DE1269685B - Empfaenger zur Richtungsbestimmung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GOIs

Deutsche Kl.: 21 a4-48/01

Nummer: 1269 685

Aktenzeichen: P 12 69 685.4-35

Anmeldetag: 10. August 1962

Auslegetag: 6. Juni 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen Empfänger zur Richtungsbestimmung mit Hilfe einer hochfrequenten Trägerwelle, die in Form eines bewegten Bündels mit einer Achsenfläche der Strahlungsmaxima derart ausgesendet wird, daß sie am Empfänger nur während wiederkehrender Zeitintervalle vorhanden ist, und die mit einer frequenzmodulierten Schwingung moduliert ist, deren Frequenz von einer die Augenblicksstellung der Achsenfiäche kennzeichnenden Winkelkoordinate abhängt, mit einer Empfangsschaltung und einer Demodulatorschaltung für die Trägerwelle mit Verstärkungsregelung.

Diese Empfänger ermöglichen es, einem sich bewegenden Beobachter, beispielsweise an Bord eines Flugzeugs oder Flugkörpers, in jedem Zeitpunkt die Winkelkoordinate in bezug auf den Standort des das bewegte Bündel ausstrahlenden Senders durch eine Frequenzmessung festzustellen. Hierzu ist es lediglich erforderlich, die Augenblicksfrequenz der frequenzmodulierten Schwingung in dem Zeitpunkt zu ermitteln, in welchem der Empfänger von dem Bündel überstrichen wird. Bei den bekannten Empfängern dieser Art wird dabei unterstellt, daß die Bündelbreite vernachlässigbar klein ist. Diese Bedingung ist aber in der Praxis nicht oder höchstens mit einem sehr großen Aufwand auf der Sendeseite erfüllbar. Dies hat eine erhebliche Messungsgenauigkeit zur Folge, weil sich die Frequenz der frequenzmodulierten Schwingung während des Zeitintervalls, in welchem sich der Empfänger innerhalb eines Bündels endlicher Breite befindet, erheblich ändert.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Empfängers der eingangs angegebenen Art, der mit geringem Aufwand eine genaue Richtungsbestimmung auch bei beträchtlicher Bündelbreite ermöglicht.

Nach der Erfindung wird dies erreicht durch eine an den Ausgang der Demodulationsschaltung angeschlossene Schwellwert- und Begrenzerschaltung, die nur den einen vorgegebenen Schwellwert übersteigenden Teil des Empfangssignals überträgt und dadurch ein zentrisch zum Zeitpunkt des Empfangsmaximums liegendes Entsperrungssignal erzeugt, eine Schwingungsquelle, deren Frequenz entweder von Hand auf einen einem Sollwert der Winkelkoordinate entsprechenden Wert einstellbar oder mit Hilfe einer Frequenzregelanordnung zur Beseitigung eines Fehlersignals nachregelbar ist, und durch eine Frequenzvergleichsschaltung, die von dem Entsperrungssignal nur während dessen Dauer wirksam gemacht wird und durch Vergleich der Frequenz der von der Demodulationsschaltung gelieferten frequenzmodulierten Schwingung mit der von der Schwingungsquelle erzeugten Empfänger zur Richtungsbestimmung

Anmelder:

CSF-Compagnie Generale de Telegraphie sans FiI, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. rer. nat. G. Hauser
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
8000 München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:
Paul Fombonne, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 11. August 1961 (870 661)

Frequenz ein Ausgangssignal erzeugt, das von der Differenz zwischen der Frequenz der Schwingungsquelle und dem Mittelwert der von der frequenzmodulierten Schwingung während der Dauer des Entsperrungssignals durchlaufenen Schwingungen abhängt und einer Anzeigeeinrichtung zur Anzeige der Istwert-Sollwert-Abweichung der Winkelkoordinate bzw. der Frequenzregelanordnung als Fehlersignal zugeführt wird, wobei im letzten Fall die Einstellung der Schwingungsquelle als Anzeige für den Istwert der Winkelkoordinate dient.

Bei dem erfindungsgemäßen Empfänger wird durch Schwellwert- und Begrenzerschaltung innerhalb jedes Empfangszeitraums ein Zeitintervall definiert, in welchem das Empfangssignal einen festgelegten Schwellwert übersteigt. Bei vorgegebener Form des Bündeldiagramms liegt dieses Zeitintervall in bestimmter Beziehung zu dem Zeitpunkt des Empfangsmaximums. Der Mittelwert der Frequenzen, welche die frequenzmodulierte Schwingung innerhalb dieses Zeitintervalls durchläuft, steht ebenfalls in eindeutiger Beziehung zu der durch das Empfangsmaximum definierten Winkelkoordinate. Wenn beispielsweise das Bündeldiagramm symmetrisch ist und die Frequenzmodulation als Funktion der Winkelkoordinate linear erfolgt, entspricht dieser Mittelwert genau der Augenblicksfrequenz im Zeitpunkt des Durchgangs des Empfangsmaximums. Durch Vergleich dieses Mittelwertes mit der Frequenz der Schwingungsquelle erhält man somit eine genaue

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Richtungsbestimmung unabhängig von der Bündel- In diesem Fall kann man willkürlich die in Betracht

breite, die ja sehr verschieden sein kann, je nach der gezogene Achse maximaler Strahlung als »Bündel-Entfernung des Empfängers vom Sender. achse« wählen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der b) Die Achsenfläche ist eine ebene Fläche, die durch

Zeichnung dargestellt. Darin zeigt 5 senkrechte Ebenen begrenzt ist, welche durch den

F i g. 1 ein Diagramm zur Erläuterung des Prinzips Ursprung des Bündels gehen und deren Winkel mit der der Erfindung, waagerechten Ebene verändert wird. Der Höhenwinkel

F i g. 2 das Blockschaltbild einer Sendestelle für der Bündelachse, d. h. der Achse maximaler Strahlung die Anordnung nach der Erfindung, in der zentralen Azimutebene, wird als Höhenwinkel

F i g. 3 das Blockschaltbild einer ersten Ausfüh- io der Achsenfläche oder auch als Höhenwinkel des rungsform einer Empfangsstelle nach der Erfindung, Bündels angesehen. Da das Bündel normalerweise

F i g. 4 ein Diagramm zur Erläuterung der Wir- symmetrisch in bezug auf die zentrale Azimutebene kungsweise der Empfangsstelle von Fig. 3, ist, ist dieser Winkel praktisch der Winkel zwischen der

F i g. 5 ein Schaltbild eines Teils des Empfängers die Achsenfläche bildenden Ebene und der waagerechvon F i g. 3, 15 ten Ebene.

F i g. 6 eine andere Ausführungsform des Empfan- In diesem Fall ist der Höhenwinkel der Achse maxi-

gers von F i g. 3 und maler Strahlung in einer Azimutebene, die nicht mit

F i g. 7 das Blockschaltbild einer weiteren Aus- der zentralen Azimutebene zusammenfällt, von dem führungsform eines Empfängers nach der Erfindung. Höhenwinkel der Bündelachse geringfügig verschieden,

Für die Beschreibung der Erfindung ist nachstehend 20 doch kann dieser Unterschied vernachlässigt werden, ein Beispiel gewählt, bei dem es sich darum handelt, wenn der dem Azimut nach bedeckte Sektor nicht zu daß es einem Flugzeug ermöglicht wird, seinen Höhen- groß ist.

winkel in jedem Zeitpunkt im Hinblick auf einen Die Abtastung erfolgt mit konstanter Geschwindig-

Landevorgang zu kennen. Die angegebenen Zahlen- keit während der Aufwärtsbewegung; der Höhenwerte sind natürlich nur einfache Beispiele. 25 winkel S der Bündelachse ist während der Aufwärts-

Eine am Eingang der Landebahn angeordnete Sende- bewegung in Grad durch das Gesetz
stelle strahlt eine Keule aus, deren Öffnung dem Höhenwinkel nach in jeder Azimutebene des erfaßten Raums S = b(t — I₁) + 2
±1° bei 3 db zu beiden Seiten der Richtung der maximalen Strahlung in der betreffenden Azimutebene 30 ausgedrückt, worin b eine Konstante, t die Zeit in beträgt. Sekunden und i_x der Augenblick des Beginns der Auf-Es sei angenommen, daß die Abtastung ohne Azimut- wärtsbewegung ist.

drehung erfolgt und daß daher der erfaßte Raum in Der Hochfrequenzträger wird bei diesem Beispiel

horizontaler Richtung durch die Azimutbreite des ausschließlich während der Auf wärtsbewegungen durch Bündels begrenzt ist, für welche das vorstehende Gesetz 35 ein Niederfrequenzsignal B amplitudenmoduliert, das über das Höhenwinkelstrahlungsdiagramm erfüllt ist, eine konstante Amplitude hat und seinerseits in Abbeispielsweise innerhalb ±10° zu beiden Seiten der hängigkeit von dem Höhenwinkel S der Bündelachse mittleren Azimutebene. nach dem Gesetz

Als Beispiel sei ferner angenommen, daß der ge- , ___

samte Öffnungswinkel des Bündels in den verschiede- 40 / =

nen Azimutebenen des erfaßten Raumes ±2° beträgt. frequenzmoduliert ist.

Diese Keule tastet den Raum dem Höhenwinkel Da der Träger bei diesem Beispiel während der Ab-

nach in einem Volumen ab, das durch zwei Ebenen wärtsbewegungen nicht moduliert ist, können diese begrenzt ist, die um 2° bzw. 22° gegen die waagerechte Bewegungen entweder mit der gleichen oder mit ver-Ebene des Punktes geneigt sind, in dem sich der Sender 45 schiedener Geschwindigkeit wie die Aufwärtsbewegunbefindet. Gegenüber dieser waagerechten Ebene soll gen erfolgen. Es sei hier angenommen, daß diese Geder Höhenwinkel bestimmt werden. Die angegebenen schwindigkeit die gleiche ist, nämlich ¹Z₁₀ Sekunde für Grenzen von 2° und 22° entsprechen der Bewegung jede Aufwärtsbewegung oder Abwärtsbewegung; dies der Achse des zentralen Azimutschnitts des Bündels. entspricht dem Wert b = 200.

Als »Bündelachse in einer Azimutebene« wird die 50 Die Augenblicksfrequenz des Signals B ändert sich Richtung der maximalen Strahlung in dieser Ebene zwischen 50 und 150 kHz; dies entspricht den Werten bezeichnet, und zur Abkürzung soll die »Bündelachse« _d 1 _dej. _w^ _s ^ _Grad

die entsprechende Achse der zentralen Azimutebene 8 '

sein. Der Ort aller Achsen in den verschiedenen Azimut- ausgedrückt ist.
ebenen wird als »Achsenfläche« bezeichnet. 55 F i g. 1 zeigt den Sender E, die durch die Bündel-

Es können zwei grundsätzliche Typen von Antennen achse gehende senkrechte Ebene und einen Flugverwendet werden, die sich durch die Form ihrer körper M, von dem angenommen ist, daß er sich in Achsenfläche unterscheiden: dieser Ebene befindet.

a) Diese Fläche kann ein Kegel mit senkrechter Die Überlegungen sind die gleichen, wenn sich der

Achse sein, der dem Azimut nach entweder den ganzen 60 Flugkörper M nicht in dieser Azimutebene befindet, Horizont bestrahlt oder durch zwei durch die Kegel- da vorausgesetzt ist, daß die ihm mitgeteilte Höhenachse gehende senkrechte Ebenen begrenzt ist. In winkelkoordinate diejenige der Bündelachse ist.
diesem Fall ändert sich bei der Bewegung des Bündels Das Signal B wird in Abhängigkeit von dem Höhender Scheitelwinkel des Kegels, und alle Achsen maxi- winkel S moduliert, welcher der Winkel zwischen der maler Strahlung in den verschiedenen Azimutebenen 65 Bündelachse Es und der waagerechten Ebene EH ist. haben in jedem Augenblick den gleichen Höhenwinkel, In der Zeichnung ist der Augenblickswinkel S, der

welcher dem »Höhenwinkel der Achsenfläche« oder bei dem gewählten Beispiel kleiner als 22° ist, der auch dem »Höhenwinkel des Bündels« entspricht. Deutlichkeit wegen übertrieben groß dargestellt.

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Ebenso ist der Öffnungswinkel der Keule der Höhe Elektrode des Verstärkers 8 verbunden, um dessen

nach sehr übertrieben dargestellt. Entsperrung zu steuern.

Der Höhenwinkel des Flugkörpers M hat den Wert Der Verstärker 8 speist eine Kaskadenschaltung aus

S₀. einem Begrenzerverstärker 9, einer Differentiations-

Das Flugzeug M würde seinen Höhenwinkel kennen, 5 schaltung 10 und einer monostabilen Kippschaltung 11

wenn es die Augenblicksfrequenz des Signals B in dem mit zwei Eingängen, die parallel von dem Ausgang der

Augenblick bestimmen kann, in dem es von der Schaltung 10 gespeist werden, und mit einem Ausgang.

Achsenfläche des Bündels bestrichen wird. Ein Oszillator 12, dessen Frequenz in dem Frequenz-

Das Signal B wird sendeseitig vorzugsweise mit Hilfe bereich der Augenblicksfrequenzen des Signals B

der in F i g. 2 dargestellten Schaltung gebildet. io durchstimmbar ist, ist normalerweise gesperrt. Er ent-

Bei dieser Anordnung liefert ein Oszillator 101 eine hält wie der Verstärker 8 eine Elektrode, die mit dem feste Frequenz des Zwischenfrequenzbereichs. Ein Ausgang des Begrenzers 7 verbunden ist, wodurch er Oszillator 103, dessen Amplitude durch eine automati- vorübergehend entsperrt werden kann. Der Ausgang sehe Amplitudenregelung konstant gehalten wird und des Oszillators 12 speist eine Kaskadenschaltung, die der gleichfalls in diesem Frequenzbereich arbeitet, 15 der von dem Verstärker 8 gespeisten Anordnung gleich wird durch Veränderung einer mechanisch verstell- ist; sie enthält einen Begrenzerverstärker 13, eine baren Impedanz moduliert. Diese Veränderung wird Differentiationsschaltung 14 sowie eine monostabile von der Anordnung 104 gesteuert, die über eine Ver- Kippschaltung 15 mit zwei Eingängen und einem Ausbindung 105 mechanisch oder elektromechanisch mit gang,
der Bewegung des Bündels gekoppelt ist. 20 Die Ausgänge der Kippschaltungen 11 und 15

Die Ausgänge der Oszillatoren 101 und 103 sind mit speisen die beiden Eingänge 17 bzw. 18 einer Subtrak-

den beiden Eingängen einer subtraktiven Mischstufe tions-, Integrations- und Mittelwertschaltung 16, die

102 verbunden, welche ein Niederfrequenzsignal ab- zwischen ihren Klemmen 54 und 55 auf Grund der ihr

gibt, das den gleichen Frequenzhub wie das vom von den Kippschaltungen 11 und 15 zugeführten

Oszillator 103 abgegebene Signal aufweist. 25 Signale eine Fehlerspannung abgibt. Ein Anzeigegerät

Es ist offensichtlich möglich, einen Niederfrequenz- 53 ist an die Klemmen 54 und 55 angeschlossen. Eine oszillator, der direkt das Signal B liefert, frequenz- Ausführungsform der Anordnung 16 wird später an zumodulieren, doch sind in diesem Fall der erzielbare Hand von F i g. 5 im einzelnen erläutert.
Frequenzhub und damit die Genauigkeit des Systems Dieser Empfänger arbeitet wie folgt: Es sei angegeringer. Das Ausgangssignal der Mischstufe 102 30 nommen, daß das Bündel sich in der Aufwärtsbewedient bei dem dargestellten Beispiel zur Amplituden- gung befindet; der Anfangszeitpunkt dieser Bewegung modulation einer Hochfrequenzschwingung mit einem sei t_x = 0. Der Flugkörper wird von dem Bündel Modulationsindex von 100%, und zwar nur während zwischen S = S₀-2 und S = S₀+ 2 angestrahlt, woder Perioden der Aufwärtsbewegung des Bündels. Zu bei diese Winkel in Grad ausgedrückt sind, also diesem Zweck enthält die Verbindung zwischen der 35 zwischen den Zeitpunkten
Mischstufe 102 und dem nicht dargestellten Amplitu- S — 4

denmodulator einen elektronischen Schalter 106, wel- T₁ = -^r

eher die Übertragung während der Perioden der Abwärtsbewegung blockiert. Dieser Schalter wird syn- und

chron mit der Bewegung des Bündels durch eine 40 S₀

Spannung gesteuert, die von einer Anordnung 108 ge- ^a ⁼ ~~ß~ ·
liefert wird, welche mit der Antennenbewegung durch

eine mechanische oder elektromechanische Verbindung Dieses Signal wird von der Antenne 1 aufgenommen

107 gekoppelt ist. und in der Mischstufe 2 auf die Zwischenfrequenz um-

Die durch das Signal B modulierte Trägerwelle von 45 gesetzt. Die mit Hilfe des Detektors Aa bewirkte auto-

4000 MHz wird mittels einer Antenne abgestrahlt, matische Verstärkungsregelung des ZF-Verstärkers 4

welche die zuvor erläuterte Abtastbewegung bewirkt. hat eine ausreichend große Zeitkonstante, so daß der

F i g. 3 zeigt das Blockschaltbild einer Ausfüh- maximale Empfangspegel von einer Abtastung des rungsform des Empfängers, der an Bord des Flug- Flugkörpers bis zur folgenden konstant gehalten wird, körpers M angeordnet ist. Eine Antenne 1 speist eine 50 Das während jeder Abtastung des Flugkörpers emp-Mischstufe 2, die andererseits an einen Überlagerungs- fangene Zwischenfrequenzsignal weist für den entoszillator 3 angeschlossen ist. Der Mischstufe 2 ist ein sprechenden Teil der nutzbaren Keule der Sende-Zwischenfrequenzverstärker 4 nachgeschaltet, dessen antenne eine allgemeine Hüllkurve E auf, deren GeAusgang einerseits an einen ersten Detektor Aa ange- stalt in F i g. 4 gestrichelt dargestellt ist und deren schlossen ist, dessen Ausgangssignal einer Elektrode 55 Form durch die Form der Strahlungskeule der Sendedes Verstärkers 4 zur Durchführung einer automati- antenne in der Vertikalebene bedingt ist. Unter allgeschen Verstärkungsregelung zugeführt wird, und meiner Hüllkurve ist der Ort der relativen Maxima andererseits parallel dazu an einen zweiten Detektor 5. der Amplituden der ZF-Schwingungen zu verstehen, Auf den Detektor 5 folgt ein Niederfrequenzverstär- welche den Spitzenwerten des Niederfrequenzsignals ker 6, dessen Ausgang einen zweiten Niederfrequenz- 60 entsprechen.

verstärker 8 speist, der normalerweise blockiert ist, An den Rändern des Signals kann der Pegel dieser und parallel dazu ein Detektor 6 a. Der Detektor 6 a relativen Maxima ziemlich stark schwanken, insbeist einerseits mit einer Elektrode des Verstärkers 6 sondere bei großer Entfernung,
verbunden, damit eine automatische Verstärkungs- Andererseits kann das Antennendiagramm seitliche regelung erzielt wird, und andererseits mit einer 65 Sekundärzipfel aufweisen, welche schwache Signale zu Schwellwertschaltung 6b, der eine Anordnung 7 nach- beiden Seiten der Hüllkurve E entstehen lassen. Aus geschaltet ist, die einen Verstärker und einen Begrenzer diesen Gründen wird von diesem Signal im Niederenthält. Der Ausgang dieser Anordnung ist mit einer frequenzstadium nur derjenige Teil des Niederfrequenz-

signals beibehalten, der aus dem im Abschnitt C der Hüllkurve £ enthaltenen Teil des Zwischenfrequenzsignals stammt. Für diesen Teil zeigen die relativen Maxima der Amplitude der ZF-Schwingungen einen Abfall von weniger als 3 db in bezug auf das absolute Maximum (Amplitude der ZF-Schwingung, welche einem Spitzenwert des Modulationssignals entspricht und während der Abtastung des Flugkörpers durch die Achsenfläche des Bündels empfangen wird). Dies bedeutet also, daß von dem Signal, das zwischen den zuvor definierten Zeitpunkten T₁ und T₂ empfangen wird, nur der Teil beibehalten wird, der zwischen den Zeitpunkten

S₀ -3 in Abhängigkeit von der Zeit ist die Zahl der Impulse in einer einer Bündelabtastung entsprechenden Impulsfolge gleich der Zahl der Impulse, die dann erhalten würden, wenn während der ganzen Verwendungsdauer des empfangenen Hochfrequenzsignals das Signal B mit der mittleren Frequenz /„ = F(I + a S₀) moduliert wäre, so daß also diese Zahl gleich dem Wert

2/0 = (

T₁'

S₀-I b

wäre. Diese Zahl liegt also zwischen 1000 (J₀ = 5OkHz) und 3000 (J₀ = 150 kHz).

Die monostabile Kippschaltung 11 ist so ausgeführt, daß sie in ihren quasistabilen Zustand durch einen positiven Impuls gebracht wird, der dem einen Eingang zugeführt wird, oder durch einen negativen Impuls, der dem anderen Eingang zugeführt wird. Die von der Schaltung 10 abgegebenen positiven und negativen Impulse werden alle den beiden Eingängen parallel zugeführt, wobei die positiven Impulse nur an einem Eingang und die negativen Impulse nur am anderen Eingang wirksam werden. Die Kippschaltung, deren quasistabiler Zustand eine Dauer hat, die kleiner als das kleinste Zeitintervall ist, das zwei derartige Impulse

empfangen wird.

Das Ausgangssignal des Verstärkers 4 speist außer dem Detektor 4a, der zur Durchführung der automatischen Verstärkungsregelung dient, einen zweiten Detektor 5, dessen Signal durch den Niederfrequenz- 25 voneinander trennen kann, liefert daher eine Folge von verstärker 6 verstärkt wird. Die automatische Ver- N₀ positiven Impulsen, deren Dauer und Pegel während Stärkungsregelung dieses Verstärkers ermöglicht eine Verbesserung der bereits mit Hilfe des Verstärkers 4 erzielten Verstärkungsregelung.

Das am Ausgang des Verstärkers 6 erscheinende Niederfrequenzsignal wird in dem Detektor 6a gleichgerichtet. Das Ausgangssignal dieses Detektors weist beim Fehlen von Sekundärzipfeln eine Form auf, welche der oberen Hälfte der Hüllkurve E von F i g. 4 entspricht. Die Schwellwertschaltung 6 b ist so einjustiert, daß sie nur den Scheitel des Ausgangssignals des Detektors 6a durchgehen läßt, welcher dem Teil C der Hüllkurve des Zwischenfrequenzsignals entspricht. Dieses Signal wird dann in der Schaltung 7 verstärkt und begrenzt, so daß ein Rechtecksignal erhalten wird, das in dem zwischen den Zeitpunkten T₁ und T₂ liegenden Zeitintervall auftritt.

Der Oszillator 12 wird andererseits von dem Piloten auf die Frequenz Z₁ = F(I + a S₁) eingestellt, welche dem gewünschten Höhenwinkel S₁ entspricht.

Das von dem Begrenzer 7 gelieferte Rechtecksignal wird gleichzeitig dem Oszillator 12 und dem Verstärker 8 zugeführt, wodurch die beiden Schaltungen zwischen den Zeitpunkten T₁ und T₂ entsperrt werden.

Das am Ausgang des Verstärkers 8 während dieses Zeitintervalls erscheinende Signal wird in dem Begrenzerverstärker 9 in ein Signal mit abwechselnden positiven und negativen Rechteckhalbwellen umgedes Zeitintervalle T₁ bis T₂ genau definiert sind.

Mit dem Ausgangssignal des Oszillators 12 werden in der Kaskade 13-14-15 genau die gleichen Operationen durchgeführt wie mit dem Ausgangssignal des Verstärkers 8 in der Kaskade 9-10-11. Somit liefert die Kippschaltung 15, die der Kippschaltung 11 gleich ist, eine Impulsfolge, die der von der Kippschaltung 11 gelieferten Impulsfolge gleich ist, wobei aber die Zahl der Impulse N₁ — ¹^ beträgt, worin J₁ die Frequenz ist, auf welche der Oszillator 12 eingestellt ist.

Die Ausgangsimpulse der beiden Kippschaltungen werden bei 17 bzw. 18 der Anordnung 16 zugeführt, welche die Differenz zwischen den jedem der beiden Eingänge zugeführten integrierten Elektrizitätsmengen bildet und daraus ein mittleres Signal in Form einer Spannung ableitet, die an den Klemmen 54 und 55 erscheint. An diese Klemmen ist eine Anzeigevorrichtung 53 angeschlossen, die ein gepoltes Fehlersignal liefert, das von N₀-N₁, somit also von /₀—Λ und daher auch von S₀-S₁ abhängt.

F i g. 5 zeigt im einzelnen eine Ausführungsform der Anordnung 16. Ein Kondensator 20 und ein Widerstand 21 sind parallel zueinander zwischen einer Klemme 56 und Masse angeschlossen. Die Klemme 56 ist außerdem mit der Katode einer Pentode 29 verbunden, deren Anode an einer positiven Spannung liegt, sowie mit der Anode einer Pentode 30, deren

wandelt, die den positiven bzw. negativen Halbwellen 55 Katode an einer negativen Spannung liegt. Die Eindes Niederfrequenzsignals entsprechen. Dieses Recht- gänge 17 und 18 der Anordnung 16, die den auf gleiche ecksignal wird in der Schaltung 10 differentiiert, die daraufhin eine Folge von abwechselnd positiven und negativen Impulsen abgibt, die den ansteigenden bzw. abfallenden Flanken des Rechtecksignals entsprechen. 60 Die Gesamtzahl dieser Impulse ist doppelt so groß wie die Zahl der Zyklen des Modulationssignals B, welche dem beibehaltenen Teil des empfangenen Signals

enthalten sind.

Infolge der Linearität der Bündelbewegung und der Linearität der Frequenzmodulation des Signals B in Abhängigkeit von dem Höhenwinkel und somit auch der Linearität der Frequenzmodulation des Signals B

Weise bezeichneten Eingängen von F i g. 3 entsprechen, führen zu den Gittern dieser beiden Pentoden. Eine Widerstandskette 24, 25, 26, die zwischen Masse und einer negativen Spannung angeschlossen ist, liefert die entsprechenden Vorspannungen für das Steuergitter der Pentode 29, das über einen Widerstand 27 mit dem Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 24 und 25 verbunden ist, sowie für das Steuergitter der Pentode 30, das über den Widerstand 28 an den Verbindungspunkt zwischen den Widerständen 25 und 26 angeschlossen ist. Diese Verbindungspunkte sind außerdem über Entkopplungskondensatoren 22

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bzw. 23 mit Masse verbunden. Die Katode der Pentode des Kondensators 20 an der Katode erscheinen kann.

29 ist mit deren Bremsgitter verbunden, und zwischen Die Pentode 30 ist in gleicher Weise durch die (feste) dem Steuergitter und der Katode liegt ein Gleich- negative Vorspannung — Vl ihres Steuergitters in richter31, dessen Durchlaßrichtung vom Gitter zur bezug auf ihre Katode gesperrt.

Katode geht. In gleicher Weise ist die Katode der 5 Diese Vorspannungen — VI und — Vl haben zur

Pentode 30 mit deren ßremsgitter verbunden, während Folge, daß die Gleichrichter 31 und 32 beim Fehlen

zwischen dem Steuergitter und der Katode ein Gleich- des Signals nicht Strom führen. Die Steuerimpulse

richter 32 liegt, dessen Durchlaßrichtung vom Gitter sind so bemessen, daß ihr Pegel über dem größten der

zur Katode geht. Schließlich liegt zwischen einer posi- beiden Werte V_{1 max} und F₂ liegt,
tiven Spannung und der Katode der Pentode 30 eine io Wenn am Eingang 17 oder 18 ein Steuerimpuls auf-

Serienschaltung aus einem Widerstand 35, einer Neon- tritt, wird der entsprechende Gleichrichter strom-

diode 33, einem Widerstand 36 und einer Neondiode führend, und das Gitter-Katoden-Potential der ent-

34. Das Schirmgitter der Pentode 29 ist mit dem sprechenden Pentode wird auf den Wert Null gebracht.

Schaltungspunkt zwischen dem Widerstand 35 und der Der Steuerimpuls ist begrenzt.

Anode der Diode 33 verbunden. Die Katode der 15 Die Steuerimpulsquellen, nämlich die Kippschal-Pentode 29 ist an das Gitter einer Triode71 ange- tungen 11 und 15 von Fig. 3, sind so bemessen, daß schlossen, deren Anode an einer positiven Spannung sie einen großen Innenwiderstand haben, so daß jede liegt, während ihre Katode mit der Katode der Neon- Aufladung des Kondensators 20 durch den Gitterdiode 33 verbunden ist. Das Schirmgitter der Pentode strom der Pentode 29 vernachlässigbar wird. Unter

30 ist an den Schaltungspunkt zwischen dem Wider- 20 Berücksichtigung der Tatsache, daß die Schirmgitter stand 36 und der Anode der Neondiode 34 angeschlos- der beiden Pentoden auf festen und gleichen Potentiasen. Diese Schaltung koppelt das Potential der Kato- len in bezug auf ihre entsprechenden Katodenpotenden der Röhren 71 und 33 mit dem Potential des tiale gehalten sind und daß die Schwankungen der Gitters der Röhre 71, das ebenso wie das Potential der Anoden-Katoden-Potentiale der Pentoden nur einen Katode der Pentode 29 durch das Potential der 25 völlig vernachlässigbaren Einfluß haben, hat dann das Klemme 56 festgehalten wird. Es ist dadurch möglich, Auftreten eines Steuerimpulses am Eingang 17 zur die Schirmgitter der beiden Pentoden an positive Folge, daß eine genau definierte positive Ladung q am Potentiale zu legen, die in bezug auf die betreffenden Kondensator 20 auftritt, während dieser die Ladung — q Katodenpotentiale genau definiert sind. annimmt, wenn ein Steuerimpuls am Eingang 18 er-

Der Schaltungspunkt 56 ist andererseits über einen 30 scheint.

Kondensator 37 mit dem Gitter einer Triode 42 ver- Auf diese Weise nimmt der Kondensator 20 im Verbunden, deren positive Vorspannung in bezug auf das lauf einer Abtastung des Flugkörpers durch das Bündel Massepotential durch den Spannungsteiler 38, 39 be- die algebraische Ladung (./V₀ -N₁) q an. Der Wert des wirkt wird, der zwischen einer positiven Spannung und Widerstands 21 ist ausreichend groß gewählt, so daß Masse angeschlossen ist. 35 die Entladung des Kondensators über diesen Wider-Die Anode und die Katode der Triode 42 sind mit stand im Verlauf einer Abtastung oder genauer im einer positiven Spannung bzw. mit Masse über zwei Verlauf des Zeitintervalls T₁ bis T₂' vernachlässigbar gleiche Widerstände 40 und 41 verbunden. klein ist, während andererseits dieser Widerstandswert Die positive Vorspannung, die in bezug auf Masse ausreichend klein ist, daß die Entladung des Kondenan das Gitter der Triode 42 gelegt wird, ist so bemessen, 40 sators 20 zwischen den zu aufeinanderfolgenden Abdaß dieses Gitter negativ in bezug auf die Katode ist, tastungen gehörenden Impulszügen praktisch volldie auf Grund der vom Widerstand 41 bewirkten ständig ist. Man nimmt also an der Klemme 56 nach selbsttätigen Vorspannungserzeugung auf einem posi- jeder Abtastung einen Impuls mit steiler Vorderflanke tiven Potential liegt. und exponentiellem Abfall ab, dessen Polarität durch Von der Anode der Triode 42 geht eine Ausgangs- 45 das Vorzeichen von (iV₀ — N₁) bestimmt ist und dessen schaltung ab, die einen Kondensator43 enthält, der Spitzenwert im wesentlichen (N₀-N₁) und somit mit Masse einerseits über einen Widerstand 46 ver- S₀ — S₁ proportional ist.

bunden ist und andererseits über einen Gleichrichter 47 Diese Impulse werden über den Kondensator 37 und eine sich anschließende Integrationsschaltung aus dem Steuergitter der Triode 42 zugeführt. Die Widereinem Kondensator 50 und einem parallel dazu liegen- 50 stände 40 und 41 sind gleich. Die Kondensatoren 43 den Widerstand 49. Die Durchlaßrichtung des Gleich- und 44 sind Kopplungskondensatoren mit geringer richters 47 geht von der Anode zur Masse. Von der Impedanz. Die Widerstände 45 und 46 haben gegen-Katode der Triode 42 geht eine Ausgangsschaltung ab, über den Widerständen 49 und 51 kleine Werte, so daß die der soeben erwähnten gleich ist, wobei die Schal- die Gleichrichter 47 und 48 von Quellen mit geringem tungselemente 44, 45, 48, 52 und 51 den Schaltungs- 55 Innenwiderstand gespeist werden. Bei diesen Verhältelementen 43, 46, 47, 50 und 49 entsprechen und die nissen ruft jeder Eingangsimpuls der Triode 42 an den gleichen Werte wie diese haben. Zwischen der gemein- Ausgängen der Kondensatoren 43 und 44 zwei Impulse samen Klemme 54 des Gleichrichters 47 und der hervor, die entgegengesetzte Polaritäten haben, im Integrationsschaltung 49, 50 und der gemeinsamen übrigen aber gleich sind. Der von der Katode kom-Klemme 55 des Gleichrichters 48 und der Integrations- 60 mende Impuls / hat die gleiche Polarität wie der Einschaltung 51, 52 ist ein Voltmeter 53 angeschlossen. gangsimpuls, während der von der Anode kommende Diese Anordnung arbeitet in folgender Weise: Impuls —/ die entgegengesetzte Polarität hat. Die Beim Fehlen eines Signals am Eingang 17 ist die Gleichrichter 47 und 48 lassen nur die positiven Pentode 29 durch die (veränderliche) negative Vor- Impulse durchgehen. Dies bedeutet, daß der Kondenspannung — Vl ihres Steuergitters in bezug auf ihre 65 sator 52 sich positiv auflädt und keine Ladung am Katode gesperrt. Die dem Gitter zugeführte Vor- Kondensator 50 erscheint, wenn die Impulse / positiv spannung muß die Sperrung für die stärkste Spannung sind, wenn also die Eingangsimpulse der Triode bewirken, welche infolge einer negativen Aufladung positiv sind. Im entgegengesetzten Fall wird der Kon-

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densator 50 positiv aufgeladen, während der Konden- Ausgang 70 und Masse eine Integrationsschaltung aus sator 52 keine Ladung empfängt. Schließlich hängt das einem Kondensator 67 und einem Widerstand 68 einVorzeichen der Ausgangsspannung V₈ (Potential der gefügt ist. Die Klemmen 69 und 70, zwischen denen, Klemme 55 — Potential der Klemme 54) von den wie bereits erwähnt, eine Fehlerspannung erscheint, Ladungen der Kondensatoren 52 und 50 ab. Die Werte 5 bilden die Ausgangsklemmen des Empfängers, an der Kondensatoren 50 und 52 und der Widerstände 49 welche ein Verwertungsgerät angeschlossen werden und 51 sind so bemessen, daß diese Ausgangsspannung kann.

Vs eine Gleichspannung mit verhältnismäßig lang- Der Betrieb dieses Empfängers beruht auf der Versamen Änderungen ist, welche einen Mittelwert für die Wendung des Ausgangssignals mit der Frequenz Ergebnisse von mehreren aufeinanderfolgenden Ab- io /—/_ls das von der Mischstufe 60 geliefert wird, der tastungen darstellt. Bei dem beschriebenen Beispiel einerseits die Frequenz / des demodulierten Signals B dient diese Spannung V₈ zur Betätigung eines hoch- und andererseits die Frequenz Z₁ des vom Oszillator 12 ohmigen Voltmeters. gelieferten Signals während des Zeitintervalls T₁' bis

Es ist offensichtlich, daß die Spannung V₈ in jedem T₂ zugeführt werden; dabei ist f_x bis auf eine Kongeeigneten Anzeigegerät oder in einer automatischen 15 stante Fk auf die Niederfrequenz // eingestellt, die Steuerung verwendet werden kann. einem gewünschten Höhenwinkel entspricht:

Es ist zu bemerken, daß die Spannung V_s ein Fehlersignal für den Fehler zwischen der Frequenz /₀ und fi — fi — Fkder Frequenz des Oszillators 12 darstellt. Wenn der

von Hand einstellbare Oszillator 12 durch einen 20 Aus diesem Grund müssen die verschiedenen aufOszillator 12 α mit automatischer Frequenzregelung tretenden Frequenzen bestimmte Bedingungen einersetzt wird, welcher den gleichen Frequenzänderungs- halten. Es werden mit fm und fM die Augenblicksbereich wie der Oszillator 12 hat und eine gleichartige frequenzen des Signals B bezeichnet, welche dem Schaltung speist, kann das dadurch erhaltene Signal V₈ kleinsten Höhenwinkel Sm bzw. dem größten Höhendazu dienen, die Frequenz des Oszillators 12a der 25 winkel SM des vom Sender bestrichenen Raumes entFrequenz /₀ nachzusteuern. In diesem Fall (F i g. 6) sprechen. Es gilt also
schwingt der Oszillator 12 a vorzugsweise dauernd,

und lediglich sein Ausgang ist mittels eines elektroni- fm ^ / ^ fM.
sehen Schalters 12b blockiert, der durch das vom Begrenzer 7 gelieferte Rechtecksignal entsperrt wird. 30 Dann ist der Bereich der Betriebsfrequenzen f_x des Wenn die Frequenz des Oszillators 12a beispielsweise Oszillators 12 durch folgende Beziehung definiert:
durch eine mechanisch abstimmbare Impedanz gesteuert wird, speist die zwischen den Klemmen 54 und fm — Fk < /1 < fM — Fk,
55 abgenommene Spannung V₈ eine Wicklung eines

Gleichstrommotors 59, dessen Drehsinn sich mit der 35 in welcher die Konstante^ so gewählt ist, daß gilt: Polarität der Spannung V₈ umkehrt, und dessen Welle

die Einstellbewegung der veränderlichen Impedanz fM — fm < Fk < fm. (1)
des Oszillators 12 α steuert. Der Rest der Schaltung

bleibt unverändert wie in F i g. 3. Wenn die Skala des Die zweite Bedingung der doppelten Ungleichung(l),

Oszillators 12 direkt in Höhenwinkeln geeicht wird, 40 die bedeutet, daß fm—Fk positiv ist, versteht sich

hat man damit ein Höhenwinkelanzeigegerät. von selbst. Die erste Bedingung, die sich auch

F i g. 7 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel des fM—Fk< fm schreiben läßt, bedeutet, daß der

Empfängers. Höchstwert von Z₁ kleiner als der kleinste Wert von /

In dieser Darstellung haben die Schaltungsteile 1 ist, daß also die Differenz /—/_x stets positiv ist.

bis 8 die gleiche Bedeutung und die gleiche Aufgabe wie 45 Es muß noch sichergestellt werden, daß die Misch-

in F i g. 3. Man erhält also am Ausgang des Nieder- stufe 60 für alle vorkommenden Werte von / und Z₁

frequenzverstärkers 8 das gleiche Niederfrequenzsignal in ihren Änderungsbereichen mit dem darin eingebau-

zwischen den Zeiten T₁ und T₂' wie im Fall der An- ten Ausgangsfilter die Frequenz/— Z₁ unter Ausschluß

Ordnung von F i g. 3. der Frequenz / 4- /1 abnehmen kann.

Der Empfänger von F i g. 7 enthält auch den HiMs- 50 Der Höchstwert von /—/_x beträgt
oszillator 12 von F i g. 4, der zugleich mit dem Verstärker 8 zwischen den Zeiten T₁ und T₂' durch das fM — (fm — Fk) = fM — fm + Fk.
Ausgangssignal des Begrenzers 7 entsperrt wird. Jedoch ist der Bereich der Betriebsfrequenz des Oszilla- Der Kleinstwert von f +f_x beträgt
tors 12 nicht mehr der gleiche wie im Fall von F i g. 3, 55 , , _ft „-. ~ _{f CT}
wie später erläutert wird. > + V^m -Fk)-lfm-Fk.

Andererseits sind die Ausgänge des Verstärkers 8 _{Die Treimung bedingt somit:}
und des Oszillators 12 nun mit den beiden Eingängen

einer Mischstufe 60 verbunden, die einen Begrenzer fM — fm + Fk < 2 fm — Fk,

für das Ausgangssignal enthält. Der Ausgang der 60 ,
Mischstufe 60 speist ein Hochpaßfilter 61 und parallel

dazu ein Tiefpaßfilter 62. fM - 3fm + 2Fk < 0. (2)

Das Hochpaßfilter speist einen Gleichrichter 63,

zwischen dessen Ausgang 69 und Masse eine Integra- Man setzt fM = R fm mit R > 1 und Fk = r fm.

tionsschaltung eingefügt ist, die aus einem Kondensator 6g Die doppelte Ungleichung (1) läßt sich dann f olgen-

65 und einem parallel dazu liegenden Widerstand 66 dermaßen schreiben:
besteht. Das Tiefpaßfilter 62 speist eine gleichartige

Schaltung mit einem Gleichrichter 64, zwischen dessen (R — 1) < r < 1. (3)

Die Bedingung (2) schreibt sich

R- 3 +2r< O

Nun ist

3 -R ^r<—2—

stets < 1, wenn R > 1.

Wenn Zi zwischen /„ — d/ und /₀ + d/ liegt, also Z₀ zwischen Z₁' — d/ und /_x' + d/ liegt, haben die Frequenzintervalle, die von den Augenblicksfrequenzen des Ausgangssignals der Mischstufe 60 eingenommen werden, die größer bzw. kleiner als Fk sind, die Werte

(4)

Die einzuhaltenden Bedingungen lauten also endgültig:

R>1, (5)

^ 3-i?
r< -

(R-

Die doppelte Ungleichung (6) bedingt
,„ ^ 3-R

(6)

5
T

Wenn man nun beispielsweise R = -=- wählt, was

durch Einwirkung auf den Koeffizient des Modulationsgesetzes für das Signal B erreicht werden kann, lautet die Bedingung (6):

< r<

Man kann beispielsweise r = ^ wählen.

12

Für ein Zahlenbeispiel seien folgende Werte angenommen :

fm = 12OkHz

fM = 16OkHz

Fk = 7OkHz

Der Kleinstwert von Z~Zx beträgt 30 kHz.

Der Höchstwert von Z~Zx beträgt 110 kHz, und der Kleinstwert von Z+Zx beträgt 170 kHz.

Die Grenzfrequenz des Ausgangsfilters der Mischstufe 51 kann daher mit 140 kHz gewählt werden.

Dann wird Zx auf den Wert Zi -Fk eingestellt, wobei Zi dem gewünschten Höhenwinkel entspricht.

Das Ausgangssignal der Mischstufe 60 stellt die Augenblicksfrequenz dar:

Während der Anstrahlung des Flugkörpers durch bzw. A'-fo

Die Grenzfrequenzen des Hochpaßfilters 61

des Tiefpaßfilters 62 werden auf Fk festgelegt.

Die Ausgangssignale der beiden Filter werden durch die Detektoren 63 bzw. 64 positiv gleichgerichtet und zur Aufladung der Integrationsschaltungen 65, 66 bzw. 67, 68 verwendet.

Wenn angenommen wird, daß die Filter 61 und 62 wirksam nur die Frequenzen abnehmen, die größer bzw. kleiner als Fk sind, erhält man die folgenden Ergebnisse:

Für /o>/i' + d/, also S₀^S₁ + !, empfängt der Kondensator 65 im Verlauf einer Abtastung des Flugkörpers eine bestimmte Ladung Q, während der Kondensator 67 keine Ladung empfängt.

Für /o</i' — df, also S₀KS₁-1, empfängt der Kondensator 67 die Ladung Q.

Für A' -df<fo<A'+df, also S₁ -1<S_O<5₁+1, ist einerseits infolge der Linearität der Frequenzmodulation des Signals B in Abhängigkeit von der Zeit und andererseits infolge der im wesentlichen konstanten Amplitude des Ausgangssignals der Misch- und Begrenzerstufe 60 die Differenz zwischen den von den Kondensatoren 65 und 63 aufgenommenen Ladungen proportional der Differenz zwischen den zuvor definierten Frequenzintervallen, also

/0 + df- A' - Ui-Zo + df) = 2(/o -Zx) ■

Die Differenz zwischen diesen Ladungen ändert sich also linear zwischen Q und —Q, wenn sich -S₀ zwischen S₁ +1 und S₁-I ändert.

Da es unmöglich ist Filter mit steiler Trennschärfe zu bilden, läßt sich der zuvor erläuterte Sachverhalt praktisch nur annähernd erreichen, jedoch hat die Differenz zwischen den von den Kondensatoren 65 und 67 aufgenommenen Ladungen das gleiche Vorzeichen wie S₀-S₁, und sie ist in dem Intervall S₁ — 1 < S₀ < S₁ + 1 annähernd proportional zu S₀ — S₁.

Die Werte der Kondensatoren 65 und 67 und der Widerstände 66 und 68 werden so gewählt, daß die Potentialdifferenz V_s zwischen dem Potential der Klemme 69 und dem Potential der Klemme 70 im wesentlichen eine Gleichspannung darstellt, welche einen Mittelwert für die Ergebnisse mehrerer aufeinanderfolgender Abtastungen bildet. Dann kann ein

das Bündel ändert sich die Augenblicksfrequenz / 55 Verwertungsgerät an die Klemmen 69 und 70 angedes Signals B (zwischen den zuvor definierten Zeit- schlossen werden.

punkten T₁ und T₂') von /₀ — d/ bis /₀ + d/, worin d/ die Frequenzänderung ist, die im vorliegenden

Beispiel einer Änderung des Höhenwinkels um 1° entspricht.

Wenn // kleiner als /₀ — d/ ist, wenn also der wirkliche Höhenwinkel S₀ des Flugzeuges den vorgeschriebenen Höhenwinkel S₁ um mehr als 1° überschreitet, sind daher alle Augenblicksfrequenzen des

von der Mischstufe 60 gelieferten Überlagerungssignals 6g /—/i für diesen negativen Abschnitt von der Mischgrößer als Fk, während diese Augenblicksfrequenzen stufe 60 geliefert werden, die stets das Tiefpaßfilter 62 kleiner als Fk sind, wenn Zx größer als /₀ + d/ ist, und nicht das Hochpaßfilter 61 speist. Es besteht dann wenn also S₀ um mehr als 1° kleiner als S₁ ist. die Bedingung, daß der dem kleinsten algebraischen

Zum besseren Verständnis der Wirkungsweise ist in der vorstehenden Erläuterung angenommen worden, daß die Konstanten des Systems derart gewählt sind, daß die Differenz Z~Zi ^stets positiv ist. Es ist jetzt leicht zu erkennen, daß es keinen Nachteil darstellt, wenn sich /—/1 in einem Intervall ändert, das einen negativen Abschnitt aufweist, vorausgesetzt, daß dann die Frequenzen Zi ~Z ^an Stelle der Frequenzen

15 16

Wert entsprechende Absolutwert von f—f_1} also rithmischen Gesetz

\fm-(/M-Fk)]=/M-fm-Fk f=F(logpS)

kleiner als Fk ist, so daß sich folgende Beziehung ergibt: 5 zu modulieren, worin ρ eine Konstante ist, die Af

fM —fm ^, ^ proportional zu —=- macht. Man kann wieder einen

Empfänger der in F i g. 3 und 6 gezeigten Art ver-

Die doppelte Ungleichung (1) wird dann ersetzt wenden, wenn die Höhenwinkelöffnung der Keule

durch ίο klein gegenüber dem kleinsten zu bestimmenden

fM —fm Höhenwinkel ist; dadurch wird es möglich, die zentrale

2 < Fk < fm Augenblicksfrequenz des Niederfrequenzsignals B

gleich dessen mittlerer Frequenz anzunehmen.

oder mit den zuvor angegebenen Definitionen: Unter »mittlerer Frequenz« ist, wie bereits angege-

n _ -ι- 15 ben, die Frequenz zu verstehen, die durch Division der

—-— < r < 1. Zahl der Zyklen des Signals B im Zeitintervall T₁'

bzw. T₂' durch die Dauer dieses Zeitintervalls erhalten Die Ungleichung (6) wird dann ersetzt durch wird.

/η _-t\ (-3 _ n\ Es ist auch möglich, die Abtastgeschwindigkeit in

——-—— < r ——-z——. 20 Abhängigkeit von dem Höhenwinkel des Bündels zu

ändern; die Geschwindigkeit darf sich jedoch nicht so

Dies bedingt, daß R < 2 ist. Man erhält dadurch schnell ändern, daß sie während des Zeitintervalls T₁' einen größeren Spielraum als mit der Bedingung bis T₂' nicht mehr als konstant angenommen werden R < -f, die Frequenzen /-/, entspricht, welche stets ^ ^Srlich hält man die Abtastperiode vorzugsweise

positiv sind. konstant, so daß das Flugzeug stets in Zeitintervallen

Natürlich kann die beschriebene Anordnung Ab- abgetastet wird, die im wesentlichen konstant und unänderungen erfahren, die dem Fachmann offensicht- abhängig von seinem Höhenwinkel sind.

lieh sind. Man kann auch die Höhenwinkelöffnung des Bün-

Insbesondere kann das Signal B sendeseitig in ab- 30 dels in Abhängigkeit von dem Höhenwinkel des Bünwechselnd positive und negative Rechtecksignale um- dels ändern. Dies hat, ebenso wie die zuvor erwähnte gewandelt werden, so daß der Träger nicht sinus- Abänderung, die Wirkung, daß die Dauer T₁ bis T₂',

förmig, sondern rechteckförmig moduliert wird. der das Fehlersignal für einen gegebenen absoluten

Andererseits kann der Träger durch das Signal B Fehler proportional ist, sich in Abhängigkeit von dem auch frequenzmoduliert werden, obgleich diese Lösung 35 Höhenwinkel des Flugzeugs ändert.

weniger vorteilhaft erscheint. Andererseits ist es auch möglich, daß die Höhen-

„ . , , ,., „ . . , , ,„, , winkelöffnung des Bündels in den verschiedenen

Bei den beschriebenen Beispielen bestanden folgende Α^^^η _des erfaßten Sektors nicht konstant ist,

Voraussetzungen: obgleich dies vorzuziehen ist, weil es keinen Vorteil

Das Signal B war in Abhängigkeit von dem 40 bietet, das Fehlersignal in Abhängigkeit vom Azimut

Höhenwinkel des Bündels linear moduliert; des Flugzeugs zu ändern.

die Abtastgeschwindigkeit, d.h., dieDrehgeschwin- Diese verschiedenen Möglichkeiten können getrennt

digkeit des Bündels während der wirksamen Ab- oder gemeinsam in der Sendestation angewendet wertastung des Raums war konstant; den, wobei die Empfänger von F i g. 3 bis 6 stets

der 3-db-Öffhungswinkel des Bündels war der 45 verwendbar sind. Es ist jedoch erforderlich, daß die Höhe nach zeitlich und in dem erfaßten Azimut- mittlere Frequenz des Signals B entsprechend der vorsektor konstant. stehenden Definition mit einer ausreichenden An

näherung der Augenblicksfrequenz des Signals B im

Es wurde gezeigt, daß unter diesen Bedingungen das Augenblick der Abtastung des Flugzeugs durch die in den Empfängern von F i g. 3 und 6 erhaltene 50 Achsenfläche gleich ist.

Fehlersignal sich nur mit dem absoluten Fehler an- Man kann auch das Bündel während der Aufwärts-

derte, d. h. mit der Differenz zwischen dem Höhen- bewegung und während der Abwärtsbewegung moduwinkel, welcher der mittleren Augenblicksfrequenz Heren, damit die Informationshäufigkeit vergrößert des Signals B im Zeitintervall T₁ bis T₂ entsprach wird. Diese Lösung führt aber zu einer komplizierteren (d. h. seiner Augenblicksfrequenz in der Mitte des 55 Ausführung des Empfängers, da die Abtastungen des Zeitintervalls T₁ bis T_z' oder auch in dem Augenblick, Flugkörpers dann zeitlich nicht mehr in gleichen Abin welchem das Flugzeug von der Achsenfläche des ständen liegen.

Bündels überstrichen wird), und dem der Frequenz Der niedrigste erfaßbare Höhenwinkel hängt von

des Oszillators 12 bzw. 12a entsprechenden Höhen- der Feinheit des verwendeten Bündels ab. Zur Auswinkel. 60 schaltung des Bodeneinflusses muß der kleinste Höhen-Es ist jedoch auch möglich, unter Verwendung der winkel gleich der halben Höhenwinkelbreite des Bün-Empfänger von F i g. 3 und 6 andere Betriebseigen- dels sein, also 2° für eine Keule mit einer Höhenschaften zu erhalten. Der Empfänger kann dann bei- winkelöffnung von 4°.

spielsweise mit einem Fehlersignal arbeiten, das nicht Auch im Empfänger können natürlich Abänderunnur von dem Fehler, sondern auch von dem Höhen- 65 gen hinsichtlich der Feststellung der zentralen Frewinkel des Flugzeugs abhängt. quenz f₀ des demodulierten Niederfrequenzsignals ge-

Aus Gründen der Empfindlichkeit kann es beispiels- troffen werden; die angegebenen Beispiele stellen weise vorteilhaft sein, das Signal B nach einem loga- bevorzugte Ausführungsformen dar.

Das System eignet sich auch zu einer Messung des Azimuts in bezug auf eine senkrechte Bezugsebene mittels einer kontinuierlichen Azimutabtastung (bei der sich das Bündel stets in gleicher Richtung dreht) oder mittels einer hin- und hergehenden Azimutabtastung.

Mit zwei voneinander unabhängigen Sendestellen und zwei Empfängern ist es möglich, die Messungen des Azimuts und des Höhenwinkels zu kombinieren.

Man kann auch den Schaltungsaufwand an Bord des Flugkörpers dadurch verringern, daß zwei Sendestellen mit ineinander geschachtelten Abtastungen vorgesehen werden, welche die gleiche Trägerfrequenz und unterschiedliche Frequenzbereiche für ihre Niederfrequenzsignale verwenden. Der Höhenwinkelsender führt eine Aufwärtsbewegung mit Modulation des Trägers durch, während die Abwärtsbewegung der Antenne (falls diese mechanisch bewegt wird) mit gelöschtem Bündel erfolgt; der Azimutsender sendet sein moduliertes Bündel nur während des Teils der Zeit aus, in welchem das Höhenwinkelbündel erloschen ist, so daß das Höhenwinkelbündel und das Seitenwinkelbündel abwechselnd ausgesendet werden.

Der an Bord des Flugkörpers angeordnete Empfänger kann dann für die beiden Systeme eine gemeinsame Antenne und gemeinsame Stufen bis zum Ausgang des ersten Niederfrequenzdetektors (Detektor 5 in Fig. 3) verwenden; hinter diesem Detektor teilt sich der Empfänger in zwei getrennte Kanäle mittels Niederfrequenz-Bandfiltern, die an den Ausgang des Detektors angeschlossen sind.

Claims (7)

Patentan Sprüche:

1. Empfänger zur Richtungsbestimmung mit Hilfe einer hochfrequenten Trägerwelle, die in Form eines bewegten Bündels mit einer Achsenfläche der Strahlungsmaxima derart ausgesendet wird, daß sie am Empfänger nur während wiederkehrender Zeitintervalle vorhanden ist, und die mit einer frequenzmodulierten Schwingung moduliert ist, deren Frequenz von einer die Augenblicksstellung der Achsenfläche kennzeichnenden Winkelkoordinate abhängt, mit einer Empfangsschaltung und einer Demodulationsschaltung für die Trägerwelle mit Verstärkungsregelung, gekennzeichnet durch eine an den Ausgang der Demodulationsschaltung (5, 6) angeschlossene Sch well wert- und Begrenzerschaltung (6 b, T), die nur den einen vorgegebenen Schwellwert übersteigenden Teil des Empfangssignals überträgt und dadurch ein zentrisch zum Zeitpunkt des Empfangsmaximums liegendes Entsperrungssignal erzeugt, eine Schwingungsquelle (12, 12 a), deren Frequenz entweder von Hand auf einen einem Sollwert der Winkelkoordinate entsprechenden Wert einstellbar oder mit Hilfe einer Frequenzregelanordnung (59) zur Beseitigung eines Fehlersignals nachregelbar ist, und durch eine Frequenzvergleichsschaltung (16; 60 bis 70), die von dem Entsperrungssignal nur während dessen Dauer wirksam gemacht wird und durch Vergleich der Frequenz der von der Demodulationsschaltung (5) gelieferten frequenzmodulierten Schwingung mit der von der Schwingungsquelle (12) erzeugten Frequenz ein Ausgangssignal erzeugt, das von der Differenz zwischen der Frequenz der Schwingungsquelle und dem Mittelwert der von der frequenzmodulierten Schwingung während der Dauer des Entsperrungssignals durchlaufenden Schwingungen abhängt und einer Anzeigeeinrichtung (53) zur Anzeige der Istwert-Sollwert-Abweichung der Winkelkoordinate bzw. der Frequenzregelanordnung (59) als Fehlersignal zugeführt wird, wobei im letzten Fall die Einstellung der Schwingungsquelle als Anzeige für den Istwert der Winkelkoordinate dient.

2. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Demodulationsschaltung (S) und die Frequenzvergleichsschaltung eine von dem Entsperrungssignal gesteuerte erste Torschaltung (8) eingefügt ist.

3. Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsquelle (12) normalerweise gesperrt ist und von dem Entsperrungssignal entsperrt wird.

4. Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsquelle (12) dauernd schwingt und daß der Schwingungsquelle eine von dem Entsperrungssignal gesteuerte zweite Torschaltung (12 b) nachgeschaltet ist.

5. Empfänger nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsquelle (12) den gleichen Frequenzänderungsbereich wie die Augenblicksfrequenzen der frequenzmodulierten Schwingung aufweist, daß im Empfänger eine Schaltungsanordnung (9, 10, 11) vorgesehen ist, die aus der Ausgangsspannung der ersten Torschaltung (8) eine erste Folge von Impulsen bildet, deren Zahl eine bestimmte Funktion der Zahl der in dieser Ausgangsspannung enthaltenen Schwingungsperioden ist, daß eine Schaltungsanordnung (13, 14, 15) vorgesehen ist, die aus der Ausgangsspannung der Schwingungsquelle (12) eine zweite Folge von Impulsen bildet, deren Zahl die gleiche bestimmte Funktion der Zahl der in dieser Ausgangsspannung enthaltenen Schwingungsperioden ist, und daß eine Integrier- und Subtrahierschaltung (16) vorgesehen ist, der die beiden Impulsfolgen zugeführt werden und die so ausgeführt ist, daß sie ein der Differenz zwischen den ihren beiden Eingängen zugeführten integrierten Elektrizitätsmengen entsprechendes Ausgangssignal bildet.

6. Empfänger nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Schwingungsquelle (12) bis auf eine Konstante Fk den gleichen Frequenzänderungsbereich wie die Augenblicksfrequenzen der frequenzmodulierten Schwingung aufweist, daß im Empfänger eine Mischstufe (60) vorgesehen ist, der die Ausgangsspannung der ersten Torschaltung (8) und die Ausgangsspannung der Schwingungsquelle (12) zugeführt werden, daß ein Hochpaßfilter (61) und ein Tiefpaßfilter (62), welche die gleiche Grenzfrequenz Fk haben, parallel zueinander an die Mischstufe (70) angeschlossen sind, daß an den Ausgang des Hochpaßfilters (61) eine Anordnung (63, 65, 66) zur Demodulation und Integration der Ausgangsspannung des Hochpaßfilters (61) und an den Ausgang des Tiefpaßfilters (62) eine Anordnung (64,67,68) zur Demodulation und Integration der Ausgangsspannung des Tiefpaßfilters (62) angeschlossen ist und daß] die zwischen den Ausgängen der beiden Demodulations- und Integrationsanordnungen erscheinende Spannung als Anzeige- bzw. Fehlersignal verwendet wird.

809 558/11S

7. Empfänger nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß für den Fall, daß die Trägerwelle mit der frequenzmodulierten Schwingung amplitudenmoduliert ist und dementsprechend die frequenzmodulierte Schwingung infolge der Bewegung des Bündels zusätzlich amplitudenmoduliert ist, die Verstärkungsregelanordnung (4, 4 a, 6, 6 a) der Demodulationsschaltung (5, 6) so ausgebildet ist, daß sie die maximale Amplitude der frequenzmodulierten Schwingung im Verlauf der

aufeinanderfolgenden Empfangszeitintervalle der Trägerwelle konstant hält, und daß der Schwellwert- und Begrenzerschaltung (66, 7) eine Schaltung (6 a) zur Amplitudendemodulation der frequenzmodulierten Schwingung vorgeschaltet ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Schweizerische Patentschrift Nr. 242 869;
USA.-Patentschrift Nr. 2 613 348.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

809 558/119 5.68 © Bundesdruckerei Berlin