DE1297711B - Arrangement for approach systems for the amplitude comparison of two signals of different frequencies to be compared - Google Patents
Arrangement for approach systems for the amplitude comparison of two signals of different frequencies to be comparedInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung für Landeanflugsysteme zum Amplitudenvergleich von zwei zu vergleichenden Signalen verschiedener Frequenz, welche einem von einem Sender ausgestrahlten Träger aufmoduliert sind, mit einem den so modulierten Träger aufnehmenden und die zu vergleichenden Signale als Ausgangssignale liefernden Empfänger. The invention relates to an arrangement for approach systems for the amplitude comparison of two signals of different frequencies to be compared, which are modulated onto a carrier broadcast by a transmitter, with a receiving the carrier modulated in this way and the signals to be compared as output signals delivering recipient.
Aus der allgemeinen elektrischen Meßtechnik sind zwar Methoden bekannt (Elektrotechnische Zeitschrift, Ausgabe B, Bd. 12, Heft 15 vom 25. Juli 1960, S. 360 bis 366), um die Amplituden zweier Spannungen oder Ströme mit hoher Genauigkeit zu vergleichen, jedoch sind sie nicht für den Amplitudenvergleich von elektrischen Signalen verwendbar, die eine verschiedene Frequenz haben, wie es bei Landeanflugsystemen der Fall ist. Methods are known from general electrical measurement technology (Elektrotechnische Zeitschrift, Issue B, Vol. 12, Issue 15 of July 25, 1960, p. 360 to 366) to determine the amplitudes of two voltages or currents with high accuracy to be compared, however, they are not for the amplitude comparison of electrical Signals that have a different frequency can be used, as is the case with approach systems the case is.
Bei einem Landeanflugsystem, das als ILS (Instrument Landing System) bekannt ist, wird die Führung für die Annäherung eines Flugzeuges an eine Landebahn innerhalb der vertikalen Landekursebene mit Hilfe von zwei Richtfunkstrahlen mit der gleichen Trägerfrequenz bewirkt, wobei der eine mit einer Frequenz von 90 Hz und der andere mit einer Frequenz von 150 Hz moduliert ist. Die beiden Strahlen überlappen sich zum Teil, um eine Funkschneise zu ergeben, die die Annäherungsrichtung zu der Landebahn. anzeigt. Bei der ILS-Gleitweganzeige werden zwei Strahlen einer anderen Trägerfrequenz verwendet, die mit zwei Modulationsfrequenzen moduliert ist. Es wurde vorgeschlagen, daß der Teil der ILS-Anordnung, der zur Azimutführung dient, auch zur Steuerung der Landekursebene bei Blindlandungen von Flugzeugen verwendet werden könnte, jedoch wird bei einem solchen Blindlandesystem eine wesentlich höhere Genauigkeit verlangt als bei der Anflugführung. Bisher wurde der Amplitudenvergleich der Modulation von zwei Signalen verschiedener Frequenz auf einer einzigen Trägerfrequenz so vorgenommen, daß die Trägerwelle demoduliert wurde und die beiden Modulationssignale verschiedener Frequenz in Filtern getrennt und dann die Amplituden der beiden getrennten Modulationssignale verglichen wurden. Die durch die Filter bedingten Verluste beeinflussen die Amplituden der beiden getrennten zu vergleichenden Signale, daher wird auch die Genauigkeit des Signalvergleiches beeinflußt. With a landing approach system known as ILS (Instrument Landing System) is known, is the guide for the approach of an aircraft to a runway within the vertical landing course level with the help of two directional radio beams the same carrier frequency, one with a frequency of 90 Hz and the other is modulated at a frequency of 150 Hz. The two rays partially overlap to form a radio path that indicates the direction of approach to the runway. indicates. In the ILS glideslope display, two rays become one other carrier frequency is used, which is modulated with two modulation frequencies. It has been suggested that the part of the ILS arrangement which is used for azimuth guidance, also used to control the landing course level during blind landings of aircraft could be, but with such a blind landing system a much higher one will be Accuracy required than in approach guidance. So far, the amplitude comparison the modulation of two signals of different frequencies on a single carrier frequency made so that the carrier wave was demodulated and the two modulation signals different frequency separated in filters and then the amplitudes of the two separated Modulation signals were compared. Influence the losses caused by the filters the amplitudes of the two separate signals to be compared, therefore also affects the accuracy of the signal comparison.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung für Landesysteme der eingangs beschriebenen Art so auszubilden, daß mit ihr ein Vergleich der Amplituden zweier einem gemeinsamen Träger aufmodulierten Modulationssignale verschiedener Frequenz mit hoher Genauigkeit möglich ist, ohne daß diese beiden Modulationssignale voneinander getrennt werden müssen. Darüber hinaus soll die erfindungsgemäße Anordnung für Landeanflugsysteme für jeden beliebigen Amplitudenvergleich zweier elektrischer Signale verschiedener Frequenz geeignet sein. The invention is based on the object of an arrangement for landing systems of the type described at the outset in such a way that the amplitudes can be compared with it two different modulation signals modulated onto a common carrier Frequency with high accuracy is possible without these two modulation signals must be separated from each other. In addition, the arrangement according to the invention for approach systems for any amplitude comparison of two electrical ones Signals of different frequency be suitable.
Die Aufgabe ist gelöst durch einen Bezugssignalgenerator für die Erzeugung eines Bezugssignals, dessen Frequenz gleich dem arithmetischen Mittelwert der Frequenzen der beiden zu vergleichenden Signale ist, durch Vorrichtungen zur Einstellung der Phase des Bezugssignals, durch einen Modulator zur Modulation des in seiner Phase steuerbaren Bezugssignals mit zugleich beiden zu vergleichenden Signalen und durch einen Detektor zur Gleichrichtung derjenigen Ausgangssignalkomponente des Modulators, deren Frequenz gleich der Hälfte der Differenz der Fre- quenzen der beiden zu vergleichenden Signale ist. The object is achieved by a reference signal generator for the Generation of a reference signal, the frequency of which is equal to the arithmetic mean of the frequencies of the two signals to be compared, by means of devices for Adjustment of the phase of the reference signal by a modulator to modulate the Reference signal controllable in its phase with both to be compared at the same time Signals and by a detector to rectify that output signal component of the modulator, the frequency of which is equal to half the difference between the sequences of of the two signals to be compared.
Durch eine Einregelung der Phaseneinstellvorrichtung auf eine minimale Amplitude des Ausgangssignals des Detektors wird nun erreicht, daß die Amplitude des Detektors der Differenz der Amplituden der beiden Eingangssignale entspricht und daß sie dann Null ist, wenn die beiden Signale einander gleich sind. Mit der erfindungsgemäßen Anordnung kann die Gleichheit der Amplituden zweier Eingangssignale verschiedener Frequenz mit einer sehr hohen Genauigkeit, die beispielsweise in der Größenordnung von 0,5 bis 0, 1% liegt, festgestellt werden. Diese Genauigkeit ist wesentlich höher als sie bisher mit jeder anderen Anordnung erreicht werden konnte, bei der die beiden zu vergleichenden Signale durch Filter voneinander getrennt werden mußten.By adjusting the phase adjustment device to a minimum Amplitude of the output signal of the detector is now achieved that the amplitude of the detector corresponds to the difference in the amplitudes of the two input signals and that it is zero when the two signals are equal to each other. With the The arrangement according to the invention can ensure the equality of the amplitudes of two input signals different frequency with a very high accuracy, for example in the Of the order of 0.5 to 0.1% can be determined. This accuracy is much higher than it could previously be achieved with any other arrangement, in which the two signals to be compared are separated from one another by filters had to.
Gemäß einer zweckmäßigen Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung kann der Bezugssignalgenerator eine Vorrichtung erhalten, welche das Bezugssignal aus beiden zu vergleichenden Signalen ableitet. According to an expedient development of the arrangement according to the invention the reference signal generator can receive a device that generates the reference signal derived from the two signals to be compared.
Die Vorrichtung zur Ableitung des Bezugssignals kann Mittel zur Erzeugung einer Signalkomponente mit der Summenfrequenz und einer Signalkomponente mit der Differenzfrequenz aus den beiden zu vergleichenden Signalen aufweisen. Zur Aussiebung der Signalkomponente mit der Summenfrequenz kann ein Filter vorgesehen sein. Ferner kann ein Frequenzzähler vorgesehen sein, der die Frequenz der aus dem Filter erhaltenen Signalkomponente mit der Summenfrequenz durch den Faktor 2 teilt. The device for deriving the reference signal can have means for generating a signal component with the sum frequency and a signal component with the Have difference frequency from the two signals to be compared. For screening A filter can be provided for the signal component with the sum frequency. Further a frequency counter can be provided which the frequency of the received from the filter Divides the signal component with the sum frequency by a factor of 2.
Die Vorrichtung zur Ableitung des Bezugssignals kann einen Schaltkreis mit einer nichtlinearen, vorzugsweise einer quadratischen Charakteristik aufweisen, dessen Ausgangssignal ein Filter durchläuft, das auf die mittlere Frequenz abgestimmt ist. The device for deriving the reference signal can be a circuit with a non-linear, preferably a quadratic characteristic, whose output signal passes through a filter that is tuned to the center frequency is.
Eine andere Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung kann darin bestehen, daß die Vorrichtung zur Ableitung des Bezugssignals einen regelbaren Frequenzgenerator aufweist, der ein Signal erzeugt, dessen Frequenz etwa gleich dem doppelten Mittelwert der beiden zu vergleichenden Signale ist, und hierzu eine Vorrichtung enthält, die das Ausgangssignal des Generators mit dem einen der zu vergleichenden Signale zur Erzeugung von entsprechenden Summen- und Differenzfrequenzen aufweisenden Signalkomponenten kombiniert, ferner eine Vorrichtung, in der die Summen- und Differenzfrequenzen aufweisenden Signalkomponenten mit dem anderen zu vergleichenden Signal kombiniert werden und in der ein Regelsignal erzeugt wird, dessen Gleichstromkomponente zur Regelung der Frequenz des Generators auf einen minimalen Wert geregelt wird, und schließlich eine Vorrichtung zur Ableitung eines Signals aus dem Ausgangssignal des Generators, welches eine Frequenz aufweist, die gleich der halben Frequenz des Ausgangssignals des Generators ist. Another development of the arrangement according to the invention can be therein exist that the device for deriving the reference signal has a controllable frequency generator which generates a signal whose frequency is approximately twice the mean value of the two signals to be compared, and for this purpose contains a device which the output signal of the generator with one of the signals to be compared Generation of signal components with corresponding sum and difference frequencies combined, further a device in which the sum and difference frequencies having signal components combined with the other signal to be compared and in which a control signal is generated whose direct current component is used Regulation of the frequency of the generator is regulated to a minimum value, and finally, a device for deriving a signal from the output signal of the generator, which has a frequency equal to half the frequency of the Output signal of the generator is.
Das Bezugssignal kann von dem Sender der ILS-Station als zusätzliche Modulation des Trägers, auf dem auch die miteinander zu vergleichenden Signale aufmoduliert sind, ausgestrahlt werden. Die zusätzliche Modulation kann eine Amplitudenmodulation sein, deren Phase gegenüber der mittleren Phase der beiden aufmodulierten zu vergleichenden Signale um 90O verschoben ist. The reference signal can from the transmitter of the ILS station as an additional Modulation of the carrier on which the signals to be compared are also modulated are to be broadcast. The additional modulation can be an amplitude modulation its phase to be compared with the middle phase of the two modulated on Signals is shifted by 90O.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch als Uberwachungsempfangsanordnung am Boden dienen. The arrangement according to the invention can also be used as a monitoring reception arrangement serve on the ground.
In diesem Falle kann das Bezugssignal von dem ILS-Sender zum Prüfempfänger übertragen werden.In this case, the reference signal from the ILS transmitter are transmitted to the test receiver.
Eine Weiterbildung der erfindungsgemäßen Anordnung kann ferner darin bestehen, daß der Detektor ein phasenempfindlicher Gleichrichter ist und daß dem Detektor ein Vergleichssignal zugeführt ist, dessen Frequenz gleich der Hälfte der Differenz der Frequenzen der beiden zu vergleichenden Signale ist und dessen Phase so abgeglichen ist, daß der Detektor diejenige Ausgangssignalkomponente des Modulators gleichrichtet, deren Frequenz ebenfalls gleich der Hälfte der Differenz der Frequenzen der beiden zu vergleichenden Signale ist, wobei der Amplitudenwert dieser Ausgangssignalkomponente der Differenz der Amplituden der beiden zu vergleichenden Signale entspricht, das gleichgerichtete Signal aber durch gegebenenfalls auftretende Störkomponenten infolge von Phasenfehlern des Vergleichssignals verfälscht ist. Dabei können Mittel vorgesehen sein, mit denen die Phase des Vergleichssignals, das in den Modulator eingespeist wird, um 90" zu verschieben ist, wobei die Amplitude des Ausgangssignals des phasenempfindlichen Gleichrichters proportional der Summe der Amplituden der beiden zu vergleichenden Signale ist. Ferner kann ein zweiter phasenempfindlicher Gleichrichter vorgesehen sein, dem ein in bezug auf das dem ersten phasenempfindlichen Gleichrichter zugeführte Vergleichssignal frequenzgleiches, aber um 90" phasenverschobenes Vergleichssignal zugeführt ist. Zur Anzeige der Ausgangssignale des zweiten phasenempfindlichen Gleichrichters kann eine Anzeigevorrichtung vorgesehen sein.A further development of the arrangement according to the invention can also be included therein insist that the detector is a phase sensitive rectifier and that the Detector is supplied with a comparison signal, the frequency of which is equal to half the The difference between the frequencies of the two signals to be compared and its phase is balanced so that the detector that output signal component of the modulator rectifies, the frequency of which is also equal to half the difference between the frequencies of the two signals to be compared, the amplitude value of this output signal component corresponds to the difference in the amplitudes of the two signals to be compared, the rectified signal, however, as a result of any interference components that may occur is corrupted by phase errors of the comparison signal. Means can be provided for this be with which the phase of the comparison signal that is fed into the modulator is to shift by 90 ", the amplitude of the output signal of the phase sensitive Rectifier proportional to the sum of the amplitudes of the two to be compared Signals is. A second phase-sensitive rectifier can also be provided be, the one with respect to the first phase-sensitive rectifier supplied Comparison signal with the same frequency but 90 "phase shifted comparison signal is fed. To display the output signals of the second phase-sensitive rectifier a display device can be provided.
Um die Phase des Vergleichssignals mit der halben Differenzfrequenz, das dem oder den phasenempfindlichen Gleichrichtern zugeführt wird, steuern zu können, kann ein geeichter Phasenschieber vorgesehen sein. To change the phase of the comparison signal with half the difference frequency, which is fed to the phase-sensitive rectifier or rectifiers to be able to control, a calibrated phase shifter can be provided.
Weiterhin kann die erfindungsgemäße Anordnung gemäß einer Weiterbildung eine Regelvorrichtung umfassen, die die Phase des Bezugssignals derart regelt, daß die Amplitude des Ausgangssignals des zweiten phasenempfindlichen Gleichrichters einen minimalen Wert annimmt. Furthermore, the arrangement according to the invention can according to a development a control device which controls the phase of the reference signal such that the amplitude of the output signal of the second phase sensitive rectifier assumes a minimum value.
Zur Bestimmung des Modulationsgrades des mit den zu vergleichenden Signalen modulierten Trägers kann eine Vorrichtung zum Vergleich der Amplitude des Ausgangssignals des zweiten phasenempfindlichen Gleichrichters mit der Amplitude des Trägers vorgesehen sein. To determine the degree of modulation of the to be compared with Signals modulated carrier can be a device for comparing the amplitude of the Output signal of the second phase-sensitive rectifier with the amplitude of the carrier may be provided.
Soll die erfindungsgemäße Anordnung zum Vergleich der Amplituden von zwei Signalen mit Frequenzen verwendet werden, deren Mittelwert ein Vielfaches der Differenzfrequenz der beiden Signale ist, so kann das Vergleichssignal für den oder die phasenempfindlichen Gleichrichter aus dem Bezugssignal mittlerer Frequenz abgeleitet sein. Should the arrangement according to the invention be used to compare the amplitudes of two signals are used with frequencies whose mean value is a multiple is the difference frequency of the two signals, the comparison signal for the or the phase-sensitive rectifiers from the reference signal of medium frequency be derived.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann auch zur Uberwachung einer ILS-Station dienen. In diesem Falle kann sie eine Regelvorrichtung zur Regelung einer der Amplituden der beiden zu vergleichenden Signale umfassen, derart, daß die Gleichheit der Amplituden der beiden Signale am Ort des Uberwachungsempfängers aufrechterhalten wird. The arrangement according to the invention can also be used to monitor an ILS station to serve. In this case it can be a control device for controlling one of the amplitudes of the two signals to be compared in such a way that the amplitudes are equal of the two signals is maintained at the location of the monitoring receiver.
Die erfindungsgemäße Anordnung kann ferner für den Amplitudenvergleich der von einer ILS-Sendeanordnung stammenden, in einem Flugzeug empfangenen Modulationssignale ausgebildet sein. The arrangement according to the invention can also be used for amplitude comparison the modulation signals received in an aircraft from an ILS transmission arrangement be trained.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Anordnung an Hand der Zeichnungen beschrieben. The following are exemplary embodiments of the arrangement according to the invention described on the basis of the drawings.
F i g. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer Empfangsvorrichtung zum Amplitudenvergleich der Modulation zweier Signale in einem Instrumentenlandeverfahren (ILS); F i g. 2 zeigt als Blockschaltbild eine Vorrichtung zur Messung des Modulationsgrades bei einem Instrumentenlandesystem (ILS); F i g. 3 zeigt ein Blockschaltbild, aus dem die Verwendung der in F i g. 1 dargestellten Vorrichtung als Prüfempfänger und als Steuerungssystem für das Amplitudenverhältnis der Modulationssignale zu ersehen ist; F i g. 4, 5 und 6 sind Blockschaltbilder verschiedener Anordnungen zur Erzeugung eines Signals der mittleren Frequenz aus zwei Eingangssignalen, die in der Vorrichtung nach F i g. 1 verwendet werden können; Fig.7 zeigt in einem Blockschaltbild, wie die gewünschten Signale der mittleren Frequenz aus dem Sender eines ILS-Systems erhalten werden. F i g. 1 shows a block diagram of a receiving device for Amplitude comparison of the modulation of two signals in an instrument landing procedure (ILS); F i g. 2 shows, as a block diagram, a device for measuring the degree of modulation with an instrument landing system (ILS); F i g. 3 shows a block diagram from FIG the use of the in F i g. 1 device shown as a test receiver and as a control system for the amplitude ratio of the modulation signals is; F i g. 4, 5 and 6 are block diagrams of various arrangements for generating a signal of the middle frequency from two input signals, which in the device according to FIG. 1 can be used; 7 shows in a block diagram how the desired mid-frequency signals from the transmitter of an ILS system can be obtained.
In F i g. 1 ist ein Prüfempfänger eines Instrumentenlandesystems (ILS) dargestellt, der das Amplitudenverhältnis zweier Modulationssignale verschiedener Frequenzen feststellt. Wie unter Bezugnahme auf F i g. 7 näher erklärt wird, kann dieses Gerät auch dazu verwendet werden, den Modulationsgrad dieser beiden dem Träger aufmodulierten Signale zu bestimmen. Im folgenden wird angenommen, daß das Instrumentenlandesystem (ILS) mit den Standardmodulationsfrequenzen von 90 und 150 Hz arbeitet. In Fig. 1 is a test receiver of an instrument landing system (ILS) showing the amplitude ratio of two different modulation signals Determines frequencies. As with reference to FIG. 7 is explained in more detail This device can also be used to determine the degree of modulation of these two to the carrier to determine modulated signals. In the following it is assumed that the instrument landing system (ILS) works with the standard modulation frequencies of 90 and 150 Hz.
Die Hochfrequenzsignale, die eine Frequenz in der Größenordnung von 110 MHz haben, werden über eine Antenne 10 empfangen und an einen Empfänger mit Demodulator 11 übertragen, dessen demoduliertes Ausgangssignal die beiden Modulationsfrequenzen von 90 und 150 Hz enthält.The high frequency signals that have a frequency on the order of 110 MHz are received via an antenna 10 and sent to a receiver Transmitted demodulator 11, the demodulated output signal of the two modulation frequencies of 90 and 150 Hz.
Diese demodulierten Signale werden einem Bezugssignalgenerator 12 zugeführt, der aus den beiden Modulationssignalen ein Signal mit der mittleren Frequenz von 120 Hz erzeugt. Dies kann auf verschiedene Weise geschehen. Ausführungsformen geeigneter Bezugssignalgeneratoren sind in den F i g. 4, 5 und 6 dargestellt und werden weiter unten beschrieben. Der Bezugssignalgenerator 12 liefert zwei Ausgangssignale mit 120 Hz, deren Phase gegeneinander um 90" verschoben ist. Diese beiden Ausgangssignale liegen an den Leitungen 13 und 14. Jeweils eines der beiden Ausgangssignale kann über den Schalter 15 abgegriffen und einem Gegentaktmodulator 16 zugeführt werden. Dieser Gegentaktmodulator mischt das von der Leitung 13 oder 14 kommende Bezugssignal mit den Ausgangssignalen des Empfängers 11. These demodulated signals are fed to a reference signal generator 12 fed to a signal with the middle frequency from the two modulation signals generated by 120 Hz. This can be done in a number of ways. Embodiments suitable reference signal generators are shown in FIGS. 4, 5 and 6 shown and are described below. The reference signal generator 12 provides two output signals with 120 Hz, the phase of which is shifted from one another by 90 ". These two output signals are on lines 13 and 14. One of the two output signals can be used tapped via the switch 15 and fed to a push-pull modulator 16. This push-pull modulator mixes the reference signal coming from line 13 or 14 with the output signals of the receiver 11.
Die Ausgangssignalamplitude des Gegentaktmodulators ist zu jedem Zeitpunkt proportional dem Produkt der Momentan werte der Eingangssignalamplituden.The output signal amplitude of the push-pull modulator is at every point in time proportional to the product of the instantaneous values of the input signal amplitudes.
Bevor mit der Beschreibung der F i g. 1 fortgefahren wird, ist es erforderlich, auf die mathematische Erklärung eines solchen Gegentaktmodulators einzugehen. Before proceeding with the description of FIG. 1 is continued, it is necessary to the mathematical explanation of such a push-pull modulator enter into.
Die beiden zu vergleichenden Signale seien Fl (t) = A sin w1t und F2(t) = B sin (a) 2t + 0). Let the two signals to be compared be Fl (t) = A sin w1t and F2 (t) = B sin (a) 2t + 0).
Darin sind A und B die Amplituden, w, und (,,2 die Frequenzen und 0 der Phasenwinkel zwischen den beiden Signalen zur Zeit t = 0. Here A and B are the amplitudes, w, and (,, 2 are the frequencies and 0 is the phase angle between the two signals at time t = 0.
Die beiden Signale liegen gleichzeitig an einem Eingang eines Gegentaktmodulators als Summensignal: F(t) = F1(t) + F2(t) = A sin #1 t + Bsin (<>2 t + (-)). The two signals are simultaneously at one input of a push-pull modulator as a sum signal: F (t) = F1 (t) + F2 (t) = A sin # 1 t + Bsin (<> 2 t + (-)).
Am anderen Eingang des Gegentaktmodulators liege ein Modulationssignal: F3(t)=1#cos(#####t+ Die Amplitude des Modulationssignals sei der Einfachheit halber mit 1 angenommen, # ist der Phasenwinkel zur Zeit t = 0 gegenüber dem Signal F, (t). At the other input of the push-pull modulator there is a modulation signal: F3 (t) = 1 # cos (##### t + The amplitude of the modulation signal is for the sake of simplicity assumed with 1, # is the phase angle at time t = 0 compared to the signal F, (t).
Am Ausgang des Modulators erscheint dann ein Ausgangssignal: #1+#2 G(t)=F(t)#F3(t)=[A sin #1#t+B sin(#2#t+#)]#[cos(#t+#)] G(t)=A/2[sin(#1t+#1/2t+#2/2t+#)+sin(#1t-#1/2t-#2/2t=#)] +B/@[sin((#@t+#1/t+#2/+#+#)+sin(#@t+#1/t-#2/t+#-2 2 2 2 2 2 Ist #=#/2, so gilt: Es liegen daher drei Frequenzen in dem Ausgangssignal G(t) vor: #1+#2 1. #1+# mit der Amplitude A/2.An output signal then appears at the output of the modulator: # 1 + # 2 G (t) = F (t) # F3 (t) = [A sin # 1 # t + B sin (# 2 # t + #)] # [cos (# t + #)] G (t) = A / 2 [sin (# 1t + # 1 / 2t + # 2 / 2t + #) + sin (# 1t- # 1 / 2t- # 2 / 2t = #)] + B / @ [sin ((# @ t + # 1 / t + # 2 / + # + #) + sin (# @ t + # 1 / t- # 2 / t + # - 2 2 2 2 2 2 If # = # / 2, the following applies: There are therefore three frequencies in the output signal G (t): # 1 + # 2 1. # 1 + # with the amplitude A / 2.
2. #2+# mit der Amplitude B/2. 2. # 2 + # with the amplitude B / 2.
#1+#2 A-B 3 # mit der Amplitude # 2 Amplitude 2 Ist A = B, dann verschwindet die Komponente mit der halben Differenzfrequenz; dadurch wird angezeigt, daß eine Gleichheit der Amplituden A und B vorliegt. # 1 + # 2 A-B 3 # with the amplitude # 2 amplitude 2 If A = B, then disappears the component with half the difference frequency; this indicates that a The amplitudes A and B are equal.
Daraus kann man sehen, vorausgesetzt, daß die Phase des Bezugssignals so gewählt ist, daß #=#/2, daß bei der Anordnung nach F i g. 1 im Ausgangssignal des Gegentaktmodulators 16 keine Komponente mit der halben Differenzfrequenz von 30 Hz vorliegt, wenn die beiden Modulationssignale die gleiche Amplitude haben. Der Bezugssignalgenera- tor 12 hat eine von Hand betätigbare Phasensteuerungsvorrichtung, die durch die Bezugszahl 17 angedeutet ist, außerdem enthält er eine automatische Phasensteuerungsvorrichtung, die in der Zeichnung durch die Bezugszahl 18 angedeutet ist. Diese Steuervorrichtungen ermöglichen es, daß die Phase der Ausgangssignale des Bezugssignalgenerators zu der Phase der Modulationssignale in eine gewünschte Beziehung gebracht werden kann. Die Art und Weise der Phaseneinstellung und die notwendigen Bedingungen werden weiter unten beschrieben. Zunächst werde angenommen, daß dann, wenn die Phase sachgemäß eingestellt ist, das Bezugssignal an der Leitung 14 die gewünschte Phasenbeziehung # = #/2 gegenüber den Modulationssignalen habe. Das Ausgangssignal aus dem Gegentaktmodulator 16 mit der halben Differenzfrequenz wird in einem 30-Hz-Filter 20 ausgesiebt und seine Amplitude auf dem Meßinstrument 21 angezeigt. Hierzu wird das Ausgangssignal aus dem Filter 20 in einem phasenempfindlichen Detektor 22 gleichgerichtet, um einen Gleichstrom für das Meßinstrument 21 zu erhalten. From this one can see, provided that the phase of the reference signal is chosen so that # = # / 2 that in the arrangement according to F i g. 1 in the output signal of the push-pull modulator 16 no component with half the difference frequency of 30 Hz is present when the two modulation signals have the same amplitude. The reference signal generator gate 12 has a manually operated phase control device, which is indicated by the reference number 17, it also contains an automatic Phase control device indicated by reference number 18 in the drawing is. These control devices allow the phase of the output signals of the reference signal generator to the phase of the modulation signals into a desired one Relationship can be brought. The way of phasing and the necessary conditions are described below. First of all, assume that when the phase is properly adjusted, the reference signal on the line 14 have the desired phase relationship # = # / 2 with respect to the modulation signals. The output signal from the push-pull modulator 16 with half the difference frequency is sifted out in a 30 Hz filter 20 and its amplitude on the measuring instrument 21 displayed. For this purpose, the output signal from the filter 20 is in a phase-sensitive Detector 22 rectified in order to obtain a direct current for the measuring instrument 21.
Am Eingang des phasenempfindlichen Detektors kann nun einmal ein 30-Hz-Signal liegen, das durch ungleiche Amplituden der zu vergleichenden Modulationssignale entstanden ist; es kann aber auch ein 30-Hz-Signal am Eingang liegen, das durch eine ungenaue Phaseneinstellung des Bezugssignalgenerators entstanden ist. Der phasenempfindliche Detektor vermag die beiden 30-Hz-Signale zu unterscheiden; das letztere wäre in seiner Phase um 90" zu dem 30-Hz-Signal verschoben, das durch ungleiche Amplituden der Modulationssignale entstanden ist. Das liegt daran, daß der phasenempfindliche Gleichrichter 22 dann kein Gleichstromausgangssignal erzeugt, wenn das ihm zugeführte Eingangssignal und ihm ebenfalls zugeführte Bezugssignal um 90" phasenverschoben sind. Da man mit dem phasenempfindlichen Gleichrichter nur das 30-Hz-Signal identifizieren will, das durch Amplitudenunterschiede der Modulationssignale entstanden ist, führt man ihm ein Bezugssignal zu, das mit dem zuletzt erwähnten 30-Hz-Signal phasengleich, aber zu dem 30-Hz-Signal, das nicht angezeigt werden soll, um 90" phasenverschoben ist. Dieses Bezugssignal für den phasenempfindlichen Detektor 22 wird aus dem Bezugssignalgenerator 12 mit Hilfe eines Frequenzteilers 23 gewonnen, der die Frequenz des Ausgangssignals des Bezugssignalgenerators 12 durch 4 teilt. In der Anordnung der F i g. 1 sind Vorrichtungen für die Prüfung der Phase des 1 20-Hz-Bezugssignals vorgesehen. Diese Uberprüfvorrichtungen enthalten einen weiteren phasenempfindlichen Detektor 30, der das 30-Hz-Ausgangssignal des Filters 20 auswertet. Dazu wird ihm ein Bezugssignal aus dem Teiler 23 zugeführt, dessen Phase um 90" gegenüber der Phase des dem phasenempfindlichen Detektor 22 zugeführten Bezugssignals verschoben ist. Die Amplitude des Ausgangssignals des Detektors 30 wird auf einem Meßgerät 31 angezeigt.A 30 Hz signal can now be used at the input of the phase-sensitive detector due to unequal amplitudes of the modulation signals to be compared has arisen; but there can also be a 30 Hz signal at the input that passes through an imprecise phase adjustment of the reference signal generator has arisen. The phase sensitive Detector can differentiate between the two 30 Hz signals; the latter would be in its phase shifted by 90 "to the 30 Hz signal caused by unequal amplitudes the modulation signals have arisen. That's because the phase sensitive Rectifier 22 then does not generate a DC output signal when the one supplied to it Input signal and reference signal also fed to it phase-shifted by 90 " are. Because you can only identify the 30 Hz signal with the phase sensitive rectifier wants, which has resulted from differences in the amplitude of the modulation signals it is assigned a reference signal that is in phase with the last-mentioned 30 Hz signal, but 90 "out of phase with the 30 Hz signal that should not be displayed is. This reference signal for the phase sensitive detector 22 is derived from the reference signal generator 12 obtained with the aid of a frequency divider 23, which determines the frequency of the output signal of the reference signal generator 12 divides by 4. In the arrangement of FIGS. 1 are Means are provided for checking the phase of the 1 20 Hz reference signal. These Verprüfvorrichtungen contain a further phase sensitive detector 30, which evaluates the 30 Hz output signal of the filter 20. For this purpose it is given a reference signal fed from the divider 23, whose phase is 90 "relative to the phase of the phase sensitive Detector 22 supplied reference signal is shifted. The amplitude of the output signal of the detector 30 is displayed on a measuring device 31.
Nimmt man an, daß A die Amplitude des 90-Hz-Signals ist und B die Amplitude des 150-Hz-Signals, der Phasenfehler des 120-Hz-Bezugssignals und ß der Phasenfehler des 30-Hz-Bezugssignals, dann kann der Anzeigewert auf dem Phasenmeßinstrument 21 durch folgende Gleichung ausgedrückt werden: A B 2 cos (aP) - P) - 2 sin (f1 + p) Der Anzeigewert des Meßgerätes 31 kann durch folgende Gleichung ausgedrückt werden: sin(>+i + 2 sin (ap). Assume that A is the amplitude of the 90 Hz signal and B is the Amplitude of the 150 Hz signal, the phase error of the 120 Hz reference signal and ß the Phase error of the 30 Hz reference signal, then the reading on the phase meter 21 can be expressed by the following equation: A B 2 cos (aP) - P) - 2 sin (f1 + p) The display value of the meter 31 can be expressed by the following equation become: sin (> + i + 2 sin (ap).
Ist das 30-Hz-Bezugssignal in Phase, d. h. ii = 0, dann ist der auf dem Phasenanzeigeinstrument 31 angezeigte Wert: A+B 2 sin Der Anzeigewert des Meßinstruments 21 für die Amplitudenvergleichsmessung ist dann: A -B cos 2 (1. Is the 30 Hz reference signal in phase; H. ii = 0, then it is open the value displayed by the phase display instrument 31: A + B 2 sin The display value of the measuring instrument 21 for the amplitude comparison measurement is then: A -B cos 2 (1.
Jeder Phasenfehler a des 120-Hz-Signals wird also auf dem Meßinstrument 31 angezeigt. Kleine Fehler beeinflussen jedoch den Anzeigewert des Meßinstruments 21 nur wenig, da für kleine Winkel cos a nahezu 1 ist. Es soll jedoch nochmals darauf hingewiesen werden, daß unabhängig davon, ob a Null ist oder nicht, das Amplitudenmeßinstrument immer wenn A = B ist, eine Nullanzeige liefert. Auf diese Weise wird die Uberprüfung der Amplitudengleichheit der Modulationssignale nicht durch einen Phasenfehler des 120-Hz-Bezugssignals beeinflußt. Der Grund für die Uberprüfung der Phase dieses Bezugssignals liegt darin, es gegen die Möglichkeit zu schützen, daß bei Vorliegen eines Phasenfehlers des 120-Hz-Bezugssignals auch ein Fehler in dem 30-Hz-Bezugssignal auftritt. Beispielsweise könnte der Fehler in dem 30-Hz-Bezugssignal einen solchen Wert haben, daß er eine Nullanzeige auf dem Instrument 21 ergibt, selbst dann, wenn die Amplituden der Modulationssignale nicht einander gleich sind. Liefern aber beide Anzeigegeräte 21 und 31 eine Nullanzeige, dann ist die Gleichheit der Amplitude der beiden Eingangssignale gegeben. Liefert das Meßinstrument 31 keine Nullanzeige, dann muß die Phase des 120-Hz-Bezugssignals so nachgeregelt werden, bis dieses Meßinstrument den Wert Null anzeigt. Die Wirkungsweise des in F i g. 1 dargestellten Gerätes ist nun klar: Befindet sich der Schalter 15 in der Stellung, daß das um 90" phasenverschobene Ausgangssignal des Bezugssignalgenerators 12 auf den Gegentaktmodulator 16 gegeben wird, dann wird die Phase des 1 20-Hz-Ausgangssignals des Bezugssignalgenerators so eingeregelt, falls dies notwendig ist, daß eine Nullanzeige auf dem Meßinstrument 31 erreicht wird. Dann wird die Gleichheit der Amplituden der beiden Modulationssignale durch eine Nullanzeige des Meßinstruments 21 angezeigt. Geringe Phasenfehler des 1 20-Hz-Signals sind unwesentlich; das Gerät kann leicht mit einer solchen Phasen stabilität ausgestattet werden, daß die Phasen überprüfung und eine Wiedereinregelung nur in größeren Abständen notwendig sind. Für viele Fälle ist es ausreichend, die Phase des Ausgangssignals des Bezugsgenerators 12 von Hand einzuregulieren. In F i g. 1 ist jedoch auch ein automatisches Phasensteuerungssystem dargestellt, das zur Einstellung der erforderlichen Phase des Ausgangswertes des Bezugsgenerators 12 dient. Das Ausgangssignal des phasenempfindlichen Detektors30, der dann Null ist, wenn das 120-Hz-Bezugssignal die gewünschte Phase hat, wird als Steuersignal dem Eingang 18 der automatischen Phasensteuervorrichtung 18 des Bezugssignalgenerators 12 zugeführt. Diese Steuerung bewirkt, daß die Phase des 120-Hz-Bezugssignals so eingestellt wird, daß die Amplitude des Ausgangssignals des phasenempfindlichen Detektors 30 auf einem minimalen Wert bleibt. Die automatische Phasensteuerungsvorrichtung spricht somit auf alle Phasenabweichungen des 120-Hz-Bezugssignals von dem gewünschten Zustand an und dient dazu, den Bezugssignalgenerator 12 so zu steuern, daß der notwendige Phasenzustand erhalten bleibt. Every phase error a of the 120 Hz signal is thus shown on the measuring instrument 31 is displayed. Small mistakes however, affect the reading of the meter 21 only a little, since cos a is almost 1 for small angles. However, it should point again it should be noted that regardless of whether a is zero or not, the amplitude measuring instrument whenever A = B, returns a zero display. That way, the review will be done the equal amplitude of the modulation signals is not due to a phase error of the 120 Hz reference signal affected. The reason for reviewing the phase of this Reference signal is to protect it against the possibility that if there is a phase error of the 120 Hz reference signal also an error in the 30 Hz reference signal occurs. For example, the error in the 30 Hz reference signal could be one Have value that it gives a zero display on the instrument 21, even if the amplitudes of the modulation signals are not equal to each other. But deliver both Indicators 21 and 31 a zero display, then the equality of the amplitude of the two input signals. If the measuring instrument 31 does not provide a zero display, then the phase of the 120 Hz reference signal must be readjusted until this measuring instrument shows the value zero. The mode of operation of the in F i g. 1 shown device now clear: If the switch 15 is in the position that the phase shifted by 90 " The output signal of the reference signal generator 12 is fed to the push-pull modulator 16 then the phase of the 1 20 Hz output signal of the reference signal generator becomes so adjusted, if necessary, that a zero reading is displayed on the measuring instrument 31 is reached. Then the amplitudes of the two modulation signals are equal indicated by a zero display of the measuring instrument 21. Low phase errors of the 1 20 Hz signal are insignificant; the device can easily cope with such phases stability that the phases are checked and readjusted are only necessary at larger intervals. For many cases it is sufficient that the To regulate the phase of the output signal of the reference generator 12 by hand. In F i g. However, an automatic phase control system is also shown in FIG for setting the required phase of the output value of the reference generator 12 serves. The output of the phase sensitive detector 30, which is then zero is when the 120 Hz reference signal has the desired phase is used as the control signal the input 18 of the automatic phase control device 18 of the reference signal generator 12 supplied. This control causes the phase of the 120 Hz reference signal to be so is set that the amplitude of the output signal of the phase sensitive Detector 30 remains at a minimum value. The automatic phase control device thus speaks to all phase deviations of the 120 Hz reference signal from the desired one State on and is used to control the reference signal generator 12 so that the necessary Phase state is retained.
Um sicherzustellen, daß sich das 30-Hz-Signal in der richtigen Phasenlage befindet, ist ein von Hand einstellbarer Phasenschieber 32 zur Einregelung der Phase des 30-Hz-Bezugssignals vorgesehen. Beim Einregeln wird der Schalter 15 so eingestellt, daß das in Phase befindliche 120-Hz-Bezugssignal an den Gegentaktmodulator 16 gelangt, dann wird die Phase so lange eingeregelt, bis an dem Anzeigegerät 21 Null angezeigt wird. Bei dem Instrumentenlandesystem (ILS) ist es üblich, eine besondere Phasenbeziehung zwischen den beiden Modulationssignalen beizubehalten, derart, daß ihre beiden Momentanamplituden durch Null und gleichzeitig in der positiven Richtung verlaufen. Das 30-Hz-Signal wird aus dem 120-Hz-Bezugssignal abgeleitet. Seine Phase ist dann korrekt, wenn sie durch Null verläuft und die beiden Eingangssignale ebenfalls zur gleichen Zeit durch Null verlaufen. Sind die beiden Eingangssignale nicht gleichzeitig Null, so kann gezeigt werden, daß die Einstellung des Phasenschiebers 32 von der Größe der Abweichung von diesem bevorzugten Phasenzustand der beiden Eingangssignale abhängt. To ensure that the 30 Hz signal is in the correct phase position is a manually adjustable phase shifter 32 for adjusting the phase of the 30 Hz reference signal. When adjusting the switch 15 is set so that that the in-phase 120 Hz reference signal is fed to the push-pull modulator 16, then the phase is adjusted until the display device 21 shows zero will. With the instrument landing system (ILS) it is common to have a to maintain a special phase relationship between the two modulation signals, such that their two instantaneous amplitudes pass through zero and simultaneously in the positive Run direction. The 30 Hz signal is derived from the 120 Hz reference signal. Its phase is correct when it passes through zero and the two input signals also pass through zero at the same time. Are the two input signals not zero at the same time, it can be shown that the setting of the phase shifter 32 on the size of the deviation from this preferred phase state of the two Input signals depends.
Der Phasenschieber kann auf diese Weise für die Messung eines solchen Fehlers geeicht werden.The phase shifter can be used in this way for the measurement of such Error must be calibrated.
Durch den Schalter 15 ist es möglich, die oben beschriebene Vorrichtung auch für eine Messung des Modulationsgrades zu verwenden. Dies ist insbesondere bei einem Bodenprüfempfänger für das Instrumentenlandesystem (ILS) wünschenswert, wo es notwendig ist, nicht nur die Gleichheit der Modulationssignale in der Landekursebene zu überprüfen, sondern außerdem festzustellen, ob der Modulationsgrad eingehalten ist. Bisher mußten hierfür Filter verwendet werden, um die beiden Modulationssignale Dann gilt zu trennen und um dann den Modulationsgrad der beiden den Träger aufmodulierten Modulationssignale getrennt messen zu können. With the switch 15 it is possible to use the device described above can also be used to measure the degree of modulation. This is particular desirable for a ground test receiver for the instrument landing system (ILS), where it is necessary, not only the equality of the modulation signals in the landing course level to check, but also to determine whether the degree of modulation is adhered to is. Up to now, filters had to be used for this in order to receive the two modulation signals Then applies to separate and then to modulate the degree of modulation of the two on the carrier To be able to measure modulation signals separately.
Um den Modulationsgrad mit dem in F i g. 1 dargestellten Gerät zu bestimmen, wird der Schalter 15 so eingestellt, daß das in Phase liegende Ausgangssignal des Bezugsgenerators 12 auf den Gegentaktmodulator 16 gegeben wird. Ist dies geschehen, dann ist die Amplitude des Ausgangssignals des Detektors 30 proportional A+2B und damit auch proportional dem Modulationsgrad. Nimmt man die Amplitude des Trägers wie zuvor wieder mit 1 an, so ist der Modulationsgrad A1 oder B oder falls 1 1 - wie es sein soll - A = B ist, so ist der Modulationsgrad auch A 2 B Mathematisch läßt sich die Modulationsgradmessung der Vorrichtung folgendermaßen darstellen: Verwendet man die gleichen Bezeichnungen wie oben, so ist das Bezugssignal für den Gegentaktmodulator nunmehr F3(fl = sin (1 2+ 2 t t+ft2). To the degree of modulation with the in F i g. To determine the device shown in FIG. 1, the switch 15 is set so that the in-phase output signal of the reference generator 12 is sent to the push-pull modulator 16. If this has happened, then the amplitude of the output signal of the detector 30 is proportional to A + 2B and thus also proportional to the degree of modulation. If the amplitude of the carrier is assumed to be 1 again, as before, the degree of modulation is A1 or B or if 1 1 - as it should be - A = B, the degree of modulation is also A 2 B The degree of modulation of the device can be mathematically measured represent as follows: If the same designations are used as above, the reference signal for the push-pull modulator is now F3 (fl = sin (1 2+ 2 t t + ft2).
Die Amplitude der halben Differenzfrequenz 0>1 2 (92 ist sodann/+ B, d. h. direkt proportional 2 dem Modulationsgrad. The amplitude of half the difference frequency 0> 1 2 (92 is then / + B, d. H. directly proportional 2 to the degree of modulation.
Um den Modulationsgrad zu bestimmen, ist es üblich, wie in F i g. 2 dargestellt ist, die Amplitude des Ausgangssignals des phasenempfindlichen Detektors 30 mit der Amplitude des Ausgangssignals eines geeichten Dämpfungsgliedes 35 zu vergleichen. In order to determine the degree of modulation, it is customary, as shown in FIG. 2 shows the amplitude of the output signal of the phase sensitive detector 30 with the amplitude of the output signal of a calibrated attenuator 35 to compare.
Dem Dämpfungsglied 35 wird von dem Empfänger 11 ein Gleichstromsignal zugeführt, das proportional der Trägersignalamplitude ist. Der Vergleich geschieht mit Hilfe eines Nullinstruments 36, als das üblicherweise das Meßinstrument 21 oder das Meßinstrument31 verwendet werden kann. In F i g. 2 können die 120- und 30-Hz-Bezugssignale ebenso wie in F i g. 1 erzeugt werden, und es wird deutlich, daß, abgesehen von dem geeichten Dämpfungsglied 35 und einem Gleichrichter in dem Empfänger 11, der ein Gleichstromsignal proportional der Trägeramplitude liefert, alle Komponenten der F i g. 2 auch in dem Gerät nach F i g. 1 vorliegen. Bei einer praktischen Ausführung ist es günstig, Schalter anzu- bringen, die das Gerät nach F i g. 1 für eine Modulationsgradmessung in der Art der F i g. 2 umschalten.The attenuator 35 receives a direct current signal from the receiver 11 which is proportional to the carrier signal amplitude. The comparison happens with the aid of a zero instrument 36, as that usually the measuring instrument 21 or the measuring instrument31 can be used. In Fig. 2 can use the 120 and 30 Hz reference signals as in FIG. 1 can be generated, and it can be seen that apart from the calibrated attenuator 35 and a rectifier in the receiver 11, the a DC signal proportional to the carrier amplitude provides all components the F i g. 2 also in the device according to FIG. 1 are available. In a practical implementation is it cheap to switch on bring the device according to FIG. 1 for a modulation depth measurement in the manner of F i g. 2 toggle.
Nur zur Einfachheit der Darstellung wurden die beiden Schaltkreise getrennt in den F i g. 1 und 2 dargestellt.The two circuits have been included for the sake of simplicity of illustration separately in FIGS. 1 and 2 shown.
Bei der obigen mathematischen Ableitung wurde angenommen, daß die beiden Eingangssignale, die bei dem Instrumentenlandesystem (ILS) 90- und 150-Hz-Modulationssignale sind, reine Sinus-Schwingungen darstellen. Sind sie jedoch keine reinen Sinus-Schwingungen, so können sie nach F o u r i e r in eine Grundkomponente und entsprechende Harmonische zerlegt werden. Es kann leicht gezeigt werden, daß theoretisch solche harmonischen Komponenten kein beliebiges Ausgangssignal mit der halben Differenzfrequenz (also 30 Hz) des Eingangssignals liefern können. In der Praxis läßt sich leicht nachweisen, daß sogar große Anteile der harmonischen Schwingungen vernachlässigbare Effekte liefern. The above mathematical derivation assumed that the both input signals, the 90 and 150 Hz modulation signals for the Instrument Landing System (ILS) represent pure sine waves. However, if they are not pure sine waves, in this way, according to Fo u r i e r, they can be broken down into a basic component and corresponding harmonics be disassembled. It can easily be shown that theoretically such harmonic Components do not have any output signal with half the difference frequency (i.e. 30 Hz) of the input signal. In practice it can easily be demonstrated that even large proportions of harmonic oscillations have negligible effects deliver.
F i g. 3 zeigt, wie der Empfänger der F i g. 1 als Prüfempfänger für die Uberwachung der Signale eines Instrumentenlandesystems (ILS) und auch für die Steuerung des Modulationsamplitudenverhältnisses in einem solchen System verwendet werden können. F i g. 3 shows how the recipient of FIG. 1 as a test receiver for monitoring the signals of an instrument landing system (ILS) and also for the control of the modulation amplitude ratio in such a System can be used.
In F i g. 3 ist ein Instrumentenlandesystem (ILS) dargestellt, das einen Trägerfrequenzgenerator 40 enthält, der bei 110 MHz arbeitet und Ausgangssignale liefert, die durch zwei Modulatoren 41 und 42 mit Modulationssignalen von 90 und 150 Hz aus den Modulationssignalgeneratoren 43 und 44 moduliert werden. Die modulierten Trägerwellen werden an die Sender 45 und 46 gegeben und über die Antennen 47, 48 ausgestrahlt. Das Instrumentenlandesystem (ILS) wird dazu verwendet, um längs einer Landebahn, die durch die Gleichheit der beiden empfangenen Modulationssignale bestimmt ist, eine Führung zu erhalten. Für die Uberwachung und Uberprüfung ist es üblich, den Prüfempfänger auf der Landebahn anzuordnen, um festzustellen, daß die beiden Modulationssignale gleich sind. Der Prüfempfänger ist in der F i g. 3 durch eine Empfangsantenne 50 und eine Baueinheit 51 dargestellt, die aus den Komponenten 11 bis 18, 20, 22, 23, 24 und 30 bis 32 der F i g. 1 besteht. Das Anzeigemeßgerät 21 ist getrennt dargestellt. Der Prüfempfänger wird, wie vorher beschrieben, bedient. Für die Uberwachung ist es allein notwendig, festzustellen, ob das Meßgerät 21 auf Null steht, wenn der Schalter 15 so eingestellt ist, daß das um 90" phasenverschobene Ausgangssignal des Bezugsgenerators 12 an den Gegentaktmodulator 16 gelangt. Die Bedienung des Schalters 15 in F i g. 1 ermöglicht es, daß der Modulationsgrad gemessen werden kann. Der Prüfempfänger kann auch Teil einer automatischen Steuerung sein, mit der die Gleichheit der Modulationssignale am Ort des Prüfempfängers aufrechterhalten wird. Das Ausgangssignal des phasenempfindlichen Detektors 22 kann in diesem Fall dazu verwendet werden, ein nicht gezeigtes Servosystem zu steuern, das einen regelbaren Verstärker 53 betreibt, der das Amplitudenverhältnis der beiden Modulationssignale des Senders steuert.In Fig. 3 shows an instrument landing system (ILS) that a carrier frequency generator 40 operating at 110 MHz and output signals supplies, by two modulators 41 and 42 with modulation signals of 90 and 150 Hz can be modulated from the modulation signal generators 43 and 44. The modulated Carrier waves are given to the transmitters 45 and 46 and via the antennas 47, 48 broadcast. The Instrument Landing System (ILS) is used to move along a Runway determined by the equality of the two modulation signals received is to get a guide. For monitoring and checking, it is customary to place the test receiver on the runway to determine that the two Modulation signals are the same. The test receiver is shown in FIG. 3 through a Receiving antenna 50 and a structural unit 51, which consists of the components 11 through 18, 20, 22, 23, 24 and 30 through 32 of FIGS. 1 exists. The display meter 21 is shown separately. The test receiver is operated as described above. For the monitoring it is only necessary to determine whether the measuring device 21 is on Zero is when switch 15 is set to 90 "out of phase The output signal of the reference generator 12 reaches the push-pull modulator 16. the Operation of switch 15 in FIG. 1 allows the degree of modulation to be measured can be. The test receiver can also be part of an automatic control system, with which the equality of the modulation signals is maintained at the location of the test receiver will. The output signal of the phase-sensitive detector 22 can in this case can be used to control a servo system, not shown, which has a controllable Amplifier 53 operates which determines the amplitude ratio of the two modulation signals of the transmitter controls.
In F i g. 3 liegt der Verstärker 53 zwischen dem 1 50-Hz-Generator 44 und dem Modulator 42. Die Servovorrichtung regelt den Verstärker 53 so, daß die Ausgangssignalamplitude des Empfängers 51 auf einem minimalen Wert bleibt. Durch diese einfache Anordnung ist somit eine automatische Steuerung des Senders gegeben, bei der die Gleichheit der Amplituden der Modulationssignale am Ort des Prüfempfängers aufrechterhalten bleibt.In Fig. 3, the amplifier 53 is located between the 1 50 Hz generator 44 and the modulator 42. The servo device controls the amplifier 53 so that the Output signal amplitude of the receiver 51 remains at a minimum value. By this simple arrangement gives automatic control of the transmitter, in which the equality of the amplitudes of the modulation signals at the location of the test receiver is maintained.
Die F i g. 4, 5 und 6 bringen drei verschiedene Ausführungsformen, die als Teile des Bezugssignalgenerators 12 verwendet werden können. Dieser Bezugssignalgenerator erzeugt ein Signal mit einer Frequenz, die gleich dem arithmetischen Mittelwert der beiden Modulationsfrequenzen ist. F i g. 4 zeigt ein einfaches Verfahren zur Erzeugung eines Signals der mittleren Frequenz, das insbesondere bei einem Instrumentenlandesystem (ILS) vorteilhaft ist. Die 90- und 150-Hz-Signale des Empfängers 11 werden einem Verzerrer 60 mit einer nichtlinearen quadratischen Kennlinie zugeführt, und dieser liefert Ausgangssignale mit den Frequenzen 60, 180, 240 und 300 Hz. Von diesen Ausgangssignalen wird das 240-Hz-Signal mit Hilfe eines Bandpaßfilters 61 ausgesiebt und einem Frequenzteiler 62 zugeführt, in dem die Frequenz des 240-Hz-Signals durch 2 geteilt wird, um das gewünschte 1 20-Hz-Signal zu erhalten. Dieses ist dann das eine Ausgangssignal des Bezugssignalgenerators 12. Um das zweite Ausgangssignal zu erhalten, ist ein Phasenschieber vorgesehen, der die Phase des ersten Aus- gangssignals um 90" verschiebt. Ublicherweise werden binäre Teiler verwendet, die Rechteckwellen liefern, aus denen Signale mit Phasen, die um 90" verschoben sind, leicht erhalten werden können. Es soll insbesondere darauf hingewiesen werden, daß das 240-Hz-Filter 61 nur eine bestimmte Frequenz auszufiltern hat. Die Amplitude des Bezugssignals ist unwichtig und beeinflußt nicht die Bestimmung der Gleichheit der Amplituden der beiden Modulationssignale und beeinflußt auch nicht die Uberprüfung der Phase oder die Bestimmung des Modulationsgrades, wie weiter unten näher beschrieben wird. Es ist daher unwesentlich, ob das Filter 61 eine Dämpfung ausübt. Die Verwendung eines solchen Signalfilters bringt daher nicht die Nachteile, die bei einer Verwendung von Filtern in den früheren Typen der ILS-Empfänger üblich waren, bei denen zwei getrennte Filter für die Trennung der Modulationssignale, die dann in ihrer Amplitude verglichen wurden, vorgesehen waren. Phasen verschiebungen auf Grund des Filters 61 sind unwesentlich, da eine Phasensteuerung für die Ausgangssignale des Bezugssignalgenerators 12 vorgesehen ist. The F i g. 4, 5 and 6 bring three different embodiments, which can be used as parts of the reference signal generator 12. This reference signal generator generates a signal with a frequency equal to the arithmetic mean of the two modulation frequencies. F i g. 4 shows a simple method for Generation of a signal of the medium frequency, particularly in the case of an instrument landing system (ILS) is beneficial. The 90 and 150 Hz signals from the receiver 11 become one Distortion 60 supplied with a non-linear quadratic characteristic, and this provides output signals at frequencies of 60, 180, 240 and 300 Hz. From these output signals the 240 Hz signal is filtered out with the aid of a bandpass filter 61 and a frequency divider 62 by dividing the frequency of the 240 Hz signal by 2 to obtain the desired 1 20 Hz signal to be obtained. This is then one of the output signals of the Reference signal generator 12. To get the second output signal is a phase shifter provided that the phase of the first output signal shifted by 90 ". Usually binary dividers are used, which deliver square waves from which signals with Phases shifted by 90 "can be easily obtained. In particular, it should it should be noted that the 240 Hz filter 61 only has a certain frequency has to filter out. The amplitude of the reference signal is unimportant and has no influence the determination of the equality of the amplitudes of the two modulation signals and influences not even checking the phase or determining the degree of modulation, as described in more detail below. It is therefore unimportant whether the filter 61 exerts damping. The use of such a signal filter therefore brings not the disadvantages of using filters in the earlier types the ILS receivers were common to use two separate filters for separation the modulation signals, which were then compared in their amplitude, provided was. Phase shifts due to the filter 61 are insignificant because one Phase control for the output signals of the reference signal generator 12 is provided is.
In F i g. 5 ist eine weitere Anordnung zur Erzeugung eines 1 20-Hz-Bezugssignals aus den 90- und 150-Hz-Eingangssignalen dargestellt. Nach der F i g. 5 werden die beiden Eingangssignale mit Hilfe von Bandfiltern 70, 71, die auf 90 oder 150 Hz abgestimmt sind, getrennt. Diese beiden getrennten Signale werden dann einem Gegentaktmodulator 72 zugeführt, dessen Ausgangssignalamplitude in jedem Zeitpunkt gleich dem Produkt der Eingangssignalamplitude ist. Das Ausgangssignal des Gegentaktmodulators enthält die Signale mit 240 und 60 Hz, d. h. mit den Summen- und Differenzfrequenzen. In Fig. Figure 5 is another arrangement for generating a 120 Hz reference signal from the 90 and 150 Hz input signals. According to FIG. 5 will be the both input signals with the help of band filters 70, 71, which are set to 90 or 150 Hz are matched, separately. These two separate signals are then fed to a push-pull modulator 72, the output signal amplitude of which is equal to the product at every point in time is the input signal amplitude. Contains the output signal of the push-pull modulator the signals at 240 and 60 Hz, i.e. H. with the sum and difference frequencies.
In einem Bandfilter wird das 240-Hz-Signal ausgesiebt und einem Frequenzteiler 74 zugeführt, der die Frequenz des 240-Hz-Signals durch 2 teilt und das gewünschte 120-Hz-Signal liefert. Wie bereits im Zusammenhang mit F i g. 4 beschrieben wurde, wird dieses 120-Hz-Signal dazu verwendet, die erforderlichen Signale von dem Bezugssignalgenerator 12 zu erhalten. Es wird erneut betont, daß es bei der Anordnung nach F i g. 5 unwesentlich ist, ob die Filter 70, 71 und 73 eine Dämpfung bringen, da kein Amplitudenvergleich der gefilterten Signale vorgenommen wird.The 240 Hz signal is filtered out in a band filter and a frequency divider 74, which divides the frequency of the 240 Hz signal by 2 and the desired Provides 120 Hz signal. As already in connection with F i g. 4 has been described, this 120 Hz signal is used to generate the required signals from the reference signal generator 12 to get. It is emphasized again that in the arrangement according to FIG. 5 insignificant is whether the filters 70, 71 and 73 bring an attenuation, since no amplitude comparison the filtered signals is made.
Bei den Anordnungen nach den F i g. 4 und 5 kann die Phase des Ausgangssignals mit der Temperatur oder bei einer Frequenzverschiebung der Eingangsmodulationsfrequenzen schwanken, da die Aussiebung der Signale mit Hilfe von Bandpaßfiltern erfolgt, die für die erforderliche hohe Selektivität einen hohen Q-Wert haben müssen. Dies kann unwesentlich sein, insbesondere dann, wenn eine automatische Phasensteuerung vorgesehen ist. Jedoch kann diese Schwierigkeit auch dadurch vermieden werden, daß eine Anordnung, wie sie in F i g. 6 dargestellt ist, verwendet wird. In F i g. 6 werden die 90- und 150-Hz-Eingangssignale mit Hilfe von Bandfiltern 80, 81 getrennt, die auf diese Frequenzen abgestimmt sind. Das Ausgangssignal eines dieser Filter, in F i g. 6 des 150-Hz-Filters 81, wird dem Gegentaktmodulator 82 zugeführt, der es mit dem Ausgangssignal des frequenzgesteuerten 240-Hz-Oszillators 83 mischt. Die Art der Frequenzsteuerung dieses Oszillators wird weiter unten beschrieben. In the arrangements according to FIGS. 4 and 5 can be the phase of the output signal with the temperature or with a frequency shift of the input modulation frequencies fluctuate because the signals are filtered out with the aid of bandpass filters that must have a high Q value for the required high selectivity. This can be insignificant, especially if an automatic phase control is provided is. However, this difficulty can also be avoided by the fact that an arrangement as shown in FIG. 6 is used. In Fig. 6 the 90- and 150 Hz input signals separated by means of band filters 80, 81, which are applied to these Frequencies are matched. The output of one of these filters, shown in FIG. 6th of the 150 Hz filter 81 is fed to the push-pull modulator 82, which it with the Output signal of the frequency-controlled 240 Hz oscillator 83 mixes. The type of Frequency control of this oscillator is described below.
Das Ausgangssignal des Gegentaktmodulators 82 enthält Signale mit der Summen- und Differenzfrequenz, d. h. mit 90 und 390 Hz. Ist der Gegentaktmodulator kein idealer Modulator, dann können auch Signale höherer Frequenzen auftreten, es kommen aber keine Signale mit Frequenzen, die tiefer als 390 Hz sind, vor. Das Ausgangssignal des Gegentaktmodulators 82 wird einem zweiten Gegentaktmodulator 84 zugeführt, in dem es mit dem Ausgangssignal des 90-Hz-Filters80 gemischt wird. Das daraus resultierende Ausgangssignal enthält eine Gleichstromkomponente und Komponenten mit verschiedenen Frequenzen.The output of push-pull modulator 82 contains Signals with the sum and difference frequency, d. H. with 90 and 390 Hz. Is the push-pull modulator not an ideal modulator, then signals of higher frequencies can also occur, it there are no signals with frequencies lower than 390 Hz. The output signal of the push-pull modulator 82 is fed to a second push-pull modulator 84, in FIG which it is mixed with the output signal of the 90 Hz filter80. The resulting Output signal includes a direct current component and components with different Frequencies.
Liefert der Oszillator 83 ein Ausgangssignal, dessen Frequenz genau der Summe der Eingangssignalfrequenzen entspricht, d. h. 240Hz, dann ist die Gleichstromkomponente gleich Null, vorausgesetzt, daß die Phase stimmt. Die Gleichstromkomponente des Ausgangssignals wird dazu verwendet, um die Frequenz des Oszillators 83 in einem solchen Sinne zu beeinflussen, daß sie selbst Null wird. Daher dient ein Steuerkreis 85 dazu, das Oszillatorausgangssignal auf einer Frequenz zu halten, die gleich der Summe der beiden Eingangssignalfrequenzen ist. Das 240-Hz-Ausgangssignal des Oszillators wird einem Frequenzteiler86 zugeführt, der die Frequenz durch 2 teilt und das gewünschte 120-Hz-Bezugssignal liefert. Die automatische Phasensteuerungsvorrichtung 18 der F i g. 1 arbeitet mit einer Gleichspannung, die der Gleichspannungskomponente des Gegentaktmodulators, der den Oszillator steuert, überlagert sein kann.If the oscillator 83 supplies an output signal, the frequency of which is exactly corresponds to the sum of the input signal frequencies, d. H. 240Hz, then the DC component equal to zero, provided that the phase is correct. The DC component of the Output signal is used to set the frequency of oscillator 83 in one to influence the senses in such a way that it becomes zero itself. Therefore a control circuit is used 85 to maintain the oscillator output signal at a frequency equal to that Is the sum of the two input signal frequencies. The 240 Hz output of the oscillator is fed to a frequency divider 86 which divides the frequency by 2 and the desired Provides a 120 Hz reference signal. The automatic phase control device 18 of FIG F i g. 1 works with a DC voltage that is equal to the DC voltage component of the Push-pull modulator, which controls the oscillator, can be superimposed.
Die Anordnung nach F i g. 6 stellt einen Bezugssignalgenerator dar, bei dem sowohl die Frequenz als auch die Phasen automatisch gesteuert werden, um die gewünschten Bedingungen aufrechtzuerhalten.The arrangement according to FIG. 6 represents a reference signal generator, in which both the frequency and the phases are automatically controlled to maintain the desired conditions.
Der in F i g. 6 dargestellte Oszillator arbeitet bei 240 Hz. Es kann aber beispielsweise auch ein Signal, dessen Frequenz ein Vielfaches der aus den Frequenzen der beiden Eingangsmodulationssignale gebildeten mittleren Frequenz ist, erzeugt werden. The in F i g. 6 the oscillator shown operates at 240 Hz. It can but also, for example, a signal whose frequency is a multiple of that from the Frequencies of the two input modulation signals is the mean frequency, be generated.
Verwendet man die Erfindung für einen Prüfempfänger einer ILS-Station, so ist es üblich, in manchen Fällen das 1 20-Hz-Bezugssignal direkt aus dem ILS-Sender zu erhalten, anstatt gesonderte Vorrichtungen in dem Prüfempfänger vorzusehen, um das Bezugssignal aus den empfangenen 90- und 150-Hz-Modulationssignalen abzuleiten. Eine solche Anordnung ist in F i g. 7 dargestellt. In dem ILS-Sender wird das Ausgangssignal eines 1800-Hz-Oszillators 90 drei Frequenzteilern 91, 92 und 93, die die Frequenz durch 20, 15 und 12 teilen, zugeführt. Man erhält Ausgangssignale mit 90, 120 und 150 Hz. Die 90-und 120-Hz-Signale werden in einer Addiereinheit 94 addiert und dann einem Modulator 95 zur Amplitudenmodulation eines Trägersignals mit 110 Hz zugeführt. Dieses Trägersignal kommt aus einem Generator96. Das modulierte Ausgangssignal wird von der Antenne 97 ausgestrahlt. Die 120- und 1 50Hz-Signale werden dann in der Addiereinheit 98 summiert und dann einem Modulator 99 zugeführt. If the invention is used for a test receiver of an ILS station, so it is common in some cases to use the 1 20 Hz reference signal directly from the ILS transmitter rather than providing separate devices in the test receiver to derive the reference signal from the received 90 and 150 Hz modulation signals. Such an arrangement is shown in FIG. 7 shown. The output signal is in the ILS transmitter a 1800 Hz oscillator 90 three frequency dividers 91, 92 and 93, which the frequency divide by 20, 15 and 12, supplied. You get output signals with 90, 120 and 150 Hz. The 90 and 120 Hz signals are added in an adder unit 94 and then a modulator 95 for amplitude modulation of a carrier signal at 110 Hz. This carrier signal comes from a generator96. The modulated output signal is broadcast by antenna 97. The 120 and 1 50Hz signals are then used in the Adding unit 98 is summed and then fed to a modulator 99.
Dem Modulator 99 wird außerdem noch eine Trägerfrequenz aus dem Trägerfrequenzgenerator 96 zugeführt. Man erhält dadurch ein zweites moduliertes Trägersignal, das von der Antenne 100 ausgestrahlt wird. Vorzugsweise ist die Phase des 120-Hz-Signals in den beiden Addiereinheiten94 und 98 um 90 gegen die »mittlere« Phase der 90- und 150-Hz-Signale verschoben. Die »mittlere« Phase ist wenn ein Signal A sin (() t - und das andere B sin (co2t t + ft2-) ist. In üblicher Praxis werden die Phasen der 90- und 150-Hz-Signale so eingestellt, daß beide in der positiven Richtung gleichzeitig durch Null verlaufen. In diesem Fall ist die bevorzugte Phase des 120-Hz-Signals so, daß dieses 120-Hz-Signal seinen maximalen Wert hat, wenn die 90- und 150-Hz-Signale gleichzeitig durch Null gehen. Mit der Anordnung nach F i g. 7 kann der Prüfempfänger, der durch die Empfängereinheit 101 und die Empfangsantenne 102 angedeutet ist, direkt die 90-, 120- und 150-Hz-Signale empfangen. Es ist nicht erforderlich, den Bezugssignalgenerator 12 nach F i g. 1 zu verwenden, da die 120 Hz unmittelbar von dem Empfänger 11 erhalten werden.The modulator 99 also receives a carrier frequency from the carrier frequency generator 96 supplied. This gives a second modulated carrier signal, which is derived from the Antenna 100 is broadcast. Preferably the phase of the 120 Hz signal is in the two adding units 94 and 98 by 90 against the "middle" phase of the 90 and 150 Hz signals shifted. The "middle" phase is when a signal A sin (() t - and the other is B sin (co2t t + ft2-). In common practice, the phases the 90 and 150 Hz signals are adjusted so that both are in the positive direction at the same time pass through zero. In this case the preferred phase is the 120 Hz signal so that this 120 Hz signal has its maximum value when the 90 and 150 Hz signals go through zero at the same time. With the arrangement according to FIG. 7 the test receiver, which is indicated by the receiver unit 101 and the receiving antenna 102, directly receive the 90, 120, and 150 Hz signals. It is not necessary to use the reference signal generator 12 according to FIG. 1, since the 120 Hz is received directly from the receiver 11 will.
Gemäß einer anderen Ausführung, wie sie durch die gestrichelte Linie 103 in der F i g. 7 angezeigt ist, kann das 120-Hz-Signal über eine Leitung unmittelbar an den Prüfempfänger übertragen werden. Auf diese Weise wird die Anwendung von zusätzlichen ausgestrahlten Signalen vermieden. Es ist üblich, dies dort zu machen, wo der Vergleich der Amplituden von zwei Modulationssignalen mittels der erfindungsgemäßen Vorrichtung nur in einem Prüfempfänger erfolgt. Andererseits ist es üblich, wenn die erfindungsgemäße Vorrichtung als Bordempfänger verwendet wird, daß man die 120-Hz-Signale ausstrahlt, um den Aufwand innerhalb des Flugzeugs auf ein Minimum zu beschränken. According to another embodiment, as indicated by the dashed line 103 in FIG. 7 is displayed, the 120 Hz signal can be transmitted directly via a line be transmitted to the test receiver. This way the application of additional broadcast signals avoided. It is customary to do this where the comparison is made the amplitudes of two modulation signals by means of the device according to the invention only takes place in one test receiver. On the other hand, it is common when the invention The device is used as an on-board receiver that broadcasts the 120 Hz signals, to keep the effort inside the aircraft to a minimum.
Obwohl im voranstehenden insbesondere der Aufbau eines Prüfempfängers für eine ILS-Station beschrieben wurde, ist es doch offensichtlich, daß die Empfängereinrichtung ebensogut für eine Landebahneinweisung und Kursführung verwendet werden kann. Für einen Bordempfänger kann die Ausstattung nach F i g. 1 dahingehend vereinfacht werden, daß die Enrichtungen für die Uberprüfung des Modulationsgrades der Signale oder der Phase der Signale wegfallen. Ein Landebahn - Gleitweg - Anzeigegerät kann dazu verwendet werden, um festzustellen, ob die 120-Hz-Phase korrekt ist. Es liegt jedoch keine unbedingte Notwendigkeit vor, diese Phase zu messen. Although in the foregoing in particular the structure of a test receiver for an ILS station, it is obvious that the receiving device can just as well be used for runway briefing and course guidance. For an on-board receiver can be equipped according to FIG. 1 can be simplified to the effect that that the devices for checking the degree of modulation of the signals or the phase of the signals cease to exist. A runway glideslope display device can do this used to determine if the 120 Hz phase is correct. However, it lies there is no absolute need to measure this phase.
Ist das Meßinstrument 21 nach Fig. 1 ein Nullinstrument, dessen Nullwert in der Mitte der Skala liegt, dann zeigt es die Abweichung nach links oder rechts von der Landebahn oder Abweichungen nach oben oder nach unten von dem Gleitweg in ähnlicher Weise wie die üblichen Anzeigesysteme, die bei den ILS-Bordeinrichtungen verwendet werden, an. Wie bereits eingehend erörtert wurde, kann, da die erfindungsgemäße Anordnung nicht auf der Erhaltung der Gleichheit der Amplituden der Signale durch frequenzselektive Filterschaltungen beruht, die Gleichheit der Amplitude der Eingangsmodulationssignale bis zu einem extrem hohen Genauigkeitsgrad, beibeispielsweise in der Größenordnung von 1:5000 oder 1:10000, bestimmt werden, was sehr viel besser ist, als bei den bisher hierfür verwendeten ILS-Empfängervorrichtungen.If the measuring instrument 21 according to FIG. 1 is a zero instrument, its zero value is in the middle of the scale, then it shows the deviation to the left or right from the runway or deviations up or down from the glide slope in similar to the usual display systems used on the ILS on-board equipment are used. As has already been discussed in detail, since the inventive Arrangement does not rely on maintaining the equality of the amplitudes of the signals frequency-selective filter circuits based on the equality of the amplitude of the input modulation signals up to an extremely high degree of accuracy, for example in the order of magnitude from 1: 5000 or 1: 10000, which is much better than the previously used for this purpose ILS receiver devices.
Claims (17)
Applications Claiming Priority (2)
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| None * |
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