Hackaday

we denken aan radionavigatie en het vinden van richting als iets vrij modern. Het zal je echter verbazen dat direction finding bijna zo oud is als radio zelf. In 1888 merkte Heinrich Hertz op dat de signalen het sterkst waren wanneer ze in één richting van een lusantenne stonden en de zwakste 90 graden draaiden. Door 1900, onderzoekers opgemerkt dipolen vertonen soortgelijk gedrag en het duurde niet lang voordat antennes werden gemaakt om te draaien om ofwel maximaliseren signaal of lokaliseren van de zender.

natuurlijk is er één probleem. Je kunt eigenlijk niet zeggen welke kant van de antenne naar het signaal wijst met een lus of een dipool. Dus als de antenne naar het noorden wijst, is het signaal misschien naar het noorden, maar ook naar het zuiden. Toch, in sommige gevallen is dat genoeg informatie.John Stone patenteerde een dergelijk systeem in 1901. De bekende radio-experimentator Lee De Forest had ook een nieuw systeem in 1904. Deze systemen hadden allemaal te maken met een verscheidenheid aan problemen. Bij kortegolf frequenties, multipath voortplanting kan verwarren de ontvanger en terwijl lange golf signalen nodig hebben zeer grote antennes. De meeste antennes bewogen, maar sommige — zoals een van Marconi-gebruikten meerdere elementen en een schakelaar.

er zijn echter speciale gevallen waarin deze beperkingen aanvaardbaar zijn. Toen Pan Am bijvoorbeeld in de jaren dertig vliegtuigen over de oceaan moest navigeren, gebruikte Hugo Leuteritz, die voor Pan Am bij RCA had gewerkt, een lusantenne op de luchthaven om een zender op het vliegtuig te lokaliseren. Omdat je wist aan welke kant van de antenne het vliegtuig moet staan, was de bidirectionele detectie geen probleem.

basisnavigatie

radionavigatie heeft veel te maken met gewone hemelnavigatie en landmeten. In plaats van een vuurtoren, de zon of een ster te zien, zie je een radiozender.

U bevindt zich in een veld met een vlaggenmast erop en u kent de exacte locatie en hoogte van de paal. Als je ergens in het veld bent en wilt weten waar je bent, kun je de paal gebruiken. Je ziet de paal en meet de hoek met de paal. Omdat je de hoogte en de hoek kent, kun je geometrie gebruiken om een cirkel rond de pool te tekenen waar je op moet zijn.

natuurlijk kunt u overal op de cirkel zijn – wat navigators een lijn van positie noemen. Maar wat als je twee palen had? Je kunt twee cirkels tekenen. Als je geluk hebt, zullen de cirkels elkaar op precies één punt raken en dat is waar je bent. Het komt echter vaker voor dat er twee punten zijn en — vermoedelijk — één zal heel ver weg zijn van waar je zou moeten zijn en één zal dicht bij waar je zou moeten zijn.

zelfs met een eenvoudig paar lussen kunt u hetzelfde trucje doen als ze ver genoeg uit elkaar liggen. Als station een Toont een hoek van 30 graden (of 210 graden; het is dubbelzinnig) om de zender en station twee toont een hoek van 300 graden, kunt u driehoeksmeting door het tekenen van twee lijnen en noteren waar ze kruisen.

verbeteringen

toch was er vraag naar iets beters. In 1909 introduceerden Ettore Bellini en Alessandro Tosi een innovatie. Het Bellini-Tosi systeem gebruikte twee rechte antennes die spoelen voedden. Een derde lus bewoog in de spoelen om de richting te vinden. Hierdoor konden de grote antennes stil blijven staan. In de jaren 1920 waren deze vrij algemeen en dat bleef zo tot de jaren 1950.

in 1919 kwam de Britse ingenieur Frank Adcock met een systeem dat vier verticale antennes gebruikte, ofwel monopolen of dipolen. Deze opstelling bedraadde de antennes om effectief een vierkante lus die horizontaal Gepolariseerde signalen negeert te maken, waardoor de ontvangst van hemelgolven wordt verminderd. Adcock antennes werden vaak gebruikt met Bellini-Tosi detectoren.

blikseminslagen

in 1926 probeerde Brit Robert Watson-Watt bliksem te detecteren om piloten en matrozen te helpen stormen te vermijden. Bliksemsignalen zijn erg snel, maar het duurde ongeveer een minuut voor een ervaren operator om een Bellini-Tosi detector op te stellen. Door het koppelen van een Adcock antenne en een oscilloscoop, Watt was in staat om snel vast te zetten op een bliksemschicht of een radiozender.

de militaire hoogfrequente richtingszoeker of huff-duff bleek van onschatbare waarde tijdens de oorlog. De Duitse U-boten hielden de uitzendingen kort om detectie te voorkomen, maar met de huff-duff, dat maakte niet uit. De Duitsers kwamen niet achter de technologische verbetering en schattingen zijn dat 25% van het zinken van de U-boot te wijten was aan de huff-duff.

moderne tijden

moderne systemen zijn veel geavanceerder door gebruik te maken van fase-vergrendelde lussen en andere technieken. Hoewel sommige vroege systemen, zoals die van Pan Am, zenders in het vliegtuig en ontvangers op de grond gebruikten, doen de meeste systemen het tegenovergestelde. Oudere ADF-automatic direction finding-sets gebruikt gemotoriseerde antennes om bekende zenders te lokaliseren. Moderne sets gebruiken het Marconi systeem met meerdere antennes, hoewel de schakelaar in dit geval elektronisch is.

exploitanten van hamradio ‘ s houden van vossenjacht — onderdeel van het evenement dat in het grootste deel van de wereld bekend staat als “radiosport” — dat voornamelijk verstoppertje speelt met een radiozender. U kunt meer zien in de video hieronder.

je zou kunnen denken dat GPS het vinden van radiorichting tot het verleden heeft gemaakt. Echter, als je erover nadenkt, GPS is een soort van andere vorm van radiorichtingsvinding. In plaats van een lager van een antenne te gebruiken, meet je de aankomsttijd van het signaal, maar het is hetzelfde idee. De vertraging geeft u een cirkel vanaf de bekende positie van de satelliet. Het maken van meerdere cirkels rond meerdere satellieten geeft je een exacte positie.

zeker, de technologie is verre van Hertz ‘ lus antenne. Maar radiorichtingis nog steeds een belangrijk onderdeel van moderne navigatiesystemen.