NO131561B - - Google Patents

Description

Kanal-oppdateringssystem.

Den foreliggende oppfinnelse angår et oppdateringssystem for tokanal-peilere omfattende to rammeantenner og én hjelpeantenne, individuelle mottagere som forbinder hver av de to rammeantenner med peileretnings-måleanordninger,. anordninger for. å oppdatere forsterkning og fase av de to forsterkere og anordninger for å sammenkoble inngangen til de to forsterkere under oppdatering.

I tokanal-peilere av den beskrevne type har det vært vanlig praksis i mange år å oppdatere eller justere forsterkning og fase av de to forsterkere for å oppnå likhet før peilinger tas. Dette er beskrevet på side 886 i Terman<1>s: "Radio Engineer's Handbook", trykket i 1943.

Som beskrevet på sidene 474-481 in R. Keen's bok "Wireless Direc-tion Finder" trykket i 1947, er det lille ramme-system meget fleksibelt med hensyn til valg av rammeplassering og disse kan derfor plasseres i forholdsvis stor avstand fra mottagerne. Man må imidlertid da benytte nøyaktig skjermende kabler og også transformatorer mellom rammene og mottagerne.

Det kan også nevnes at det fra US patent nr. 2.607.034 er kjent en signalgenerator hvori det simuleres aktuelle ramme- og hjelpe-signaler. I dette patent antydes at det ved hjelp av en koblingsanordning kan foretas en rask kontroll av peileren ved at antennene frakobles og mottagerkanalene kobles til utvalgte signaler fra signalkilden. Dette indikerer at det i dette patent ikke foretas noen automatisk oppdatering når peileren er fast installert. Det nevnte US patent tar åpenbart sikte på å teste peileren under frem-stillingsprosessen og ikke når den er tilkoblet et virkelig antenne-system med ulikheter i de forskjellige kabler og forsterkerkanaler.

Normalt oppdateres en tokanal-peiler ved å koble inngangene til mottagerne til en felles signalkilde. Nå et slikt enkelt system benyttes må en av de følgende to tilstander tilfredstilles: 1. Inngangsimpedansen til de to kanaler må være identiske over hele frekvensbåndet. 2. inngangsimpedansene må være høye, sammenlignet med signalkildens impedans.

Den siste forutsetning tilfredstilles vanligvis ved å benytte radiorør som forforsterker før inngangen til mottagerens avstemte kretser. Denne metode har imidlertid visse mangler, men halvledere som er på markedet i dag kan ikke erstatte vakumrøret på grunn av be-grensninger som lav inngangsimpedans, kryssmodulasjon, begrenset dyn-amisk område og fare for ødeleggelse på grunn av transiente spenninger. Det vil derfor være ønskelig å ha filtere foran den første transistor-forsterker, hvor filterimpedansen er tilpasset antenne-kablene for det ønskede frekvensbånd. Det vil ikke være mulig å oppnå fullstendig ensartethet mellom inngangsimpedansene over hele frekvensbåndet, eller mellom antennekablene, slik at rammeantennene i realiteten vil være tilkoblet ikke~identiske impedanser. En enkel tilkobling av filtrene eller antennekablene til eh felles signalkilde for oppdatering vil derfor ikke være ekvivalent med individuelle forbindelser for hver mottager til den respektive ramme, når begge rammer leverer signaler med lik styrke.

Formålet med den foreliggende oppfinnelse er å eliminere manglene ved tidligere løsninger for å foreta den nødvendige sammenkobling av de to mottagere.

Det vesentligste særtrekk ved oppfinnelsen vil fremgå av de nedenfor fremsatte krav.

Rammeantennene antas å være identiske med hensyn til "pick-up"

og impedans. De skjermede balanserte kabler som fører fra rammene til mottageren antas vanligvis å være identiske for korte kabellengder. For lengere lengder kan disse kabler ha forskjellig karakter. Den foreliggende oppfinnelse vil muliggjøre at brukeren kan eliminere feil på grunn av ulikhet mellom kablene og mottagernes inngangskretser ved å ta disse i betraktning under oppdateringsprosessen for hver eneste frekvens.

Når bare passive kretser plasseres ved antennefoten vil dette være spesielt viktig da rammeantennene nå kan plasseres på steder hvor reflektorer som f.eks. stag, overbygninger, andre antenner osv. har redusert innvirkning. Rammeantennene kan f.eks. plasseres i toppen av masten, da antennefoten ikke inneholder komplekse kretser som gjør vedlikehold vanskelig,Kanal-oppdateringssystemet ifølge den foreliggende oppfinnelse resulterer i høyere systemnøyaktighet og pålitelighet-

Ovenfor nevnte og andre særtrekk og formål med oppfinnelsen vil klart fremgå av den følgende detaljerte beskrivelse av utførelser av oppfinnelsen, under henvisning til tegningene, hvor

fig. 1 viser et blokkskjema av oppdateringssysternet,

fig. 2a,2b,3a og 3b er skisser for å klargjøre den teoretiske bakgrunn for kunstantennene,

fig. 4 skjematisk viser en utførelse av oppfinnelsen,

fig. 5 viser en ytterligere utførelse av oppfinnelsen, og

fig. 6 og 7 er skisser for å forklare ulikheten mellom rammeantennene og kunstantennene.

I fig. 1 er skjematisk vist to rammeantenner 1 og 2 som over en koblingsanordning 3 og individuelle balanserte kabler 4 og 5 er koblet til de respektive mottagere 6 og 7. Utgangen fra mottagerne 6 og 7 tilføres en peileretning-måleanordning 8. Når peilinger "tas, blir signalene som detekteres av de to rammeantenner 1 og 2 ført direkte til de respektive mottagere 6 og 7. Peileretningen måles og fremvises (ikke vist) på et katodestrålerør og/eller en digital fremvisningsan-ordning. Sideretningen bestemmes av signaler fra en hjelpeancenne, og kvadrantfeil korrigeres av kretser som ikke er vist. Under oppdaterinc av mottagerne er de to rammeantenner frakoblet og inngangen til de to mottagerne 6 og 7 er koblet over kunstantennekretser 9 og 10 til en felles signalkilde 11. Oppdateringsprosessen tas vare på av en forsterkning- og fase-oppdateringsanordning 12 som sammenligner utgangssi< nalene fra mottagerne 6 og 7 og styrer fasen og forsterkningen av mottageren 7 inntil likhet oppnås.

En tokanal-peiler vil bare gi korrekt peileretning når forholdet mellom utgangssignalene (U6/U7) er lik forholdet mellom signalene som induseres i rammene multiplisert med en kjent faktor (K U1/U2). For enkelhets skyld kan faktoren K settes lik 1 slik at

U6/U7 = U1/U2

Under en oppdateringsperiode tilfredstilles denne ligning ved å juster< forsterkning og fase av mottageren 10 for å kompensere for variasjoner i kretser og omgivelser. Mottagernes inngangsfiltre kan ikke kobles direkte sammen til en felles signalkilde 11 da belastningsimpedansene ikke er identiske. Sammenkoblingen til en fellés signalkilde må derfor foretas over kunstantennekretser 9 og 10 som har samme impedans som rammene.

I fig. 1 er koblingsanordningen 3 vist plassert i antenne-endene av kablene 4 og 5. Dette antas å være nødvendig når kablene er lange og representerer ulike impedanser i tillegg til ulike filterimpedanser. Når imidlertid antennen er plassert forholdsvis nær mottageren, kan koblingsanordningen 3 også plasseres forholdsvis nær mottagerne uten å ta antennekablene med i b&traktning under oppdateringsprosessen.

Den teoretiske bakgrunn for benyttelse av kunstantenner vil bli beskrevet i det følgende.

I fig. 2a er antydet en rammeantenne 20 som kan kobles til en belastning 21. Signalet som induseres i rammen er U20. Det er antatt i fig. 2b at innenfor et visst frekvensområde kan rammeantenne 20 erstattes med en signalkilde 23 med nul'l impedans og en fire terminals-krets 24. Kretsen 24 bør konstrueres slik at spenningen som oppstår over belastningene 21 i fig. 2a og fig. 2b er identiske, når identiske signaler (U20 og U23) induseres i rammen 20 og signalkilden 23.

Under betraktning av sammenkobling av de to rammesimulerende kretser som er vist i fig. 2b, er det klart at når impedansen av kildei 23 er null, kan en og samme kilde (25, fig. 3a) benyttes for begge fire terminal-kretser (26, 27, fig. 3a). Dette er vist i fig. 3a hvor kretsene 26 henholdsvis 27 er koblet til belastningene 28 og 29. En inngangsterminal til hver krets er sammenkoblet ved A til en signalkilde 25. Det vil nå sees at det ikke er nødvendig å kreve at signal-impedansen skal være null, da spenningsforholdet mellom signalene som leveres til belastningene 28 henholdsvis 29 ikke påvirkes av kilde-impedansen. Den impedansløse kilden 25 kan derfor erstattes med en kilde 30 med impedans 31, fig. 3b.

I fig. 4 er skjematisk vist en utførelse av et skjema for et kanaloppdateringssystem ifølge oppfinnelsen. Kretskomponenter svarende til komponenter i fig. 1 er gitt samme henvishingsbetegnelse.

Når en bryter 40 er lukket og en bryter 41 er åpen, er de to rammer, 1 og 2, forbundet med mottagerne 6 henholdsvis 7 over balanserte transformatorer 42 henholdsvis 43 og balanserte kabler 4 henholdsvis 5.

Under oppdateringstilstanden'er bryteren 40 åpen mens bryteren 41 er lukket. Det vil sees at de to nevnte transformatorer 42 og 43 nå er sammenkoblet over kunstantennekretser 9 og 10 og en transformator 46 til en felles kilde f.eks. hjelpantennen 45. Impedansen 47 sett mot transformatoren 46 er identisk med impedansen 31 i fig. 3, dersom fire-terminal-kretsene i fig..3 og 4 er identiske.

Det har vært funnet at innenfor det ordinære peilebåndet, vil

en ramme-antenne temmelig godt kunne simuleres av induktanser (48,49) og kapasitanser (50,51) koblet som vist i fig. 4.

I en alternativ utførelse av oppfinnelsen kan den tredje signalkilde 11 i fig. 1 utgjøres av en krets som detekteres og kobler den ramme som har det sterkeste signal til kunstantehnekretsene. Dette er antydet i fig. 5 hvor rammene 1 og 2 istedet for å bli isolert under oppdatering, er koblet til en signaldetekteringskrets 55 ved hjelp av en bryter 54. Det sterkeste rammesignal detekteres og tilføres over en transformator 56 til kunstantennene 9 og 10. Bryterne 41 og 54 er vist i stillinger hvor det tas peilinger. Under oppdatering er bryteren 41 lukket.

Antennekablene som er antydet som brutte linjer fører til mottagerne 6 og 7 som vist i fig. 4, eller dersom kablene er korte, kunne bryterarrangementet 40, 41 i fig, 4 og 54, 41 i fig. 5 plasseres på mottagersiden på kabelen.

Bryterne skal fortrinnsvis være av den forseglede typen (eller solid state type) hår de plasseres i antennefoten. Vanlige elektro-mekaniske releer kan benyttes ved plassering nær mottagerne. På-virkningskretsene for releene styres automatisk fra mottagerne.

I det følgende skal omtales de feil som introduseres under oppdateringsprosessen på grunn av ulikhet mellom rammeimpedansene og kunstantennene.

I fig. 6 er spenningen Uoa og Uob målt ved de respektive rammeantenner når de ikke er belastet, og Zo er egenimpedansen som antas å være lik for begge rammer. Za og Zb er de respektive belastningsim-pedanser som representeres av mottagerinngangsfilterne og antenne-kablene. Det antas at Ua og Ub er belastningsspenningene over Za og Zb henholdsvis når Uoa = Uob.

. Forholdet Ni = Ua/Ub kan uttrykkes-slik:

Under oppdatering er en felles kilde, Uso, fig. 7, med neglisjerbar kildeimpedans koblet til den. felles inngang til kunstantennene med impedansen Zo(l + Sa) og henholdsvis Zo(l + 6 b), hvor 6a og 6b representerer de vektorielle feil..

Forholdet Nu = Ua/Ub, under oppdatering, ers

Oppdateringsfeilen kan nå uttrykkes som Ni/Nu = p eller normalisert til Zo når

Dette uttrykk vil bli behandlet i mer detalj ved hjelp av et eksempel: I det frekvensbånd som er av interesse kan det med god til-nærmelse antas at Zo er en ren reaktans Zo = jR. Videre velges den ohmske verdi av Za(Zb) tilnærmet lik R, mens den reaktive del kan ha verdien jX, slik at Za(Zb) = R + jX

På grunn av at J6a) og ]iSb| er små sammenlignet med 1, kan ligning (4) uttrykkes som følger:

Ved nå å betrakte ligning (7) og introdusere en verdi 6 som er større eller lik 6a og 6b ( |6a|é;]6j og |6b|é:]6'|) vil oppdaterings-feien p i det verste tilfelle være:

Dersom 6 = 0.01, fører dette til at |p|4l.02 som er en liten dg akseptabel verdi.

Til slutt skal virkningen av |p| på den målte peilevinkel a betraktes. Peilevinkelen a uttrykkes som

tga = K * Ua/Ub, som vil bli antatt å være det korrekte uttrykk for a dersom ingen feil gjøres under oppdateringen. Feilfaktoren endrer den korrekte peilevinkel a til a V slik at

Den feil som forårsakes av at p er en kompleks verdi vil væve neglisjerbar når p er liten, det vil si noen få grader. Et uttrykk for peilevinkelfeilen er: som har maksimum for a = 45° og i dette tilfellet reduseres uttrykket til

Ved nå å betrakte uttrykket (8) vil det sees at i?I ~ 1~ ^5, slik at

Det vil således igjen sees at dersom & - 0.01, vil peilevinkelfeilen i det verste tilfelle være omtrent 0,5°. Feil som ville oppstå uten kunstantenner ville være vesentlig større.

Claims (6)

1. Oppdateringssystem for tokanalpeilere omfattende to rammeantenner (1,2) og én hjelpeantenne (45), individuelle mottagere (6,7) som forbinder hver av de to rammeantenner med. peilevinkel-måleanordninger (8), anordninger (12) for å oppdatere forsterkningen og fasen av de to mottagere og anordninger (3) for å sammenkoble inngangen til de to mottagere under oppdatering, karakterisert ved at under oppdatering blir de to mottagerinnganger koblet, via hver sin av to kunstantennekretser (9, 10) hvor hver kunstantennekrets har samme impedans som den ramme den erstatter, til en felles signalkilde (11), slik at den felles .signalkilde mater begge mottagere over de respektive kunstantenner, mens rammeantennene er frakoblet de direkte innganger til mottagerne, idet kunstantennekretsene og den felles signalkilde bare er innkoblet under oppdateringen.

2. Oppdateringssystem ifølge krav 1,karakterisert ved at den felles signalkilde utgjøres av hjelpeantennen (4 5), idet denne er koblet til kunstantennekretsene over en transformator (46).

3. Oppdateringssystem ifølge krav 1, karakterisert ved at den felles signalkilde utgjøres av en krets (55) koblet til de to rammeantenner, idet denne krets kobler den rammen som har det sterkeste signal til kunstantennekretsene over en transformator (56).

4. Oppdateringssystem ifølge krav 1,2 eller 3, karakterisert ved at koblingsanordningene (3) er anordnet ved antennefoten slik at kablene (4,5) som fører fra rammeantennene til mottagerne er innbefattet i oppdateringskretsene.

5. Oppdateringssystem ifølge krav 1,2,3 eller 4, karakterisert ved at hver av kunstantennekretsene (9, 10) utgjøres av en fire-terminalkrets.

6. Oppdateringssystem ifølge krav 5, karakterisert ved at hver fire-terminalkrets utgjøres av en induktans (48,49) og en kapasitans (50,51) som er koblet i parallell, idet hjelpeantenne signalet induseres i serie med induktansen.