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Summen-Differenz-Peilgerät
Die Erfindung betrifft Summen-Differenz-Peilgeräte, wie sie beispielsweise unter der Bezeichnung
Monopuls-Radargeräte bekannt sind.
Das Monopuls-System dient zur Vermessung von Strahlungsquellen, deren Richtung auf den Mess- punkt bezogen durch den Vergleich der empfangenen Wellen, die in zwei oder mehr Antennen gleich- zeitig eintreffen, bestimmt wird. Weisen diese Antennen unter sich eine endliche Entfernung auf, so genügt die Bestimmung des Phasenunterschiedes der von den Antennen eintreffenden Signale als Ver- gleichsgrösse. Bei unendlich kleinem Abstand zwischen den Antennen und bei gegeneinander verdrehten
Antennencharakteristiken werden die Winkelablagen durch Amplitudenvergleich der empfangenen Wellen gewonnen.
Ein Phasenvergleich-Radargerät ist in der USA-Patentschrift Nr. 2, 830,288 beschrieben. Die vier Primärstrahler sind symmetrisch zum Brennpunkt einer Reflektorantenne angeordnet. Die empfangenen Signale seien mit A, B, C und D bezeichnet. In einem Vergleichsnetzwerk werden diese vier Signale in der nachfolgend beschriebenen Weise überlagert : Die Summe A + B + C + D gibt das Referenzsignal, das das Empfangssignal bezüglich Distanzinformation und Indikatoraussteuerung auswertet, Ein erstes Differenzsignal (A-B) + (C-D) enthält die Grösse des Höhenwinkelfehlersignals und ein zweites Differenzsignal (A+B) - (C+D) enthält die Grösse des Seitenfehlersignals. Das Referenzsignal ist je nach Zielablage in Phase oder in Gegenphase mit den Winkelfehlersignalen und ergibt durch einen Phasenvergleich die Fehlerrichtungsinformation.
Diese drei Informationen gelangen vom Vergleichsnetzwerk über je einen Wellenleiter zu den Mischstufen zwecks Umsetzung auf den zwischenfrequenten Träger und darauf in die Zwischenfrequenzverstärker.
Das Vergleichsnetzwerk selbst besteht vorzugsweise aus vier Verzweigungsgliedern, die als"Ma- gische T" bekannt sind und aus je zwei T-Gliedern bestehen.
Die Messgenauigkeit des Radargerätes wird in erster Linie durch die Güte des Vergleichsnetzwerkes gegeben. Es ist jedoch absolut unumgänglich, dass die einzelnen Empfangssignale zwischen dem Eingang in die Primärstrahler und dem Eingang der Phasenvergleichsstufe durch identische Leiterelemente geführt werden. Vor allem müssen Leiterzüge bezüglich der Phasenverschiebung identisch sein. Mit der bekann- ten Technik der Wellenleiter ist es möglich, mehrere Wellenleiter elektrisch genau gleich lang zu bauen, indem eine entsprechende geometrische Verlegung der Wellenleiter vorgesehen wird. In den meisten Fällen werden die Reflektoren von vorne ausgeleuchtet, so dass die Primärstrahler auf der Vorderseite der Reflektoren verlaufen.
Die Wellenleiter müssen deshalb derart angeordnet sein, dass die Überdeckung der Strahlungsfläche möglichst klein ist, was mit Wellenleitern gleicher Länge kaum realisierbar ist.
Die Phaseneichung erfordert das Einkoppeln eines Testsignals in alle drei Hohlleiter, das in bezug auf eine Referenzebene in allen Leitern gleichphasig ist. Eine erste Möglichkeit zur Einkopplung besteht darin, dass ein Eichsignal über eine Richtungskoppleranordnung in die drei Hohlleiter eingekoppelt wird.
Diese Anordnung wird aufwendig, und die verlangte Phasengleichheit ist schwer erfüllbar.
Eine weitere Möglichkeit zur Einkopplung des Eichsignals bietet die Einkopplung in das Vergleichsnetzwerk mittels dreier magischer T. Die damit in einer Referenzebene gleichphasige Phasenfront wird über Kreuzkoppler in die Hohlleiter eingekoppelt. Bei übereinstimmenden Kopplern und gleichen Abständen der Hohlleiter ist die Einkopplung von Wellen mit der verlangten Genauigkeit möglich.
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Eine weitere offene Frage bildet der Ort der Einkopplung des Eichsignals. Da die Hohlleiter erst nach der Einkopplungsstelle überprüfbar sind, muss die Einkopplung möglichst nahe beim Vergleichsnetzwerk erfolgen. Die Ausführung ist nicht einfach, da sich das Vergleichsnetzwerk im Brennpunkt des Parabol- reflektors oder der Linse befindet. Die oben angeführten Kopplungsanordnungen bedingen bei einer Einkopplung in das Vergleichsnetzwerk eine umfangreiche Hohlleiteranordnung im Gebiet des Brennpunktes des Reflektors und zudem eine vierte Hochfrequenzzuführung zum Vergleichsnetzwerk. Diese Anordnung führt zu einer Verschlechterung der Strahlungscharakteristik.
Gemäss der brit. Patentschrift Nr. 594, 940 wurde auch schon bei einem Radargerät, bei dem die Pei- lung durch den Vergleich der Amplituden der empfangenen Echos erfolgt, innerhalb des Reflektors eine
Hilfsantenne zur Eichung bzw. automatischen Verstärkungsregelung der Verstärker der Messzeiger vor- gesehen.
Der Zweck der Erfindung ist die Schaffung einer Einrichtung bei einem Summen-Differenz-Peilgerät, die es gestattet, ein Eichsignal einzukoppeln, ohne dass der Aufwand an Hohlleitern vergrössert wird und bei der es möglich ist, eine gleichphasige Wellenfront in den drei Hohlleitern zu erzeugen.
Erfindungsgemäss wird dies dadurch erreicht, dass im Reflektor aber ausserhalb seines Zentrums eine
Hilfsantenne zur Abstrahlung eines Eichsignals derart angebracht ist, dass die über die Primärstrahler der Peilantenne empfangenen Wellen in einem an sich bekannten Vergleichsnetzwerk Summen- und Differenzsignale erzeugen, die an den Entnahmestellen im Vergleichsnetzwerk praktisch noch gleichphasig sind, und dass in jedem Hohlleiter zwischen dem Vergleichsnetzwerk und den Mischstufen ein Phasenschieber eingebaut ist.
Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der Erfindung dar, an dem die Erfindung im folgenden beschrieben ist.
Die Impulszentrale 1 steuert den Sender 2, der beispielsweise einen Modulator und ein oder mehrere Magnetrons enthält. Die hochfrequente Leistung gelangt in den Duplexer 3 mit einem TR-Schalter 4.
Zwischen dem Sender 2 und dem Richtungskoppler 7 liegt ein Hohlleiterschalter 5, mit dessen Hilfe die Senderenergie in den Richtungskoppler 7 oder auf eine reflexionsfreie Last 6 geführt wird. Am TR-Schalter 4 wird die Energie reflektiert und gelangt über den Summenkanal 15 in das Vergleichsnetzwerk 8. Das Vergleichsnetzwerk 8 besteht aus vier magischen T und ist in der vorerwähnten USA-Patentschrift Nr. 2, 830, 288 beschrieben. Die vier Primärstrahler 9,10, 11 und 12 strahlen die Senderenergie mit gleicher Phasenlage ab.
Das Empfangssignal gelangt über den Parobolreflektor 13 in die vier Primärstrahler 9... 12. Je nach Ablage des entfernt liegenden Senders von der Achse der Antenne sind die vier Anteile A, B, C, D der empfangenen Energie voneinander verschieden.
Im Vergleichsnetzwerk 8 werden nun nach bekannter Art ein Summensignal und zwei Differenzsignale gebildet. Über die Hohlleiter 14,15, 16 gelangen diese Signale auf den Duplexer 3 und die TR-Schaltung 17,18, die für Empfangssignale leitend sind. Von diesen wird das Signal durch die Hohlleiter 19, 20, 21 über je einen Phasenschieber 22, 23, 24 auf die Mischstufe 25, 26, 27 geführt. Die drei Phasenschieber 22,23, 24 gestatten die drei Hohlleiter zwischen dem Vergleichsnetzwerk 8 und den Mischstufen 25,26, 27 elektrisch gleich lang einzustellen.
Jeder der drei Mischstufen 25,26, 27 wird aus dem Lokaloszillator ein gleichphasiges Signal zugeführt. Die zwischenfrequenten Signale werden in drei gleichartig aufgebauten Verstärkern verstärkt und in Phasendiskriminatoren ausgewertet. Die letztgenannten Stufen sind in der Zeichnung mit 29, 30 und 31 bezeichnet.
Dem Eichoszillator 32 werden die Auslöseimpulse ebenfalls aus der Impulszentrale 1 zugeführt. Die im Eichoszillator 32 erzeugten Impulse, deren Frequenz mit der Sendefrequenz übereinstimmt, haben gegenüber dem Sendeimpuls eine gegebene Verzögerung. Über einen Hohlleiterschalter 33 gelangen diese Eichimpulse auf die Hilfsantenne 34.
Um absolut gleichphasige Signale in den drei Wellenleitern zu erzeugen, sollte die Hilfsantenne von allen Primärstrahlern dieselbe Entfernung aufweisen. Dies wird nur in einem Punkt des Reflektors erreicht, nämlich in dessen Zentrum. Diese Anordnung ist jedoch nicht brauchbar, da die Differenzsignale Null werden und somit in den Diskriminatoren kein Fehlersignal erzeugen. Eine Auslenkung der Hilfsantenne aus dem Zentrum des Reflektros hat in erster Linie nur eine Änderung der Amplituden der von den Primärstrahlern aufgenommenen Signale zur Folge. Die Phasenlagen werden nur unmessbar wenig verändert. Die obere Grenze der Auslenkung der Hilfsantenne aus dem Zentrum hängt von den Abmessungen der Primärstrahler ab, sie soll jedoch nur so gross gewählt werden, dass noch keine merklichen unterschiedlichen Phasenlagen erzeugt werden.
Eine weitere Bedingung für die Lage der Hilfsantenne zu den Primär-
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strahlern ist die, dass sowohl ein Fehlersignal für den Höhenwinkel, als auch ein Fehlersignal für den Seitenwinkel erzeugt wird. Diese Bedingung wird am günstigsten erfüllt, wenn beide Fehlersignale gleich gross sind, d. h. wenn die Hilfsantenne in einer diagonalen Richtung der Primärstrahler liegt.
Diese Anordnung kann im Peilgerät ausser zur elektrischen Längenabgleichung der Hohlleiter zwischen dem Vergleichsnetzwerk und den drei Mischstufen noch zu weiteren Einstellungen verwendet werden. So können die Fehlersignale in einem beliebigen Punkt der Fehlerspannungskurve überprüft werden, indem die Hilfsantenne derart gegenüber den Primärstrahlern angebracht wird, dass die Signale in den drei Kanälen in dem durch den zu überprüfenden Punkt der Fehlerspannungskurve vorgeschriebenen Verhältnis zueinander stehen.
Durch Einkoppeln eines Signals mit bekannter Amplitude in die Empfangskanäle kann die Empfindlichkeit des Peilgerätes direkt gemessen werden.
Die genaue Nulldistanz kann ebenso mit dieser Einrichtung erhalten werden, indem der Eichimpuls zugleich mit dem Senderimpuls abgestrahlt wird. Dabei ist es am vorteilhaftesten, wenn der Sender 2 über den Schalter 5 mit einer Blindlast 6 und zugleich über den Schalter 33 mit der Hilfsantenne 34 verbunden wird.