DE767355C

DE767355C - Anordnung zur Kollisionsverhuetung im Luftverkehr

Info

Publication number: DE767355C
Application number: DEL92820D
Authority: DE
Inventors: Helmut Dr-Ing Johannson; Hellmuth Dipl-Ing Schoeneborn
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG; C Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG; C Lorenz AG
Priority date: 1936-11-14
Filing date: 1937-07-03
Publication date: 1952-06-19

Description

Im Hauptpatent ist eine Anordnung .zur Kollisionsverhütung im Luftverkehr vorgeschlagen worden, /bei der jedem Flugzeug eine Sende- und Empfangseinrichtung zugeordnet ist . und die Sendeeinrichtung dauernd in Abhängigkeit von, der Flughöhe veränderte Signale gibt. Die.Anordnung ist so getroffen, daß jede Flughöhe durch eine bestimmte, einmal festgelegte Frequenz gekennzeichnet ist, die .auf einen besonderen .Träger, ■ beispielsweise einen solchen _ im .Xiezimeterwellenbereich^ moduliert wird. Im

Empfänger wird eine Schwebungsfrequenz durch Überlagerung der empfangenen, von der Flughöhe abhängigen Modulationsfrequenz erzeugt, und zwar ist für diesen Zweck ein besonderer Überlagerer vorgesehen^ dessen Frequenz dauernd kontinuierlich über einen bestimmten Bereich geändert wird. Mit Hilfe eines auf einen festen Resonanzwert eingestellten Bandfilters wird eine bestimmte Schwebungsfrequenz ausgesiebt. Diejenige Überlagerungsfrequenz, und damit Stellung der Überlagererabstimmung, .welche gerade

die Schwebungs- (Zwischen-) Frequenz ergibt, ist dann ein Maß für die Flughöhe eines benachbarten Luftfahrzeuges.

Die kontinuierliche Änderung der Überlagerungsfrequenz wird durch einen rotierenden Abstimmkondensator erreicht und die Empfangsfrequenz durch die Stellung dieses Überlagerungskondensators in bezug auf eine z. B. 360 ^D-Skala gekennzeichnet. Zur Anzeige der Empfangsfrequenz wird eine Einrichtung verwendet, die mit der Einrichtung zur periodischen Änderung der Überlagerungsfrequenz mechanisch gekuppelt ist. Als Anzeigeorgan dient beispielsweise eine rotierende Glimmlampe, die auf einer Skala dann aufleuchtet, wenn ihr Energie über den Zwischenfrequenzteil zugeführt wird.

Es ist weiterhin vorgeschlagen worden, als Anzeigeeinrichtung ein Braunsches Rohr zu verwenden, dessen Elektronenstrahl in Abhängigkeit vom rotierenden Kondensator des Überlagerers gesteuert wird. Diese Anzeigemethode besitzt den Nachteil, daß die gesamte Anlage durch ein besonderes Kippgerät und durch die Synchronisierungseinrichtung zur Steuerung des Kippgerätes sehr wesentlich kompliziert wird. Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein besonderes Kippgerät zu ersparen und die Steuerung des Braunschen Rohres in Abhängigkeit von der Stellung des rotierenden Überlagerungskondensators zu vereinfachen.

Xach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die von fremden Flugzeugen ausgesendeten, eine bestimmte Empfangsfrequenz ergebenden Signale, welche infolge der schnellen und kontinuierlichen Veränderung der empfangsseitigen Abstimmung als kurze Impulse erscheinen, spannungsmäßig in Abhängigkeit von der Stellung des rotierenden Überlagerungskondensators in zwei Komponenten zerlegt tind auf die Ablenkplattenpaare des Braunschen Rohres gegeben werden. ' Hierdurch wird der Impuls vom Ruhepunkt des , Kathodenstrahles als Lichtzeiger radial nach 1 außen gesteuert. Die zeitliche Lage des Im- j pulses und damit die Köhe des angezeigten , Flugzeuges in bezug auf die eigene Höhe ist ι bei dieser Anordnung genau wie bei der j früher vorgeschlagenen rotierenden Glimm- j lampe als Winkelwert ablesbar. Die Länge j des Lichtzeigers ist von der Amplitude des j Impulses abhängig, so daß hieraus ebenso wie bei dem bisher vorgeschlagenen Anzeigeverfahren auf die Entfernung des angezeigten Flugzeuges geschlossen werden kann.

Als Zerlegesystem kann beispielsweise ein Goniometer verwendet werden, dessen Drehspule mit dem rotierenden Überlagerungskondensator im Verhältnis 2:1 gedreht wird und dessen Feldspulen mit den Ablenkplat- [ ^! tenpaaren des Braunschen Rohres verbunden . sind. In Abb. r ist ein derartiges Goniometer • prinzipmäßig dargestellt. Die Drehspule ist mit 5" bezeichnet und die senkrecht zueinander angeordneten Feldspulen mit I und II. Wird der Impuls der Drehspule S zugeführt, so Hießt in dieser ein Strom J. Hierdurch wer- : den in den Feldspulen Spannungen induziert, die in der Feldspule I einen Strom /j und in der Feldspule II einen Strom /j zur Folge haben. Der Strom /j ist dann proportional J -cos α und der Strom /_K proportional J · sin a wobei α die Winkelstellung der Drehspule zu den Feldspulen bezeichnet. Die durch diese Ströme an Außenwiderständen hervorgerufenen Spannungen U χ und U^ werden Plattenpaaren des Braunschen Rohres zugeführt. Die Spannung EJ₁ lenkt den Kathodenstrahl z. B. in der Horizontalen und die Spannung U% in der Vertikalen ab, d. h. die resultierende Ablenkung erfolgt jeweils unter dem Winkel, der der Winkelstellung der Drehj spule entspricht.

Da die Impulsfolgefrequenz etwa 500 Hz beträgt, wäre es sehr ungünstig, wie bereits vorgeschlagen, den niederfrequenten Impuls zur Anzeige zu benutzen, denn ein für diese Frequenz konstruiertes Goniometer müßte sehr viel Kupfer und Eisen erhalten und würde infolgedessen ein zu großes Gewicht besitzen und einen zu großen Raum einnehmen. Aus diesem Grunde wird nach der weiteren Erfindung nicht der Xiederfrequenzimpuls, sondern der Zwischenfrequenzimpuls zur Anzeige verwendet. Die Zwischenfrequenz wird direkt auf die Drehspule des Goniometers gegeben und die Gleichrichtung am Ausgang der Feldspulen durchgeführt. Wenn die am Ausgang dieser Gleichrichter entstehende niederfrequente Impulsspannung zur Steuerung des Braunschen Rohres sehr gering ist, können hier Niederfrequenzverstärker vorgesehen werden.

In Abb. 2 ist ein Prinzipschaltbild der Steuerung des Braunschen Rohres über ein Goniometer dargestellt. Der Drehspule S wird der Zwischenfrequenzimpuls zugeführt und entsprechend der Winkelstellung dieser Drehspule in den Feldspulen I und II eine Spannung induziert, die in den Gleichrichtern G₁, G₂ bzw. G₁' und C₂' gleichgerichtet und über Aussenwiderstände bzw. Kondensatoren den Ablenkplatten des Braunschen Rohres B zugeführt wird. Die Gleichrichter können Trokkengleichrichter oder irgendwelche anderen bekannten Ausführungsformen, wie Röhrengleichrichter (Dioden), sein. Die Schaltung der Gleichrichter G₁ und G₂ bzw. G₁ und G₃,' ergibt sich daraus, daß über das Goniometer außer der induktiven Komponente eine kapazitive Komponente übertragen wird, so daß

im- wesentlichen die Differenz der induktiven und kapazitiven Komponente zur Wirkung kommt. Der hochfrequente Phasensprung bei Drehung der Drehspule geht .in den· NF-'Impuls ein. . .

■In Abb. 3 ist dieselbe Schaltung für den Fall dargestellt, daß hinter den Gleichrichtern eine niederfrequente Verstärkung durch die Verstärkerröhren R₁ und R₂ erfolgt. Die

ίο übrigen. Elemente dieser Schaltung entsprechen denjenigen der Abb. 2.

Die Anordnung mit Goniometer als Zerlegersystem besitzt noch den Nachteil, daß das Goniometer, dessen Drehspule mit einer Tourenzahl von 2000 -bis 35000 U/min ro-. tieren soll, sehr sorgfältig hergestellt werden muß. Es läßt zudem nur eine sehr schwierige Korrektur der Kopplung-der einzelnen Spulen in Abhängigkeit vom Drehwinkel zu. Der letztgenannte Nachteil ist z. B. bei den zur Richtungsbestimmung elektromagnetischer Wellen benutzten Goniometern unter den Bezeichnungen Koppelfehler bzw. Halb-, Vier- und Achtelkreisigkeit bekannt.

Zur Beseitigung dieser Schwierigkeiten wird nach der weiteren Erfindung vorgeschlagen, als Zerlegesystem ein (rotierendes) kapazitives Goniometer zu verwenden. Dieses besitzt einen feststehenden Beleg, bestehend aus vier Sektoren, die je ungefähr einen Viertelkreis überdecken. Über diese feststehenden Sektoren hinweg dreht sich ein einzelner Viertelkreissektor, der dieselben nacheinander überstreicht und dem die Zwischenfrequenz zugeführt wird. Die feststehenden Sektoren sind über Belastungswiderstände an Erde gelegt, an denen der niederfrequente Impuls abgegriffen und nach Verstärkung den Ablenkplatten des Braunschen Rohres zugeführt wird.

Die Kapazität des rotierenden Kondensators kann sehr klein gehalten werden, so daß auch die räumlichen Abmessungen sehr klein bleiben. Da der Winkel des rotierenden Sektors mit dem des umlaufenden Zeigers genau übereinstimmen muß, wobei außerdem bei gleichbleibender zugeführter Spannung die Amplitude des Zeigers im Braunschen Rohr über 360⁰ konstant bleiben soll, ist eine Korrektur "nicht vermeidbar. Diese läßt sich jedoch bei dem rotierenden Kondensator durch Änderung des Plattenschnittes in sehr einfacher Weise erreichen.

Das Schaltbild der Anordnung mit rotierendem Kondensator ist in Abb. 4 dargestellt.

Der Zwischenfrequenzimpuls gelangt von der Empfangsanordnung 1 mit Mischstufe, Oszillator und Zwischenfrequenzteil an den rotierenden Plattenteil des Kondensators. Der feststehende Teil besteht aus den vier Sektoren 3, 4, 5, 6, wobei die jeweils gegenüberliegenden Paare über Widerstände 7 und 8 und Gleichrichter 9 und -io mit den Gittern der Verstärkerröhren 11 verbunden sind. Die Ausgangsspannung der Verstärker wird den Ablenkplattenpaaren des Braunschen' Rohres zugeführt. Je zwei Gleichrichter (9, io) sind so geschaltet, daß die Spannung von jeweils zwei gegenüberliegenden Sektoren in einem gemeinsamen Rohr verstärkt werden. Der Arbeitspunkt der Verstärkerröhren ist deshalb so eingestellt, daß eine lineare Aussteuerung der Kennlinie nach oben und nach unten erfolgen kann.

Bei der rein kapazitiven Übertragung mit Hilfe des rotierenden Kondensators wird die gesamte zur Verfügung stehende Impulsspannung gleichgerichtet und zur Anzeige verwendet, während bei der Anordnung mit Goniometer lediglich die Differenz der induktiven und 'kapazitiven Komponente zur Anzeige kommt. Die Verstärkung kann also* bei der rein kapazitiven Zerlegung geringer gehalten werden, was sich im günstigen Sinne auf die Impulsform, d. h. auf das Bild des rotierenden Zeigers auswirkt.

Claims

Patentansprüche:

i. Anordnung zur Kollisionsverhütung im Luftverkehr gemäß Anspruch 9 des Patents 767 306 bei der als Anzeigegerät ein Braunsches Rohr verwendet wird, das in Abhängigkeit von der kontinuierlichen veränderlichen Überlagerungsfrequenz gesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsimpuls den Kathodenstrahl vom Schirmmittelpunkt radial nach außen steuert und als Lichtzeiger in Abhängigkeit von der jeweiligen Stellung des Über- Ί00 lagererkondensators dargestellt wird.

2: Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein System, das den Impuls in Abhängigkeit von der Stellung des Überlagerungskondensators in zwei Komponenten zerlegt, die den Plattenpaaren des Braunschen Rohres zugeführt werden.

3. Anordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Zerlegesystem einen rotierenden, den Impuls aufnehmenden Teil besitzt, der in Abhängigkeit von der Stellung des Überlagerungskondensators gedreht wird und dessen feststehender Teil mit den Ablenk-

* platten des Braunschen Rohres verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zerlegesystem ein Goniometer verwendet wird, J20 dessen Drehspule in Abhängigkeit vom Uberlagererkondensator gedreht wird und

dessen Feldspule mit den Ablenkplattenpaaren des Braunschen Rohres verbunden sind.

5. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Zerlegersystem ein rotierender Kondensator mit vier feststehenden, z. B. je einen Viertelkreis überdeckenden Teilen und einem rotierenden Teil verwendet wird, bei dem je zwei gegenüberliegende Teile mit zwei gegegenüberliegenden Ablenkplatten des Braunschen Rohres verbunden sind.

6. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3 und 5, gekennzeichnet durch eine derartige Plattenform der Teile des rotierenden Kondensators, daß der Winkel des rotierenden Sektors mit dem Winkel des im Braunschen Rohr entstehenden Lichtzeigers genau übereinstimmt und außerdem bei gleichbleibender zugeführter Empfangs- ao spannung die Amplitude des Lichtzeigers über 360⁰ konstant bleibt.

7. Anordnung nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Verstärkung der niederfrequenten Impulskomponenten zwei Verstärkerröhren benutzt werden, deren Arbeitspunkt so eingestellt ist, daß eine lineare Aussteuerung der Kennlinie nach oben und nach unten erfolgen kann.

Zur Abgrenzung des Erfindungsgegenstands vom Stand der Technik ist im Erteilungsverfahren folgende Druckschrift in Betracht gezogen worden.

USA.-Patentschrift Xr. 1 924 174.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

5218 6.52