Verfahren zum Leiten von Fahrzeugen innerhalb von durch Leitstrahlen gebildeten Fahrsektoren.
Die Nachteile der bekannten Methode, einen Leitstrahl durch mehrere Modulationstone zu erzeugen, sind bekannt. Sie beruhen hauptsächlich darin, daB der Leitstrahl nicht in einem Amplitudenvergleich der Empfangs- feldstärke, sondern in einem Lautstärkevergleich. mehrerer von ein oder zwei Sen, dern herrührenden Modulationstönen besteht. Der Leitstrahl ist also nicht absolut vorhanden, sondern er unterliegt unter anderem der Einwirkung des Verstärkerfrequenzganges, der selbst wieder von der Rohrenzusammenstel- lung bei Hochfrequenz nicht völlig unab- hÏngig ist. Weiterhin sind die verschiedene Dämpfung der Selektionskreise und der Kopplungsgrad der Gleichrichter oder thermischen MeBgeräte an diese von Einflu¯.
Schliesslich ist bei Benutzung van Gleichrichtern die Leitstrahlanzeige abhängig von deren möglicherweise verschiedenen oder mit der Zeit veränderlichen Charakteristik. Diese Faktoren verursachen eine gewisse Willkür der Anzeige. Sie wirken sich dann besonders unangenehm aus, wenn eine grössere Zahl von Empfangsanlagen mit genau gleichen Eigenschaften ausgerüstet werden soll. Es dürfte bei dem heute benutzten Verfahren schwierig sein, zwei Empfangsanlagen so abzugleichen, dass sie dieselbe Leitstrahlkennung liefern.
Hemmend für die Einrichtung eines Systems drahtlos gekennzeichneter Fahrstrassen wirkt sich auch die grosse Zahl von Modulationsfrequenzen aus, die bei diesem früher vorge schlagenen Verfahren notwendig ist.
Die Schwierigkeiten und Nachteile des obgenannten Verfahrens legen den Gedanken nahe, den Leitstrahl wieder auf dem Prinzip des Feldstärkevergleiches aufzubauen, wie es schon bei der alten a-n-Methode der Fall war. Der Unterschied gegenüber dieser Methode besteht jedoch darin, dass nunmehr von einem Sender aus mehrere, im einfachsten Fa-lle zwei, getrennte Leitstrahlen zu erzeugen sind, die einen gewissen kleinen Winkel einschliessen. Denn die Kennzeichnung von Schiffahrtswegen hat genau wie bei der optisehen Befeuerung nicht durch Leitlinien. sondern durch Fahrsektoren zu erfolgen.
Die Aussendung gewisser Zeichenkombi- nationen und der Hörempfang derselben sind natürlich undiskutabel. Dies wäre auch prak- tisch unmöglich bei der schnellen Senderumschaltung, die durch die eventuell auftreten- den Empfangsfadings (hervorgerufen durch den sogenannten Dampfereffekt) bedingt ist.
Das Verfahren muB in erster Linie für die optische Anzeige und Wahrnehmlmg geeignet sein. Hierin liegt ebenfalls ein wesentlicher Unterschied gegenüber der a-n-Alethode.
Das erfindungsgemässe Verfahren zum Leiten von Fahrzeugen innerhalb von durch Leitstrahlen gebildeten Fahrsektoren ist nun dadurch gekennzeiehnet, dass die senderseitig zu erzeugenden Leitstrahlen durch Umschaltung eines einzigen Riehtdiagrammes in ver schiedene Diagrammlagen gebildet werden, und dass empfängerseitig die Anzeigeorgane für die einzelnen Diagrammlagen synchron mit der senderseitig erfolgenden Umschaltung umgeschaltet werden.
Die Problemstellung besteht also senderseitig darin, vier Richtstrahle von einem Sender aus abwechselnd zu speisen, ohne dass dabei gleichzeitig versehiedene Modulations- töne geschaltet werden. Die Strahlung kann unmoduliert oder mit einer einzigen Modulationsfrequenz moduliert sein. In letzterem Falle kann die einzige Modulationsfrequenz zur Verbesserung der Empfangsempfindlieh- keit einem hoahfrequenten Zwischenträger aufmoduliert sein. Zur Unterscheidung ver schiedener Fahrsektoren kann dann jeder Sektor eine bestimmte niederfrequente Modu lationsfrequenz erhalten.
Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, die einzelnen Sektoren durch verschiedene Zwischenfrequenzen voneinander zu unterscheiden. In diesem Falle würden dann alle Sektoren die gleiche niederfrequente Modulationsfrequenz haben.
Die Umschaltung des Senders auf die ver schiedenen Antennen kann im Prinzip auf zwei Arten erfolgen : Entweder wird jeweils von vier Antennen nur eine einzige angeschlossen oder alle vier Antennen sind angeschaltet und drei davon werden jeweils kurz gesehlossen. Die Anschaltung oder die Kurz- schliessung kann dabei kapazitiv, induktiv oder galvanisch sein. Es hat sich jedoch bereits gezeigt, dass die kapazitive Sperrung von Energieleitungen Schwierigkeiten bereitet und mit Mängeln behaftet ist. Es wird deshalb zweckmässig eine galvanische Trennung der Energieleitungen vorgenommen.
Es ist dabei immer ein Strahler an den Sender angeschlossen. Selbstverständlich kann bei hinreichender Durchbildung von fremdge- steuerten Dezimeterwellenröhren die Beschal- tiiiig der Antennen auch durch diese erfolgen.
Im folgenden werden an Hand der Zeich- nung Ausführungsbeispiele der Erfindung näher erläutert.
Die vom Sender 1 kommende Energieleitung 2 gabelt sich in zwei elastische Schaltarme 3 und 4 (Fig. 1), die je etwa A 2 oder ein Vielfaches davon lang sind. Bei dieser Länge besitzt der gerade nicht schaltende, d. h. in einer Mittelstellung befindliche Arm einen sehr hohen Widerstand und ist deshalb ohne störenden Einfluss. Zu jedem Sehaltarm gehören zwei Kontaktpaare, die durch Energieleitungen mit den einzelnen Riehtstrahlern verbunden sind. Die Kontakte am LTmschalter können als Buchse und Stekker ausgebildet sein. wie sie sich bei einem früher angeführten a-n-Sehalter, dessen Kon struktion als Vorbild dienen kann, gut bewährt haben.
Es können jedoch auch Klotz- kontakte verwandt werden, die eine höhere Lebensdauer gewährleisten. Wie auch immer die Kontakte ausgebildet sein mögen, die Hauptforderung ist dabei, da¯ keine grossen Sprünge im Wellenwiderstand der Leitungen vorhanden sein diirfen.
In Fig. 1 sind die Strahler 5 schematiseh mit ihren Kontakten 6 dargestellt. Sie müssen so angeordnet werden, da¯ nach Fig. 2 je zwei keulenförmige Strahlungscharakte- ristiken einen Leitstrahl Li bezw. L2 ergeben.
Der von den beiden Leitstrahlen eingesehlossene Winkel stellt dann den gewünsch- ten Fahrsektor dar.
Der Antrieb der Sehaltarme, die im brigen unabhängig voneinander arbeiten, erfolgt von Kurvenscheiben 7 aus in Verbindung mit Stossstangen 8 und Druckfedern 9. Dadurch wird erreicht, daB der eine Schaltarm in einer Mittelstellung verharren kann, wenn der andere schaltet und umgekehrt. Der ganze Schaltmechanismus kann in seiner Ausfüh- rung weitgehend der beim Verbrennungs- motor gut durchentwickelten Ventilbetätigung nachgeschaffen werden. Druckfedem, Stössel und Kurvenscheiben laufen im Olbad.
Die Reihenfolge der Umschaltung ist natürlich beliebig. Es ist auch möglich, die Umschaltung unter Verwendung nur einer
Kurvenscheibe vorzunehmen.
Die Speisung der vier Richtstrahler wird beispielsweise in 1/25 Sek. vorgenommen.
Während dieser Zeit ist jeder Strahler höch- stens 1/100 Sek. lang an den Sender angescha. ltet. Diese Zeit kann und darf jedoch aus unten näher erläuterten Gr nden nicht völlig ausgenutzt werden. Die Umschaltung erfolgt also im 25 Periodenrhythmus. Diese schnelle
Schaltfolge dürfte die durch Fadings usw. bedingten Forderungen weitgehend erfüllen.
Sie lϯt sich dabei mechanisch durchaus zu verlässig durchbilden, wie vom Verbren nungsmotor her bekannt ist, wo ja noch viel grössere Schaltgeschwindigkeiten bewältigt werden.
Die Sendeantennen können als defoku sierto Parabolstrahler besser als Flache strahler ausgebildet werden. Es hat sich nÏmlich gezeigt, dass die zur Unterdriik- kung störender Nebenleitstrahlen notice Be seitigung der Diagrammzipfel beim Pa. rabolstrahler grosse Schwierigkeiten bereitet und bislang nur durch Probieren zu be werk, stelligen ist. Bei dem Flächenstrahler dagegen ist auf einem theoretisch und praktisch bekannten Wege durch gestaffelte Spei- sung der sogenannten Tannenbäume ein annähernd zipfelfreies Diagramm herstellbar.
Zur Staffelung der Stromstärke können in den Zuleitungen neben WiderstÏnden auch kleine Kapazitäten mit Erfolg verwandt werden. Je zwei, Strahler werden in geschach- telter Form angeordnet. Es ist dies deshalb zweckmäBig, damit die beiden jeweils einen Leitstrahl bildenden Dezimeterwellenstrahlungen bezüglich des direkten und auch des reflektierten Strahles die gleichen Weglängen untereinander-haben.
Die Empfangsanordnung besteht nach Fig. 3 aus der Antenne a, der Gleichrichterstrecke b und einem nachfolgenden abge stimmten Hochfrequenzverstärker c, der eine sehr kräftige Verstärkung des hochfrequenten Zwischenträgers bei geringer Röhrenzahl er möglicht ; er besitzt automatische Lautstärke- regelung, deren Zeitkonstante jedoch gröBer sein muB als die Umschaltfolge. Die negative Regelspannung und die niederfrequente Wechselspannung werden einer Duodiode entnommen.
Hinter der Gleichrichterstrecke d ist ein Siebkreis e eingeschaltet, der auf den niederfrequenten Modulationston des Senders abgestimmt ist und auf den Eingang eines ein-oder zweistufigen Niederfrequenzver- stärkers f einwirkt. Die Verwendung eines Niederfrequenzverstärkers geschieht zur Verbesserung der Selektionseigenschaften des niederfrequenten Siebkreises.
Mit der Senderumschaltung auf vier Richtstrahler wird die Empfängerausgangs- spannung synchron auf vier, den einzelnen Strahlern zugeordnete Messinstrumente umgeschaltet. Die Erzielung des Gleichlaufes der Empfängerumschaltung kann im Prinzip auf verschiedenen Wegen erfolgen, zum Beispiel durch einen zweiten Sender, der ziemlich ungebündelt die Umschaltfrequenz aussendet und damit einen Synchronmotor am Empfänger betreibt. Vorliegenden Falles wird die Synchronisierung der Umschaltung am Empfangsort dadurch erzielt, da¯ der Umschaltrhythmus selbst. unter Vermeidung eines zweiten Senders die Synchronisierung besorgt. Es ist dazu nur nötig, daB in der ausgesandten Impulsfolge des Senders beispielsweise der 25-Periodenton erscheint.
Das gelingt dadurch, daB jedesmal nach der Be sehaltung der vier Richtstrahler eine Pause von etwa 1/5 der Zeit, d. h. von der Länge eines Impulses eingelegt wird (Fig. 4). In diesem Falle ist bereits in der ausgesandten Zei chenfolge eine Frequenz von 25 Hz enthalten.
Diesewird amEmfangsort. hinter derDuodiode gleichfalls ausgesiebt und von dem Kreis g auf einenVerstärkerlagegeben. MiteinerAusgangs- leistung von etwa 1 Watt Lann ein kleiner. etwa 50 Watt verbrauchender Gleichstrom- motor k, der von der Stromquelle gespeist wird und dessen normale Drehzahl annähernd 25 pro Sekunde beträgt, mit einer Winkel- treue von mindestens 10 Grad synchronisiert werden.
Da-aus Gründen, die unten näher erläutert sind, die Anforderungen an dem empfängerseitigen Gleichlauf nicht allzu gross sind, so lässt sich die Synchronisierungsein- richtung für die Leitstrahlumschaltung sehr einfach ausf hren.
Die Ansehaltung der Messinstrumente auf der Empfangsseite kann ber Kollektorschleifringe oder durch Federsätze erfolgen, die von Noeken betätigt werden. Die Leitstrahlken- nung kann natiirlich auch durch Differentialinstrumente angezeigt werden. Statt eines Bolometers oder eines Thermoumformers ist hier eine Gleichrichterzelle (eventuell mitversteilernder Wirkung) von Vorteil. Dureh besondere elektrodynamische Dämpfung der Messinstrumente ist eine ausreichende TrÏgheit der Anzeige zu erreichen.
Nach dem Ausführungsbeispiel in Fig. 3 ist ein Kollek- tor M angenommen, der die Instrumente i1, i2. i3 und tA nacheinander anschaltet.
Es soll noch kurz untersucht werden, wel- che Winkeltreue bei der empfängerseitigen Synchronisierung erforderlich ist. Wiirde man am Sender die Speisung der Richtstrahler pausenlos vornehmen, wobei also die ein zelnen Impulse ohne Unterbrechung geschaltet werden, so müsste die empfangsseitige Synehronisierung ausserordentlich hohen An sprüchen genügen. Man kann das Verfahren jedoch wesentlich vereinfachen dadurch, dass man zwisehen den einzelnen Impulsen Pausen von etwa 10 Winkelgraden Länge einlegt.
Dann braucht die Synchronisierung auf der Empfangsseite nur mit einer Genauigkeit von + 10 Winkelgraden zu erfolgen. Irgendwelche zeitlichen Verschiebungen in der Beschaltung der Anzeigegeräte, die in diesem Rahmen bleiben, erstrecken sich dann in gleicher Weise auf alle vier Messinstrumente, oder mit andern Worten, alle vier Instrumente werden um dieselbe Zeit früher oder später eingeschaltet. Hierbei wird vorausge- setzt, dass der Motor während einer einzigen Umdrehunggleichmässigweiterläuft, was durch eine angebrachte Schwungmasse ohne weiteres gewährleistet ist.
Die Synchronisierung kann weiterhin noch dadurch vorgenommen werden, dass während der Synchronisierungszeit der Sender mit einer andern Modulationsfrequenz moduliert wird, die ihrerseits am Empfangs- ort nach entsprechender Filterung zur Er zielung des Gleichlaufes herangezogen wird.
Um den Synchronisierungston auszusenden. kann ein fünfter Richtstrahler kurzzeitig an den Sender angesehaltet werden, der den von den beiden Leitstrahlen eingeschlossenen Sektor iiberstreicht. Es können jedoch auch die beiden äusseren Leitstrahlantennen, die ebenfalls einen grossen Winkel überdecken, gemeinsam angesehlossen werden. Die grö ssere Einfachheit spricht jedoch für das oben beschriebene Verfahren, das ohne eine besondere Frequenz auskommt.
Für dieses Verfahren sieht nun ein wei- terer Vorschlag ein Anzeigeinstrument i5 vor, das die winkeltreue Phasenlage zu überwa- chen gestattet. Die Ausf hrung ist dabei derart, da¯ zu den vier Nocken, Schleifringen oder Kollektorlamellen noch eine fünfte Nocke, Schleifring oder Lamelle hinzugefügt wird, die im Normalzustand, d. h. also. wenn der Gleichlauf vollkommen ist. das genannte Instrument dann an den Empfängerausgang schaltet, wenn der Sender gerade seine Syn chronisierungspause hat. Und zwar wird diese Anschaltung direkt anschliessend an den vierten Impuls vorgenommen und hört erst gerade eben vor dem dann wieder einsetzenden ersten Impuls auf.
Ist nun zwisehen Sender-und Empfängerumschaltung ein einwandfreier Gleichlauf vorhanden, dann wird das Instru ment überhaupt nichts anzeigen, da es ja nur angeschaltet ist, wenn auf der Senderseite die Synchronisierungspause besteht. Verschiebt sich jedoch irgendwie der Gleichlauf ein wenig, dann erhält das Instrument entweder etwas Spannung vom vierten Impuls, dann nämlich, wenn der Motor Voreilung hat. oder vom ersten Impuls, wenn der Motor zufällig nacheilt. Aus der Grole dieses Anschla- ges kann man auf die Grösse der unvollkom- menen Winkeltreue schliessen. Diese ist so lange ohne st¯renden EinfluB, wie sie innerhalb von 10 Winkelgraden bleibt ; geht sie darüber hinaus, dann ist die Leitstrahlanzeige ungenau.
Weiterhin wird nun eine Anzeigesperrung dann vorgenommen, wenn die zulässige Abweichung des Gleichlaufes überschritten ist. Das kann zum Beispiel dadurch erreicht werden, da, die am fünften Instrument aufretende Spannung nach gleichstrommäBiger Verstärkung in der Anordnung o ein Relais p betätigt, das die gesamten vier Leitstrahlinstrumente abschaltet oder kurzschlieBt.
Gleichzeitig kann ein Leuchtsignal q einge- schaltet werden oder dergleichen, wodurch optisch oder akustisch auf die automatische Ausschaltung der Leitstrahlanzeige hingewiesen wird. Die Anordnung r dient zur Be ruhigung und Verzögerung der Sperrspannung.
Hat sich nun der vollkommene Gleichlauf am Empfänger wieder eingestellt, dann wird auch automatisch die Anzeigesperrung wieder aufgehoben werden. Man kann überdies die am fünften Instrument auftretende Spannung zur Verbesserung der Synchronisierung des Motors heranziehen.
Nach Fig. 5 k¯nnen. an Stelle von vier Anzeigeinstrumenten auch je zwei Instrumente in Differentialschaltung vorgesehen werden. Die beiden Klemmen s stellen in dieser Figur den Ausgang des Niederfrequenzverstärkers f der Fig. 3 dar. Werden die Systeme der beiden Instrumente achsial angeordnet, so geben die Zeiger beider Instrumente unmittelbar die Lage der in Fig. 2 angegebenen Leii-strahlen L, und Ls an.
Will man in dem Gedanken, der sich zur Aufgabe stellt, auf der Empfangsseite mög- lichst keine Glieder zu haben, die von sich aus die Lage des Leitstrahles beeinflussen können, noch weiter gehen, so kann man vorschlagen, die Anzeigeinstrumente mit ihren Eontaktsätzen durch ein einziges Anzeigeorgan zu ersetzen. Die Ausführung kann dabei beispielsweise so erfolgen, dass nach Fig. 6 durch die Empfängerausgangsspan- nung nur eine einzige stabförmige Glimmlampe t erregt wird, bei der die Leuchthöhe von der angelegten Spannung abhängig ist.
Jeder Senderrichtstrahler erzeugt dann je nach Empfangsfeldstärke eine gewisse Länge der Leuchtstrecke. In Fig. 7 sind die einzeI- nen Leuchtsäulen nebeneinanderliegend dargestellt. Da die Senderumschaltung jedoch sehr schnell erfolgen muss, so ist das Auge nicht in der Lage, den Schwankungen der Leuchtsäule zu folgen und damit die Lage des Empfängers im Leitstrahlsektor. abzu- schätzen.
Eine Anzeige wird nun dadurch erreicht, dal3 vor der Leuchtröhre ein Spiegelrad t rotiert, das synchron und winkeltreu vom Sender gesteuert wird. Als Vorbild kann ein Spiegelrad dienen, wie es in der Fernsehtechnik früher verwandt wurde. Allerdings kann im vorliegenden Fall die Ausführung wesentlich einfacher sein. Die Spiegel des Rades sind so aufgesetzt, dass sie auf einer Mattscheibe v (Fig. 8) oder dergleichen fünf nebeneinanderliegende und genau definierte Stellungen der gespiegelten Leuchtröhre er -geben.
Vier Leuchtstreifen davon entsprechen den vier zugeordneten Senderrichtstrahlern, während der fftinfte Leuchtstreifen den Gleichlauf des Spiegelrades zu kontrollieren ge statbet. Letzteres geschieht so, dass diese Spiegelablenkung jedesmal dann wirksam wird, wenn der Sender seine Synchronisie- rungspause hat. Im normalen Zustand ist also das fünfte Feld in der Empfängeranzeige dunkel. Ist der Gleichlauf jedoch etwas gestort, dann leuchtet das fünfte Feld auf, und zwar um so heller, je grösser die Abweichungen des Empfängergleichlaufes sind.
Da jedes der fünf Felder in 1 Sekunde 25 mal angeleuchtet wird, so entsteht im Auge der Eindruck von vier bezw. fünf gleichmässig leuchtenden Streifen, die jedoch je nach der Lage des Empfängers im Leitstrahlsektor verschiedene Hohe haben. Selbstverständlich können an Stelle des Spiegelrades alle andern bekannten Ablenksysteme Verwendung finden, zum Beispiel die Nipkow-Scheibe. Die Art der Ablenkung muss dann diesen Systemen zweckmässig angepa¯t werden.
Da. die Ausgangsspannung infolge des Dampfereffektes starken kurzzeitigen Schwan- kungen unterworfen sein kann, wird auch die Hohe der Leuchtsäule diesen kurzzeitigen Schwankungen folgen. Dadurch tritt aber eine unscharfe Anzeige auf. Es wird daher weiterhin vorgeschlagen, diese Anzeige- schwankungen durch eine nachleuchtende phosphoreszierende Schicht zu unterdrücken.
In Fig. 8 ist eine be, ispielsweise Ausfiih- rung des Spiegelrades dargestellt. In bestimmten Abständen sind kleine Spiegel'7, 0 unter einem derartigen Winkel angeordnet. da¯ auf einem Schirmvein Bild nach Fig. 7 entsteht.
An Stelle der Glimmlampe kann auch eine Braunsche Rohre verwendet werden. Eine Anzeigesperrung bei vollkommenem Gleichlauf kann dann mittels einer im fünften Feld angeordneten photoelektrischen Zelle erfolgen.