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Einrichtung in Radaranlagen zur selbsttätigen Einleitung der automatischen Zielverfolgung
Die Aufgabe moderner Zielverfolgungs-Radargeräte zerfällt in zwei Teile. Erstens sollen während der sogenannten"Such"-Phase mogliche Ziele festgestellt werden. Zu diesem Zweck ist es bekannt, den umgebenden Raum periodisch ganz oder teilweise bezüglich Richtung und Distanz abzusuchen. Der abgesuchte Raumabschnitt ist gekennzeichnet durch Azimut und Elevation der Radarstrahlachse, während die Distanz durch Torschaltungen zur Laufzeitdiskriminierung der Echosignale, mit dem sogenannten Distanzfenster, festgelegt ist. Diese Torschaltungen lassen nur Echosignale, herrührend von einem ganz bestimmten Distanzbereich, wirksam werden.
Zweitens sollen einmal festgestellte Ziele dauernd verfolgt werden, d. h. der Radarstrahl soll der Eigenbewegung des Zieles folgen.
Der Übergang von "Suchen" auf "Folgen" soll im Interesse der Schnelligkeit und Bedienungsvereinfa- chung selbsttätig erfolgen. Die Lösung dieser Aufgabe wird durch die Echosignale von unbeweglichen Objekten, wie Gebäuden, Höhenzügen usw., erschwert. Es gibt eine Reihe von bekannten Methoden, solche "Fix-Echos" unwirksam zu machen. Eine erste benutzt den durch bewegte Objekte verursachten Dopplereffekt ("Moving Target Indication"), d. h. die Frequenzänderung der ausgesandten Wellenzüge. Eine andere Methode arbeitet mit einer Langendiskriminierung der Echosignale und benutzt die Tatsache, dass durch ausgedehnte Objekte Laufzeitunterschiede der Echosignale auftreten, wobei statt eines kurzen Impulses von gleicher Länge wie der Sendeimpuls ein verlängertes Signal empfangen wird.
Diese Methode eignetsichz. B. gutfürdieermittlungvon Flugzeugen, da solchenur eine geringe räumliche Ausdehnung be- sitzen.
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Einrichtung in Radaranlagen zur selbsttätigen Einleitung der automatischen Zielverfolgung in Abhängigkeit von der Dauer der Echosignale eines Objektes. Zwei Torimpulse mit konstantem gegenseitigen Abstand lassen nur Echosignale eines bestimmten Distanzbereiches im Empfänger wirksam werden. Dieser Distanzbereich ist gegeben durch den gegenseitigen Abstand der beiden Torimpulse, die mittlere Distanz durch die momentane Verzögerung der Torimpulse bezüglich des Sendeimpulses. Während der"Such"-Phase wird diese Verzögerung periodisch geändert, so dass sich Torimpulse und Echosignale zeitlich relativ zueinander bewegen.
Die Erfindung besteht in einer Zeitvergleichsschaltung, die ein Signal zur Einleitung der automatischen Zielverfolgung liefert, wenn beim Zusammenfallen der Echosignale eines Objektes und der Torimpulse das Zeitintervall vom Moment an, da sich erster Torimpuls und Echosignale überlappen. bis zum Moment, da sich nur noch zweiter Torimpuls und Echosignale überlappen, ein vorbestimmtes Zeitmass unterschreitet.
An Hand eines Ausführungsbeispieles lässt sich die Wirkungsweise einer Einrichtung nach der Erfindung ersehen. Fig. l zeigt das Blockschema der am Vorgang zur Einleitung der automatischen Zielverfolgung beteiligten Organe. Die Fig. 2a und 2b zeigen im Schema Echosignale und durch sie hervorgerufene Wirkungen. In Fig. l bedeutet 1 die Radarantenne, die hier als Empfangsantenne benutzt wird, und la den Radarsender. Der Empfänger 2 umfasst Hochfrequenz- und Videoverstärker und arbeitet auf den Diskriminator 3, der durch die Verzögerungsschaltung 4 gesteuert wird.
Das Ausgangssignal des Diskriminators wird bestimmt durch das vom Empfänger 2 herrührende verstärkte Echosignal 10und durch die von der Verzö- gerungsschaltung 4 abgeleiteten Torimpulse lla und llb. Die Ausgangssignale 12, 13 des Diskriminators 3 werden einer Zeitvergleichsschaltung 5 zugeführt, die den monostabilen Multivibrator 6 und das "Und"- Tor 7 umfasst. An die Zeitvergleictbschaltung ist die AufschalteinrichtungSangeschlossen, welchedie Um- schaltung von "Suchen" auf "Folgen" herbeiführt. Die Verzögerungsschaltung 4 sendet bei Anstoss durch
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den Senderauslöseimpuls 4a nach einer gewissen Verzögerungszeit zwei unmittelbar aufeinanderfolgende Torimpulse lia, lib aus.
Minimale und maximale Verzögerung entsprechen der minimalen respektive der maximalen Laufzeit der zu erwartenden Echosignale.
Bewegen sich während des Suchvorganges die Torimpulse z. B. auf die Echosignale zu und beginnt sich der. erste Torimpuls 11a mit den Echosignalen 10 zu überlappen, so entsteht am Diskriminator Sein Ausgangssignal 12 bis zu dem Moment, da sich auch'der zweite Torimpuls 11b mit den Echosignalen 10 überlappt. Der Diskriminatorausgang ist spannungslos, so lange sich beide Torimpulse mit den Echosignalen überlappen.
Wenn sich nun der erste Torimpuls 11a nicht mehr mit den Echosignalen 10 überlappt, entsteht wiederum ein Ausgangssignal 13, bis zu dem Moment, da sich auch der zweite Torimpuls llb nicht mehr mit ihnen überlappt.
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und 2b sind diese VerhälmisseEchosignal, aufwelcheszusichzeitlich die beiden Torimpulse lia, llb bewegen. 12 ist das aus der Über- lappungdeserstenTorimpulsesllamit dem Echosignal 10 resultierende Ausgangssignal des Diskriminators, 13 analog das durch den zweiten Torimpuls llb hervorgerufene Ausgangssignal. Die Zeit, die zwischen
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Das Ausgangssignal 12 lost in def Zeitvergleichsschaltung 5 den monostabilen Multivibrator 6 aus.
Der von ihm erzeugte Impuls 14 wird zusammen mit dem DiskriminatorausgangsimpuIs 13dem "Und"-Tor 7 zugeführt. Das Tor erzeugt nur dann ein Signal zur Auslösung der Aufschalieinrichtung 8, wenn der Impuls 13 mit dem Multivibratorimpuls 14 zusammenfällt. Die maximale Dauer eines Echosignals, das zur Einleitung der automatischen Zielverfolgung führt, ist also gegeben durch die Dauer desMultivibratorim- pulses 14 und die Geschwindigkeit, mit der die Torimpulse 11a, 11b relativ zu den Echosignalen 10 bewegt werden.
In Fig. 2a sind die Echosignale zu lang, um zu einer Aufschaltung zu führen, die Suchbewegung dauert alo an. In Fig. 2b sind die Echosignale 10 genügend kurz Die Impulse 12 und 13 folgen unmittelbar nacheinander, das "Und"-Tor löst die Aufschalteinrichtung Saus. Das"Und"-Toï kann beispielsweise eine Kaltkathodenröhre mit zwei Steuergittern sein, in deren Anodenleitung sich ein Relais befindet.
Da die beschriebene Einrichtung eine zeitliche Koinzidenz von Impulsen als Kriterium für die Einleitung der automatischen Zielverfolgung benutzt, ergibt sich eine gewisse Unempfindlichkeit gegen Rauschsignalspitzen. Andere Einrichtungen benutzen Schwellwertdiskriminierschaltungen, die daher auf Rauschsignal empfindlich sind.
In den Fig. 3-5 sind die Schaltungen der Stufen 3, 4und 5schematisch dargestellt.
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3gangsklemme 36 gelangt ein vom Phasenschieber der Distanzmesseinrichtung abgeleiteter Synchroniserimpuls an die Anode der Röhre 30. Der erste Torimpuls tritt an der Ausgangsklemme 37 auf. Der zweite, an der Ausgangsklemme 38 auftretende Torimpuls wird aus dem ersten Torimpuls über eine aus Spulen und Kondensatoren bestehende Verzögerungsleitung 39 gewonnen. Die beiden Torimpulse sind je 0, 5us langundfolgenmiteinemAbstandvonImpusmittezuImpulsmittevon0,5 saufeinander.
Fig. 4 zeigt das Schaltungsschema des Diskriminators 3 in Fig. l. Aufbau und Wirkungsweise eines derartigen Diskriminators sind an sich bekannt (Chance, Hulsizer, Mac Nichol & Williams "Electronic
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der Koinzidenz der Echoimpulse 10 eines bestimmten Zieles mit den Impulsen lia vom ersten Tor ein positiver Signalstrom 12 und während der Koinzidenz der Echoimpulse desselben Zieles mit den Impulsen llb vom zweiten Tor ein negativer Signalstrom 13 zum Integrationsglied 49. Der zeitliche Abstand dieser beiden Signalströme ist ein Mass für die Länge der Echoimpulse.
Soferne beide Torimpulse lia und llb mit dem Echosignal 10 koinzidieren, entsteht am Ausgang 48 des Diskriminators (Fig. 4) kein Signalstrom, da der Integrator 49 (Fig. 4) durch das vom Torimpuls lia ausgeblendete Echosignal aufgeladen und durch dasje-
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nige vom Torimpuls Ilb mitumgekehrtem Vorzeichenentladen wird.
Das Schaltungsschema der Zeitvergleichsschaltung 5 in Fig. 1 zeigt Fig. 5. Die Röhre 50 ist als mono-
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51 (Thyratron) gebildet, die in ihrem Anodenkreis ein Relais 52 zur Auslösung der Aufschalteinrichtung (8 in Fig. l) enthält. Die Röhre 53 dient zur Verstärkung und Phasenumkehr. Die an der Ausgangsklemme 48 (Fig. 4) des Diskriminators entnommenen Signale werden der Eingangsklemme 54der Zeitvergleichsschaltung zugeführt. Das erste, positive Signal gelangt über ein Ventil 55 an das erste Gitter der Röhre 50 und löst den Multivibrator aus. Mit dem veränderbaren Widerstand 56 lässt sich das Ansprechniveau des Multivibrators einstellen.
Am Ausgang des Multivibrators entsteht ein Impuls von konstanter Dauer und Amplitude, der an das der Anode näherliegende Steuergitter der Röhre 51 gelegt wird. Über die Leitung 57 gelangen die Eingangssignale auch zur Röhre 53. Das Gitter der Röhre 53 ist jedoch derart vorgespannt, dass in derselben nur das zweite, negative Signal wirksam wird. Am Ausgang der Röhre 53 entsteht ein positiver Impuls, der an das der Kathode näherliegende Steuergitter der Röhre 51 gelegt wird und dessen Amplitude mit dem veränderbaren Widerstand 58 einstellbar ist. Die Dioden 59 dienen zum Schutz gegen Übersteuerung.
Die Röhre 51 wird nur gezündet, wenn beide Steuergitter gleichzeitig positiv beaufschlagt werden.
Der durch das erste, positive Diskriminator-Signal ausgelöste Multivibratorimpuls bereitet'während seiner Dauer die Röhre 51 zur Zündung vor. Das zweite, negative Diskriminator-Signal bewirkt die Zündung der Röhre 51, sofern in diesem Zeitpunkt der Multivibratorimpuls nicht bereits beendet ist, d. h. wenn die Zündvorbereitung nicht bereits wieder aufgehoben ist. Die Röhre 51 kann demnach nur dann zünden und das Relais 52 zum Ansprechen bringen, wenn der zeitliche Abstand der Diskriminator-Signale kürzer ist als die Dauer des Multivibratorimpulses. Die vorgegebene Dauer des Multivibratorimpulses bestimmt also dielängste Echosignaldauer, bis zu der eine Auslösung der Aufschalteinrichtung erfolgen soll.
PATENTANSPRÜCHE :
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seitigen Abstand, deren Verzögerung bezüglich des Sendeimpulses periodisch geändert wird, so dass sich Echosignale und Torimpulse zeitlich relativ zueinander bewegen, zur Ausblendung der Echosignale eines bestimmten Distanzbereiches dienen, gekennzeichnet durch eine Zeitvergleichsschaltung z die teim zeitlichen Zusammenfallen der Echosignal-, (10) eines Objektes und der Torimpulse (alla, 11b) ein Signal zur Einleitung der automatischen Zielverfolgung liefert, wenn das Zeitintervall vom Moment der zeitlichen Überlappung der Echosignale (10) mit dem ersten Torimpuls (lia) an bis zum Moment der alleini- gen Überlappung nur noch mit dem zweiten Torimpuls (l1b)
ein vorbestimmtes Zeitmass unterschreitet.