DE714156C - Empfangsanordnung fuer Drehfunkfeuer - Google Patents

Description

Die Erfindung befaßt sich mit einem Funkpeilempfänger, der mit einem Drehfunkfeuer zusammen arbeitet und die richtige Kurslage eines Fahrzeuges bzw. eine etwaige Rechts-5 oder Linksabweichung desselben von einem vorbestimmten Kurs optisch oder akustisch anzeigt.

Unter einem Drehfunkfeuer versteht man einen Sender, der eine gerichtete rotierende Strahlung aussendet. Um eine Bezugsrichtung zu kennzeichnen, werden die Antennenströme, die dieses rotierende Feld erzeugen, einmal bei jeder Umdrehung kurzzeitig getastet, beispielsweise in dem Augenblick, in dem die

'S maximale Strahlung nach Norden weist, unterbrochen. Die Rotation und Tastung des Feldes erzeugen empfangsseitig einen sinusförmigen Stromverlauf und einen Bezugsimpuls. Die relath-e Phasenlage des erhalte- nen Sinusstromes zu diesem Bezugsimpuls kennzeichnet die Richtung der Empfangsstation bezüglich des Senders. Wenn beispielsweise der Sender getastet wird, sobald die maximale Strahlung nach Norden weist, dann wird ein Empfänger östlich vom Sender bei Rotation des Richtbündels gegen den Uhrzeigersinn den Bezugsimpuls um 90°, dem Maximum des Sinusstromes nacheilend, aufnehmen. Ähnlich wird bei südlicher Lage des Empfängers eine Phasenverschiebung von i8o°, bei westlicher Lage eine solche von 270⁰ und schließlich bei Nordlage wieder" eine solche von ο oder 360⁰ auftreten. Wenn man empfangsseitig Mittel vorsieht, durch welche diese Phasenverschiebung kontinuierlich zur Anzeige gebracht wird, dann kann der Führer eines Fahrzeuges dieses auf jeden beliebigen Kurs innerhalb der Reichweite des Senders steuern, beispielsweise in einer Kreisbahn um die Sendestation oder längs einer radialen

Linie auf diese zu oder von ihr weg. In dieser Form dient der Sender also der allgemeinen Navigation.

Um Fahrzeugen die Richtung zu einer beVi stimmten Sendestation zu weisen, werden bekanntlich Leitstrahlsender verwendet, mit deren Hilfe man empfangsseitig eine Anzeige bei Abweichung von dieser Leitstrahlrichtung erhält. Die üblichen Leitstrahlsender erzeugen ίο solche Führungslinien in zwei oder vier Richtungen. Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es nun, eine Führung in beliebig vielen Richtungen auf das Funkfeuer zu ermöglichen, also eine Empfangsanordnung zu schaffen, durch welche eine Anzeige der gewählten Kurslage eines Fahrzeuges in bezug auf eine radiale Richtung gegen das Drehfunkfeuer erhalten wird. Und zwar soll dieses Drehfunkfeuer in der einfachen eingangs skizzierten Weise ausgeführt sein.

Gemäß der Erfindung werden empfangsseitig die Bezugsimpulse und die aus dem Empfang der rotierenden Richtstrahlung abgeleitete Wechselspannung getrennt, und die relative Phasenlage dieser beiden Spannungen wird zur Festlegung einer beliebigen, auf das Funkfeuer gerichteten Führungslinie derart verändert, daß die Bezugsimpulse zeitlich mit den Nulldurchgängen der Wechselspannung zusammenfällen. Eine Abweichung von dieser eingestellten Phasenbeziehung wird zur Gewinnung einer richtungsabhängigen Anzeige in einem Indikator ausgenutzt.

Bekannte ähnliche Empfangsanordnungen. welche ebenfalls auf einer Phasenvergleichsmethode beruhen, setzen demgegenüber wesentlich kompliziertere Sendeeinrichtimgen voraus.

Zur Ausführung des Ernndungsgedankens ist vorzugsweise an eine Röhrenanordnung gedacht. Die Bezugsimpulse werden im Gleichtakt und die abgeleitete Wechselspannung im Gegentakt einem Paar unter sich gleicher Elektronenröhren zugeführt, in deren gemeinsamem Anodenkreis ein Indikator liegt. An sich ist die \^erwendung einer solchen Gegentaktröhrenanordnung, der zwei Wechselspannungen gleich- und gegenphasig zugeführt werden, um deren gegenseitige Phasenver-Schiebung zu bestimmen, bekannt.

Die Erfindung soll an Hand der Zeichnungen erklärt werden.

Abb. ι stellt ein Diagramm der Ströme dar, wie sie in Ausführung des Erfindungsgedankens zur Anzeige verwendet werden. Die " Abb. 2 und 3 zeigen Ausführungsbeispiele des Erfindungsgedankens. Abb. 4 stellt eine Tastvorrichtung und Abb. 5 ein Schaltbild für akustische Anzeige dar.

In Abb. la bis ic stellt der sinusförmige Wellenzug 1 den Strom dar, der von dem rotierenden Feld des Funkfeuers in der Empfangsanordnung hervorgerufen wird. Die Vspitzen 3 entsprechen den Impulsen, die durch "die Tastung entstehen. In der Abb. ia wurde angenommen, daß sich der Empfänger in einer solchen Lage befindet, daß die Sinuswelk* gerade im Augenblick der Tastung durch die Nullinie 5 hindurchgeht. Wenn die Sinuswelle nach rechts verschoben wird, wie dies in Abb. ib dargestellt ist, fällt der Impuls 3 nicht mehr zeitlich mit dem Nulldurchgang des Wechselstromes zusammen, sondern er tritt im positiven Teil des Wellenzuges auf. z. B. an der Stelle 7. Wird die Sinuswelle nach links verschoben, entsprechend der Abb. ic, dann fällt der Impuls 3 an die Stelle 9 im negativen Teil des Wellenzuges.

Zum Zwecke der Darstellung wurde angenommen, daß sich die Sinuswelle nach rechts oder links verschiebt. Dies entspricht genau den Verhältnissen, die auftreten, wenn man einen Empfänger um ein Drehfunkfeuer der hier zugrunde gelegten Art herumbewegt, da auch dann eine Vor- oder Nacheilung des Sinusstromes gegenüber den in allen Richtungen gleichzeitig eintreffenden Impulsen erhaltenwird. Wenn man daher die Sinusströme und die Impulse voneinander trennt und Mittel vorsieht, um ihre relative Phasenlage anzuzeigen, kann die Bewegung des Empfängers längs einer radialen Linie gegen das Funkfeuer durch Beobachtung dieser Phasenlage und damit der Rechts- oder Linksabweichung vom Kurse gesteuert werden.

Eine geeignete Schaltung zur Trennung der Impulse und zur Anzeige ihrer relativen Phasenlage zum Sinusstrom ist in Abb. 2 dargestellt. Eine Antenne 11 ist mit einem gewöhnlichen Empfänger 13 verbunden, hinter den ein Detektor 15 und ein Niederfrequenzverstärker 17 geschaltet sind. Der Ausgangskreis des Niederfrequenzverstärkers 17 besitzt getrennte Wege für die Impulse und für den Sinusstrom. Die Impulse werden über den Kondensator 19 der Primärwicklung des Transformators 21 zugeführt. Die Sinusströme werden ,von diesem Wege durch den hohen Blindwiderstand des Kondensators 19 abgehalten. Sie gelangen von dem Transformator 23 über ein Wellenfilter, welches aus der Sekundärwicklung dieses Transformators, denKondensatoren25 und 26 und der Spule 45 besteht und die Impulse sperrt, in einen besonderen Teil der Schaltung.

Eine Klemme der Sekundärwicklung des Transformators 21 ist- über einen Widerstand 27 mit den Gittern 29,31 der Elektronenröhren 33, 35 verbunden. Die andere Klemme liegt am negativen Pol der Vorspannung*- batterie 37, deren positiver Pol mit den Kathoden 39, 41 der Röhren 33, 35 verbunden ist.

Im Ausgang des Transformators 23 und der Kondensatoren 25 liegt ein doppelpoliger Umschalter 43, mit dessen Hilfe die Anschlüsse. der Spule 45 vertauscht werden können. Eine Mittelanzapfung dieser Spule ist an den negativen Pol der Vorspannungsbatterie 47 gelegt. Die äußeren Klemmen der Spule liegen an dem Phasenschieber 49.

Dieser besteht aus zwei Kondensatoren 51, S3 und Widerständen 55, 57, die in der gezeichneten Weise in Serie geschaltet sind. Über diesen Kondensatoren und Widerständen 51, 55 bzw. 53, 57 liegen die beiden Potentiometer 59 bzw. 61. Die gemeinsamen Klemmen dieser Widerstände und Kondensatoren sind an die •Mitten der zugehörigen Potentiometer angeschlossen.

Die Schieber 63, 65 der Potentiometer können miteinander gekuppelt sein und mit Hilfe eines gemeinsamen Bedienungsknopfes 6j eingestellt werden. - Der Potentiometerabgriff 63 ist über einen Widerstand 69 mit einem weiteren Gitter 71 der Röhre 33 verbunden. In gleicher Weise liegt der Potentiometerabgriff 65 über einen Widerstand 73 am Gitter 75 der Röhre 35.

Die Anoden 77, 79 der Röhren 33, 35 sind durch Widerstände Si, 83 mit dem positiven Pol der Anodenbatterie 85 verbunden; ihr negativer Pol 85 liegt an den Kathoden 39,41. Ein Anzeigegerät 87 für die Kursabweichung, welches ein gewöhnliches Galvanometer sein kann, ist zwischen die Anoden JJ und 79 geschaltet.

Die Arbeitsweise der Schaltung nach Abb. 1 ist folgende: ImAusgang des Niederfrequenzverstärkers treten sowohl die Sinusströme als auch die Bezugsimpulse auf. Von diesen gelängen, wie schon ausgeführt, nur die Sinusströme an den Phasenschieber 49, während die Bezugsimpulse von diesem abgehalten werden. Mit Hilfe des Phasenschiebers können nun die Sinusströme in beliebigem Sinne innerhalb von 0 bis i8o° in der Phase verschoben werden. Mit Hilfe des Umschalters 43 kann die Phase um weitere i8o° geändert werden, so daß ein tatsächlicher Regelbereich von 360⁰ erhalten wird. Die hinter dem Phasenschieber auftretenden Sinusspannungen werden hierauf den Gittern 71,75 im Gegentakt zugeführt. Die Impulsspannungen dagegen werden getrennt davon über den Transformator 21 und den Widerstand 27 den parallel geschalteten Gittern 29, 31 zugeführt.

Wenn die Phase der Sinusströme bezüglich der Impulse so eingeregelt wird, daß diese mit dem Nulldurchgang der ersteren zusammenfallen (Abb. ia), dann wird das Anzeigegerät 87 keinen Ausschlag zeigen,, da die im

5ü Gegentakt an die Gitter 71,75 gelegte Wechselspannung das elektrische Gleichgewicht nicht stört und die Impulse, die im Gleichtakt an die Gitter 29, 31 gelegt werden, lediglich den j Zeitpunkt bestimmen, in welchem die Röhren ·'. wirksam sind.

• Der Führer eines Flugzeuges, welches diese Empfangsanordnung mit sich führt, regelt also zunächst die Phase des Sinusstromes bezüglich der Impulse so ein, daß er eine Nullanzeige erhält, sobald sich das Flugzeug in der gewünschten Richtung zum Funkfeuer befindet. Eine Abweichung von diesem radialen Kurs wird dann die Phase des Sinusstromes verändern, so daß beim Eintreffen der Impulse an den Gittern 29, 31 nur diejenige Röhre wirksam wird, welche gerade durch die positive Halbperiode der Sinusspannung ausgesteuertwird. Hierdurch wird das elektrische Gleichgewicht gestört, und das Anzeigegerät wird die Kursabweichung in entsprechender Richtung anzeigen. Die ganze Anordnung kann so getroffen werden, daß der Einstellknopf des Phasenschiebers gleichsinnig -mit der erhaltenen Anzeige gedreht werden muß, wenn sich das Flugzeug vom Sender entfernt und umgekehrt.

Abb. 3 zeigt ein weiteres Schaltbild, bei dem die Kursabweichung wahlweise optisch oder akustisch zur Anzeige gebracht wird. Soweit das Schaltbild für die optische Anzeige mit der beschriebenen Abbildung übereinstimmt, soll die Beschreibung nicht wiederholt werden. Einander entsprechende Teile sind in beiden Abbildungen mit gleichen Bezugszeichen versehen. Im folgenden soll daher nur der Teil der Schaltung beschrieben werden, der zur akustischen Anzeige dient. Zwei Röhren 101 und 103 bilden eine an sich bekannte Multivibratorschaltung. Ihre Anoden sind mit den Schirmgittern 105, 107 der Röhren 33, 35 verbunden. Die beiden Schirmgitter erhalten über Widerstände 109", in Spannung vom positiven Pol der Batterie 85. In der gemeinsamen Anodenleitung liegt ferner der Kopfhörer 113, hinter dem sich der Strom- »05 weg über die. Widerstände 81, 83 zu den Anoden teilt.

Die Batterie 47 erzeugt einen Potentialunterschied zwischen den Kathoden 119 der Röhren ιοί, 103 und denen der Röhren 33, 35, und zwar derart, daß die Schirmgitterspannung an 105» bzw. 107 dadurch kompensiert und die Röhre 33 bzw. 35 gesperrt wird, sobald die entsprechende MultivTbratorröhre oder eine mechanische Tastvorrichtung wirksam ist. Die Gitter 115, 117 der Multivibratorröhren sind über Widerstände 121, 123 an die Kathoden 119 abgeleitet und über Kondensatoren 125, 127 mit den Widerständen 129, 131 verbunden. Die Verbindungsleitung des Wider-Standes 129 und des Kondensators 127 und des Widerstandes 131 sind an die Gitter 133

bzw. 135 der Röhren 101 und 103 angeschlossen. Die Gitter 133 und 135 sind miteinander noch über einen Kondensator 137 verbunden, um Knaclcgeräusche, die vom Multivibrator herrühren, zu unterdrücken. Der doppelpolige Umschalter 141 hat die Aufgabe, wahlweise vom optischen auf akustischen Empfang umzuschalten. In der Schaltstellung für akustischen Empfang wird an die Schirmgitter I33> 13s des Multivibrators positive Spannung und Vorspannung von der Batterie 47 an die Gitter 71, 75 gelegt. Wird optische Anzeige gewählt, so wird der akustische Indikator kurzgeschlossen und gleichzeitig die V01-spannung für die Röhren 33, 35 verringert.

Die Wirkungsweise der optischen Anzeige wurde bereits oben beschrieben. Die akustische Anzeige wirkt analog der beim Empfang von komplementär getasteten Leitstrahlsendern angewendeten. Bei diesen wird beispielsweise der· Sender so getastet, daß zwei gerichtete Strahlungen abwechselnd im Punkt-Strich-Rhythmus erzeugt werden. Der gewünschte Kurs wird dann durch die Linie gleicher Feldstärken der beiden Signale angezeigt. In dieser Zone setzen sich die Tastzeichen zu einem Dauerton zusammen. Eine AbweichungvomKurs wird durch Überwiegen des einen oder anderen Signals angezeigt. Während beim Leitstrahlverfahren der Sender selbst getastet wird, erfolgt die Tastung bei der erfindungsgemäßen Anordnung empfangsseitig mit Hilfe der Gitter 105, 107 der • Röhren 33, 35 ('Abb. 3). Die Zeitkonstanten der Gitterkreise der beiden Multivibratorröhren sind so gewählt, daß die Röhre 101 Punktsignale erzeugt, während die Röhre 103 in den Zwischenräumen zwischen den Punktsignalen Strichsignale erzeugt. Die Punktsignale steuern die Röhre 33 und die Strichsignale die Röhre 35. Man wird die Anordnung vorzugsweise so treffen, daß immer einem bestimmten Abweichungssinn eine bestimmte Zeichengabe entspricht. Dies ist bei gewöhnlichen Leitstrahlsendern nicht ohne weiteres möglich.

Soll die Tastung im Rhythmus zusammengesetzter Zeichen, z. B. A-N, erfolgen, dann kann hierzu eine Steuerscheibe 151 verwendet werden, die von einem Motor 155 angetrieben wird und einen Kommutator 153 steuert (Abb. 4). Die gemeinsame Klemme des Kommutators führt an einen Schalter 157, der bei optischer Anzeige geöffnet und bei akustischer Anzeige geschlossen wird. DieKlemmenX-F-Z des Kommutators werden an die Punkte X', V, Z' (Abb. 3) angeschlossen. Es entfallen dann natürlich die Multivibratorröhren. Der motorbetriebene Kommutator kann auch zur £-T-Tastung verwendet werden, doch ist es günstiger, rotierende Teile zu vermeiden.

Die Arbeitsweise der Schaltung zur akustischen Anzeige ist folgende: Bei richtiger Kurslage des Fahrzeuges wird der Phasenschieber 49 so eingestellt, daß die Impulse bei Nulldurchgang der Sinusströme an den Gittern der Röhren eintreffen. Die Röhren 33 und 35 sind normalerweise gesperrt und werden durch die eintreffenden Impulse gleichzeitig geöffnet. Solange während dieser Impulszeit die Potentiale der Gitter 71, 75 der Röhren 33, 35 Null sind, was dem Nulldurchgang der Sinusspannung entspricht, werden beide Röhren gleiche Wirkung auf das Telephon 113 ausüben. Die Röhren 33, 35 werden nun, wie beschrieben, im Rhythmus komplementärer Morsezeichen getastet. Wenn das Fahrzeug vom gegebenen Kurs abweicht, wird die Sinuswelle bezüglich der Impulse eine Vor- oder Nacheilung aufweisen. Es wird daher die Ausgangsspannung einer der beiden Röhren 33 oder 35 überwiegen. Da die beiden Röhren z. B. im Punkt-Strich-Rhythmus getastet sind, wird eines der beiden Signale vorherrschen und damit die Abweichung vom Kurs akustisch anzeigen. Aus der Art des vorherrschenden Zeichens kann der Sinn der Kursabweichung festgestellt werden.

Die Klangfarbe dieser akustischen Zeichenwiedergabe ist im allgemeinen nicht angenehm, da die Empfangsimpulse relativ niedrige Frequenzen mit vielen Oberwellen enthalten. Durch besondere Siebmittel vor dem Telephon kann das Frequenzgemisch gereinigt werden, so daß ein reiner Ton empfangen wird. Eine weitere Möglichkeit, um eine gute akustische Anzeige zu erhalten, ist in Abb. 5 dargestellt. Ein Gleichrichter 201 wird über Blockkondensatoren 205 an die Anoden der Röhren 33, 35 gelegt. An Stelle des Telephons wird ein Widerstand 207 in den Gleichrichterkreis geschaltet. Die Kathode des Gleichrichters ist über einen Widerstand 200 mit dem negativen Pol der Batterie 85 verbunden. Im Nebenschluß zu diesem Widerstand liegt der Kondensator2ii und bildet mit ihm ein Filter, welches die Impulse glättet, die Tastung jedoch durchgehen läßt. Die gefilterten Signalströme werden dem Steuergitter der Rohre 203 zugeführt. Der tonfrequente Oszillatorkreis der u« Röhre 203 ist in bekannter Weise geschaltet. Im Ausgangskreis der Röhre 203 liegt das Telephon2i3. Es wird daher bei dieser Schaltung die örtliche erzeugte Tonfrequenz durch die Tastung gesteuert.

Claims (5)

1. Patentansprüche:

   i. Anzeigeverfahren für Drehfunkfeuer, welche eine rotierende gerichtete Strahlung und bei Durchgang dieser Strahlung durch eine bestimmte Richtung einen un-

   gerichteten Bezugsimpuls aussenden, dadurch gekennzeichnet, daß empfangsseitig die Bezugsimpulse und die aus dem Empfang der rotierenden Richtstrahlung abgeleitete Wechselspannung getrennt werden und ihre relative Phasenlage zur Festlegung einer beliebigen, auf das Funkfeuer gerichteten Führungslinie derart verändert wird, daß die Bezugsimpulse zeitlich mit den Nulldurchgängen der Wechselspannung zusammenfallen und daß dieser Zustand in einem Indikator sichtbar gemacht wird.
2. 2. Verfahren nach Anspruch i, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsimpulse im Glejchtakt und die abgeleitete Niederfrequenz im Gegentakt einem Röhrenpaar zugeführt werden, in deren gemeinsamem Anodenkreis ein Indikator liegt.
3. 3· Verfahren nach Anspruch ι und 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur akustisehen Anzeige die Gegentaktröhren im Rhythmus komplementärer Morsezeichen getastet werden.
4. 4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur akustisehen Anzeige ein Tonfrequenzoszillator vorgesehen ist, der von der resultierenden Ausgangsspannung der komplementär getasteten Gegentaktanordnung gesteuert wird.
5. 5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß vor dem akustischen Indikator ein Resonanzkreis vorgesehen ist, der auf eine Oberwelle des Impuls-Frequenz-Gemisches abgestimmt ist.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen