DE1808449A1 - Sichtfunkpeiler - Google Patents

Description

• Sichtfunkpeiler.
• Die Erfindung betrifft einen Sichtfunkpeiler für die Verarbeitung amplitudenmodulierter Signale bei dem die in zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Richtantennen empfangenen Signale zeitgleich auf die rechtwinklig zueinander stehenden Ablenkelektroden bzw. -spulen einer Kathodenstrahlröhre übertragen werden, mit einer Einrichtung zum Bestimmen der Seitenkennung durch Vergleich der Antennensignale mit dem Signal einer ungerichteten Hilfsantenne.
• Unter Verarbeitung amplitudenmodu-lierter Signale wird dabei eine Betriebsart verstanden, die sich auf die in der VO-Funk als A0 bid A3 bezeichneten Arten von gesendeten Signalen bezieht, im Gegensatz zu da mit B bezeichneten Sendungsarten, bei denen es sich umf requenzmod ulierte Signale handelt. Es können also mit dem erfindungsgemäßen Sichtfunkpeiler insbesondere auch unmodulierte Sinussignale von konstanter Amplitude (A0) oder getastete Sinunssignale (A1) verarbeitet werden. Als Frequenzbereiche für die zu verarbeitenden Signale kommen der Lang-, Mittel- und Grenzwellenbereich in Frage.
• Bei Ublichen Funkpeilern wird der Einfallswinkelbezogen entweder auf die Fahrzeuglängsachse (seitenweisender Einfallswinkel) oder auf die Nord-Süd-Linie (rechtweisender Einfallswinkel) - eines Peilsignals dadurch bestimmt, daß eine Richtantenne solange gedreht wird, bis sich eine maximale oder minimale Ae plitude des empfangenen Signals ergibt. Die Drehung der Antenne kann in einem Goniometerzusatz durch Drehung einer Spule in dein Feld zweier ortsfester Spulen, die das von zwei rechtwinklig zueinander stehenden Rahmenantennen empfangene elektromagnetische Feld nachbilden, simuliert werden. Die Abstimmung auf maximale oder minimale Empfangsstärke erfolgt in der Regel durch akustischen Vergleich. Wegen der zur Rahmenebene symmetrischen Charakteristik einer Rahmenantenne wird hierdurch Jedoch nur der Einfallswinkel, nicht aber die Einfallsrichtung des Peilsignals bestimmt, so daß in eines weiteren Arbeitsschritt eine Bestimmung der Seitenkennung durch Vergleich der Rahmenantennenspannung mit der von einer Hilfsantenne ungerichteter Charakteristik empfangenen Spannung vorgenommen weden muß, Das Bedienen eines derartigen Funkpeilers setst viel Übung und technisches Verständnis voraus, und die Gefahr einer durch vielerlei Faktoren beeinflußten Fahlbedienung besteht in hohem Maße.
• Sichtfunkpeiler der eingangs genannten Art haben demgegenüber den Vorteil, daß der Einfallswinkel # des Pailsignals, der sicb ain dem Amplituderwerhlltnis' der von zwei gekreuzten Rahmenantennen empfangenen Signale E1 und E2 entsprechend der dieichung tg # = E1/E2 unmittelbar vom Schirm einen Kathoden the rohre ablesbar ist. so daß die @@@@mung @@@@@@@@ @@@ keine @@@@@@@@@@@ Bedienung @@@ F@@@ @@@@@@ @@@@@@@@@ @@@@@@ @@@@@@ @@@@@ @@@@@ @@@ @@@ @@ @@@ @ @@@@@@@@@@@ @@@@ @@ @@ @ @ @ @@@@@ @ @ @ @ @ @ @@ @ @@ @ @ @ @ @ @ @ @ @@ @ @ @ @ @ @ @ @ @ @ Vors @ @ @ @ @@ @ @@ @ @@ @@@ @@@ @ @ @ @ @@@ @@@@@ @ @ @ @ bekannte @ @@@@@ @ @@@ @ @ @@@ @@@@@@ daß die @@ @@ @@@@ @@@@@@@@ @ @@@@@@@ @ @ @ @@ durchgeführt @@ den @@ß, da@ @@@@@@@@@@@ @@@, @@@@ verständige Bedienung voraussetzt und der @efahr von Bedienungsfehlern unterliegt.
• Die Erfindung zielt darauf ab, einen Sichtfunkpeiler der eingangs genannten Art so auszubilden, daß er im Aufbau einfacher und weniger störanfällig als die bekannten Sichtfunkpeiler ist und völlig selbsttätig, von menschlicher Bedienung unabhängig arbeitet.
• Zur Lösung dieser Aufgabe ist erfindungsgemäß vorgesehen, daß die beiden Antennensignale periodisch abwechselnd ausgetastet und einerseits in entsprechend abwechselnder Folge über einen einzigen Übertragungskanal der Kathodenstrahlröhre zugeführt und andererseits in entsprechend abwechselnder Folge mit dem Signal der Hilfsantenne verglichen werden, wobei das Vergleichssignal zur Steuerung einer Einrichtung zur selbsttätigen ständigen Anzeige der Seitenkennung dient.
• Da bei der erfindundgsgemäßen Ausbildung des Sichtfunkpeilers die beiden Antennensignale über einen einzigen Übertragungskanal periodisch nacheinander der Kathodenstrahlröhre zugeführt werden, kommt es für die exakte Bestimmung des Peilwinkels nicht mehr, wie bei den bekannten Geräten, auf die exakt zeitgleiche Abstimmung von zwei getrennten Ubertragungskanälen an, die nur unter großem Aufwand erzielt ist und durch im Betrieb auftretende Einflüsse wie Alterung oder Auswechslung der Bauelemente od.dgl. leicht verloren gehen kann. Vor allem aber bietet die Erfindung die Möglichkeit, die Bestimmung der Seitenkennung ständig selbsttätig durchzufuhren und unabhängig von menschlicher Bedienung zur Anzeige zu bringen. Der erfindungsgemäße Sichtfunkpeiler arbeitet daher völlig automatisch.
• In bevorzugter Weiterbildung der Erfindung erfolgt die Austastung der Antennensignale in der Weiße, daß während Jedes Tastintervalles Jeweils du nicht dem Übertragungskanal zugeführte, unbelastete Antennensignal mit dem Signal der Hilfsantenne verglichen wird. Die hat den Vorteil, daß fur den Vergleich mit der Spannung der Hilfsantenne jeweils das vom Übertragungskanal völlig getrennte Antennensignal zur VerfUgung steht, SO daß etwaige Rückwirkungen vom Übertragungskanal auf das Antennensignal, z.B. infolge nicht exakter Anpassung, keinen Einfluß auf die Genauigkeit der Seitenkennung haben können.
• Vorzugsweise erfolgt die Austastung der Antennensignale mit einer so hohen Frequenz, daß sie für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist. Dies Frequenz dürfte in der Regel über 25 Hz liegen, wobei Jedoch unter U-tänden nooh niedrigere Frequenzen gewählt werden kannen, wenn entweder die Kathodenstrahlröhre sehr träge arbeitet oder ein leichtes Flimmern in Kauf genommen wird.
• Die exakte Darstellung des Peilwinkels auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre hängt davon ab, daß die beiden Antennensignale gleichzeitig an den Plattenpaaren der Röhre anliegen. Abgesehen von Fällen, in denen die Kathodenstrahlröhre im Verhältnis zur Tastfrequenz sehr träge arbeitet, wird man daher so vorgehen. daß das eine der beiden Antennensignale nach der Übertragung über den gemeinsamen Übertragungskanal um die Länge eines Austastintervalle @ @@@gert wird, damit die nacheinander, d.h. mit einem Zeitunterschied von einem Tastintervall über den Übertragungskanal ankommenden Signale gleichzeitig an den Elektroden der Kathodenstrahlröhre anliegen.
• Vorteilhafterweise e@ @gt der Vergleich der Antennensignale mit dem Sig @er der Hilfsantenne unter ständigem periodischen Umpolen der Antennenspannung, damit das gewonnene, der Bestimmung der Seitankennung dienende Vergleichssignal von der Absolutgröße @e@ von der Hilfsantenne momentan empfangenen Signales unabhängig ist. Da jedes der beiden Rahmenants@@ensig-@ale nur während jeweils eines von zwei aufeinander folgenden Tastintervallen zur Seitenkennungsbestimmung verwendet wird, sollte die Umpolung mindestens einmal während eines solchen Tastintervalles erfolgen. Vorzugsweise arbeitet daher die Einrichtung zum ständigen Umpolen der Antennensignale mit einer Frequenz, die ein Vielfaches, vorzugsweise das Doppelte, der Austastfrequenz beträgt.
• Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung ist für jede Rahmenantenne eine Einrichtung zum Erzeugen je eines der Summe des Antennensignales und des Signals der Hilfsantenne entsprechenden Ausgangssignales und eines der Differenz dieser Signale entsprechenden Ausgangssignales sowie eine Einrichtung zum Steuern der Anzeigevorrichtung in Abhängigkeit davon, welches der Ausgangssignale das größere ist, vorgesehen. Selektivlogikschaltungen zur Bestimmung des grdßeren bzw. kleineren von zwei eingegebenen Signalen und zur entsprechenden Betätigung von Schaltelementen sind bekannt und beispielsweise als integrierte Schaltungen im Handel erhältlich.
• Die Anzeigevorrichtung kann vorteilhafterweise aus vier, je einem Quadranten der Kathodenstrahlröhre zugeordneten Signallampen bestehen. Selbstverständlich ist es statt dessen Such möglich, mittels der Selektivlogikschaltung auch die Ablenkelektroden oder -spulen der Kathodenstrahlröhre so anzusteuern, daß in den Ablesequadranten zusätzliche Lichtpunkte geschrieben werden, oder daß die den Peilwinkel angebende, als Gerade erscheinende Lissajousfigur nur in dem Ablesequadranten erscheint.
• Eine Ausführungsform der Erfindung wird im folgenden an Hand der Zeichnung, die ein Blockschaltbild eines erfindungsgemäßen Sichtpeilers darstellt, näher erläutert.
• Mit 10 und 12 sind zwei rechtwinklig zueinander stehende Rahmenantennen bezeichnet. Die von ihnen abgenommenen Signale werden über je eine Eingangsstufe 14, 16 und Je eine erste Hochfrequenzstufe 18, 20 einem Schaltelement 22 zugeführt, welches die beiden Antennensignale mit einer bestimmten Tastfrequenz abwechselnd austastet. Das Schaltelement 22 kann beispielsweiseeln elektromechanisch oder elektronisch arbeitender Zerhacker sein und von einem Tastfrequenzgeber 24 gesteuert werden.
• Die eigentliche Verarbeitung und Verstärkung der Antennensignale erfolgt dann periodisch nacheinander , in einem einzigen Übertragungskanal, der in dem gozeigten Beispiel als Mischsuper ausgebildet ist und aus einem eine Zwischen- oder Trägerfrequenz liefernden Oszillator 26, einer Mischstufe 28, in der die Oszillatorspannung mit des jeweils anliegenden Antennensignal moduliert wird, und einer Zwischenfrequenzverstärkerstufe 30 mit anschließender Demodulation besteht. Am Ausgang des Übertragungskanales werden die verstärkten Antennensignale durch ein Schaltelement 32, das exakt synchron zum Schaltelement 22 arbeitet, wieder getrennt und über je eine Endstufe 34, 36 je einem Elektrodenpaar der Kathodenstrahlröhre 38 zugeführt. tlin zu erreichen, daß die Signale nicht entsprechend den Tastintervallen nacheinander, sondern gleichzeitig, wenn auch intermittierend, an den Elektroden der Kathodenstrahlröhre 38 ankommen, ist im Weg des einen Antennensignales ein Verzögerungsglied 4o vorgesehen, das so ausgelegt ist, daß das entsprechende Signal genau um die Dauer eines Tastintervalles verzögert wird und daher zeitgleich mit dem anderen Antennensignal in die Kathodenstrahlröhre eingegeben wird. Das Verz8gerungsglied 4o ist vorzugsweise ein an sich bekanntes magnetostriktives Element mit einstellbarer Verzögerungszeit.
• Bei exakt zeit- und phasengleichem Eintreffen der Signale an den Ablenkelektroden der Kathodenstrahlröhre 38 entsteht auf dein Schirm als Lissajousfigur eine Gerade unter einem Winkel, dessen Tangens gleich dem Amplitudenverhältnis der beiden Antennensignale ist und der daher unmittelbar den Einfallswinkel des Peilsignales angibt. Der Winkel kann beispielsweise mittels einer am Umfang des Schirmes der Kathodenstrahlröhre angebrachten Gradeinteilung abgelesen werden. Man erhält somit eine automatische Anzeige der Peilung, s@@ange das Peilsignal ansteht.
• In dei vorstehend beschriebenen Teil der Schaltung sind selbstverständlich zahlreiche Änderungen und weitere Ausgestaltungen möglich. Beispielsweise könnte das Schaltelement 22 vor der Eingangsstufe 14 bzw. 16 angeordnet werden und ebenso das Schaltelement 32 hinter den Endstufen 34, 36 liegen, so das man mit nur einer Eingangsstufe und einer Endstufe auskommt und Eingangs- und Endstufe ebenfalls Bestandteile des von den Antennensignalen abwechselnd durchlaufenden Übertragungskanales sind. Je weniger Schaltelemente außerhalb des gemeinsamen Übertragungskanales angeordnet, d.h. doppelt vorhanden sind, desto geringer ist nicht nur der bauliche Aufwand, sondern vor allem der Aufwand, der dazu nötig ist, jeweils zwei identische Sobaltel-nte auf genau zeitgleiches Verhalten zu kalibrieren und Änderungen des zeitgleiohen Verhaltens im Betrieb zu vermeiden. Auch das Verzögerungsglied 40 könnte innerhalb des Übertragungskanals, d.h. zwischen den Schaltelementen 22 und 32 angeordnet sein, wenn es im Takte der Tastfrequenz ein- und ausgeschaltet wird. Die Kathodenstrahlröhre kann statt Ablenkelektroden auch Ablenkspulen aufweisen.
• Mit dem beschriebenen Teil der Vorrichtung kann der Einfallswinkel des Peilsignales bestimmt werden, nicht dagegen die Seitenkennung, d.h. die Entscheidung darüber, ob das Signal von links oder rechts bzw. von vorn oder hinten ankommt. Dies hat seine Ursache darin, daß die Kennlinien der Rahmenantennen bezüglich der Rahmenebene spiegelsymmetrisch sind, so daß zwischen einer Anzeige des Winkels und einer Anzeige den Winkels # + 180° nicht unterschieden werden kann.
• Es wird daher eine zusätzliche Bestimmung der Seitenkennung durchgeführt, die darin besteht, daß das Signal jeder Rahmenantenne mit dem Signal von einer Hilfsantenne mit ungerichteter Kennlinie (Stabantenne) verglichen wird. Man erhält so insgesamt eine bezüglich der Rahmenebene unsymmetrische Kennlinie. Diese Seitenkennung wird erfindungsgemäß selbsttätig kontinuierlich durchgeführt.
• Die beiden Antennensignale werden vor den Eingangsstufen 14 und 16 abgezweigt und ein Schaltelement 42 zugeführt, welches synchron mit dem Schaltelement 22 arbeitet. Es kann von demselben Tastfrequenzgeber 24 gesteuert sein wie dieses. Das Schaltelement 42 sorgt dafür, daß Jeweils nur das Signal derjenigen Antenne zur Bestimmung der Seitenkennung verarbeitet wird, die gerade nicht vom 80haltelement 22 an den Übertragungskanal zur Kathodenstrahlröhre angeschlossen ist.
• spielsweise wird in der in der Zeichnung gezeigten Stellung der Schaltelemente du Signal von der Antenne 12 über den Übertragungskanal der Kathodenstrahlröhre zugeführt, während das Signal der Antenne 10 zur Bestimmung der Seitenkennung benutzt wird. Man erreicht hierdurch, daß das Antennensignal in unbelastetem Zustand mit der Spannung einer Hilfsantenne 44 mit ungeriohteter Charakteristik verglichen wird.
• Die Bestimmung der Seitenkennung erfolgt in der Weise, daß man das von der Rahmenantenne gelieferte Signal einmal mit positivem und einmal mit negativem Vorzeichen mit dem Signal der Hilfsantenne 44 überlagert. Man erhält so ein Summen- und ein Differenzsignal. durch Feststellung, welches dieser beiden Signale das größere bzw. kleinere ist, läßt sich feststellen, von welcher der beiden Seiten der Rahmenebene der betreffenden Antenne das Peilsignal einfällt. Wird diese Feststellung für beide Rahmenantennen getroffen, so liegt der Quadrant fest, aus dem das Peilsignal kommt.
• Um das Summen- und Differenzsignal zwischen dem Signal der Rahmenantenne und der Hilfsantenne zu gewinnen, wird in dem Tastintervall, in dem die betreffende Rahmenantenne auf Seitenkennung geschaltet ist, das Signal dieser Antenne mindestens einmal umgepolt.
• Zu diesem Zweck ist ein weiteres Schaltelement 46 vorgesehen, das von einem Tastfrequenzgeber 48 vorzugsweise mit der doppelten Tastfrequenz der Schaltelemente 22, 32 und 42 betrieben wird. Das Schaltelement 42 führt das im jeweiligen Tastintervall anliegen Antennesignal einmal mit positivem und einmal mit negativem Vorzeichen einem zugehörigen Summenverstärker 50 bzw. 52 zu, in dem das Antennensignal mit dem entsprechenden Vorzeichen dem von der Hilfsantenne 44 gelieferten Signal überlagert wird. Das Summensignal und das Differenzsignal stehen am Ausgang des Summenverstärkers 50 bzw. 52 an und werden einer Logikschaltung 54 bzw. 56 zugeführt, die feststellt, welches der beiden Signale das kleinere ist. Zweckmäßigerweise wird durch Einbau träger Schaltelemente dafür gesorgt, daß das Summmen- bzw. Differenzsignal nicht im Takt der Schaltelemente 42 und 46 intermittierend, sondern ständig ansteht. Je nach dem Resultat des Größenvergleiches der beiden Spannungen steuern die Logikschaltugen 54 und 56 eine weitere Selektivlogikschaltung 58 derart, daß Jeweils eines von vier Signale lämpchen 60, 62 und 64, 66 mit Betriebsspannung versorgt wird. Diese Signallämpchen sind (was auf der Zeichnung nicht dargestellt ist) in den vier Quadranten der Kathodenstrahlröhre 38 angeordnet. Je nach der Stellung der Rahmenantenne lo und 12 zur Referenzlinie, z.B. der Fahrzeug- oder Flugzeuglängsachse, entscheidet z.B. die Logikschaltung 54 darüber, ob ein Lämpchen des rechten oder linken Gesichtsfeldes der Katbodenstrahlröhre aufleuchtet, während die Logikschaltung 56 die Entscheidung zwischen den Lämpchen der oberen und unteren Hälfte des Gesichtsfeldes trifft.
• In einfachster Ausbildung kann Jede der Logikschaltungen 50, 52 aus zwei gegeneinender arbeitenden Spulen eines Relais bestehen, wobei das Relais als Doppelschalter ausgebildet ist. Das Relais 54 kann beispielsweise in seiner einen Stellung a die Lämpchen 60 und 64 und in der anderen Stellung b die Lämpchen 62 und 66 an den Pluspol einer Batterie anschließen, während das Relais 56 in seiner einen Stellung o die Lämpchen 60, 62 und in seiner anderen Stellung die Lämpchen 6X, 66 an den Minuspol der Batterie anschließt. In der Regel wird man jedoch Logikschaltungen im eigentlichen Sinne verwenden, die als integrierte Schaltelemente im Mandel erhältlich sind.
• Auch in dem der Bestimmung der Seitenkennung dienenden Teil der Schaltung können Abänderungen vom gezeigten Ausführugsbeispiel vorgenommen werden. Beispielsweise kann du Schaltelement 42 so ausgebildet sein, daß es die abwechselnd ausgetasteten Antennensignale auf einen einzigen Seitenkennungskanal gibt, der dann nur aus der einen Hälfte des Schaltelementes 46, einem Summierverstärker 50 und einer Logikschaltung 54 besteht.
• Am Ende muX dann selbstverständlich ein weiteres Schaltelement, das mit dem Schaltelement 42 synchron arbeitet, vorgesehen sein, um die beiden Ref-erenzsignale wieder zu trennen und in der richtigen Weise in die Selektivlogik 58 einzugeben. Statt der Anzeige der Seitenkennung durch Lämpchen kann, wie bereits erwähnt, eine Anzeige durch entsprechende Steuerung des Elektronenstrahles der Kathodenstrahlröhre 38 erfolgen. Die Selektivlogik 58 kann ferner so eingerichtet sein, daß in den beiden Extrempeilstellungen voraus" und 4 querab" die beiden entsprechenden nebeneinander liegenden Lämpchen eingeschaltet werden, welche die Hälfte bezeichnen, in der die Ablesung zu erfolgen hat.

Claims (8)

P a t e n t a n s p r ü c h e

1. Sichtfunkpeiler für die Verarbeitung amplitudenmodulierter Signale, bei dem die in zwei rechtwinklig zueinander angeordneten Richtantennen empfangenen ß nale zeitgleich auf die rechtwinklig zueinander stehenden Ablenkelektroden bzw. -spulen einer Kathodenstrahlröhre übertragen werden, mit einer Einrichtung zum Bestimmen der Seitenkennung , durch Vergleich der Antennensignale mit dem Signal einer ungerichteten Hilfsantenne, dadurch g e k e n n z O i o h n e t, daß die Signale der beiden Richtantennen (lo, 12) periodisch abwechselnd ausgetastet und einerseits in entsprechend abwechselnder Folge Uber einen einzigen Übertragungskanal (28, 30) der Kathodenstrahiröhre (38) zugeführt und andererseits in entsprechend abwechselnder Folge mit dem Signal der Hilrsantenne (44) verglichen werden, wobei das Vergleichssignal zur Steuerung einer Einrichtung (, 60, 62, 64, 66) zur selbsttätigen ständigen Anzeige der Seitenkennung dient.

2. Sichtfunkpeiler naoh Anspruch 1, dadurch g e -k e n n z e 1 o h n e t, daß die Austastung in der Weise erfolgt, daß während Jedes Tutintervalles Jeweils das nicht dem Übertragungskanal zugeführte, unbelastete Antennensignal mit dem Signal der Hilfsantenne verglichen wird.

3. Sichtfunkpeiler nach Anspruch 1 oder 2, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Austastung mit so hoher Frequenz erfolgt, daß sie für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar ist.

4. Sichtfunkpeiler naoh einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch g e k e n n z e i o h ne t. daß du eine der beiden Antennensignale nach der Übertragung über den gemeinsamen Übertragungskanal (28, 30) um die Länge eines Austastintervalls verzögert wird.

5. Sichtfunkpeiler nach einem der Ansprüche 1 bis X, dadurch g e k e n n 2 @ 1 o h n e t, daß der Vergleich der Antennensignale mit dem Signal der Hilfsantenne unter ständigem periodischem Umpolen der Antennensignale erfolgt.

6. Sichtfunkpeiler nach Anspruch 5, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Einrichtung (46, 48) zum ständigen Umpolen der Antennenspannung mit einer Frequenz arbeiet, die ein Vielfaches, vorzugsweise das Doppelte, der Austastfrequenz beträgt.

7. Sichtfunkpeiler nach Anspruch 5 oder 6, dad;uroh g @ k e h n s e i 0 h n e t, das rar jede Antenne (10 bzw. 12) eine Einrichtung (50 bzw. 52) zum Erzeugen je eines der Summe des Antennensignales und des Signales der Hilfsantenne entsprechenden Ausgangssignals und eines der Differenz dieser Signae entsprechenden Ausgangssignals sowie eine Einrichtung (54 bzw. 56) zum Steuern der Anzeigevorrichtung (58, 60, 62, 64, 66) in Abhängigkeit davon, welches der Ausgangssignale du größere ist, vorgesehen sind.

8. Sichtfunkpeiler nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch g e k e n n z e i c h n e t, daß die Anzeigevorrichtung aus vier, je einem Quadranten der Kathodenstrahlröhre (38) zugeordneten Signallampen (60, 62, 64, 66) besteht.

L e e r s e i t e