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Peilverfahren unter Verwendung eines einkanaligen Empfängers Die Erfindung
betrifft ein Peilverfahren, bei dem die von einem gekreuzten Peilantennensystem
abgegebenen, von einer Welle herrührenden Signale abwechselnd in ein und demselben
Empfänger verstärkt und gegebenenfalls in der Frequenz umgesetzt werden und bei
dem die nacheinander am Empfängerausgang zur Verfügung stehenden, von verschiedenen
Antennen herrührenden Signale zwecks Erzeugung einer Peilanzeige verschiedenen Ablenksystemen
einer Kathodenstrahlröhre zugeführt werden.
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Derartige Peiler sind bekannt. Sie weisen bekanntlich den Vorteil
auf, daß nur ein Empfangskanal notwendig ist, trotzdem aber eine Sichtanzeige zustande
kommt. Es ist hier also nicht wie bei Drehrahmen- bzw. Goniometerpeilem eine Verdrehung
der Antennen bzw. des Goniometers zur Ermittlung der Peilrichtung notwendig. Auf
Grund der Tatsache, daß nur ein Empfangskanal notwendig ist und daß an diesen Empfangskanal
keine großen Anforderungen zu stellen sind, wie sie beispielsweise bei Zweikanalpeilern
aus Gleichlaufgründen notwendig sind, ist eine derartige Peilanordnung sehr billig.
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Bei den bisher bekannten derartigen Peilanordnungen wird eine Speicherung
der Peilkomponenten sowie der Hilfsantennenspannung in sogenannten Schwungradkreisen
vorgenommen. Die Ausgangsspannungen dieser Schwungsradkreise werden zur Erzeugung
einer Anzeige auf einer Anzeigeröhre benutzt. Hierbei ergibt sich genauso wie beim
Watson-Watt-Peiler ein Peilstrich auf der Anzeigeröhre. Trotz des oben beschriebenen
enormen Vorteils dieser Einkanalpeiler konnten sich diese bis jetzt praktisch nicht
durchsetzen. Der Grund hierfür ist darin zu sehen, daß wegen des Abfalls der in
den Schwungradkreisen gespeicherten Spannungen ein Nachladen in sehr kleinen Zeitabständen
notwendig ist, da sonst der Amplitudenabfall während einer Übertra gungsphase eine
Drehung des Peilstrichs zur Folge hat. Auf Grund dieser Tatsache ist es notwendig,
mit einer hohen Umtastfrequenz zu arbeiten. Bei einer hohen Umtastfrequenz von einigen
tausend Hertz müssen jedoch die Zwischenfrequenzkanäle des Empfängers relativ breitbandig
gemacht werden. Ein breitbandiger Zwischenfrequenzkanal des Empfängers vergrößert
jedoch die Störanfälligkeit des Peilers, da auch auf Nachbarfrequenzen arbeitende
Sender vom Zwischenfrequenzkanal durchgelassen werden. Eine brauchbare Peilung ist
dann nicht mehr möglich.
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Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be steht darin, diesen
Nachteil zu vermeiden, also einen einkanaligen Peiler zu schaffen, bei dem keine
schnelle Umtastung und somit kein breitbandiger Zwischenfrequenzkanal mehr notwendig
ist. Trotzdem soll dieser Peiler den Vorteil, sehr billig zu sein, beibehalten.
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Die oben geschilderte Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst,
daß in an sich bekannter Weise die nacheinander übertragenen Peilkomponenten ohne
Zwischenspeicherung verschiedenen Ablenksystemen der Kathodenstrahlröhre zugeführt
werden und daß dem jeweils nicht mit einer Peilkomponente beaufschlagten Ablenksystem
eine Wechselspannung mit einer Amplitude, die größer als die Amplitude der größeren
der beiden Peilkomkonenten ist, zugeführt wird, wodurch sich vier Schnittpunkte
der Seiten zweier auf der Anzeigeröhre aufgeschriebener Rechtecke ergeben, wobei
eine der Verbindungen dieser Schnittpunkte mit dem Mittelpunkt der Anzeigeröhre
die Einfallsrichtung wiedergibt.
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Die Speicherung wird gemäß der Erfindung also von den Schwungradkreisen
auf die Kathodenstrahlröhre verlegt, wobei bei der Kathodenstrahlröhre die Speicherung
durch das Nachleuchten bewirkt wird.
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Auf Grund dieser Tatsache kann die Umtastfrequenz bedeutend niederfrequenter
sein. Damit ergeben sich auch schmalere Zwischenfrequenzkanäle. Trotzdem ist der
erfindungsgemäße Peiler billig, da jeder vorhandene Empfänger benutzt werden kann
und nur zusätzlich eine Peilantenne mit dem Anschaltgerät
sowie
eine Anzeigeröhre, ein Wechselspannungsgenerator sowie ein -Ümsclialtgerät zur Anschaltung
des Empfängerausganges bzw. des Wechselspannungsgenerators an die Ablenksysteme
notwendig sind. Alle diese Geräte, - mit Ausnahme der Peilantenne, können zu einem
Peilzusatz vereinigt werden, der als getrenntes Gerät geliefert werden kann.
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Der z. B. auf Schiffen immer vorhandene Empfänger kann mit Hilfe dieses
PeilzuSatzesl.sowie einer Peilantenne zu einem Peiler ergänzt werden. Da die handelsüblichen
Empfänger verschiedene Zwischenfrequenzen aufweisen, wird man in den Peilzusatz
noch eine Mischstufe sowie einen Oszillator aufnehmen, um gegebenenfalls -die- Zwischenfrequenz
am Ausgang des Empfängers auf die Arbeitsfrequenz, auf die der Peilzusatz ausgelegt
ist, umzusetzen. Die periodische Anschaltung der Antennen an den Empfängereingan'gf
sowiéW die synchron i arbe'iteüde Anschaltung der Ablenksysteme an 'den Empfänger
ausgang bzw. den Wechselspannungsgenerator kann man in bekannter Weise durch elektronische
Schalter bewirken. Für die Anschaltung des Empfängeraus--gangs bzw. des' Wechselspärinmigsgenerätors
an die Ablenksysteme kann man eine Umschalteinrichtung verwenden, wie sie bei Zweikanalpeilern
mit Umschaltung vor und hinter den Empfangskanälen üblich ist. An Stelle der beiden
Empfängerausgänge werden bei dem erfindungsgemäßen Einsatz dieses Umschaltgerätes
der Empfängerausgang sowie der Wechselspannungsgenerator an die beiden Eingänge
des -Umschaltgerätes - angeschaltet: Es sei noch erwähnt, daß es im Zusammenhang
mit einer Seitenkennungseinrichtung bei Zweikanalpfeilern mit Umtastung Vor und
hinter den Empfängern bekaiint- -ist, die -Peilkomponenten im Seitenkennungsfall
über einen Empfangskanal nacheinander zu übertragen und direkt auf die Ablenksysteme
der Anzeigeröhre zu geben, wo eine Speicherung der Peilkomponenten vorgenommen wird.
Hierdurch wird eine Quadrantenmarkierung erzielt. Bezüglich .der Speicherung der
Peilkomponenten-auf-der Anzeigeröhre ähnelt die erfindungsgemäße Lösung somit der
zur Durchführung der Seitenkennung bekannten Lösung.
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Der erfindungsgemäße Peiler liefert in der bis jetzt beschriebenen
Form noch ein- Anzeigebild, welches vierdeutig-ist, da sich -vier Schnittpunkte
der Seiten der beiden auf der Anzeigeröhre aufgeschriebenen Rechtecke ergeben. Wenn
die Einfallsrichtung des zu peilenden Senders in etwa bekannt ist, ist es in manchen
Fällen ohne zusätzliche. Maßnahmen möglich, aus diesem Anzeigebild die richtige
Einfallsrichtun zu ermitteln. Wenn jedoch die Einfallsrichtung des Senders auch
in etwa nicht bekannt ist, müssen zusätzliche Maßnahmen ergriffen werden, um eine
eindeútige- Peilanzeige zu erreichen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung
kann man zur Ermittlung der richtigen der vier angezeigten, in verschiedenen Quadranten
liegenden Peilrichtungen den beiden Peilkomponenten vor der Verstärkung die Spannung
einer Hilfsantenne überlagern. Aus den Vorzeichen der hierbei auftretenden Größenäiiderungen
der Rechtecke kann der Quadrant ermittelt werden, in dem die richtige Peilung liegt.
So ist die richtige Peilung im ersten Quadranten abzulesen, wenn beim Hinzuaddieren
der Hilfsantennenspannung zu den Peilkomponenten beide Rechtecke größer werden.
Werden dagegen beide kleiner, so
ist die richtige Peilung im dritten Quadranten zu
finden. Wird das eine Rechteck beim Hinzuaddieren größer und das andere kleiner,
bzw. umgekehrt, so ist die richtige Peilung im zweiten bzw. vierten Quadritten zu
suchen. Für diese Art der Seitenkennung darf der Empfänger nicht schwundgeregelt
sein.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist es jedoch auch möglich,
die Spannung einer Hilfsantenne in an sich bekannter Weise periodisch und getrennt
von den Peilkomponenten über den gleichen Empfangskanal zu übertragen. Führt man
die von der Hilfsantennenspannung herrührende Ausgangsspannung des Empfängers einem
Schwungradkreis zu und läßt dessen Ausgangsspannung auf die Hellsteuerelektrode
einer Kathodenstrahlröhre einwirken, so ergibt sich sofort eine eindeutige Anzeige,
da von den vier Schnittpunkten zwischen den beiden Rechtecken nur noch ein Schnittpunkt
übrigbleibt. Jeweils die Hälfte der beiden Rechtecke wird-durch die gerade- beschriebene
Maßnahme dunkelgetastet.
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An Hand der Zeichnung soll die Erfindung näher erläutert werden.
Beim- Ausführungsbeispiel - der Fig. 1 wird an die Klemme 1 die eine Peilantenne
angeschaltet, während mit der Klemme 2 die hierzu senkrecht stehende Peilanfenne
verbunden: ist. Das Umschaltgerät 3 bewirkt, daß die den Klemmen 1 und 2 zugeführten
Peilkomponenten nacheinander periodisch dem Eingang des Empfängers 4 zugeführt werden.
An dessen Zwischenfrequenzausgang ist eine Mischstufe S- angeschaltet, der die Frequenz
des einstellbaren Oszillators-6 zugeführt wird und in der die Frequenz am Empfängerausgang
auf - die Arbeitsfrequenz der nachgeschalteten Anordnung umgesetzt wird. Diese Umsetzung
kann dort entfallen, wo die Zwischenfrequenz des Empfängers 4 gleich der Arbeitsfrequenz
des Peilzusatzes ist. Im -Umschaltgerät 7, welches synchron mit dem Umschaltgerät3
arbeitet, wird bewirkt, daß die von der Spannung an der Klemme 1 herrührende Ausgangsspannung
des Empfängers 4 bzw. der Mischstufe 5 immer dem Vertikalablenksystem der Kathodenstrahlröhre
8 zugeführt wird. Entsprechend wird die von der Klemme 2 herrührende Ausgangsspannung
des Empfängers 4 bzw. der Mischstufe 5 immer dem Hortzontalablenksystem zugeführt.
Weiterhin wird durch das Umschaltgerät 7 bewirkt, daß mit der -Ausgangsspannung
des Wechselspannungsgenerators 9 immer das Ablenksystem der Kathodenstrahlröhre
8 beaufschlagt wird, welchem gerade keine Peilkomponente zugeführt wird. Die Frequenz
dieses Wechselspannungsgenerators ist frei wählbar, muß jedoch verschieden von der
Zwischenfrequenz des Empfängers 4 bzw. der Ausgangsfrequenz der Mischstufe 5 sein.
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Die Amplitude der Ausgangsspannung des Wechselspannungsgenerators
muß, wie bereits oben erwähnt, immer größer als die Amplitude der größeren der beiden
Peilkomponenten sein. Zur Erfüllung dieser Bedingung kann man beispielsweise die
Amplitude der Generatorspannung ändern oder aber auch die Verstärkung des Empfängers
4 von Hand entsprechend regeln.
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Mit der bis jetzt beschriebenen Anordnung wird auf der Anzeigeröhre
8 ein Anzeigebild erzeugt, wie es beispielsweise in F i g. 2 dargestellt ist. Dieses
Anzeigebild besteht aus zwei Rechtecken 10 und 11.
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Würde man die Ablenksysteme der Anzeigeröhre 8 nicht mit einer zusätzlichen
Wechselspannung beaufschlagen, so würde auf der Anzeigeröhre das aus den
Balken
12 und 13 bestehende;' Kreuz geschrieben werden. Während jedoch der Balken 12 geschrieben
wird, erhält das Horizontalablenksystem der Kathodenstrahlröhre 8 die Wechselspannung,
wodurch eine Leuchtfläche auf der Anzeigeröhre geschrieben wird, die dem Rechteck
10 entspricht. Entsprechend entsteht das Rechteck 11 dadurch, daß, während auf das
Horizontalablenksystem die Peilkomponente einwirkt, dem anderen Ablenksystem die
Wechselspannung zugeführt wird. Auch das Rechteck 11 ist als leuchtende Fläche sichtbar.
Die beiden auf der Anzeigeröhre aufgeschriebenen Rechtecke schneiden sich unter
der Voraussetzung, daß die Amplitude der Wechselspannung größer als die Amplitude
der größeren Peilkomponenten ist, in den Schnittpunkten 14.
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Man erhält also zuerst einmal eine vierdeutige Anzeige, wobei die
wahre Peilrichtung durch die Verbindung eines dieser Punkte mit dem Mittelpunkt
der Anzeigeröhre gegeben ist.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann man zur Erkennung der
wahren Peilrichtung den Peilkomponenten an den Klemmen 1 und 2 der Fig. 1 die Spannung
einer Hilfsantenne überlagern.
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Die Hilfsantennenspannung wird an der Klemme 15 zugeführt. Der Schalter
16 wird hierzu geschlossen und damit mit Hilfe des Übertragers 17 die Summation
vorgenommen. Variiert man die Größe der überlagerten Hilfsantennenspannung mit Hilfe
eines regelbaren Dämpfungsgliedes oder Verstärkers 18, so kann man aus den Vorzeichen
der Größenänderung der beiden Rechtecke 10 und 11 erkennen, in welchem Quadranten
die richtige Peilung abgelesen werden muß. Bei Vergrößerung der den Peilkomponenten
überlagerten Hilfsantennenspannung, also Verkleinerung der Dämpfung im Glied 18,
erhält man eine Vergrößerung beider Rechtecke, wenn die Peilung im ersten Quadranten
abzulesen ist (strichpunktiert eingezeichneter Strich). Entsprechend würde man bei
einer Verkleinerung beider Rechtecke die richtige Peilung im dritten, bei Vergrößerung
des Rechtecks 10 und Verkleinerung des Rechtecks 11 im zweiten und bei Verkleinerung
des Rechtecks 10 und Vergrößerung des Rechtecks 11 schließlich im vierten Quadranten
abzulesen haben. Zur Kompensation geräteextern auftretender Phasenfehler dient der
einstellbare Phasenschieber 18 a.
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Es sei noch erwähnt, daß der oben beschriebene Peiler auch dann anwendbar
ist, wenn den Peilkomponenten ein nicht zu vernachlässigender Rauschanteil überlagert
ist, da der Wert der Peilkomponenten, um den das Rauschen schwankt, erkennbar ist
und somit der Schnittpunkt der beiden Spannungswerte optisch ermittelt werden kann.
Der besondere Vorteil der Anordnung nach F i g. 1 liegt darin, daß wegen des Fehlens
elektrischer Speicherglieder jede Modulationsart der gepeilten elektrischen Schwingung
verarbeitet werden kann.
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Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung kann man jedoch den richtigen
Peilwert auch mit Hilfe der in Fig.3 dargestellten Anordnung ermitteln. Hier wird
neben den Peilkomponenten auch die Hilfsantennenspannung getrennt über den Empfangskanal
gegeben. Die beiden Peilantennenspannungen werden den Klemmen 19 und 20 zugeführt,
während die Hilfsantenne an die Klemme 21 angeschaltet ist. Es sind nunmehr zwei
elektronische Umschalter 22 und 23 vorgesehen, wobei der Umschalter 22 im hier dargestellten
Beispiel mit der halben Frequenz des Um-
schalters 23 arbeitet. Hierdurch wird folgender
Umschaltrhythmus erreicht: Erster Takt: Die Hilfsantennenspannung wird über den
Empfänger 4 gegeben.
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Zweiter Takt: Die an der Klemme 19 liegende Peilkomponente wird über
den Empfänger 4 gegeben.
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Dritter Takt: Die Hilfsantennenspannung wird wiederum über den Empfänger
4 gegeben.
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Vierter Takt: Die an der Klemme 20 liegende Komponente wird über den
Empfänger 4 gegeben.
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An den Empfänger kann sich wie in F i g. 1 eine MischstufeS mit einem
angeschalteten Oszillator 6 anschließen. Der hierauf folgende Umschalter 24 arbeitet
synchron mit dem Umschalter 23. Durch ihn wird also bewirkt, daß die Hilfsantennenspannung
immer dem Schwungradkreis 25 zugeführt wird.
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Durch den Umschalter26, der synchron mit dem Umschalter 22 arbeitet,
werden die über den Empfänger kommenden Peilkomponenten den Ablenksystemen der Anzeigeröhre
8 zugeführt. In die Zuleitung der Spannung des Wechselspannungsgenerators 9 sind
zwei Umschalter 27 und 28 eingeschaltet, von denen der Umschalter 27 bewirkt, daß
während der Zeit der Übertragung der Hilfsantennenspannung über den Empfänger 4
kein Wechselspannungssignal des Generators 9 zur Anzeigeröhre gelangt, während der
Umschalter 28 synchron mit dem Umschalter 26 arbeitet und damit die Spannung des
Wechselspannungsgenerators jeweils dem Ablenksystem der Anzeigeröhre 8 zuführt,
welchem gerade keine Peilkomponente zugeführt wird. Unter der Annahme, daß die Leitung
29 aufgetrennt ist, würde auf der Anzeigeröhre das gleiche Bild, wie in Fig. 2 dargestellt,
erscheinen. Da jedoch die Ausgangsspannung des Schwungradkreises 25 dem Wehnelt-Zylinder
der Anzeigeröhre zugeführt wird, entsteht das in F i g. 4 dargestellte, nur aus
den halben Rechtecken der F i g. 2 gebildete Anzeigebild. Die Speicherung der Hilfsantennenspannung
in einem Schwungradkreis macht keine Schwierigkeiten, da hier der auftretende Amplitudenabfall
nur in die Dunkeltastung und nicht in die Peilgenauigkeit der Peilfigur eingeht.
Man muß nur dafür sorgen, daß die kleinste während der Peilphase auftretende Dunkeltastspannung
zur Dunkeltastung ausreicht. Das noch in die Leitung 29 eingeschaltete Phasendrehglied
ermöglicht die Drehung der Phase der Hilfsantennenspannung.
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Es hat die Aufgabe, eine eventuelle in die Hilfsantennenspannung geräteextern
eingeführte Phasenverschiebung auszugleichen. Bei dem mit der gerade beschriebenen
Anordnung erhaltenen Anzeigebild mit den halben Rechtecken des Anzeigebildes der
Fig. 2 kann die richtige Einfallsrichtung sofort ermittelt werden, da hier von den
vier Schnittpunkten 14 nur noch einer zur Anzeige kommt. Man erkennt bei diesem
Anzeigebild sofort, daß der richtige Peilwert im ersten Quadranten liegt (strichpunktierter
Strich).
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Es 5 sei noch erwähnt, daß die gerade im Zusammenhang mit der Fig.3
beschriebene Lösung nicht bei allen Modulationsarten der Signalübertragung eingesetzt
werden kann. So ist es nicht möglich, diese Peilanordnung dort zu verwenden, wo
frequenzmodulierte oder mit Einseitenbandbetrieb arbeitende Sender gepeilt werden,
sollen. Der Verstärker könnte hier jedoch schwundgeregelt sein. Die Abfallzeitkonstante
des Schwungradkreises 25 muß groß sein, um niedrige Umtastfreqilenzen und damit
schmale Selektionsbandbreiten realisieren zu können. Man kann beispielsweise die
Abfallzeitkonstante auf elektronischem Wege künstlich vergrößern, indem man über
einen Regelkreis dem Schwungsradkreis Energie zuführt. Auch bei dem Ausführungsbeispiel
der Fig.3 können beispielsweise die beiden synchron arbeitenden Umschalter 26 und
28 durch an sich bei Zweikanalpeilern mit Ümtastung vor und hinter den Empfängern
bekannte Schaltanordnungen ersetzt werden. Beim Ausführungsbeispiel der F i g. 3
wurde angenommen, daß zwischen der Übertragung zweier Peilkomponenten immer wieder
die Hilfsantennenspannung übertragen wird. Bei ausreichender Abfallzeitkonstante
des Schwungradkreises 25 ist es jedoch auch möglich, jeweils nach Übertragung der
beiden Peilkomponenten die Hilfsantennenspannung auf den Schwungradkreis zu übertragen.
Beim Ausführungsbeispiel der Fig.3 arbeiten die Schalter 23, 24 und 27 mit der doppelten
Frequenz gegenüber den Schaltern 22, 26 und 28. Die Umschaltimpulse für die Umschalter
22, 26 und 28 können bei dieser Dimensionierung aus den Umschaltimpulsen für die
Schalter 23, 24 und 27 durch Frequenzteilung erzeugt werden, beispielsweise mit
Hilfe eines Flip-Flops.