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Rotierender Richtstrahlsender Es ist bekannt, zur leichteren Orientierung
für die Schiff- und Luftfahrt rotierende Richtstrahlmender anzuwevden. Hierbei bedient
man sich neben Schallwellen sowohl optischer als auch unsichtbarer elektrischer
Wellen in Verbindung mit Spiegeln, Scheiben- oder Gürtellinsen, durch welche die
ausgestrahlte Energie auf einen bestimmten Raumwinkel (Abb. I) zusammengedrängt
wird. Den Strahl läßt man in bestimmten Zeitintervallen mit gleichbleibender oder
auch sich ändernder Geschwindigkeit in einer horizontalen, vertikalen oder einer
entsprechenden Zwischenebene ganz oder teilweise rotieren. Um die verschiedenen,
im Gelände aufgestellten Sender (»Feuer ) voneinander zu unterscheiden, läßt man
sie mit verschiedener Geschwindigkeit rotieren, so daß die Zeit der Wiederkehr des
ausgesandten Strahles am Empfangsort die Kennung für den Richtstrahler darstellt.
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Dort, wo eine größere Anzahl solcher Sender -orhanden ist, macht man
auch Gebrauch voil mehreren Strahlen (Abb. 2), welche untereinander einen gleichmäßigen
oder auch ungleichmäßigen Winkelabstand haben, und erhält dadurch weitere Kennungsmöglichkeiten.
Bei Ridhtstrahlsendern, welche elektrische Wellen aussenden, hat man die Anordnung
auch schon so getroffen, daß zunächst der Sender ungerichtet nach allen Seiten strahlt
und hierbei mit Morsezeichen oder sonstigen Modul a-(ionen seine Kennung aus sendet.
Außerdem rird ein rotierender Strahl ausgesandt und aus dem Zeitunterschied zwischen
dem Durchgang des rotierenden Strahles und dem Eintreffen des ungerichteten Zeichens,
welches dem Durchgang des Richtstrahles durch eine bestimmte Himmelsrichtung entspricht,
die Lage des Empfangsortes gegenüber dem Sendeort ermittelt. Diese Einrichtungen
gestatten keine volle Ausnutzung der Richtstrahlsender.
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Es ist auch bekannt, rotierende Richtstrahlen zur Kennung verschiedener
Sektoren von Fahrstraßen usw. zu verwenden. Zwecks eindeutiger Unterscheidung ist
hierbei die Kennung zeitlich kürzer, als es dem Durchgang des rotierenden Strahles
durch den jeweiligen Empfangsort entspricht.
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Ferner werden zum Zwecke der Entfernungsmessung bzw. AbstandsbestimmungVerfahren
verwendet, bei denen die Laufzeit eines Impulses zwischen Sender und Empfänger gemessen
oder bei denen der Dopplereffekt ausgenutzt wird. Derartige bekannte Entfernungsmeßeinrichtungen
setzen jedoch stets außerordentlich teuere und empfindliche Spezialgeräte voraus.
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Durch die Erfindung wird es ermöglicht, mit einfachsten Mitteln,
insbesondere mit allen Funkempfängern, die auf die Wellenlänge einer Funkbake abstimmbar
sind, eine einfach, für viele -praktische Fälle mit ausreichender Genauigkeit arbeitende
Abstandsbestimmungseinrichtung zu sdaffen.
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Der erfindungsgemäße rotierende Richtstrahlsender unter Verwendung
von elektrischen, optischen oder akustischen Wellen mit
Modulationskennung
hat nun eine solche Form, welche für verschieden weit vom Sendeort entfernte Empfangsorte
eine verschieden lange Zeit des Durchganges der Strahlung durch den jeweiligen Empfangsort
bewirkt.
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Ferner besteht die Modulationskennung aus einer Folge periodisch wiederkehrender
Zeichenelemente (NIorsezeichen, Silben), deren zeitliche Länge mit Rücksicht auf
die Verständlichkeit der Dauer des kürzesten Durchganges der Richtstrahlung durch
den jeweiligen Empfangsort angepaßt ist, so daß die Anzahl der während der Zeit
eines Durchganges der Richtstrahlung aufgenommenen Zeichenelemente als AIaß für
den Abstand des Empfangsortes vom Sender dient.
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In Abb. 3 ist zur Erläuterung eine Feldkurve eines zur Durchführung
des Erfindungsgedankens geeigneten Richtstrahles dargestellt.
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Die Kurve k soll die Verbindungslinie aller Punkte gleicher Feldstärke
darstellen. Ein Beobachter, der sich in der Nähe des Richtstrahles befindet, hat
während der ganzen Zeit, während der sich der Strahl von a1 nach b1 bewegt (Winkel
z), Empfang. Bei großen Entfernungen, die für das Verfahren besonders -on Bedeutung
sind, wird nur derjenige Teil der Gesamtstrahlung empfangen, der noch innerhalb
des Winkels ß, welcher beträchtlich kleiner ist als der Winkel α, liegt. Befindet
man sich beispielsweise in einer Entfernung vom Sender, bei welcher man innerhalb
des Winkels ß die Kennung einmal aufnehmen kann und der Winkel ß zum Winkel α
sich wie I :3 verhält, so wird man beim Übergang auf den Kreis, der durch a", b1
geht, die Kennung dreimal aufnehmen. Aus diesem Verhältnis kann man sowohl auf den
Abstand vom Sender als auch auf die zurückgelegten Strecken seit dem ersten Empfang
schließen. Die Zeit des Empfanges während des Ourchlaufens des Richtstrahles ist
also z. B. gegeben durch die Punkte a2 und bo; das bedeutet, daß, während der Strahl
sich von b. nach a2 bewegt, d. h. um den Winkel fl sich gedreht hat, der Empfänger
die Möglichkeit gehabt haben muß, die volle Kennung aufzunehmen. Da nun für jeden
Punkt des Kreises durch ai, und bo diese Bedingung erfüllt sein muß, ergibt sich,
daß, wenn die Gebezeit der Kennung gerade so groß ist wie die Zeit, während der
sich der Punkt b2 nach an bewegt, im günstigsten Fall die Kennung gerade einmal
richtig durchkommen kann. Da die genannten Anlagen aber in eister Linie als Sicherungseinrichtungen
dienen sollen, ist es wünschenswert, daß die Kennung bei jedem Durchgang mindestens
einmal vollständig von dem Empfänger aufgenommen werden kann; die Einrichtung wird
daher so getroffen, daß die Zeitdauer einer vollständigen Kennung nicht mehr als
- die halbe Zeit beträgt, in welcher sich die Punkt b2 nach a3 bewegt. Es ist ersichtlich.
daß man bei dieser Voraussetzung statt Morsezeichen auch Telephonies aussenden kann,
sofern die Strahlung m:t.els elektromagnetischer Wellen erfolgt.
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Das Verhältnis der Kennzeichenzeit zu Empfangszeit kann sowohl dadurch
angepaßt sein, daß die Kennung schneller oder langsamer gegeben wird oder daß der
rotierende Strahl langsamer umläuft oder auch daß vol vornherein mit einem Richtstrahl
von schwächerer Bündelung gearbeitet wird.
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Mit Rücksicht auf die Genauigkeit der Lagebestimmung des Empfängers
ist natürlich ein scharfer Richtstrahl günstiger als ein breiter. In diesem Fall
wird man bei längeren Kennungen die Kennung unterteilen und beispielsweise während
einer vollen Umdrdmng des Richtstrahles die erste Silbe dauernd durchgehen, während
bei der nächstfolgenden Umdrehung des Strahles die folgende Silbe durchgegeben wird.
Bei mehr Silben kann man entsprechend verfahren. So wird also die vollständige Kennung
erst durch Beobachtung mehrerer Umläufe des Richtstrahles ermittelt.
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Statt dieser Ausführung ist es auch mög lief, zwei Richtstrahlsender
Gkbb. 4) übereinander anzuordnen, wobei die Strahlfelder in einem bestimmten Winkel
gegeneinander versetzt sind, so daß im Empfänger zuerst der erste Richtstrahl und
darauf der zweite eml,-fangen wird. Auf den ersten Richtstrahl gibt man dauernd
die Silbe 1, während man auf den zweiten Richtstrahl die Silbe 2 gibt. Dann hört
man ebenfalls die Silben 1 und u im Empfänger unmittelbar hintereinander und hat
damit die Kennung zusammengefaßt.
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Außerdem kann der Winkel abstand der beiden Richtstrahlen noch als
weiteres Unterscheidungsmerkmal betrachtet werden.
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Besonders günstig für derartige Richtstrahlsender sind solche, die
mit elektrischen Wellen arbeiten, vor allem mit den im Zentimetergebiet liegenden
Wellen, die infolge der räumlich kleinen Anordnung des Strahlungssystems besondere
Vorteile rersprechen. So kann sowohl lurch einfache Spiegel oder Antennengebild,
als auch durch Gruppenanordnung von Spiegeln, Antennengebilden oder Kombinationen
von diesen jede gewünschte Form des Richtstrahls erreicht werden.