DE767355C

DE767355C - Order to prevent collisions in air traffic

Info

Publication number: DE767355C
Application number: DEL92820D
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr-Ing Johannson; Hellmuth Dipl-Ing Schoeneborn
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG; C Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG; C Lorenz AG
Priority date: 1936-11-14
Filing date: 1937-07-03
Publication date: 1952-06-19

Description

Im Hauptpatent ist eine Anordnung .zur Kollisionsverhütung im Luftverkehr vorgeschlagen worden, /bei der jedem Flugzeug eine Sende- und Empfangseinrichtung zugeordnet ist . und die Sendeeinrichtung dauernd in Abhängigkeit von, der Flughöhe veränderte Signale gibt. Die.Anordnung ist so getroffen, daß jede Flughöhe durch eine bestimmte, einmal festgelegte Frequenz gekennzeichnet ist, die .auf einen besonderen .Träger, ■ beispielsweise einen solchen _ im .Xiezimeterwellenbereich^ moduliert wird. ImThe main patent proposes an arrangement for preventing collisions in air traffic been, / assigned to each aircraft a transmitting and receiving device is . and the transmitting device continuously as a function of the flight altitude changed signals. The arrangement is made in such a way that each altitude is replaced by a specific, once determined frequency is marked, which .on a special . Carrier, ■ for example such a _ is modulated in the .Xiezimeterwellenbereich ^. in the

Empfänger wird eine Schwebungsfrequenz durch Überlagerung der empfangenen, von der Flughöhe abhängigen Modulationsfrequenz erzeugt, und zwar ist für diesen Zweck ein besonderer Überlagerer vorgesehen^ dessen Frequenz dauernd kontinuierlich über einen bestimmten Bereich geändert wird. Mit Hilfe eines auf einen festen Resonanzwert eingestellten Bandfilters wird eine bestimmte Schwebungsfrequenz ausgesiebt. Diejenige Überlagerungsfrequenz, und damit Stellung der Überlagererabstimmung, .welche geradeThe receiver becomes a beat frequency by superimposing the received, from the flight altitude-dependent modulation frequency is generated for this purpose special superimposer provided, whose frequency is continuously continuous over a specific area is changed. With the help of a set to a fixed resonance value A certain beat frequency is filtered out through the band filter. The one Superposition frequency, and thus the position of the superimposed vote, which is straight

die Schwebungs- (Zwischen-) Frequenz ergibt, ist dann ein Maß für die Flughöhe eines benachbarten Luftfahrzeuges.the beat (intermediate) frequency is then a measure of the altitude of a neighboring one Aircraft.

Die kontinuierliche Änderung der Überlagerungsfrequenz wird durch einen rotierenden Abstimmkondensator erreicht und die Empfangsfrequenz durch die Stellung dieses Überlagerungskondensators in bezug auf eine z. B. 360 ^D-Skala gekennzeichnet. Zur Anzeige der Empfangsfrequenz wird eine Einrichtung verwendet, die mit der Einrichtung zur periodischen Änderung der Überlagerungsfrequenz mechanisch gekuppelt ist. Als Anzeigeorgan dient beispielsweise eine rotierende Glimmlampe, die auf einer Skala dann aufleuchtet, wenn ihr Energie über den Zwischenfrequenzteil zugeführt wird.The continuous change in the superposition frequency is achieved by a rotating tuning capacitor and the receiving frequency by the position of this superposition capacitor with respect to a z. B. 360 ^D scale marked. To display the reception frequency, a device is used which is mechanically coupled to the device for periodically changing the superimposition frequency. A rotating glow lamp, for example, which lights up on a scale when energy is supplied to it via the intermediate frequency section, serves as a display element.

Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, als Anzeigeeinrichtung ein Braunsches Rohr zu verwenden, dessen Elektronenstrahl in Abhängigkeit vom rotierenden Kondensator des Überlagerers gesteuert wird. Diese Anzeigemethode besitzt den Nachteil, daß die gesamte Anlage durch ein besonderes Kippgerät und durch die Synchronisierungseinrichtung zur Steuerung des Kippgerätes sehr wesentlich kompliziert wird. Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein besonderes Kippgerät zu ersparen und die Steuerung des Braunschen Rohres in Abhängigkeit von der Stellung des rotierenden Überlagerungskondensators zu vereinfachen.It has also been proposed to use a brown tube as a display device use whose electron beam depending on the rotating capacitor of the Superimposed is controlled. This display method has the disadvantage that the entire System through a special tilting device and through the synchronization device to control the tilting device is very much complicated. The present invention is therefore the underlying task of saving a special tilting device and the Control of the Braun tube depending on the position of the rotating superposition capacitor to simplify.

Xach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die von fremden Flugzeugen ausgesendeten, eine bestimmte Empfangsfrequenz ergebenden Signale, welche infolge der schnellen und kontinuierlichen Veränderung der empfangsseitigen Abstimmung als kurze Impulse erscheinen, spannungsmäßig in Abhängigkeit von der Stellung des rotierenden Überlagerungskondensators in zwei Komponenten zerlegt tind auf die Ablenkplattenpaare des Braunschen Rohres gegeben werden. ' Hierdurch wird der Impuls vom Ruhepunkt des , Kathodenstrahles als Lichtzeiger radial nach 1 außen gesteuert. Die zeitliche Lage des Im- j pulses und damit die Köhe des angezeigten , Flugzeuges in bezug auf die eigene Höhe ist ι bei dieser Anordnung genau wie bei der j früher vorgeschlagenen rotierenden Glimm- j lampe als Winkelwert ablesbar. Die Länge j des Lichtzeigers ist von der Amplitude des j Impulses abhängig, so daß hieraus ebenso wie bei dem bisher vorgeschlagenen Anzeigeverfahren auf die Entfernung des angezeigten Flugzeuges geschlossen werden kann.According to the invention, this is achieved by the fact that the a certain reception frequency resulting signals, which as a result of the fast and continuous change in the tuning on the receiving end as short impulses appear in terms of voltage as a function of the position of the rotating superposition capacitor in two components disassembled and placed on the pairs of baffles of the Braun tube. ' As a result, the pulse from the rest point of the cathode ray becomes a light pointer radially to 1 controlled externally. The temporal position of the pulse and thus the height of the displayed, Aircraft in relation to its own altitude is ι in this arrangement exactly as in the j Rotating glow lamp proposed earlier can be read off as an angle value. The length j of the light pointer is dependent on the amplitude of the j pulse, so that from this as well as in the previously proposed display method on the removal of the displayed Aircraft can be closed.

Als Zerlegesystem kann beispielsweise ein Goniometer verwendet werden, dessen Drehspule mit dem rotierenden Überlagerungskondensator im Verhältnis 2:1 gedreht wird und dessen Feldspulen mit den Ablenkplat- [ ^! tenpaaren des Braunschen Rohres verbunden . sind. In Abb. r ist ein derartiges Goniometer • prinzipmäßig dargestellt. Die Drehspule ist mit 5" bezeichnet und die senkrecht zueinander angeordneten Feldspulen mit I und II. Wird der Impuls der Drehspule S zugeführt, so Hießt in dieser ein Strom J. Hierdurch wer- : den in den Feldspulen Spannungen induziert, die in der Feldspule I einen Strom /j und in der Feldspule II einen Strom /j zur Folge haben. Der Strom /j ist dann proportional J -cos α und der Strom /_K proportional J · sin a wobei α die Winkelstellung der Drehspule zu den Feldspulen bezeichnet. Die durch diese Ströme an Außenwiderständen hervorgerufenen Spannungen U χ und U^ werden Plattenpaaren des Braunschen Rohres zugeführt. Die Spannung EJ₁ lenkt den Kathodenstrahl z. B. in der Horizontalen und die Spannung U% in der Vertikalen ab, d. h. die resultierende Ablenkung erfolgt jeweils unter dem Winkel, der der Winkelstellung der Drehj spule entspricht.A goniometer, for example, can be used as a dismantling system, the moving coil of which is rotated with the rotating superimposition capacitor in a ratio of 2: 1 and the field coils of which with the deflection plate [ ^! ten pairs of the Braun tube . are. Such a goniometer is shown in principle in Fig. R. The moving coil is denoted by 5 ″ and the field coils arranged perpendicular to one another are denoted by I and II. If the pulse is fed to the moving coil S , a current J is generated in it result in a current / j and in the field coil II a current / j. The current / j is then proportional to J -cos α and the current / _{K is} proportional to J · sin a, where α denotes the angular position of the moving coil in relation to the field coils χ caused by these currents to external resistors voltages U and U ^ are supplied to plate pairs of the Braun tube. the voltage EJ ₁ directs z the cathode ray. B. in the horizontal and the voltage U% in the vertical direction from, that is, the resulting deflection takes place each under the angle corresponding to the angular position of the rotary coil.

Da die Impulsfolgefrequenz etwa 500 Hz beträgt, wäre es sehr ungünstig, wie bereits vorgeschlagen, den niederfrequenten Impuls zur Anzeige zu benutzen, denn ein für diese Frequenz konstruiertes Goniometer müßte sehr viel Kupfer und Eisen erhalten und würde infolgedessen ein zu großes Gewicht besitzen und einen zu großen Raum einnehmen. Aus diesem Grunde wird nach der weiteren Erfindung nicht der Xiederfrequenzimpuls, sondern der Zwischenfrequenzimpuls zur Anzeige verwendet. Die Zwischenfrequenz wird direkt auf die Drehspule des Goniometers gegeben und die Gleichrichtung am Ausgang der Feldspulen durchgeführt. Wenn die am Ausgang dieser Gleichrichter entstehende niederfrequente Impulsspannung zur Steuerung des Braunschen Rohres sehr gering ist, können hier Niederfrequenzverstärker vorgesehen werden.Since the pulse repetition rate is around 500 Hz, it would be very inconvenient, as already suggested using the low frequency pulse for display, because one for this Frequency constructed goniometer would have to and would contain a great deal of copper and iron consequently have too great a weight and occupy too much space. the end For this reason, according to the further invention, it is not the low-frequency pulse but the intermediate frequency pulse is used for display. The intermediate frequency is sent directly to the moving coil of the goniometer and the rectification is carried out at the output of the field coils. If the low frequency generated at the output of this rectifier The pulse voltage for controlling the Braun tube is very low, low-frequency amplifiers can be provided here will.

In Abb. 2 ist ein Prinzipschaltbild der Steuerung des Braunschen Rohres über ein Goniometer dargestellt. Der Drehspule S wird der Zwischenfrequenzimpuls zugeführt und entsprechend der Winkelstellung dieser Drehspule in den Feldspulen I und II eine Spannung induziert, die in den Gleichrichtern G₁, G₂ bzw. G₁' und C₂' gleichgerichtet und über Aussenwiderstände bzw. Kondensatoren den Ablenkplatten des Braunschen Rohres B zugeführt wird. Die Gleichrichter können Trokkengleichrichter oder irgendwelche anderen bekannten Ausführungsformen, wie Röhrengleichrichter (Dioden), sein. Die Schaltung der Gleichrichter G₁ und G₂ bzw. G₁ und G₃,' ergibt sich daraus, daß über das Goniometer außer der induktiven Komponente eine kapazitive Komponente übertragen wird, so daßFig. 2 shows a block diagram of the control of the Braun tube via a goniometer. The moving coil S is supplied with the intermediate frequency pulse and, depending on the angular position of this moving coil, a voltage is induced in the field coils I and II, which is rectified in the rectifiers G ₁ , G ₂ or G ₁ ' and C ₂ ' and the deflection plates via external resistors or capacitors of the Braun tube B is supplied. The rectifiers can be dry rectifiers or any other known embodiment such as tube rectifiers (diodes). The circuit of the rectifiers G ₁ and G ₂ or G ₁ and G ₃ ' results from the fact that, in addition to the inductive component, a capacitive component is transmitted via the goniometer, so that

im- wesentlichen die Differenz der induktiven und kapazitiven Komponente zur Wirkung kommt. Der hochfrequente Phasensprung bei Drehung der Drehspule geht .in den· NF-'Impuls ein. . .essentially the difference between the inductive and capacitive component comes into effect. The high-frequency phase jump at The rotation of the moving coil is included in the LF pulse. . .

■In Abb. 3 ist dieselbe Schaltung für den Fall dargestellt, daß hinter den Gleichrichtern eine niederfrequente Verstärkung durch die Verstärkerröhren R₁ und R₂ erfolgt. Die■ In Fig. 3 the same circuit is shown for the case that a low-frequency amplification takes place behind the rectifiers through the amplifier tubes R ₁ and R _2. the

ίο übrigen. Elemente dieser Schaltung entsprechen denjenigen der Abb. 2. ίο rest. Elements of this circuit correspond to those of Fig. 2.

Die Anordnung mit Goniometer als Zerlegersystem besitzt noch den Nachteil, daß das Goniometer, dessen Drehspule mit einer Tourenzahl von 2000 -bis 35000 U/min ro-. tieren soll, sehr sorgfältig hergestellt werden muß. Es läßt zudem nur eine sehr schwierige Korrektur der Kopplung-der einzelnen Spulen in Abhängigkeit vom Drehwinkel zu. Der letztgenannte Nachteil ist z. B. bei den zur Richtungsbestimmung elektromagnetischer Wellen benutzten Goniometern unter den Bezeichnungen Koppelfehler bzw. Halb-, Vier- und Achtelkreisigkeit bekannt.The arrangement with a goniometer as a decomposition system still has the disadvantage that the goniometer, whose moving coil rotates with a speed of 2000 to 35000 rpm. animals should be made very carefully. It also leaves a very difficult one Correction of the coupling of the individual coils depending on the angle of rotation. Of the The latter disadvantage is e.g. B. in the electromagnetic direction determination Waves are used by goniometers under the terms coupling error or half-, four- and eighth of a circle known.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten wird nach der weiteren Erfindung vorgeschlagen, als Zerlegesystem ein (rotierendes) kapazitives Goniometer zu verwenden. Dieses besitzt einen feststehenden Beleg, bestehend aus vier Sektoren, die je ungefähr einen Viertelkreis überdecken. Über diese feststehenden Sektoren hinweg dreht sich ein einzelner Viertelkreissektor, der dieselben nacheinander überstreicht und dem die Zwischenfrequenz zugeführt wird. Die feststehenden Sektoren sind über Belastungswiderstände an Erde gelegt, an denen der niederfrequente Impuls abgegriffen und nach Verstärkung den Ablenkplatten des Braunschen Rohres zugeführt wird.To eliminate these difficulties, it is proposed according to the further invention, to use a (rotating) capacitive goniometer as a dismantling system. This has a fixed receipt, consisting of four sectors, each covering approximately a quarter of a circle. About this fixed A single quarter-circle sector rotates across sectors, the same one after the other and to which the intermediate frequency is fed. The fixed sectors are connected to earth via load resistors, from which the low-frequency pulse is tapped and after reinforcement is fed to the baffles of the Braun tube.

Die Kapazität des rotierenden Kondensators kann sehr klein gehalten werden, so daß auch die räumlichen Abmessungen sehr klein bleiben. Da der Winkel des rotierenden Sektors mit dem des umlaufenden Zeigers genau übereinstimmen muß, wobei außerdem bei gleichbleibender zugeführter Spannung die Amplitude des Zeigers im Braunschen Rohr über 360⁰ konstant bleiben soll, ist eine Korrektur "nicht vermeidbar. Diese läßt sich jedoch bei dem rotierenden Kondensator durch Änderung des Plattenschnittes in sehr einfacher Weise erreichen.The capacitance of the rotating capacitor can be kept very small, so that the spatial dimensions also remain very small. Since the angle of the rotating sector with that of the rotating pointer must match exactly, and moreover should remain the amplitude of the pointer in the Braun tube 360 ⁰ constant at a constant supplied power, a correction "can not be avoided. However, these can be in the rotating capacitor by changing the plate section in a very simple way.

Das Schaltbild der Anordnung mit rotierendem Kondensator ist in Abb. 4 dargestellt. The circuit diagram of the arrangement with rotating capacitor is shown in Fig. 4.

Der Zwischenfrequenzimpuls gelangt von der Empfangsanordnung 1 mit Mischstufe, Oszillator und Zwischenfrequenzteil an den rotierenden Plattenteil des Kondensators. Der feststehende Teil besteht aus den vier Sektoren 3, 4, 5, 6, wobei die jeweils gegenüberliegenden Paare über Widerstände 7 und 8 und Gleichrichter 9 und -io mit den Gittern der Verstärkerröhren 11 verbunden sind. Die Ausgangsspannung der Verstärker wird den Ablenkplattenpaaren des Braunschen' Rohres zugeführt. Je zwei Gleichrichter (9, io) sind so geschaltet, daß die Spannung von jeweils zwei gegenüberliegenden Sektoren in einem gemeinsamen Rohr verstärkt werden. Der Arbeitspunkt der Verstärkerröhren ist deshalb so eingestellt, daß eine lineare Aussteuerung der Kennlinie nach oben und nach unten erfolgen kann.The intermediate frequency pulse comes from the receiving arrangement 1 with mixer, oscillator and intermediate frequency part to the rotating plate part of the capacitor. Of the fixed part consists of the four sectors 3, 4, 5, 6, the respective opposite Pairs via resistors 7 and 8 and rectifiers 9 and -io with the grids of the amplifier tubes 11 are connected. The output voltage of the amplifiers will be the Baffle pairs of the Braunschen 'tube supplied. There are two rectifiers (9, io) each switched so that the voltage of two opposite sectors in one common pipe to be reinforced. The working point of the amplifier tubes is therefore adjusted so that a linear modulation of the characteristic curve upwards and downwards can be done.

Bei der rein kapazitiven Übertragung mit Hilfe des rotierenden Kondensators wird die gesamte zur Verfügung stehende Impulsspannung gleichgerichtet und zur Anzeige verwendet, während bei der Anordnung mit Goniometer lediglich die Differenz der induktiven und 'kapazitiven Komponente zur Anzeige kommt. Die Verstärkung kann also* bei der rein kapazitiven Zerlegung geringer gehalten werden, was sich im günstigen Sinne auf die Impulsform, d. h. auf das Bild des rotierenden Zeigers auswirkt.With the purely capacitive transmission with the help of the rotating capacitor, the entire available pulse voltage rectified and used for display, while in the arrangement with a goniometer only the difference in the inductive and 'capacitive component is displayed. The reinforcement can therefore * at the purely capacitive decomposition can be kept lower, which is favorable on the pulse shape, d. H. affects the image of the rotating pointer.

Claims

Patent claims:

i. Arrangement for collision prevention in air traffic according to claim 9 of the Patent 767 306 in which a Braunsches tube is used as a display device, the controlled as a function of the continuously variable superposition frequency is, characterized in that the received pulse radiates the cathode ray from the screen center point outwards controls and as a light pointer depending on the respective position of the over- Ί00 bearing capacitor is shown.

2: Arrangement according to claim 1, characterized by a system which splits the impulse into two components as a function of the position of the superposition capacitor, which are fed to the pairs of plates of the Braun tube.

3. Arrangement according to claim 1 and 2, characterized in that the dismantling system has a rotating, the pulse receiving part which is rotated depending on the position of the superposition capacitor and its fixed part with the deflection

* plates of the Braun tube is connected.

4. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that as a disassembly system a goniometer is used, J20 whose moving coil depends on the Superimposed capacitor is rotated and

whose field coil is connected to the pairs of deflector plates of the Braun tube are.

5. Arrangement according to claim 1 to 3, characterized in that as a decomposition system a rotating capacitor with four fixed, z. B. each a quarter circle covering parts and a rotating Part is used in which two opposite parts with two opposite Baffles of the Braun tube are connected.

6. Arrangement according to claim 1 to 3 and 5, characterized by such a plate shape of the parts of the rotating capacitor that the angle of the rotating sector corresponds exactly to the angle of the light pointer arising in the Braun tube and also the amplitude of the received ao voltage supplied of the light pointer remains constant ^{over 360 0.}

7. Arrangement according to claim 1 to 6, characterized in that for reinforcement of the low-frequency pulse components two amplifier tubes are used, the operating point of which is set in this way is that the characteristic curve is linearly controlled upwards and downwards can.

To differentiate the subject matter of the invention from the state of the art, the granting process is in progress following publication has been considered.

U.S. Patent Xr. 1 924 174.

1 sheet of drawings

5218 6.525218 6.52