Hackaday

vi tænker på radionavigation og retningsfinding som noget ret moderne. Imidlertid, det kan overraske dig, at retningsfinding er næsten lige så gammel som selve radioen. I 1888 bemærkede Heinrich Herts, at signalerne var stærkest, når de var i en retning af en loopantenne og svageste 90 grader roterede. I 1900 bemærkede eksperimenter, at dipoler udviser lignende opførsel, og det varede ikke længe, før antenner blev lavet til at rotere for enten at maksimere signalet eller lokalisere senderen.

selvfølgelig er der et problem. Du kan faktisk ikke fortælle, hvilken side af antennen der peger på signalet med en løkke eller en dipol. Så hvis antennen peger mod nord, kan signalet være mod nord, men det kan også være mod syd. Alligevel er det i nogle tilfælde nok information.

John Stone patenterede et system som dette i 1901. Den velkendte radioeksperimentator Lee De Forest havde også et nyt system i 1904. Disse systemer LED alle af en række problemer. Ved kortbølgefrekvenser kan multipath-udbredelse forvirre modtageren, og mens langbølgesignaler har brug for meget store antenner. De fleste af antennerne flyttede, men nogle — som en af Marconi — brugte flere elementer og en kontakt.

der er dog særlige tilfælde, hvor disse begrænsninger er acceptable. For eksempel, da Pan Am havde brug for at navigere fly over havet i 1930 ‘ erne, brugte Hugo Leuterit, der havde arbejdet hos RCA før Pan Am, en loopantenne i lufthavnen til at lokalisere en sender på flyet. Da du vidste, hvilken side af antennen flyet skal være på, var tovejsdetekteringen ikke et problem.

grundlæggende Navigation

radionavigation skylder meget almindelig himmelnavigation og landmåling. I stedet for at se et fyrtårn, solen eller en stjerne, ser du en radiosender.

overvej at du er i et felt, der har en flagstang på det, og du kender den nøjagtige placering og højde af stangen. Hvis du er et sted i marken og vil vide, hvor du er, kan du bruge stangen. Du ser stangen og måler vinklen til stangen. Da du kender højden og vinklen, kan du bruge geometri til at tegne en cirkel rundt om stangen, som du skal være på.

selvfølgelig kan du være hvor som helst på cirklen — hvad navigatører kalder en positionslinje. Men hvad nu hvis du havde to poler? Du kan tegne to cirkler. Hvis du er heldig, vil cirklerne røre på nøjagtigt et tidspunkt, og det er her du er. Imidlertid, det er mere almindeligt at have to punkter, og — formodentlig — en vil være meget langt væk fra, hvor du burde være, og en vil være tæt på, hvor du skal være.

selv med et simpelt par løkker kan du gøre det samme trick, hvis de er langt nok fra hinanden. Hvis station man viser en vinkel på 30 grader (eller 210 grader; det er tvetydigt) til senderen og stationen to viser en vinkel på 300 grader, du kan triangulere ved at tegne to linjer og bemærke, hvor de krydser.

forbedringer

alligevel var der en efterspørgsel efter noget bedre. I 1909 introducerede Ettore Bellini og Alessandro Tosi en innovation. Bellini-Tosi-systemet brugte to antenner i rette vinkler, der fodrede spoler. En tredje sløjfe bevægede sig inde i spolerne for at finde retningen. Dette gjorde det muligt for de store antenner at forblive stationære. I 1920 ‘erne var disse ret almindelige og forblev det indtil 1950’ erne.

i 1919 kom den britiske ingeniør Frank Adcock op med et system, der brugte fire lodrette antenner, enten monopoler eller dipoler. Dette arrangement kablede antennerne til effektivt at lave en firkantet løkke, der ignorerer vandret polariserede signaler, hvilket reducerer modtagelsen af himmelbølger. Adcock antenner blev ofte brugt med Bellini-Tosi detektorer.

lynnedslag

i 1926 forsøgte Brit Robert at opdage lyn for at hjælpe flyvere og sejlere med at undgå storme. Lynsignaler er meget hurtige, men det tog cirka et minut for en erfaren operatør at stille en Bellini-Tosi-detektor op. Ved at koble en Adcock-antenne og et oscilloskop var det muligt hurtigt at låse fast på en lynbolt eller en radiosender.

den militære højfrekvente retningsfinder eller huff-Duff viste sig uvurderlig under krigen. De tyske U-både holdt transmissioner korte for at undgå detektion, men med huff-duff var det ligegyldigt. Tyskerne fandt ikke ud af teknologiforbedringen, og estimaterne er, at 25% af U-bådsænkning skyldtes huff-Duff.

moderne tider

moderne systemer er meget mere sofistikerede ved hjælp af faselåste sløjfer og andre teknikker. Selvom nogle tidlige systemer som den, der blev brugt af Pan Am, brugte sendere på flyet og modtagere på jorden, gør de fleste systemer det modsatte. Ældre ADF-automatiske retningsfindingssæt brugte motoriserede antenner til at lokalisere kendte sendere. Moderne sæt bruger Marconi-systemet med flere antenner, selvom kontakten er elektronisk i dette tilfælde.

Ham — radiooperatører nyder rævejagt — en del af begivenheden kendt som “radiosport” i det meste af verden-som i det væsentlige er skjult, der spilles med en radiosender. Du kan se mere i videoen nedenfor.

du tror måske, at GPS har gjort radio retning at finde en saga blot. Men hvis du tænker over det, er GPS en slags anden form for radioretningsfinding. I stedet for at bruge et leje af en antenne, måler du signal ankomsttid, men det er den samme ide. Tidsforsinkelsen giver dig en cirkel fra satellitens kendte position. At lave flere cirkler omkring flere satellitter giver dig en nøjagtig position.

selvfølgelig er teknologien langt fra Herts loop antenne. Men radioretning er stadig en vigtig del af moderne navigationssystemer.