DE1038768B - Radarempfaenger mit Lageplananzeiger - Google Patents

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung bezieht sich auf Radarempfänger mit elektronischem Lageplananzeiger und Einrichtungen zur elektronischen Erzeugung von Richtungs- und/oder Abstandseichzeichen auf dem Bildschirm des Lageplananzeigers, wie sie insbesondere bei 5 Hafen- und Flugplatz-Radarsystemen verwendet werden.

Bei einer bekannten Anordnung dieser Art wird auf dem Bildschirm zusätzlich zu der Lageplandarstellung eine von dem Mittelpunkt des erhaltenen Lageplanes ausgehende radiale Peillinie geschrieben, indem der Elektronenstrahl in dem Augenblick, in dem die Abtastantenne in die gewünschte Richtung der Peillinie gerichtet ist, über die Dauer einer Zeitablenkungsperiode hellgesteuert wird. Die Peillinienrichtung ist somit abhängig von der Momentanrichtung der Abtastantenne, und die Peillinie kann jeweils nur in dem Augenblick geschrieben werden, wo die Feilrichtung mit der Antennenrichtung übereinstimmt. Für den Fall, daß die Peillinie den Bildfleck nicht schneidet, muß eine einer Drehbewegung von 360° des Antennensystems entsprechende Zeitspanne abgewartet werden, bevor eine vorgenommene Korrektur der Peillinienrichtung wirksam wird und auf ihre Richtigkeit kontrolliert werden kann. Da in Radaranlagen eine volle Umdrehung der Antenne vielfach 10 bis 20 Sekunden erfordert, kann mit der bekannten Einrichtung ein schnelles Einspielen der Peillinie auf die gewünschte Richtung nicht erreicht werden.

Es ist auch bereits eine Anordnung bekanntgeworden, bei der die Echosignale und die Steuerimpulse eines Richtungs- und Eichzeichengenerators bei gleichzeitiger Verlegung des Mittelpunktes wechselweise nacheinander auf den Elektronenstrahl des Lageplananzeigers einwirken, so daß jeder beliebige Punkt des Lageplanes als Ausgangspunkt für die Peillinie gewählt werden kann, jedoch ist auch hier ein schnelles Einspielen der Peillinienrichtung nicht möglich, weil die Peillinie ebenso wie bei der oben beschriebenen bekannten Anordnung nur einmal je 360°-Schwenkung des Antennensystems geschrieben wird.

Dieser Zeitverlust bedeutet in vielen Fällen, z. B. bei der Flugplatzüberwachung, beim Lotsen von Schiffen in engen Hafeneinfahrten, bei Kollisionsgefahr usw. einen schwerwiegenden Nachteil der bekannten Anlagen.

Ziel der Erfindung ist es, diesen Nachteil zu beseitigen und eine Anordnung zu schaffen, bei der die Richtung einer von einem frei wählbaren Punkt des Lageplanes ausgehenden Peillinie unabhängig von der Richtung des drehenden Antennensystems eingestellt und die Peillinie dadurch zu jedem beliebigen Zeit-Radarempfänger mit Lageplananzeiger

Anmelder:

N. V. Philips' Gloeilampenfabrieken,
Eindhoven (Niederlande)

Vertreter: Dipl.-Ing. K. Lengner, Patentanwalt,
Hamburg 1, Mönckebergstr. 7

Beanspruchte Priorität:
Niederlande vom 18. Januar 1952

Erich Goldbohm, Gerhard Prins und Nico Schimmel,

Noordwijk (Niederlande),
sind als Erfinder genannt worden

punkt auf dem Bildschirm sichtbar gemacht werden kann.

Die Erfindung geht aus von einem Radarempfänger mit elektronischem Lageplananzeiger, mindestens einem Eichzeichengenerator zur elektronischen Erzeugung von Richtungs- und/oder Abstandseichzeichen auf dem Bildschirm des Lageplananzeigers, einem Exzenterspannungsgenerator zur Verschiebung des Bildmittelpunktes und einer Schaltvorrichtung zum wechselweisen Anschluß des Lageplananzeigers an die Echo- und Eichzeichensignale und den Exzenterspannungsgenerator, und sie ist gekennzeichnet durch einen von der Antennenbewegung unabhängig einstellbaren Winkelübertragungsgenerator, der bei der Umschaltung auf die Eichzeichensignale an Stelle des Winkelübertragungsgenerators für die Abtastbewegung der Radarantenne an die Kathodenstrahlröhre angeschlossen wird.

Durch die Anwendung der Erfindung z. B. bei einer Hafen-Radaranlage kann in dem nachleuchtenden Lageplan des Hafens und seiner Umgebung durch Betätigung der Schaltvorrichtung auf elektronischem Wege eine zwei beliebig gewählte Bildpunkte, z. B. die Hafenmündung und ein hereinzulotsendes Fahrzeug schneidende Azimutlinie wiedergegeben werden, die gegebenenfalls mit Abstandseichzeichen versehen ist. Nach Rückschaltung des Radarempfängers auf den normalen Lageplan bleibt die auf dem Bildschirm erzeugte Azimutlinie mit eventuellen Abstandseichzeichen infolge der Nachleuchteigenschaften des Bildschirmes während verhältnismäßig langer Zeit wahr-

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nehmbar, besonders wenn die Eichzeichen mit erhöhter Helligkeit geschrieben wurden. Infolgedessen kann während einer gewissen Zeit nach Rückschaltung auf den normalen Lageplan festgestellt werden, inwieweit das Fahrzeug von der gewünschten Kurslinie abweicht. Die dabei erzielte Genauigkeit ist für die Praxis durchaus genügend, da sowohl der Lageplan als auch die Eichzeichen auf elektronischem Wege erzeugt werden und somit keine Parallaxfehler auftreten, ίο

Die praktische Durchführung der Erfindung ist insofern verhältnismäßig einfach, als das Umschalten von dem normalen Lageplan auf das Eichbild und umgekehrt nicht in bezug auf die Senderimpulse oder die Lageplanabtastung synchronisiert zu werden braucht.

Der Beobachter des Lageplanes kann die erforderlichen Lotsenweisungen direkt von geeigneten Skalen ablesen, wodurch Zeitverlust und Irrtümern vorgebeugt wird.

Durch den Fortfall jeder zeitlichen Verzögerung beim Schreiben der Peillinien ist es auch möglich, in den Lageplan z. B. eines Flußabschnittes mehrere Linien zu schreiben, die zusammen eine geknickte Kurslinie bilden. Zum Lotsen eines Fahrzeuges brauchen dann nur die Abweichungen von einer solchen Kurslinie festgestellt zu werden. Die Lage solcher »Leuchtlinien« im Radarbild kann auf einfache Weise durch Beobachtung von Leuchtbacken usw. entsprechenden Bildpunkten im Lageplan überwacht werden, wozu gewünschtenfalls die Leuchtbacken mit Radarreflektoren versehen werden können.

Die gleichzeitige Darstellung mehrerer Peillinien ermöglicht auch die Durchführung von Dreiecksmessungen in nachleuchtenden Radarbildern.

An Hand der Zeichnung werden die Erfindung und ihre Vorteile nachstehend näher erläutert.

Fig. 1 zeigt eine vorteilhafte Ausführungsform eines Radarempfängers nach der Erfindung;

Fig. 2 bis 4 zeigen verschiedene Anwendungen der mit den Mitteln der Erfindung geschriebenen Peillinien in Radarbildern.

Der in Fig. 1 im wesentlichen in einem Blockschaltbild dargestellte Radarempfänger nach der Erfindung enthält eine als Anzeigeröhre verwendete Kathodenstrahlröhre 1, deren Elektronenstrahlbündel durch ein fest angeordnetes Ablenkspulensystem 2 entlang einem um ein Bildzentrum drehenden Radius abgelenkt werden kann. Dazu ist das feststehende Ablenkspulensystem mit den Ablenkspulen in Dreieckschaltung an einen Winkelübertragungsgenerator 3 angeschlossen, dessen Rotor 4 der Antennenabtastbewegung folgt und mit einem Kippspannungsgenerator 5 verbunden ist. Der Stator 6 des Winkelübertragungsgenerators ist über einen Exzenterspannungsgenerator 7 an das feststehende Ablenkspulensystem 2 der Elektronenstrahlröhre angeschlossen.

Eine Intensitätssteuerelektrode der Kathodenstrahlröhre 1 ist an einem Empfängerteil 8 angeschlossen, dessen Eingangskreis mit einem nicht dargestellten, sich drehenden Antennensystem mit scharf gebündelter Richtcharakteristik verbunden ist. Dieser Empfängerteil kann auf übliche Weise ausgebildet sein und z. B. mit einem Zwischenfrequenzverstärker mit Schinngitterröhren versehen sein, wobei zum Regeln der Stärke der Echosignale die Schirmgitterspeisespannung durch einen an eine Anodenspannungsquelle 9 angeschlossenen Spannungsteiler 10 regelbar ist.

An den Bildsignalkreis der Kathodenstrahlröhre ist außerdem ein Eichzeichengenerator 11 über die Ausgangsstufe des Empfängerteiles 8 angeschlossen. Die Stärke der vom Eichzeichengenerator 11 gelieferten Eichzeichen kann durch einen an die vorerwähnten Anodenspannungsquelle9 angeschlossenen Spannungsteiler 12 geregelt werden. Der Eichzeichengenerator 11 liefert den gegebenen Abständen des Bildmittelpunktes entsprechende Eichimpulse, wodurch im Lageplan auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 1 Abstandskreise gezeichnet werden.

Zum Regeln der mittleren Helligkeit des erzielten Bildes ist eine Intensitätssteuerelektrode 13 der Kathodenstrahlröhre 1 über einen Spannungsteiler 14 an die Anodenspannungsquelle 9 angeschlossen.

Der so weit beschriebene Radarempfänger eignet sich zur Wiedergabe von Lageplänen auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre 1, wobei im Lageplan mehrere Abstandskreise auf elektronischem Wege gezeichnet werden und der Bildmittelpunkt durch passende Wahl der Ausgangsspannungen des Exzenterspannungsgenerators 7 verschoben ist gegenüber dem Mittelpunkt des Bildschirmes.

Gemäß der Erfindung ist eine Schaltvorrichtung vorgesehen, um unter anderem die vom Empfängerteil 8 stammenden Echosignale bei im übrigen unverändert wirksamer Apparatur abzuschalten. Mit Hilfe eines Schalters 15, der in der an den Spannungsteiler 10 angeschlossenen Schinngitterleitung liegt, werden die Echosignale unterdrückt. Nach Umlegen dieses Schalters ist die Schirmgitterleitung geerdet, und der Empfängerteil 8 ist gesperrt, wobei der vorher auf dem Bildschirm der Kathodenstrahlröhre erzeugte Lageplan infolge der Xachleuchteigenschaften des Bildschirmes noch sichtbar ist. Auf elektronischem Wege wird nun im nachleuchtenden Lageplan eine Azimutlinie geschrieben, wobei von einem gegenüber dem normalen Bildmittelpunkt verschobenen Bildmittelpunkt ausgegangen wird. Dazu ist mit dem Schalter 15 ein in die Speiseleitung 16 des Exzenterspannungsgenerators 7 eingeschalteter LTnterbrechungsschalter 17 gekoppelt. Nach Umlegen des Schalters 17 aus der dargestellten Lage liefert der Exzenterspannungsgenerator keine Ausgangsspannungen, und der Bildmittelpunkt wird sich mit dem Mittelpunkt des Bildschirmes decken. Zum Wiedergeben einer Azimutlinie vom letzteren Zentrum aus ist ein zusätzlicher, von Hand einstellbarer Winkelübertragungsgenerator 18 vorgesehen, dessen Rotor 19 durch einen Schalter 20 anstatt des Rotors 4 des Winkelübertragungsgenerators 3 an den Kippspannungsgenerator 5 angeschlossen werden kann. Mit dem Schalter 20 sind drei in die Zuführungsleitungen des feststehenden Ablenkspulensystems 2 eingeschaltete Schalter 21 gekoppelt, damit das Ablenkspulensystem an den Stator des Winkelübertragungsgenerators 18 angeschlossen werden kann. Es sei hier bemerkt, daß der Stator des Generators 18 über einen zusätzlichen Exzenterspannungsgenerator 22 mit dem Ablenkspulensystem verbunden ist; dieser zusätzliche Exzenterspannungsgenerator bleibt jedoch vorläufig außer Betracht.

An Hand der Fig. 2 wird nachstehend ein durch die beschriebene Einrichtung erzeugtes Radarbild erläutert.

Das in Fig. 2 dargestellte Radarbild ist der Lageplan eines Hafens mit der Küstenlinie 23 und Hafendämmen 24. Die Radaranlage ist an dem mit einem Kreuz markierten Punkt 25 angeordnet. Das Radarbild ist durch die Verwendung des Exzenterspannungsgenerators 7 der Fig. 1 derart exzentrisch in bezug auf den Bildschirm geschrieben, daß die Mitte

26 der Hafenmündung zwischen den Enden der Hafendämme 24 gerade im Mittelpunkt des Bildschirmes liegt. Zwischen den Hafendämmen 24 sind Bojen 27 sichtbar, und außerdem ist ein sich vor der Hafenmündung befindendes Fahrzeug 28 erkennbar.

Mit einem Radarempfänger nach der Erfindung werden das Azimut und der Abstand des Fahrzeuges 28 von der Hafenmündung26 wie folgt bestimmt:

Durch Umlegen des Schalters 15 (Fig. 1) werden die den üblichen Lageplan erzeugenden Echosignale abgeschaltet, und gleichzeitig wird der normalerweise wirksame Winkelübertragungsgenerator 3 durch den von Hand einstellbaren Winkelübertragungsgenerator 18 ersetzt. Infolgedessen wird im nachleuchtenden Lageplan eine Peillinie 29 sichtbar, die infolge des Unwirksamwerdens des Exzenterspannungsgenerators 7 vom Mittelpunkt des Bildschirmes ausgeht, also von der Hafenmündung 26. Das Azimut der Peillinie 29 kann durch Einstellung des Rotors 19 des Generators 18 eingestellt werden, und zwar derart, daß die Peillinie 29 im nachleuchtenden Lageplan den Fahrzeugbildfleck 28 schneidet. In Fig. 2 ist die Peillinie 29 dazu z. B. auf 125° eingestellt. Auf der Peillinie 29 kann durch Anwendung des Eichzeichengenerators 11 ein Abstandseichpunkt 30 geschrieben werden, der durch Einstellung des Eichzeichengenerators 11 verschiebbar ist, bis er sich mit dem Fleck 28 im nachleuchtenden Lageplan deckt. Das Ablesen der Einstellung des Generators 18 von einer Skaleneinteilung 81 und das Ablesen der Einstellung des 3c Eichzeichengenerators 11 von einer in Fig. 1 nicht dargestellten Skaleneinteilung ergibt das Azimut und den Abstand des Fahrzeuges 28 in bezug auf die Hafenmündung, welche Daten durch Funk dem Fahrzeug mitgeteilt werden können. Die abwechselnde Erzeugung des normalen Lageplanes und des Eichbildes kann gewünschtenfalls selbsttätig erfolgen, wobei berücksichtigt werden muß, daß die Eichbildprojektion nur einen Bruchteil von z. B. der Abtastzeit des Lageplanes erfordert.

Es ist erwünscht, die Eichzeichen im nachleuchtenden Lageplan mit einer verhältnismäßig großen Helligkeit wiederzugeben, damit nach dem Rückschalten auf den Lageplan die vorher wiedergegebenen Eichzeichen infolge der Nachleuchteigenschaften des Bildschirmes noch verhältnismäßig lange sichtbar bleiben. Mit Rücksicht darauf ist die Apparatur nach Fig. 1 mit zwei zusätzlichen Spannungsteilern 31 und 32 versehen, die durch Schalter 33 und 34 die Spannungsteiler 12 und 14 ersetzen und zum Regeln der Stärke der vom Eichzeichengenerator 11 stammenden Eichzeichen bzw. zum Regeln der Helligkeit der Peillinie 29 dienen. Die Schalter 33 und 34 sind vorzugsweise mit den Schaltern 15 und 17 gekuppelt.

Bei der Beschreibung an Hand der Fig. 2 wurde angenommen, daß mit Hilfe des Exzenterspannungsgenerators 7 der Lageplan mit einer gewissen Exzentrizität auf den Bildschirm wiedergegeben wurde. Wenn jedoch der Lageplan nicht exzentrisch wiedergegeben wird, z. B. da die Apparatur keinen Exzenterspannungsgenerator 7 enthält, kann dennoch auf ähnliche Weise die durchzuführende Peilung bewerkstelligt werden durch Anwendung des Exzenterspannungsgenerators 22, der an den zusätzlichen Winkelübertragungsgenerator 18 angeschlossen ist. In diesem Falle wird im nachleuchtenden Lageplan die Peillinie 29 mit veränderlichem Abstandspunkt 30 von einem dabei exzentrisch liegenden Bildmittelpunkt wiedergegeben, der sich wieder mit der Hafenmündung 26 deckt.

Wenn der Lageplan exzentrisch wiedergegeben wird und auch die Peilung nach einem Fahrzeug in bezug auf einen sich nicht mit dem Mittelpunkt des Anzeigeschirms deckenden Bildpunkt durchgeführt werden soll, sind beide Exzenterspannungsgeneratoren 7 und 22 erforderlich, was ohne weiteres einleuchtet.

Es wäre zwar grundsätzlich möglich, in einem solchen Falle einen einzigen Exzenterspannungsgenerator zu verwenden und dessen Einstellung zur Durchführung einer Peilung zu ändern, jedoch ist es für eine schnelle Durchführung der Peilungen zweckmäßiger, zwei gesonderte Exzenterspannungsgeneratoren zu verwenden.

Au Hand der Fig. 3 wird nachstehend eine Anwendung der Erfindung bei dem Lageplan eines Flußabschnittes erörtert. Im Lageplan nach Fig. 3 wird normalerweise mit einem exzentrischen Bildmittelpunkt gearbeitet. Der Standort der Radarapparatur ist bei 48 angedeutet. Die Ufer des Flusses mit Buhnen sind bei 49 sichtbar. Weiter sind im Bild Leuchtlinien 50, 51 und 52 angegeben, die zusammen eine geknickte Kurslinie bilden. Die Leuchtlinie 50 schneidet die Baken 53 und 54, die Leuchtlinie 51 die Baken 55 und 56 und die Leuchtlinie 52 die Baken 57 und 58. Die Leuchtlinien 50 bis 52 können auf elektronischem Wege schnell nacheinander im nachleuchtenden Lageplan als jeweils von anderen Bildmittelpunkten ausgehende Peillinien durch Anwendung des zusätzlichen Winkelübertragungsgenerators 18 und eines oder mehrerer zusätzlicher Exzenterspannungsgeneratoren gezeichnet werden. Die richtige Lage der Leuchtlinien 51 und 52 im Lageplan kann durch Verwendung an geeigneten Punkten angeordneter, zusätzlicher Radarreflektoren 59 und 60 überwacht werden. Indem mit Hilfe des Spannungsteilers 32 der Fig. 1 die Leuchtlinien im nachleuchtenden Bild mit verhältnismäßig großer Intensität wiedergegeben werden, kann erreicht werden, daß diese nach Rückschalten der Apparatur auf den normalen Lageplan während längerer Zeit sichtbar bleiben, so daß während der Nachleuchtzeit der Leuchtlinien einem Fahrzeug über Funk etwaige Abweichungen von der gewünschten Kurslinie übermittelt werden können.

Um ein schnelles Umschalten der Radarapparatur von dem üblichen Bild auf das Eichbild mit verschobenem Bildmittelpunkt durchzuführen, ist es erwünscht, die in Fig. 1 dargestellten Schalter als Relaiskontakte eines durch einen Fußschalter zu betätigenden Relais auszubilden. In Fig. 1 sind die Schalter 20 und 21 durch ein Relais 61 und die Schalter 15, 17 und 33 und 34 durch ein Relais 62 zu betätigen. Die Erregerwicklungen beider Relais sind über einen Fußschalter 63 an eine Speisespannungsquelle 64 angeschlossen.

Fig. 4 zeigt, wie die vorliegende Erfindung zum Durchführen von Dreiecksmessungen angewendet werden kann. Wenn in einem erzeugten Lageplan mit dem durch ein Kreuz angedeuteten Bildmittelpunkt drei beliebig liegende Bildpunkte A, B und C vorhanden sind, wobei der Winkel ACB gemessen werden soll, kann nach dem Abschalten der den Lageplananzeiger normalerweise steuernden Echosignale der Bildmittelpunkt nach dem Punkt C mit Hilfe des Exzenterspannungsgenerators 22 der Fig. 1 verschoben werden, worauf mit Hilfe des in Fig. 1 dargestellten W^Tinkelübertragungsgenerators 18 im nachleuchtenden Lageplan von dem Punkt C aus nacheinander die Peillinien C-A und C-B projiziert werden. Die Winkeländerung, die erforderlich ist, um die

Linie C-A in die Lage C-B zu überführen, und somit der Winkel ACB kann darauf von der Skaleneinteilung 81 des Generators 18 der Fig. 1 abgelesen werden.

Außerdem kann auch noch auf die Peillinie C-A ein veränderlicher Abstandspunkt D zum Bestimmen des Abstandes C-A projiziert werden, worauf die Lage des Punktes A in bezug auf die Punkte B und C vollständig bestimmt ist.

Bei dem an Hand der Fig. 1 erörterten Ausführungsbeispiel ist die Anzeigerröhre mit einem feststehenden Ablenkspulensystem versehen. Selbstverständlich ist die Erfindung auf ähnliche Weise durchführbar, wenn die Anzeigerröhre mit anderen Ablenkmitteln, z. B. mit feststehenden elektrostatischen Ablenkplatten, versehen ist.

Claims (1)

1. PatentansprucH:

   Radarempfänger mit elektronischem Lageplananzeiger, mindestens einem Eichzeichengenerator zur elektronischen Erzeugung von Richtungs- und/

   oder Abstandseichzeichen auf dem Bildschirm des Lageplananzeigers, einem Exzenterspannungsgenerator zur Verschiebung des Bildmittelpunktes und einer Schaltvorrichtung zum wechselweisen Anschluß des Lageplananzeigers an die Echo- und Eichzeichensignale und den Exzenterspannungsgenerator, gekennzeichnet durch einen von der Antennenbewegung unabhängig einstellbaren Winkelübertragungsgenerator (18), der bei der Umschaltung auf die Eichzeichensignale an Stelle des Winkelübertragungsgenerators (3) für die Abtastbewegung der Radarantenne an die Kathodenstrahlröhre (1) angeschlossen wird.

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   USA.-Patentschrift Nr. 2 422 697;

   Fink: Radar Engineering, New York-London, 1947, S. 584 bis 589;

   Ridenour: Radar System Engineering,
   New York-London, 1947, S. 168;

   Soller, Starr, Valley: Cathode Ray Tube Displays, New York-Toronto-London, 1948, S. 250.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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