DE3229855C1 - Device for largely frequency-independent, error-free generation of the two signal components allocated to an arbitrary direction of incidence - Google Patents

Abstract

In development and testing work on direction-finding devices, for example directional radio and goniometer direction finders, pairs of signals are needed which enable arbitrary directions of incidence to be simulated within a wide frequency range. The device according to the invention which is suitable for this purpose consists of a statically shielded rotary frame (3) fed with alternating voltage of the desired frequency, and two straight probe conductors (5, 6) which intersect one another at right angles in one plane and which are jointly axially symmetrically arranged with the rotary frame in a shielded space and are terminated in a matched manner. The defined field distribution given in this arrangement has the result that the amplitudes of the signal components which can be picked up at the probe conductors are exactly proportional to the sine or to the cosine of the frame adjustment angle. <IMAGE>

Description

Das Gehäuse kann auch als Prisma mit.quadratischer Grundfläche ausgebildet sein. In diesem Falle stellen die Sondenleiter in Verbindung mit dem Gehäuse homogene Leitungen dar, haben also einen einheitlichen Wellenwiderstand und können angepaßt äbgeschlossen werden. Die Feldverteilung ist zwar nicht unabhängig von der Winkelstellung des Rahmens; da aber aus Symmetriegründen bei den Winkellagen 0°, 45" und allen Vielfachen von 45" kein Fehler auftritt, kommen Abweichungen nur innerhalb eines Achtelkreises zustande, und diese können durch Wahl eines gegenüber der Seitenlänge der quadratischen Prismengrundfläche hinreichend kleinen Rahmendurchmessers praktisch vollständig beseitigt werden. The housing can also be designed as a prism with a square base be. In this case, the probe conductors are homogeneous in connection with the housing Lines represent, so have a uniform wave resistance and can be adapted to be closed. The field distribution is not independent of the angular position of the frame; but there for reasons of symmetry with the angular positions 0 °, 45 "and all Multiples of 45 "no error occurs, deviations only occur within one Eighth of a circle come about, and this can be done by choosing an opposite the side length of the square prism base area of sufficiently small frame diameter can be practically completely eliminated.

Um sicherzustellen, daß die von den beiden Sondenleitern gelieferten Signalkomponenten nur von der magnetischen Feldkomponente des Rahmens herrühren, wird in einer vorteilhaften Ausgestaltung des Erfindungsgegenstandes der drehbare Rahmen mit einer statischen Abschirmung ausgestattet. To ensure that the supplied by the two probe leads Signal components originate only from the magnetic field component of the frame, is in an advantageous embodiment of the subject invention of the rotatable Frame equipped with a static shield.

Ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen Einrichtung ist in der Zeichnung dargestellt und wird im folgenden näher erläutert. An embodiment of the device according to the invention is shown in the drawing and is explained in more detail below.

Im Innenraum eines geschlossenen prismatischen Metallgehäuses 1 (Fig. 1) ist in der Mitte der quadratischen Grundplatte 2 die drehbare, statisch geschirmte Rahmenantenne 3 angeordnet, an deren Zuleitungen 4 eine Wechselspannung der gewünschten Frequenz angelegt wird. In the interior of a closed prismatic metal housing 1 (Fig. 1) the rotatable, statically shielded one is in the middle of the square base plate 2 Loop antenna 3 arranged, on whose leads 4 an alternating voltage of the desired Frequency is applied.

Im oberen Teil des Gehäuses befinden sich in einer gemeinsamen waagerechten Ebene die beiden einander rechtwinklig kreuzenden Sondenleiter 5 und 6, welche auf einer Seite durch die betreffende Gehäusewand isoliert hindurchgeführt und außerhalb derselben mit Anschlußbuchsen 7, beziehungsweise 8 ausgestattet sind; die anderen Enden der Sondenleiter 5 und 6 sind an den Innenseiten der den burchführungen gegenüberliegenden Gehäusewände isoliert befestigt und über je einen Widerstand 9, beziehungsweise 10 mit der Gehäusewand verbunden. Der Ohmwert dieser beiden Widerstände wird zweckmäßigerweise gleich groß gewählt wie der Wellenwiderstand des durch Sondenleiter und Metallgehäuse gebildeten Leitungssystems, um stehende Wellen auf den Sondenleitern und damit Feldverzerrungen zu vermeiden, welche die Funktionsgenauigkeit der Einrichtung beeinträchtigen könnten. In the upper part of the housing are in a common horizontal Level the two probe conductors 5 and 6 crossing each other at right angles, which on one side passed through the relevant housing wall insulated and outside the same are equipped with connection sockets 7 and 8, respectively; the others Ends of the probe conductors 5 and 6 are on the inside of the opposite of the bushings Housing walls insulated and attached via a resistor 9, respectively 10 connected to the housing wall. The ohmic value of these two resistors is expedient chosen to be the same as the wave resistance of the probe conductor and metal housing formed line system to standing waves on the probe conductors and thus field distortions to avoid which could impair the functional accuracy of the device.

Die dem Sinus, beziehungsweise dem Cosinus der gewählten Winkelstellung der Rahmenantenne 3 entsprechenden Signalkomponenten. können an den Anschlußbuchsen 7 und 8 abgenommen und dem zu prüfenden Peilgerät 11 zugeführt werden. The sine or cosine of the selected angular position the loop antenna 3 corresponding signal components. can at the connection sockets 7 and 8 are removed and fed to the direction finder 11 to be tested.

Der besondere Vorteil einer derartigen Einrichtung besteht darin, daß sie in einem außerordentlich großen Frequenzbereich fehlerfrei arbeitet, dessen obere Grenze lediglich durch die Bedingung gegeben ist, daß die geometrischen Abmessungen des Metallgehäuses 1 hinreichend klein im Vergleich zur Wellenlänge sind. Bei einer ohne Schwierigkeiten realisierbaren Gehäusegröße von beispielsweise 50 50. 50 mm kann die Einrichtung mithin selbst bei Frequenzen von mindestens 200 MHz betrieben werden, wobei der Winkelfehler kleiner als 0,5° ist. The particular advantage of such a device is that that it works error-free in an extremely large frequency range, of which upper limit is given only by the condition that the geometric dimensions of the metal housing 1 are sufficiently small compared to the wavelength. At a Housing size of 50, 50, 50 mm, for example, which can be realized without difficulty the facility can therefore operate at frequencies of at least 200 MHz where the angle error is less than 0.5 °.

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Claims (4)

Patentansprüche: 1. Einrichtung zur weitgehend frequenzabhängigen, -fehlerfreien Erzeugung der beiden einer beliebigen Einfallsrichtung zugeordneten Signalkomponenten, insbesondere für Prüf- und Abgleicharbeiten an Peilfunkgeräten, bestehend aus einem achssymmetrischen, elektrisch abschirmenden Gehäuse, welches einen um die Gehäuseachse drehbaren, als Sendeantenne wirkenden Rahmen, sowie zwei gleichartig gestaltete, achssymmetrisch angeordnete, gegeneinander um 90" versetzte Empfangsantennen enthält, d a durch gek e n n -z e i c h n e t, daß die Empfangsantennen als zwei sich durch das Gehäuse in einer zur Gehäuseachse senkrechten Ebene geradlinig erstreckende, einander rechtwinklig kreuzende, an je einem Ende mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossene Sondenleiter ausgebildet sind.Claims: 1. Device for largely frequency-dependent, - error-free generation of the two associated with any direction of incidence Signal components, especially for testing and balancing work on direction finder radios, consisting of an axially symmetrical, electrically shielding housing, which a frame that can be rotated around the housing axis and acts as a transmitting antenna, as well as two identically designed, axially symmetrical, offset by 90 "from one another Receiving antennas contains, d a by k e n n -z e i c h n e t, that the receiving antennas than two straight through the housing in a plane perpendicular to the housing axis extending, crossing each other at right angles, at each end with their wave resistance completed probe conductors are formed. 2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abschirmende Gehäuse kreiszylindrisch gestaltet ist. 2. Device according to claim 1, characterized in that the shielding Housing is designed circular cylindrical. 3. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das abschirmende Gehäuse als Prisma mit quadratischer Grundfläche ausgebildet ist. 3. Device according to claim 1, characterized in that the shielding Housing is designed as a prism with a square base. 4. Einrichtung nach Anspruch 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß die drehbare Rahmenantenne mit einer statischen Schirmung ausgestattet ist. 4. Device according to claim 1, 2 or 3, characterized in that that the rotatable loop antenna is equipped with a static shield. Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur weitgehend frequenzabhängigen, fehlerfreien Erzeugung der beiden einer beliebigen Einfallsrichtung zugeordneten Signalkomponenten nach deni Oberbegriff des PA 1. The invention relates to a device for largely frequency-dependent, error-free generation of the two associated with any direction of incidence Signal components according to the generic term of PA 1. Derartige Paare von Signalkomponenten werden insbesondere bei der Prüfung von Peilgeräten, wie zum Beispiel Sichtfunk- oder Goniometerpeilern, auf Freiheit von inneren Fehlern, beziehungsweise zum Aufsuchen und Eingrenzen solcher Fehler benötigt, um bestimmte Einfallsrichtungen zu simulieren. Hierzu wurden ursprünglich gekreuzte Richtantennenanordnungen benutzt, welche um eine vertikale Achse gedreht werden konnten und deren Ausgangsspannungen den Eingängen der Peilgeräte zugeführt wurden. Such pairs of signal components are particularly useful in the Testing of direction finders such as visual radio or goniometer direction finders Freedom from internal mistakes, or rather to seek out and narrow them down Errors needed to simulate certain directions of incidence. For this purpose were originally used crossed directional antenna arrangements, which rotated about a vertical axis and their output voltages fed to the inputs of the direction finders became. Diese Antennenanordnungen wurden im Freien aufgestellt, um einen möglichst störungsfreien Empfang der für die Untersuchungen benutzten Funksendungen sicherzustellen.These antenna arrangements were set up in the open air so as to be as possible to ensure interference-free reception of the radio transmissions used for the examinations. Derartige Versuchseinrichtungen erforderten nicht nur einen beträchtlichen technischen Aufwand, sondern auch die Bereitstellung eines geeigneten Versuchsgeländes; hinzu kamen insbesondere vom Wetter und von der Jahreszeit abhängige erschwerte Arbeitsbedingungen. Such testing facilities not only required a considerable one technical effort, but also the provision of a suitable test site; In addition, there were difficulties that were particularly difficult depending on the weather and the season Working conditions. Verbesserungsbestrebungen waren daher in erster Linie darauf gerichtet, die Peilgeräte in geschlossenen Räumen prüfen zu können. Efforts to improve were therefore primarily aimed at to be able to test the direction finder in closed rooms. Wie in der britischen Patentschrift UK Patent Application GB 2031 682 A, Seite 1, Zeile 18 usf., erläutert, kann hierzu ein Goniometer dienen, dessen Suchspule mit einer von einem Meßsender gelieferten Hochfrequenzspannung gespeist wird und dessen Feldspulen die beiden der zu simulierenden Einfallsrichtung entsprechenden Signalkomponenten an die Antenneneingänge des Peilempfängers abgeben. Eine solche Anordnung hat jedoch den Nachteil, daß - sie nur innerhalb eines relativ kleinen Frequenzbereiches einsetzbar ist. Eine Erweiterung desselben ist zwar, wie bereits vorgeschlagen wurde, durch Frequenztransposition möglich, aber nur in beschränktem Ausmaß und unter Inkaufnahme eines beträchtlichen Schaltungsaufwandes. As in UK Patent Application GB 2031 682 A, page 1, line 18, etc., a goniometer can be used for this purpose Search coil fed with a high-frequency voltage supplied by a measuring transmitter and its field coils are the two corresponding to the direction of incidence to be simulated Send signal components to the antenna inputs of the direction finder. Such However, arrangement has the disadvantage that - they only within a relatively small Frequency range can be used. An extension of the same is true, as already was proposed to be possible through frequency transposition, but only to a limited extent Extent and with the acceptance of a considerable amount of circuitry. Ein Goniometer für Prüfzwecke gemäß der Offenlegungsschrift DE 29 52 220 A 1 ist zwar für einen »großen« Frequenzbereich bestimmt, für welchen die Beschreibung allerdings keine Zahlenangaben enthält. A goniometer for testing purposes according to laid-open specification DE 29 52 220 A 1 is intended for a "large" frequency range, for which the Description does not contain any figures. Eine derartige Anordnung, die ihrem Wesen nach ein veränderbares Verteilernetzwerk vorstellt, weist jedoch den schwerwiegenden Mangel auf, daß ein kontinuierlicher Übergang zwischen zwei zu simulierenden Peilwinkeln, die in verschiedenen Quadranten liegen, nicht möglich ist, weil eine der beiden Peilspannungen umgepolt werden muß. Nachteilig ist auch der Umstand, daß die Amplituden und die Phasenlagen der erzeugten Peilspannungen unmittelbar von vorgegebenen Steuergrößen abhängen; weichen diese vom jeweils erforderlichen Wert ab, so sind auch die Peilspannungen mit entsprechenden Fehlern behaftet, die nicht direkt erkennbar sind. Hinzu kommt der erhebliche Aufwand an Schaltmitteln und an Abgleich- und Eicharbeiten.Such an arrangement, which by its nature is a changeable distribution network introduces, however, has the serious shortcoming that a continuous Transition between two bearing angles to be simulated that are in different quadrants is not possible because one of the two DF voltages has to be reversed. Another disadvantage is the fact that the amplitudes and the phase positions of the generated Bearing voltages depend directly on predetermined control variables; give way to this from the value required in each case, the bearing voltages are also with corresponding Contains errors that are not directly recognizable. In addition, there is the considerable effort on switching devices and on adjustment and calibration work. Aufgabe der Erfindung ist es nun, eine einfache Einrichtung anzugeben, mittels welcher in einem sehr großen Frequenzbereich die einer beliebigen Einfallsrichtung einer elektromagnetischen Welle zugeordneten Signalkomponenten fehlerfrei erzeugt werden können. The object of the invention is now to provide a simple device, by means of which in a very large frequency range that of any direction of incidence an electromagnetic wave associated signal components generated error-free can be. Bei der eingangs genannten Einrichtung wird ein achssymmetrisches, elektrisch abschirmendes Gehäuse benutzt, welches einen um die Gehäuseachse drehbaren, als Sendeantenne wirkenden Rahmen, sowie zwei gleichartig gestaltete, achsymmetrisch angeordnete, gegeneinander um 90" versetzte Empfangsantennen enthält; die weitgehend frequenzabhängige und fehlerfreie Erzeugung der von der Einfallsrichtung abhängigen Signalkomponenten wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß die Empfangsantennen als zwei sich durch das Gehäuse in einer zur Gehäuseachse senkrecht stehenden Ebene geradlinig erstreckende, einander rechtwinklig kreuzende, an je einem Ende mit ihrem Wellenwiderstand abgeschlossene Sondenleiter ausgebildet sind. In the device mentioned at the beginning, an axially symmetrical, electrically shielding housing used, which has a rotatable about the housing axis, As a transmitting antenna acting frame, as well as two similarly designed, axially symmetrical receiving antennas arranged and offset from one another by 90 "; the largely frequency-dependent and error-free generation of the dependent on the direction of incidence Signal components is achieved according to the invention in that the receiving antennas than two extending through the housing in a plane perpendicular to the housing axis rectilinearly extending, crossing each other at right angles, at each end with theirs Characteristic impedance completed probe conductors are formed. Eine von der Winkelstellung des Rahmens unabhängige Feldverteilung ist-nur bei einer rotationssymmetrischen, beispielsweise kreiszylindrischen Gehäuseform sichergestellt. Diese hat allerdings den Nachteil, daß die Sondenleiter in Verbindung mit dem Gehäuse keine homogene Leitung bilden, daß sich also der Wellenwiderstand entlang den Sondenleitern ändert. Der Abschlußwiderstand kann daher nur auf einen mittleren Wert eingestellt werden, eine einwandfreie Anpassung ist also nicht möglich. Allerdings wirkt sich dieser Umstand erst bei sehr hohen Frequenzen durch einen merklichen Amplitudengang über - die Länge des Sondenleiters und damit auf die Genauigkeit der Signalkomponenten aus. A field distribution that is independent of the angular position of the frame is-only with a rotationally symmetrical, for example circular cylindrical housing shape ensured. However, this has the disadvantage that the probe conductors are connected do not form a homogeneous line with the housing, so that the wave resistance changes along the probe conductors. The terminating resistor can therefore only be used on one medium value must be set, so a perfect adjustment is not possible. However, this fact only has an effect at very high frequencies noticeable amplitude response over - the length of the probe conductor and thus the accuracy of the signal components.