CH632849A5 - Verriegelungsschaltung fuer den steuerbaren lokaloszillator in einem radargeraet. - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Verriegelungsschaltung für den steuerbaren Lokaloszillator in einem Radargerät, in welchem ein Mikrowellengenerator ein Sendersignal erzeugt und gemeinsam mit dem Lokaloszillator jeweils über einen Multiplizierer mit einem Mischer verbunden ist, um ein Signal, dessen Frequenz die Zwischenfrequenz bildet, zu erhalten, wobei mittels einer phasenstarren Schlaufe das Lokaloszillatorsignal in Phase und Frequenz mit dem Sendersignal verriegelt wird und wobei zum Einfangen des steuerbaren Lokaloszillators auf das gewünschte Frequenzband ein Sägezahngenerator eine periodische und lineare Steuerspannung für den Lokaloszillator erzeugt.

In einem Radarsystem muss häufig das Signal aus dem Lokaloszillator in Phase und Frequenz mit dem Sendersignal verriegelt werden, das von einem Mikrowellengenerator in dem System erzeugt wird. Verriegelung bedeutet, dass eine bestimmte Frequenzdifferenz zwischen der Frequenz des Lokaloszillators und derjenigen des Generators unabhängig von möglichen Frequenzschwankungen im Ausgangssignal des Mikrowellengenerators (das Sendersignal) gehalten wird. Dies wird im allgemeinen durch eine phasenstarre Schleife bewerkstelligt, die zwischen den Ausgang eines Mischers und einen Steuereingang des Lokaloszillators geschaltet ist. Der Mischer gibt ein Signal ab, dessen Frequenz gleich der Differenzfrequenz zwischen der Sendersignalfrequenz fi und der Frequenz fo des Lokaloszillators ist. Die Differenzfrequenz fm bildet die Zwischenfrequenz im System und kann den Wert fi - fo oder fo 5 - fi annehmen, abhängig davon, ob fi>fo oder fo>fi. Es bestehen also zwei Möglichkeiten, die Frequenz fi des Sendersignals mittels einer phasenstarren Schleife zu verriegeln. Das Ausgangssignal des Lokaloszillators muss jedoch so geregelt werden, dass die Verriegelung an einer von zwei Positionen erfolgt, da 10 unter anderem bei einem Verfolgungsradar vom Dopplertyp die Anzeigesignale des Folgesystems in der zweiten Position fehlerhaft sein können.

Es ist bereits bekannt, das Signal des Lokaloszillators auf eine der obenerwähnten Frequenzpositionen zu verriegeln, '5 indem eine lineare Steuerspannung verwendet wird, beispielsweise eine Sägezahnspannung und eine sogenannte AFC-Schlaufe (Automatic-Frequency Control bzw. Automatische Frequenzregelung), und zwar neben der Steuerspannung, die von der Phasenschleife geliefert wird, siehe beispielsweise 20 US-PS 3 142 022. In dieser Schleife sind Diskriminatorschaltun-gen enthalten, die vorgesehen sind, um eine bestimmte Diskri-minatorcharakteristik bei bestimmten Frequenzwerten zu verschaffen, die den zwei möglichen Werten der Zwischenfrequenz entsprechen und die anzeigen, dass die Verriegelung auf 25 einen dieser Werte erfolgen kann. Bei dieser bekannten Anordnung besteht jedoch die Gefahr, dass die Verriegelung auf der falschen Diskriminatorcharakteristik erfolgt, weshalb weitere Schaltungen hinzugefügt werden, um dies zu verhindern.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Verriegelungsschaltung 30 zu schaffen, die einfacher ist als bei den bekannten Anordnungen.

Diese Aufgabe wird durch die im Patentanspruch 1 angegebenen Massnahmen gelöst.

Bei der Schaltung nach der Erfindung werden also wie bei 35 der bekannten Anordnung eine phasenstarre Schleife zum Verriegeln der Frequenz des Lokaloszillators auf die Frequenz des Sendersignals und eine lineare Steuerspannung zum Abstimmen der Lokaloszillatorfrequenz auf den gewünschten Wert verwendet.

40 Gemäss der Erfindung wird jedoch einerseits der Moment erfasst, wo die Frequenz des Ausgangssignals des Lokaloszillators die Frequenz des Sendersignals durchläuft, d. h. wenn die Frequenz des aus dem Mischer gewonnen Signals den Wert Null durchläuft, und andererseits die Zeitpunkte, wo die 45 Lokaloszillatorfrequenz den Wert durchläuft, der sich von der Sendersignalfrequenz um die Zwischenfrequenz unterscheidet, wodurch eine korrekte Verriegelung des Ausgangssignals des Lokaloszillators auf das gewünschte Frequenzband erreicht wird.

so Weitere Merkmale und Zweckmässigkeiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung von Ausführungsbeispielen anhand der Figuren. Von den Figuren zeigen:

Fig. 1 ein Blockdiagramm der erfindungsgemässen Schaltung und

55 Fig. 2 ein Zeitdiagramm der Charakteristika bestimmter Signale, die bei der Schaltung nach Fig. 1 auftreten.

Im Blockdiagramm nach Fig. 1 ist ein Oszillator mit 1 bezeichnet, zweckmässigerweise ein Kristalloszillator, der über einen Multiplizierer 2 das Sendersignal mit der Frequenz fi des 60 Radarsystems erzeugt, wobei fi beispielsweise gleich 9600 MHz beträgt.

Der Block 3 bildet den Lokaloszillator des Systems, der über den Multiplizierer 4 ein Signal mit der Frequenz fo erzeugt. Die Ausgangssignale der Multiplizierer 2 und 4 wer-65 den mit einem Mischer 5 verbunden, der die Differenz | fi - fo | aus der Frequenz des Sendersignals und derjenigen des Lokaloszillatorsignals bildet, um die Zwischenfrequenz des Systems zu erzeugen, beispielsweise 30 MHz. In einem senderkohären

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ten Radarsystem ist es notwendig, dass die Phase und die Frequenz fo des Lokaloszillators auf die Frequenz fi des Sendersignals mit einer bestimmten Differenz verriegelt sind, die gleich der Zwischenfrequenz fm ist. Mit dem Ausgang des Mischers 5 ist daher in bekannter Weise eine phasenstarre Schleife verbunden, die aus einem Verstärker 6, einem Phasendetektor 7, einem Tiefpassfilter (Schlaufenfilter) 8 und einem zusätzlichen Verstärker 9 besteht. Die Schlaufe ist über den Ausgang des Verstärkers mit dem Lokaloszillator über einen Steuereingang si verbunden, wobei das Ausgangssignal des Verstärkers 9 die Steuergrösse zur Abstimmung der Lokaloszillatorfrequenz fo auf einen bestimmten Wert bildet, zweckmässigerweise durch Verändern des Spannungsabfalls an einer Varactordiode bzw. Kapazitätsdiode, die im Lokaloszillator 3 enthalten ist. Die Steuergrösse wird dadurch erhalten, dass im Phasendetektor ein Vergleich zwischen der Phase des aus dem Mischer 5 gewonnenen und verstärkten Signals und der Phase eines Referenzsignals Ur erfolgt und anschliessend im Filter 8 ausgesiebt wird. Dadurch wird erreicht, dass die Lokaloszillatorfrequenz fo der Frequenz des Sendersignals innerhalb eines bestimmten Bereiches erfolgt (der sogenannte Hochziehbereich in der Phasenschlaufe), beispielsweise 2 MHz.

Ein Sägezahngenerator, der mit 10 bezeichnet ist, erzeugt eine Sägezahnspannung Ui, die an einen weiteren Steuereingang S2 des Lokaloszillators 3 angelegt wird. Die Lokalsoszillatorfrequenz fo kann dadurch innerhalb eines grossen Frequenzintervalls im Vergleich zum Hochziehbereich der Phasenschlaufe verändert werden. Der Sägezahngenerator 10 kann wiederum durch ein Signal mit einer bestimmten Polarität am Steuereingang S3 ausgelöst und angehalten werden.

Mit dem Ausgang des Mischers 5 sind zwei Zweige verbunden, die über eine Logikschaltung 16 ein Signal erzeugen, das dem Steuereingang S3 des Kippsägezahngenerators 10 zugeführt werden soll, um die abgegebene Sägezahnspannung anzuhalten, so dass eine Verriegelung des Lokaloszillators 3 auf das gewünschte Frequenzband erzielt wird. Der eine Zweig enthält einen ersten abgestimmten Kreis 11, der aus einem Verstärker gemeinsam mit zugehörigem Begrenzer und Tiefpassfilter besteht. Mit dem Ausgang des Kreises ist ein Hüllkurvendetektor 13 verbunden, dessen Ausgang mit einem monostabilen Flip flop 15 verbunden ist. Das Tiefpassfilter in dem Kreis 11 weist eine obere Grenzfrequenz auf, die beträchtlich niedriger ist als die Zwischenfrequenz des Systems, beispielsweise 2 MHz. Der andere Zweig enthält einen zweiten abgestimmten Kreis 12, der aus einem Verstärker gemeinsam mit zugehörigem Begrenzer gebildet ist und anders als der Kreis 11 ein Bandfilter enthält, dessen Durchlassbereich so ausgelegt ist, dass die Frequenz fo des Lokaloszillators einen Wert innerhalb des Hochziehbereiches der Phasenschlaufe annimmt, und dessen Zwischenfrequenz mit dem Wert der Zwischenfrequenz zusammenfällt, beispielsweise 30 MHz. Der Ausgang des monostabilen Flipflop 15 und der Detektor 14 sind mit der Logikschaltung 16 verbunden, die so ausgelegt ist, dass sie ein Ausgangssignal mit einem bestimmten Pegel («niedrig») liefert, wenn seine zwei Eingänge denselben Pegel («hoch») führen und diesen Pegel so lange beibehält, wie der Pegel des einen Eingangssignals U2 unverändert ist. Die Schaltung 16 ist beispielsweise aus einem SR-Flipflop (Setzen-Rücksetzen) gebildet, die aus zwei Nicht-UND-Schaltungen N2, N3 und einer weiteren Nicht-

Und-Schaltung Ni besteht, welches gemäss Fig. 1 geschaltet sind.

Die Arbeitsweise der Schaltung wird unter Bezugnahme auf das Zeitdiagramm nach Fig. 2 erläutert. Der Sägezahngene-5 rator 10 gibt eine periodische Sägezahnspannung Ui ab, und zum Zeitpunkt, wo ein Kippvorgang beginnt, steigt die Spannung Ui linear an. Für kleine Werte von Ui wird angenommen, dass der Lokaloszillator 3 eine niedrige Frequenz abgibt, während bei hohem Wert von Ui die Frequenz fo hoch ist. Zwischen 10 dem niedrigsten und höchsten Wert soll der Oszillator 3 so verriegelt werden, dass die Frequenz fo einen Wert innerhalb des gewünschten Frequenzbandes fo - fi annimmt, wobei fo>fi. Wenn die Sägezahnspannung Ui nach der Zeit to ansteigt, so wird ein Wert fo zum Zeitpunkt ti erhalten, der nach Mischen 15 im Mischer 5 eine Zwischenfrequenz fm = fi - fo (fi>fo) ergibt. Dadurch erscheint ein Ausgangssignal U2 am Detektor 14, da der abgestimmte Kreis 12 ein Ausgangssignal bei einer Frequenz seines Eingangssignals abgibt, die gleich dem Wert der Zwischenfrequenz ist. Zum Zeitpunkt t2 besitzt die Differenz fi 20 - fo einen so niedrigen Wert (beispielsweise 2 MHz bei obigem Beispiel), dass das Tiefpassfilter im Kreis 11 ein Ausgangssignal erzeugt und dieses Ausgangssignal so lange andauert, wie das Signal aus dem Mischer 5 einen Frequenzwert annimmt, der niedriger ist als die obere Grenzfrequenz des Tiefpassfilter, d. h. 251 fi - fo I ^ 2 MHz. Auf diese Weise wird ein Ausgangssignal U3 aus dem Detektor 13 empfangen, welches das monostabile Flipflop 15 aktiviert, so dass ein hochliegendes Signal U4 aus diesem gewonnen wird. Wenn die Sägezahnspannung Ui weiter ansteigt, so wird zum Zeitpunkt t3 ein derartiger Wert für fo 30 erhalten, dass fo - fi = fm, wobei nun fo>fi. Der Mischer 5 gibt dann ein Ausgangssignal ab, dessen Frequenz wie beim Zeitpunkt ti gleich der Zwischenfrequenz fm ist, wobei dieses Ausgangssignal den abgestimmten Kreis 12 aktiviert, jedoch nicht den Kreis 11, so dass ein Ausgangssignal U2 erneut erscheint. 35 Die Ausgangssignale U2 und U4 liegen somit zum Zeitpunkt tä beide hoch und aktivieren die Logikschaltung 16, wodurch ein niedriges Ausgangssignal am Steuereingang S3 des Sägezahngenerators 10 abgegeben wird. Dieses Signal verriegelt den Sägezahngenerator 10 auf den Wert, der zum Zeitpunkt t3 4o abgegeben wurde, wodurch die Lokaloszillatorfrequenz fo auf den Wert festgeriegelt wird, für den fo - fi = fm gilt (fo>fi), und der Wert von fo wird nun nur in einem kleinen Frequenzintervall ±2 MHz und in Abhängigkeit von der Steuerspannung aus der Phasenschlaufe 6,7,8,9 verändert. Die Logikschaltung 16 45 ist so aufgebaut, dass das Ausgangssignal Us zum Zeitpunkt t3 beibehalten wird, selbst wenn das Signal U» aus den Flipflop 15 aufhört. Sollte aus irgendeinem Grunde das Ausgangssignal Us verschwinden, so erzeugt der Sägezahngenerator 10 erneut eine Sägezahnspannung, und der Verriegelungsvorgang auf das 50 gewünschte Frequenzband wird wie oben beschrieben wiederholt.

Die vorstehend beschriebene erfindungsgemässe Schaltungslösung bewirkt, dass das Lokaloszillatorsignal auf das obere Frequenzband fo - fi (fo>fi) relativ zum Sendersignal ver-55 riegelt wird. Die Verriegelung kann jedoch auch auf dem unteren Band fi - fo (f 1 > fo) erfolgen, indem die Kipprichtung des Generators verändert wird, so dass die Sägezahnspannung von hohen zu niedrigen Spannungswerten durchfahren wird. Die übrige Schaltung bleibt dabei unverändert.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

632849 PATENTANSPRÜCHE

1. Verriegelungsschaltung für den steuerbaren Lokaloszillator in einem Radargerät, in welchem ein Mikrowellengenerator ein Sendersignal erzeugt und gemeinsam mit dem Lokaloszillator jeweils über einen Multiplizierer mit einem Mischer verbunden ist, um ein Signal, dessen Frequenz die Zwischenfrequenz bildet, zu erhalten, wobei mittels einer phasenstarren Schlaufe das Lokaloszillatorsignal in Phase und Frequenz mit dem Sendersignal verriegelt wird und wobei zum Einfangen des steuerbaren Lokaloszillators auf das gewünschte Frequenzband ein Sägezahngenerator eine periodische und lineare Steuerspannung für den Lokaloszillator erzeugt, gekennzeichnet durch einen ersten selektiven Kreis (11) mit einem Tiefpassfilter zur Erzeugung eines ersten Ausgangssignals, wenn die Frequenz des aus dem Mischer (5) erhaltenen Signals innerhalb eines bestimmten niedrigen Frequenzbereichs im Vergleich zu der Zwischenfrequenz liegt, einen zweiten selektiven Kreis (12) mit einem Bandfilter zum Abgeben eines zweiten Ausgangssignals, wenn die Frequenz des aus dem Mischer (5) erhaltenen Signals einen Wert um die Zwischenfrequenz herum annimmt, einen ersten und einen zweiten Detektor (13 bzw. 14) für die Detek-tion des ersten bzw. des zweiten Ausgangssignals und durch Logikschaltungen (16) die über eine Impulsverlängerungsschaltung (15) mit dem ersten Detektor und direkt mit dem zweiten Detektor verbunden sind, zum Abgeben eines Anhaltsignals an den Sägezahngenerator (10), wenn ein Ausgangssignal aus dem zweiten Detektor erhalten wird, nachdem ein Ausgangssignal aus dem ersten Detektor erhalten wurde.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

dass die Impulsverlängerungsschaltung aus einem monostabilen Flipflop (15) besteht, das bei Aktivierung ein Ausgangssignal mit einem bestimmten Pegel während einer langen Zeitspanne abgibt, die wenigstens dem Zeitintervall (t3-tî) zwischen den Signalen aus dem ersten und zweiten Detektor (13 bzw. 14) entspricht.

3. Schaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der erste und der zweite selektive Kreis (11 bzw. 12) ferner jeweils einen Begrenzungsverstärker zur Begrenzung der Amplitude des zugehörigen Eingangssignals auf einen bestimmten Wert enthalten.