Hackaday

uważamy nawigację radiową i znajdowanie kierunku za coś dość nowoczesnego. Jednak może cię zaskoczyć, że znalezienie kierunku jest prawie tak stare jak samo radio. W 1888 Heinrich Hertz zauważył, że sygnały były najsilniejsze, gdy w jednej orientacji anteny pętlowej i najsłabsze obracały się o 90 stopni. W 1900 roku eksperymentatorzy zauważyli, że dipole wykazują podobne zachowanie i nie minęło dużo czasu, zanim anteny zostały wykonane, aby obracać się, aby zmaksymalizować sygnał lub zlokalizować Nadajnik.

oczywiście jest jeden problem. W rzeczywistości nie można powiedzieć, która strona anteny wskazuje na sygnał za pomocą pętli lub dipola. Więc jeśli antena jest skierowana na północ, sygnał może być na północ, ale może być również na południe. Mimo to, w niektórych przypadkach to wystarczająca informacja.

John Stone opatentował taki system w 1901 roku. Znany eksperymentator radiowy Lee De Forest również miał w 1904 roku nowatorski system. Wszystkie te systemy borykały się z różnymi problemami. Przy częstotliwościach fal krótkofalowych propagacja wielościeżkowa może zmylić odbiornik, podczas gdy sygnały długofalowe wymagają bardzo dużych anten. Większość anten poruszała się, ale niektóre — jak Marconi — używały wielu elementów i przełącznika.

istnieją jednak szczególne przypadki, w których ograniczenia te są dopuszczalne. Na przykład, gdy Pan Am potrzebował nawigować nad oceanem w latach 30., Hugo Leuteritz, który wcześniej pracował w RCA, użył anteny pętli na lotnisku, aby zlokalizować nadajnik w samolocie. Ponieważ wiedziałeś, po której stronie anteny musi być samolot, wykrywanie dwukierunkowe nie stanowiło problemu.

podstawowa nawigacja

Nawigacja radiowa zawdzięcza wiele zwykłej nawigacji i Geodezji. Zamiast zobaczyć latarnię morską, słońce lub gwiazdę, widzisz nadajnik radiowy.

zastanów się, że jesteś w polu, które ma maszt na nim i znasz dokładną lokalizację i wysokość słupa. Jeśli jesteś gdzieś w terenie i chcesz wiedzieć, gdzie jesteś, możesz użyć drążka. Widzisz biegun i mierzysz kąt do bieguna. Ponieważ znasz wysokość i kąt, możesz użyć geometrii, aby narysować okrąg wokół bieguna, na którym musisz być.

oczywiście możesz być w dowolnym miejscu na okręgu – co nawigatorzy nazywają linią pozycji. Ale co, jeśli miałbyś dwa bieguny? Możesz narysować dwa okręgi. Jeśli masz szczęście, koła dotkną się dokładnie w jednym punkcie i tam jesteś. Jednak bardziej powszechne jest posiadanie dwóch punktów i — przypuszczalnie-jeden będzie bardzo daleko od miejsca, w którym powinieneś być, a drugi będzie blisko miejsca, w którym powinieneś być.

nawet z prostą parą pętli, możesz zrobić tę samą sztuczkę, jeśli są wystarczająco daleko od siebie. Jeśli stacja pokazuje kąt 30 stopni (lub 210 stopni; jest niejednoznaczne) do nadajnika i stacji dwa pokazuje kąt 300 stopni, można triangulować, rysując dwie linie i zaznaczając, gdzie się krzyżują.

ulepszenia

mimo to było zapotrzebowanie na coś lepszego. W 1909 roku Ettore Bellini i Alessandro Tosi wprowadzili innowację. System Bellini-Tosi wykorzystywał dwie anteny pod kątem prostym, które zasilały cewki. Trzecia pętla poruszała się wewnątrz cewek, aby znaleźć kierunek. Dzięki temu Duże anteny pozostały nieruchome. Do 1920 roku były one dość powszechne i pozostały tak aż do 1950 roku.

do 1919 roku brytyjski inżynier Frank Adcock wymyślił system, który używał czterech anten pionowych, Monopoli lub dipoli. Ten układ połączył anteny, aby skutecznie utworzyć kwadratową pętlę, która ignoruje sygnały spolaryzowane poziomo, zmniejszając w ten sposób odbiór fal skalnych. Anteny adcocka były często używane z detektorami Bellini-Tosi.

uderzenia pioruna

w 1926 roku Brytyjczyk Robert Watson-Watt próbował wykryć błyskawice, aby pomóc lotnikom i marynarzom uniknąć burz. Sygnały błyskawic są bardzo szybkie, ale doświadczonemu operatorowi zajęło około minuty, aby ustawić detektor Bellini-Tosi. Dzięki połączeniu anteny Adcocka z oscyloskopem, Watt był w stanie szybko zablokować piorun lub nadajnik radiowy.

wojskowy wykrywacz kierunku wysokiej częstotliwości lub huff-duff okazał się nieoceniony podczas wojny. Niemieckie U-Booty utrzymywały krótkie transmisje, aby uniknąć wykrycia, ale z “huff-duff” nie miało to znaczenia. Niemcy nie zorientowali się co do poprawy technologii i szacunki mówią, że 25% zatonięcia U było spowodowane przez huff-duff.

czasy współczesne

współczesne systemy są znacznie bardziej wyrafinowane przy użyciu pętli z blokadą fazową i innych technik. Chociaż niektóre wczesne systemy, takie jak ten używany przez Pan Am, używały nadajników w płaszczyźnie i odbiorników na ziemi, większość systemów robi coś przeciwnego. Starsze ADF-automatic direction finding-zestawy wykorzystywały zmotoryzowane anteny do lokalizowania znanych nadajników. Nowoczesne zestawy wykorzystują system Marconi z wieloma antenami, chociaż przełącznik jest w tym przypadku elektroniczny.

krótkofalowcy lubią polowanie na lisy — część imprezy znanej jako “radiosport” w większości świata — która jest zasadniczo zabawą w chowanego graną za pomocą nadajnika radiowego. Więcej można zobaczyć w poniższym filmie.

można by pomyśleć, że GPS zrobił kierunek radiowy znalezienie rzeczą przeszłości. Jednakże, jeśli się nad tym zastanowić, GPS jest czymś w rodzaju innej formy znajdowania kierunku radiowego. Zamiast używać łożyska anteny, mierzysz czas przybycia sygnału, ale jest to ten sam pomysł. Opóźnienie czasowe daje okrąg od znanej pozycji satelity. Wykonywanie wielu kręgów wokół wielu satelitów daje dokładną pozycję.

oczywiście, technologia jest daleka od anteny pętli Hertza. Ale kierunek radiowy jest nadal kluczowym elementem nowoczesnych systemów nawigacyjnych.