DE2952220A1

DE2952220A1 - Goniometer for checking radio direction finder - simulates north-south, east-west and auxiliary induced antenna voltages using phase-shifters and attenuators

Info

Publication number: DE2952220A1
Application number: DE19792952220
Authority: DE
Inventors: Hans 7957 Schemmerhofen Rieger
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1979-12-22
Filing date: 1979-12-22
Publication date: 1981-06-25
Also published as: DE2952220C2

Abstract

The goniometer provides voltages simulating those normally induced in the antenna system of the direction finder by radiation received at a given angle. It has a variable frequency transmitter (2) coupled to a power distributor (4) with three outputs. Two of these are each coupled via a phase-shifter (5, 6) and a variable attenuation element (7, 8) to respective goniometer terminals (II, III). The remaining output is coupled to the first goniometer terminal (I) via a variable phase dependant element (9). Pref. the signal path to each goniometer terminal (I, II, III) also includes a fixed attenuation element (10, 11, 12) for impedance matching.

Description

Goniometer für PrüfzweckeGoniometers for testing purposes

Die Erfindung betrifft ein Goniometer für Prüfzwecke zum Anschluß an einen Peilempfänger.The invention relates to a goniometer for testing purposes for connection to a direction finder.

Die durch eine einfallende HF-Welle in den Antennen eines an den Peiler angeschlossenen Antennensystems induzierten Spannungen werden hierbei simuliert durch entsprechende im Goniometer erzeugte N/S-, O/W- und Hilfsantennenspannungen, die an den Anschlüssen des Goniometers abgenommen werden können. Die Goniometeranschlüsse werden anstelle der Antennenzuleitungen mit den Eingängen des Peilers verbunden.The incident RF wave in the antennas of a to the direction finder The connected antenna system induced voltages are simulated by corresponding N / S, O / W and auxiliary antenna voltages generated in the goniometer, which can be removed from the connections of the goniometer. The goniometer connections are connected to the inputs of the direction finder instead of the antenna cables.

Derartige Goniometer sind bereits in Gebrauch in Form von induktiv koppelnden Goniometern mit beispielsweise einer feststehenden Feldspule und zwei gekreuzten, gegen die Feldspule drehbaren Rotorspulen.Such goniometers are already in use in the form of inductive coupling goniometers with, for example, a fixed field coil and two crossed rotor coils rotatable against the field coil.

Diese bekannten ~niometer weisen jedoch den wesentlichen NacE oil auf, daß sie aufgrund ihrer induktiven Arbeitsweise nur in einem sehr schmalen Frequenzbereich zuverlässig arbeiten.However, these known niometers show the essential NacE oil on that they only operate in a very narrow frequency range due to their inductive operation work reliably.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Goniometer für Prüfzwecke der eingangs genannten Art anzugeben, welches über einen großen Frequenzbereich mit gleichbleibender Genauigkeit arbeitet.The object of the present invention is to provide a goniometer for testing purposes of the type mentioned to indicate which over a large frequency range works with consistent accuracy.

Diese Ausgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch ein Goniometer mit den im Patentanspruch 1 gegebenen Merkmalen. Charakteristisch für einen bestimmten Einfallswinkel einer HF-Welle ist zum einen das Amplitudenverhältnis der beiden Peilspannungen und zum andern das Vorzeichenverhältnis der Peilspannungen untereinander und zur Hilfsspannung. Durch die Polarität der Peilspannungen bezüglich der Hiifsantennenspannung wird der Quadrant festgelegt, in den die Welle einfällt;durch das Amplitudenverhältnis der Peilspannungen der Winkel innerhalb dieses Quadranten. Bei der Simulation der Spannzungen durch das Goniometer wird über die einstellbaren Dämpfungsglieder das Amplitudenverhältnis der simulierten Peilspannungen über einen Bereich von beispielsweise 60 dB eingestellt und damit ein Winkel innerhalb eines Viertelkreises ohne Festlegung dieses Viertelkreises definiert.According to the invention, this output is achieved by a goniometer with the features given in claim 1. Characteristic of a particular The angle of incidence of an RF wave is, on the one hand, the amplitude ratio of the two Bearing voltages and, on the other hand, the sign ratio of the bearing voltages to one another and to the auxiliary voltage. By the polarity of the DF voltages in relation to the auxiliary antenna voltage the quadrant in which the wave is incident is determined by the amplitude ratio the bearing voltages of the angles within this quadrant. When simulating the Clamping tongues by the goniometer is controlled by the adjustable attenuators Amplitude ratio of the simulated bearing voltages over a range of, for example 60 dB is set and thus an angle within a quarter circle without any definition defined by this quarter circle.

Die Festlegung des Quadranten erfolgt über die Einstellung der Polarität der simulierten Peilspannungen zur Hilfsspannung. Die Einstellung der Polarität einer Peilspannung bezüglich der Hilfsspannung erfolgt durch Einstellen auf Gleichpheqigkeit bzw. Gegenphasigkeit zwischen Peilspannung und Hiiisspannung mittels eines 00/1800 Phasenschiebers im Winkelweg der Peilspannung.The quadrant is determined by setting the polarity the simulated bearing voltages for the auxiliary voltage. Setting the polarity A bearing voltage with respect to the auxiliary voltage is done by setting it to equality or phase out of phase between DF voltage and high voltage by means of a 00/1800 Phase shifter in the angular path of the bearing voltage.

Zur Erzeugung der Leistung ist ein frequenzvariabler X sen4nr vorgesehen, dessen abgegebene Leistung über ein leistungsteilendes Bauteil, beispielsweise einen auch als"hybrid åunction" bekannten Leistungsteiler mit drei Ausgängen auf die drei Anschlüsse des Goniometers unter Zwischenschaltung der Phasen- und Dämpfungsglieder verteilt wird. Die Einstellung der 00/1800 Phasenschieber und der Dämpfungsglieder erfolgt über besondere hierfür vorgesehene Mittel. Es läßt sich im allgemeinen nicht vermeiden, daß die Phase des Signals über dem Weg zwischen den Ausgängen des Leistungsteilers bis zu den Anschlüssen des Goniometers frequenzabhängig beeinflußt wird, so daß die relative Phasenlage von Peilspannungen und Hilfsspannung sich durch bloße Änderung der Frequenz verschiebt.A frequency-variable X sen4nr is provided to generate the power, its output over a power-sharing component, for example a power divider with three, also known as a "hybrid function" Outputs to the three connections of the goniometer with the interposition of the phase and attenuators is distributed. The setting of the 00/1800 phase shifters and the attenuators are carried out using special means provided for this purpose. It leaves In general, the phase of the signal cannot be avoided over the path between the outputs of the power splitter up to the connections of the goniometer depending on the frequency is influenced, so that the relative phase position of DF voltages and auxiliary voltage shifts by simply changing the frequency.

Um dem zu begegnen, kann entweder der Signalweg für die Hilfsspannung mit den gleichen Bauteilen aufgebaut werden, wie sie in den Signalwegen zur Erzeugung der Peilspannungen angeordnet sind. Vorteilhaft, da einfacher, ist es jedoch,im Signalweg der Hilfsspannung ein einfach aufgebautes phasenbeeinflussendes Glied anzubringen, an dessen Genauigkeit nur geringe Anforderungen gestellt werden, da die Phasenlage der Hilfsspannung bezüglich der Peilspannungen nur zur Seitenkennung, d. h. zur Auswahl des richtigen Quadranten benötigt wird, und hierfür bereits eine Einstellgenauigkeit von etwa 300 ausreicht.To counter this, either the signal path for the auxiliary voltage be built with the same components as they are in the signal paths for generation the bearing voltages are arranged. However, it is advantageous, since it is simpler, to use the Signal path of the auxiliary voltage a simply constructed phase-influencing element to attach, the accuracy of which only low demands are made, since the phase position of the auxiliary voltage with respect to the DF voltages is only used for side identification, d. H. is needed to select the correct quadrant, and for this already one Setting accuracy of about 300 is sufficient.

Die Einstellung der Phasenglieder und der Dämpfungsglieder erfolgt durch externe Eingabe eines Frequenz- und eines Winkelwertes. Über diese Eingabe wird der Meßsender auf die gewünschte Frequenz eingestellt und werden durch die genannten Mittel zum Einstellen die Steuergrößen (beispielsweise Spannung oder Strom) zum Einstellen der Dämpfungsglieder und der Phasenschieber in Abhängigkeit von den eingegebenen Werten auf den entsprechenden Sollwert eingeregelt. Die Werte für die Einstellung dieser Steuergrößen in Abhängigkeit von dem gewünschten Dämpfungsverhältnis und der Frequenz können in Form von Funktionen oder in tabellariecher Form gespeichert sein und werden aus -^n eingegebenen Werten für Frequenz und Winkel berechnet bzw. aus den Speichertabellen abgerufen. Da im allgemeinen eine digitale Vorgehensweise sowohl bei der Eingabe als auch bei der Speicherung bevorzugt wird, ist es gemäß einer vorteilhalten Ausgestaltung der Erfindung vorgesehen, die Mittel zum Einstellen der Dämpfungsglieder und Phasenschieber mit Einrichtungen zur Digital/Analog-Wandlung zu versehen.The phase elements and the attenuators are set by external input of a frequency and an angle value. About this input the test transmitter is set to the desired frequency and the named means for setting the control variables (for example voltage or current) to adjust the attenuators and the phase shifter depending on the entered values are adjusted to the corresponding setpoint. The values for the Adjustment of these control variables depending on the desired damping ratio and the frequency can be in the form of functions or in the tabular browser Shape and are made from - ^ n entered values for frequency and angle calculated or retrieved from the storage tables. Since in general a digital Approach is preferred for both input and storage, it is provided according to an advantageous embodiment of the invention, the means for setting the attenuators and phase shifters with devices for digital / analog conversion to provide.

Zur Impedanzanpassung sind bei einer günstigen Ausführungsform der Erfindung vor den Anschlüssen des Gonioalters zusätzliche fest eingestellte Dämpfungsglieder vorgeseFx . Diese können für den Anschluß der Hilfsspannung und die Anschlüsse der Peilspannungen verschiedene Werte aufweisen.For impedance matching, in a favorable embodiment, the Invention of additional fixed attenuators in front of the connections of the Gonioalters providedFx. These can be used for the connection of the auxiliary voltage and the connections of the Bearing voltages have different values.

Da die Dämpfungsglieder in den Signalwegen der beiden Peilspannungen im allgemeinen auf verschiedene Dämpfungswerte eingestellt sind, ergibt sich daraus bei Verwendung phasenbeeinflussender Dämpfungsglieder eine für die beiden Peilspannungen unterschiedliche Phasenlage. Um diesen Mangel auszugleichen, ist es gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung vorgesehen, daß die einstellbaren Dämpfungsglieder jeweils im Signalweg eine erste, durch einen ersten Steuerstrom einstellbare Diode und in einem Dämpfungszweig zwischen Signalweg und Bezugspotential eine zweite, durch einen zweiten Steuerstrom einstellbare Diode aufweisen, und daß die Mittel zum Einstellen der Dämpfungsglieder die einzelnen Steuerströme so bemessen, daß unabhängig von der Frequenz und der eingestellten Dämpfung beide -mpfungsglieder die Phase des Signals in gleichem Maße beeinflussen. Die Einwirkung der verwendeten Dioden auf die Phase des Signals ist im allgemeinen abhängig vom eingestellten Arbeitspunkt, d. h. von der eingestellten Dämpfung. Durch die Anordnung einer Diode im Weg des durchgehenden Signals und einer weiteren Diode in einem Dämpfungszweig, die beide in ihrem Arbeitspunkt unabhängig voneinander eingestellt werden körnen, ist es möglich, die gleiche kombinierte Dämpfungswi,kung für verschiedene Phasenbeeinflussungen zu erhalten, indem die Arbeitspunkte der Dioden so verschoben werden, daß die gesamte dämpfende Wirkung zwar konstant bleibt, der Einfluß auf die Phase des Signals durch die Arbeitspunktverschiebung jedoch variiert werden kann. Auf diese Weise können in weitem Rahmen die beiden Dämpfungsglieder in den Signalwegen der beiden Peilspannungen bei beliebigem Dämpfungsverhältnis auf gleiche Phasenbeeinflussung abgestimmt werden. Die hierbei in den Signalwegen für die Peilspannungen auftretende Phasenverschiebung gegenüber der Hilfsspannung kann durch das bereits genannte phasenbeeinflussende Glied im Signalweg der Hilfsspannung kompensiert werden. Zur Erweiterung des einstellbaren Dämpfungsbereiches sind bei einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung anstelle der ersten Diode im Signalweg mehrere seriell geschaltete Dioden und anstelle der zweiten Diode im Dämpfungszweig mehrere parallel geschaltete Dioden vorgesehen. Als besonders vorteilhaft ist die Verwendung von PlN-Dioden in diesen Dämpfungsgliedern anzusehen.As the attenuators in the signal paths of the two DF voltages are generally set to different attenuation values, results from this if phase-influencing attenuators are used, one for the two bearing voltages different phase position. To make up for this deficiency, it is according to one advantageous development of the invention provided that the adjustable attenuators each in the signal path a first, adjustable by a first control current diode and in an attenuation branch between the signal path and the reference potential a second, have adjustable diode by a second control current, and that the means To adjust the attenuators, the individual control currents are dimensioned so that both attenuation elements regardless of the frequency and the set damping affect the phase of the signal to the same extent. The impact of the used Diodes on the phase of the signal is generally dependent on the set operating point, d. H. of the set damping. By arranging a Diode in the path of the continuous signal and another diode in an attenuation branch, both of which can be set in their working point independently of each other, it is possible to use the same combined damping effect for different phase influences to be obtained by shifting the operating points of the diodes so that the entire damping effect remains constant, the influence on the phase of the signal through however, the shift in the operating point can be varied. That way you can to a large extent the two attenuators in the signal paths of the two DF voltages be matched to the same phase influence with any damping ratio. The phase shift that occurs in the signal paths for the DF voltages with respect to the auxiliary voltage, the aforementioned phase-influencing Element in the signal path of the auxiliary voltage are compensated. To expand the adjustable Attenuation area are in place in an advantageous embodiment of the invention the first diode in the signal path several diodes connected in series and instead of the second diode in the attenuation branch several diodes connected in parallel are provided. The use of PIN diodes in these attenuators is particularly advantageous to watch.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Abbildungen veranschaulicht. Dabei zeigen FIG. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Prüfanordnung mit dem erfindungsgemäßen Goniometer und FIG. 2 eine günstige Ausführungsform der verwendeten Dämpfungsglieder.The invention is illustrated below with reference to the figures. Here, FIG. 1 shows the basic structure of a test arrangement with the one according to the invention Goniometer and FIG. 2 shows a favorable embodiment of the attenuators used.

Über die in FIG. 1 angegebene Steuereinrichtung 1 werden die gewünschten Werte für Frequenz und Winkel eingegeben.About the in FIG. 1 specified control device 1 are the desired Entered values for frequency and angle.

Diese Einheit steuert zum einen den frequenzvariablen Messender 2 und zum andern die Mittel 3 zum Einstellen der Phasenschiebnr und Dämpfungsglieder. Die von dem Meß wender abgegebene Leistung wird in dem leistungsteilenden Bauglied 4 auf die drei zu den Anschlüssen I, II und III des Goniometers führenden Signalwege aufgeteilt.On the one hand, this unit controls the frequency-variable measuring transmitter 2 and on the other hand the means 3 for setting the phase shift number and Attenuators. The output from the measuring turner is in the power-sharing Member 4 on the three leading to connections I, II and III of the goniometer Signal paths divided.

An den Signalwegen für die Peilspannungen werden die HF-Signale in den 00/1800 Phasenschiebern 5, 6 in ihrer gegenseitigen Polarität durch Einstellung über die Mittel 3 festgelegt. Dies entspricht der Einstellung eines der Quadranten. In den nachfolgenà einstellbaren Dämpfungsgliedern, die ebenfalls von den Mitteln 3 gesteuert werden, wird das für den eingegebenen Winkelwert erforderliche Amplitudenverhältnis der beiden Peilspannungen ergestellt. Im Signalweg der Hilfsspannung, die am Anschluß 1 abgenommen wird, findet sich das zur Phasenanpassung der Hilfsspannung an die in beiden Peilspannungssignalwegen gleiche Phasenverschiebung (beispielsweise durch Signallaufwege) verwendete phasenbeeinflussende Glied 9. Die Steuerung der Phasenglieder und der Dämpfungsglieder durch die Mittel 3 ist durch die Verbindung dieser Glieder mit dem Bauteil 3 durch Pfeile symbolisiert, wobei zur Steuerung eines dieser Glieder selbstverständlich durchaus mehr als eine Verbindungsleitung notwendig sein kann. Die Dämpfungsgileder '10, 11, 12 dienen zur Impedanzanpassung.On the signal paths for the DF voltages, the HF signals are in the 00/1800 phase shifters 5, 6 in their mutual polarity by setting set by means 3. This corresponds to the setting of one of the quadrants. In the following adjustable attenuators, which are also controlled by the means 3 is controlled, the amplitude ratio required for the entered angle value will be of the two bearing voltages. In the signal path of the auxiliary voltage that is connected to the connection 1 is removed, the phase adjustment of the auxiliary voltage to the Same phase shift in both DF signal paths (for example by Signal paths) used phase-influencing element 9. The control of the phase elements and the attenuator through the means 3 is through the connection of these links with the component 3 symbolized by arrows, whereby to control one of these members of course, more than one connection line may be necessary. The damping leather '10, 11, 12 are used for impedance matching.

Bei der in FIG. 2 dargestellten besonders günstigen Ausführungsform eines der in dem Goniometer verwendeten Dämpfungsglieder 7 wird das Signal von dem Phasenglied 5 kommend in das Dämpfungsglied eingespeist und das gedämpfte Signal zur Weiterleitung an das Impedanzanpaßglied 11 Un Anschluß II)abgegeben. Im durchgehenden Signalweg ist cLne erste Diode Dl angeordnet, deren Arbeitspunkt, d. h. deren dämpfende Wirkung durch den vom Bauteil 3 vorgegebenen Steuerstrom Jl eingestellt ist.In the case of the FIG. 2 shown particularly favorable embodiment one of the attenuators 7 used in the goniometer is the signal from the Phase element 5 coming fed into the attenuator and the attenuated signal for forwarding to the impedance matching element 11 Un connection II). In the continuous Signal path is arranged cLne first diode Dl whose operating point, d. H. their damping Effect is set by the control current Jl specified by component 3.

Der Steuerstrom J2 stellt den Arbeitspunkt einer zweiten Diode D2 ein, die in einem Dämpfungszweig zwischen dem durchgehenden Signalweg und dem Bezugspotential (Masse) angeordnet ist. Die in der Abbildung eingezeichneten Drosseln L dienen zur Abkopplung der HF-Signale vom Steuerstromkreis, entsprechend sperren die Kapazitäten die Wege für die Steuerströme. Die eingezeichneten Impedanzen R dienen zur Strombegrenzung. Bei einer Erhöhung des Steuerstroms J1 beispielsweise verringert sich die dämpfende Wirkung der Diode D1, verändert sich durch die Verschiebung des Arbeitspunktes jedoch auch gleichzeitig die phasenbeeinflussende Wirkung der Diode DI. Zum Ausgleich der geringeren Dämpfung durch die Diode D1 wird nun der Steuerstrom J2 für die Diode D2 soweit erhöht, daß die gesamte dämpfende Wirkung beider Dioden wieder gleich ist wie zuvor. Auch bei dieser Diode ändert sich nun die phasenbeeinflussende Wirkung. Während jedoch die Veränderung der dämpfenden Wirkung der einen Diode durch die andere Diode ausgeglichen wird, findet ein solcher Ausgleich in der phasenbeeinflussenden Wirkung nicht statt. Damit ergibt sich die Möglichkeit zur Einstellung der phasenbeeinflussenden Wirkung auch bei fest vorgegebener Dämpfung.The control current J2 represents the operating point of a second diode D2, which is in an attenuation branch between the continuous signal path and the Reference potential (ground) is arranged. The chokes shown in the figure L are used to decouple the HF signals from the control circuit, block accordingly the capacities the ways for the tax flows. The impedances R serve to limit the current. For example, when the control current J1 is increased if the damping effect of the diode D1 is reduced, it changes as a result of the shift of the operating point, however, at the same time also has the effect of influencing the phase Diode DI. To compensate for the lower attenuation by the diode D1, the Control current J2 for the diode D2 increased so far that the entire damping effect both diodes is the same as before. Also with this diode changes now the phase-influencing effect. However, while the change in the dampening The effect of one diode is balanced out by the other diode Compensation in the phase-influencing effect does not take place. This results in the Possibility of setting the phase-influencing effect even with a fixed one Damping.

Claims

Claims C Goniometer for checking a direction finder by simulation the N / S-, O / W- corresponding to a wave incident at a selectable angle and auxiliary antenna voltages, characterized by a power-sharing component (4) with one input and three outputs for dividing the frequency of a variable Measuring transmitter (2) output power, one each 00/1800 phase shifter (5, 6) and one adjustable attenuator (7, 8) between the second or

third output of the power-sharing component (4) and a second (II) or third (III) connection of the goniometer, and by means (3) for setting the phase shifter and attenuators.

2. Goniometer according to claim 1, characterized in that the means to adjust the attenuators the Setting values of the control variables depending on the desired damping ratio and possibly the frequency stored in the form of functions or tables.

3. Goniometer according to claim 1 or 2, characterized gekennzeicnnet that the means for adjusting the attenuators and phase shifter devices for digital / analog conversion of the setting values.

4. Goniometer according to one of claims 1 to 3, characterized by an adjustable phase-influencing element (9) via which the first output of the power-sharing component (4) connected to the first connection (I) of the goniometer is.

5. Goniometer according to claim 1, characterized by additional fixed adjusted attenuators (10, 11, 12) for impedance matching upstream of the connections (I, II, III) of the goniometer.

6. Goniometer according to one of claims 1 to 3, characterized in that that the adjustable attenuators in the signal path a first, through a first Control current (J1) adjustable diode (D1) and in the attenuation branch between the signal path and reference potential a second, adjustable by a second control current (J2) Diode (D2), and that the means (3) for adjusting the attenuators (7, 8) the control currents dimensioned so that regardless of the frequency and the set Attenuation both attenuators (7, 8) affect the phase of the signal to the same extent.

7. Goniometer n «h claim 4, characterized in that instead the first diode (D1) several diodes in series and instead of the second Diode (D2) several diodes are arranged in parallel.

8. Goniometer according to claim 8 or 7, characterized in that used as diodes PIN diodes.