Goniometer hervor.
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Es ist bereits bekannt. bei einem Variometer den Stator mit einer
flachen Achterschleife zu bewickeln, doch beruht demgegenüber die Erfindung auf
der Erkenntnis, daß sich diese Wicklungsform auch für Goniometer eignet. da sich
die erforderliche Entkopplung der Feldspulen trotz der parallelen Wicklungsachse
der Achterschleifen bei kreuzweiser Anordnung derselben durch die Kompensation der
gegenphasigen Außenfelder der beiden Tlälften jeder Schleife einstellt.
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Um die sonst zur Seitenbestimmung durch Kardioidenumschaltung erforderliche
90gradige Verdrehung des Rotors zu ersparen, ist es vorteilhaft, in bekannter Weise
eine gegen die Suchspule 90° versetzte Hilfsspule vorzusehen, auf die der Peilempfänger
zur Seitenbestimmung umgesellaltet wird. Gemäß der weiteren Erfindung soll eine
solche um 90 gedrehte Hilfsspule eine andere Induktivität besitzen als die normale
Suchspuie und als Suchspule für einen anderen Wellenbereich dienen. Älan kann dann
entweder die Skala mit zwei um 90° gegeneinander verschobenen Skalenteilungen versehen
oder aber auch gleichzeitig mit der Wellenbereichumschalfling den Stator oder die
Skalenteilung bzw. den Peilzeiger um 90° drehen. Die jeweils ilicht geschaltete
Spule wird als Seitenbestimmungsspule verwendet. Um die bei der Umschaltung zur
Seitenbestimmung infolge der verschiedenen Induktivitäten auftretende Verstimmung
des Eingangskreises zu kompensieren, kann mit Hilfe des Seitenbestimmungsschalters
ein entsprechendes Schaltelement zum Eingangskreis zugeschaltet werden, wodurch
wieder die richtige Abstimmung hergestellt wird. t~m den für die Seitenbestimmung
üblichen Peilseitenschalter mit seinen vielen Kontakten und zusätzlichen Kapazitäten
einzusparen. soll gemäß der weiteren Erfindung die @um Peilen geschaltete Sucbspule
auch für die Seitenbestimmung benutzt werden. Zu diesem Zwecke wird der Stator drehbar
ausgvfiihrt und in seiner normalen Ruhelage durch eine Rastung festgehalten. Die
Seitenbestimmung erfolgt dann so. daß diese Rastung des Stators aufgehoben und der
Stator um einen gewissen Winkelbetrag um die Laststelle hewegt wird. Durch Beobachtung
der Empfangsspannungen kann dann in an sich bekannter Weise auf die Peilseite geschlossen
werden. Nach Ausführung der Seitenbest@mmung wird der Stator vorzugsweise durch
eine elastische Kraft. z. B. eine Feder. wieder in seine normale Ruhelage zurückgeführt
und in dieser durch die Rastung festgehalten.
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Besonders hervorzuheben ist. daß 1 bei diesel Art der Seitenbestimmung
nicht nur der Peilseitenschalter, sondern auch die beim oben angegebenen Verfahren
erforderlichen zusätzlichen Ausgleichselemente an der zweiten Suchspule fortfallen.
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Die Induktivitäten der Such- uiid Feldspulensysteme werden vorzugsweise
so bemessen, daß der geschaltete Wellenbereich für eine Feld- und Suchspulenkombination
etwa 30 % oberhalb und für die andere etwa 30 unterhalb der Eigenwelle des aus den
Richtantennen und dem Stator geliildeten Empfangskreises liegt.
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Der Kopplungsverlauf zwischen Stator und Rotor in Abhängigkeit vom
Drehwinkel ist beim Goniometer nach der Erfindung in einfacher Weise durch entsprechende
Wahl des Wicklungsquerschnittes der Feld- und Suchspulen zu beeinflussen und kann
leicht rein sinusförmig gestaltet werden. Die Feld- und Suchspulen werden vorzugsweise
auf Hochfrequenzeisen gewickelt. Es ist jedoch auch. insbesondere bei Kurzwellen,
die Verwendung von anderen, beispielsweise keramischen Materialien für die Kerne
möglich. Man führt die Kerne vorteilhaft als mit Rillen versehene Scheiben aus und
legt die Wicklungen in diese Rillen. Vom Verlauf der Rillen und damit des Wicklungsquerschnittes
hängt, wie bereits erwähnt, im wesentlichen der Isopplungsverlauf ab. Bei Verwendung
von Kernmaterialien können auf der Vorder- und Rückseite desselben Kernes zwei verschiedene
Feldspulensysteme aufgebracht sein. die 177i t zwei verschiedenen Suchspulen oder
zwei
Suchspulensystemen zusammenarbeiten und somit zwei bzw. vier
Wellenbereiche umfassen.
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Der Erfindungsgedanke soll nun an dem in den Abbildungen dargestellten,
als Ausführungsbeispiel zu wertenden Eisengoniometer erläutert werden.
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Das Hochfrequenzeisen besitzt die Form einer Ringscheibe 1, wie dies
in Abb. 1a im Aufriß und in Abb. 1b im Kreuzriß dargestellt ist. An einer oder beiden
Stirnseiten dieser Scheiben sind diagonal verlaufende Nuten 2 und 3 vorgesehen.
Durch diese Nuten wird der Eisenkörper in vier gleiche, zusammenhängende Kernteile
4, 5, 6 und 7 zerlegt, während der verbleibende ring- oder scheibenförmige Teil
als Joch dient. Die Anordnung der Wicklung auf den Kernen ist aus Abb. 1c zu ersehen.
Je zwei gegenüberliegende Kerne sind in Form einer 8 durch die Windungen umschlossen.
Die Spule 8 mit den Anschlüssen A, B dient beispielsweise als Suchspule und die
Spule 9 (Anschlüsse C, D) als Seitenbestimmungsspule.
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Ganz gleiche Fonn wie dieser Statorteil besitzt auch der Rotor, der
koaxial zu diesem Stator angeordnet ist. Abb. 2 zeigt das gesamte Wicklungsschema,
wobei die Suchspule wieder mit 8 und die Seitenbestimmungsspule mit 9 und die beiden
Feldspulen mit 10 und 11 bezeichnet sind. Abb. 3 zeigt den Zusammenbau des Goniometers.
Der Stator 12 ist in diesem Falle im Gehäuse I3 fest gelagert.
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Das Antennensystem wird an die Buchsen 14 angeschlossen. Im Gehäuse
ist ferner drehbar die Welle 15 des Rotors 16 gelagert. Der Rotor selbst wird mit
Hilfe des Kugellagers 17 im Gehäuse geführt. Zum Anschluß an den Empfänger sind
Schleifringe und Bürsten 18 vorgesehen. Zwischen Rotor und Stator befindet sich
ein scheibenförmig ausgebildeter statischer Schirm 19.
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Dieser statische Schirm wird gemäß der weiteren Erfindung aus einer
metallisierten Glimmerscheibe oder ähnlichem Dielektrikum gebildet. In Abb. 4 ist
eine geeignete Aus führungsform des Schirmes dargestellt. An Stelle der bisher verwendeten
Metalldrähte wird der Schirm durch Metallbätider 20 gebildet, die nach Auflegen
einer entsprechenden Nlatrize auf die Glimmerscheiben t9 aufgespritzt werden. Es
ist auch möglich, die gesamte Glimmerfläche zu metallisieren und die Unterteilung
des Schirms in getrennte Leiterteile durch nachträgliche Ätzung längs parallel verlaufender
Nuten zu erzielen. Die Glimmerscheibe wird in einem Spannring 21 festgehalten.
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T.'m die Abschirmfähigkeit zu erhöhen, wird ferner vorgeschlagen.
die Glimmerplatten auf beiden Seiten zu metallisieren und die Metallstreifen so
anzuordnen, daß ihre Abstände beiderseits der Glimmerscheibe gleich groß sind. daß
aher die einzelnen Streifen um eine halbe Streifenbreite gegeneinander versetzt
sind, wie dies in Abb. 4 angedeutet wurde. Die Metallbänder werden auf jeder Seite
der Glimmerfläche in der Mitte durch eine diagonal verlaufende Nut 22 bzw, 23 in
zwei Teile getrennt. Diese Nut ist auf den beiden Seiten des Schirmes um einen gewissen
Winkelbetrag, z. B. 16°, versetzt, wodurch ein sehr geringer statischer Durchgriff
erzielt wird.
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Ein weiteres Ausführungsbeispiel (Abb. 5) besteht darin, die parallel
verlaufenden Streifen 20 am Rande der Scheibe durch eine halbkreisförmige Nut 24
aufzutrennen. Auch in diesem Falle werden die Metallbänder beiderseits der Isolierscheibe
so angeordnet, daß sie sich symmetrisch überdecken. Die halbkreisförmige Trennut
wird auf den beiden Seiten der Isolierscheibe vorzugsweise in gegenüberliegenden
Hälften angeordnet.