DE1055061B

DE1055061B - Funkortungsgeraet zur Feststellung von reflektierenden bewegten Zielen

Info

Publication number: DE1055061B
Application number: DEC15687A
Authority: DE
Inventors: Leo Thourel
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1956-11-02
Filing date: 1957-10-25
Publication date: 1959-04-16
Also published as: GB832649A; NL221802A; FR1160472A; US3015819A

Description

Die Erfindung betrifft ein Funkortungsgerät zur Feststellung von reflektierenden bewegten Zielen an Hand der Dopplerfrequenz mit Einrichtungen zum Schutz gegen Störungen.

Es sind bereits verschiedene Vorschläge zur Verbesserung der Leistung von solchen Einrichtungen veröffentlicht worden, wobei einerseits das sogenannte Frequenzdiversity-Verfahren angewendet wird, bei welchem die gleichen Signale gleichzeitig auf benachbarten Frequenzen gesendet und empfangen sowie nach Frequenzgleichschaltung im Empfänger zur Zusammenwirkung gebracht werden, andererseits zur Befreiung von systematischen Störungen eine zufällige Schwankung der Sendefrequenz angewendet wird und schließlich die von den feststehenden Zielen, herrührenden Echos unter Ausnutzung des Dopplereffekts beseitigt werden.

Das Ziel der Erfindung ist eine Einrichtung, welche im Frequenzdiversky-Verfahren arbeitet und besondere Vorteile hinsichtlich des. Schutzes gegen Störungen jeder Art bietet. Sie kann ferner bei Bedarf mit einer über einen sehr hohen Frequenzbereich zufällig schwankenden Frequenz arbeiten. Schließlich ermöglicht sie die Beseitigung der festen Echos. ^a5

Die Erfindung ist gekennzeichnet durch zwei Oszillatoren zur Erzeugung von zwei Sendefrequenzen, deren Frequenzdifferenz im Meterwellenbereich liegt, zwei Sende-Empfangs-Weichen, welche die den beiden Sendefrequenzen entsprechenden Signale getrennt der Antenne zuführen und die Echosignale von dieser Antenne empfangen, Einrichtungen zum· Mischen der den beiden Sendefrequenzen entsprechenden Echosignale, wodurch ein drittes Signal erhalten wird, dessen Frequenz gleich der Differenz der beiden Sendefrequenzen, vermehrt um die Differenz der durch den Dopplereffekt hervorgerufenen Frequenzschwankungen der Echosignale ist, und durch Einrichtungen, um diese vom Dopplereffekt hervorgerufene Differenz aus dem dritten Signal zu gewinnen, wodurch das der Anzeigeeinrichtung des Funkortungsgerätes zugeführte endgültige Signal erhalten wird¹.

Die Zeichnung zeigt das Blockschaltbild einer beispielsweisen Ausführung der Erfindung.

Ein Oszillator 1, z. B. mit einer breitbandig betriebenen Röhre, erzeugt ein Signal mit einer sehr hohen Frequenz F₁, welche gegebenenfalls mit einer zufälligen Schwankung, z.B. zwischen 2900 und 3000 MHz, behaftet sein kann. Ein Verstärker 2 liefert ein Signal mit einer stabilen Frequenz Z₂, deren Größe gleich der Differenz zwischen den beiden auszustrahlenden Sendefrequenzen sein muß, also einige hundert MHz, z. B. 210 MHz, beträgt. Diese Frequenz kann durch siebenfache Multiplikation einer Frequenz Z₃ Funkortungsgerät zur Feststellung
von reflektierenden bewegten Zielen

Anmelder:

Compagnie Generale de Telegraphie
sans FiI, Paris

Vertreter:
Dipl.-Ing. E. Prinz und Dr. rer. nat. G. Hauser,

Patentanwälte,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 2. November 1956

Leo Thourel, Paris,
ist als Erfinder genannt worden

von 30 MHz, die von einem kristallstabilisierten Oszillator 3 geliefert wird, in einem Vervielfacher 21 erhalten werden. Eine Mischstufe 4 liefert die Frequenz (F₁+ /₂), im angegebenen Beispiel also eine Frequenz, welche zwischen 3110 und 3210MHz liegt. Die Frequenzen F₁ und (F₁-FZ₂) werden zwei Verstärkerkanälen 5 und 6 zugeführt, welche mit Wanderfeldröhren ausgestattet sind. Jeder dieser beiden Kanäle enthält eine Sende-Empfangs-Weiche 8 bzw. 9, welche eine Anordnung 10 zur Entkopplung der Generatoren speisen. Diese Entkopplungsanordnung liefert die Signale der Frequenzen F₁ und (F₁-^f₂) gleichzeitig zu einem Hohlleiter 22, welcher mit der gemeinsamen Sende-Empfangs-Antenne 11 verbunden isit, die die Impulse aussendet.

Bei Empfang werden die Ausgangssignale der Sende-Empfangs-Weichen 8 bzw. 9 jeweils einem Verstärkerkanal 12 bzw. 13 zugeführt, die mit Wanderfeldfeldröhren ausgestattet sind, von denen die letzte in Sättigung arbeitet. Die Anordnung 10 bewirkt daß die benachbarten Frequenzbänder F₁ und (F₁-J-Z₂) getrennt werden, und diese Filterung wird durch die Röhren der Sende-Empfangs-Weichen noch verstärkt. Die Frequenzen der von bewegten Zielen erzeugten Echos sind auf beiden Kanälen mit unterschiedlichen Schwankungen behaftet, die mit ε_χ und ε₂ bezeichnet werden, so daß der Kanal 12 die Frequenz. (F₁-FZ₂ + ε₂) verstärkt, während der Kanal 13 die Frequenz (F₁-Fe₁) verstärkt. Es ist bei dieser Gelegenheit zu bemerken, daß die Verstärkerstufen 12 und 13

809 790/361

Claims

ein genügend breites Durchlaßband besitzen müssen und daß ihre Verstärkung in der Größenordnung von wenigstens 50 db liegen muß, um eine Sättigung zu erhalten, so daß in beiden Fällen der gleiche Ausgangspegel erhalten, wird. Auf Grund dieser Bedingungen werden Verstärker' mit zwei Wanderfeldröhren verwendet. Die Ausgangssignale dieser Röhren werden jeweils einem Eingangskanal einer 3-db-Gabelschaltung 14 zugeführt, in deren Ausgangskanälen Kristall detektoren 24 und 25 liegen. Durch diese Anordnung werden die beiden l/re.quien/.fii gemischt, und ein Filter 15 liefert ausschließlich die Frequenz f.2+ (E2-S1), welche durch'diese Mischung erhalten wird. Eine wesentliche Tatsache ist hervorzuheben: Die Amplitude der Signale am Ausgang dieses Filters ist proportional dem Produkt der Amplituden der Signale mit den Frequenzen (F1 + f2 + e2) und (.F1H-E1). Es ist zu bemerken, daß der Verstärker 2 auf einer Frequenz arbeitet, die der Frequenz des Filters 15 sehr benachbart ist. In der Praxis ergeben sich unter Voraussetzung einer sorgfältigen Abschirmung der Stromkreise der Einrichtung daraus keine Nachteile. Ferner arbeitet das Filter 15 auf einer festen Frequenz, deren Pegel ausreichend hoch ist, so daß eine richtige Abschirmung die Beseitigung jeder Störung infolge einer Streustrahlung vom Verstärker 2 gegewährleistet. Das Filter 15 speist dann eine Mischtufe 16, der andererseits eine Frequenz (/2+/3) zugeführt wird, die in einer anderen Mischstufe 7 erzeugt wird. In dem angegebenen Beispiel hat diese Frequenz (/2 + /3) den Wert 240 MHz. Am Ausgang der Mischstufe 16 erhält man ein Signal mit der Frequenz/3+^1-ε2), d.h. etwa 30 MHz. Dieses Signal wird durch einen Verstärker 17 verstärkt, bevor es einer Mischstufe 18 zugeführt wird, in welcher ihm ein Signal der Frequenz /3, d. h. 30 MHz, überlagert wird, welches vom Oszillator 3 kommt. Man erhält schließlich am Ausgang der Mischstufe 18 eine Spannung, deren Frequenz der Differenz (S1— ε2) der Dopplersehen Frequenzschwan^. kungen der Signale entspricht. Diese Spannung wird in bekannter Weise zur Beseitigung der festen Echos einer Speicherröhre 19 zugeführt, auf welche eine Anzeigeeinriohtunig 20 folgt. Die beschriebene Einrichtung besitzt folgende Vorteile: Diversity-Betrieb Zum Unterschied gegen bekannte Einrichtungen wird hier das.Produkt der empfangenen Signale ultrahochfrequenzseitig in den Mischstufen 24 und 25 erhalten, was: genügt, um den Diversity-Betrieb empfangsseitig zu gewährleisten. Aussendung von zufällig schwankenden Frequenzen Man erkennt, daß infolge des Aufbaues der beschriebenen Einrichtung keine Stabilität der Frequenz F1 erforderlich ist. Man kann also diese Frequenz in zufälliger Weise verändern, beispielsweise mit Hilfe eines Frequenzreglers 32. Die Frequenzschwankung ist nur durch die Bandbreite der Entkopplungsanordnung 10 und durch den Wert der Frequenz/2 begrenzt. Bei dem angegebenen Beispiel kann man die Frequenz beispielsweise um 200 bis 400 MHz schwanken lassen. Schutz gegen Störsignale Die Vorteile des beschriebenen Systems sind in dieser Hinsicht sehr beträchtlich. Damit am Ausgang des Filters 15 ein Signal erscheint, ist es erforderlich, daß die Frequenzen in. beiden Kanälen der Gabelschaltung 14 eine Differenz f2 besitzen, was offensichtlich mit einem einzigen frequenzmodulierten Störsender, der zu jedem Zeitpunkt nur eine Frequenz aussendet, nicht ermöglicht werden kann. F.s ka.iin zusätzlich eine Vorsichtsmaßnahme getroffen werden, damit die Stoßerregungen der Schaltungen 12 und 13 beim Durchstimmen des Störsenders keine Schwingungen erzeugen, deren Dauer so groß ist,, daß sie sich zeitlich überdecken. ICs genügt dazu, die Ansprechzeit dieser Schaltungen größer als die Zeit zu wählen, welche der Störsender zum Durchlaufen des FrequenzabstandS'/g benötigt. Diese Bedingung legt das zulässige Minimum für den Durc.hlaßbcrcich der Schaltungen 12 und 13 fest. Wenn dieser Durchlaßbereich 100 MHz beträgt, liegt die Dauer der Stoßimpulse in der Größenordnung von 1/100 Mikrosekundc. Damit die Störung wirksam wird, muß also der Störsender einen Frequenzbereich von /2, hier also von 210 MHz, in weniger als 1/100 Mikrosekunde durchlaufen. Es ist bekannt, daß eine solche Durchstimmgeschwindigkeit in der Praxis nicht realisierbar ist. Wenn ferner der Störsender gleichzeitig zwei Ultrahochfrequenzen aussendet, die einen Abstand von f2 besitzen, kann sich die Bedienungsperson leicht dadurch schützen, daß sie die Frequenz f2 ändert, beispielsweise mit Hilfe eines Reglers 33. „0 Beseitigung von festen Echos Die Dopplerschen Frequenzschwankungen werden auf die Frequenz /2 übertragen,, die sehr viel geringer als E1 ist, und die Verwendung der Frequenzdifferenz (S1 — ε2) vermindert beträchtlich den Pegel der von den quasi festen Zielen herrührenden Restschwankungen auf dem Anzeigeschirm, wodurch der Wert der ersten »blinden« Geschwindigkeit erhöht wird, welche bis über 2000 km/h hinausgeschoben werden kann. Man erhält dann die saubersten Ergebnisse bei Echos von bewegten Zielen, deren Radialgeschwindigkeit in der Nähe von 1000 km/h liegt. Die Güte der erhaltenen Bilder auf dem Anzeigeschirm ist die gleiche wie die von einem Meterwellen-Radargerät, jedoch hat man den Vorteil des erhöhten Gewinns der Zentimeterwellenantenne, und man vermeidet die Verwendung von gewissen, schwierig zu realisierenden Einrichtungen, z. B. des hochstabilen Überlagerungsoszillators oder des kohärenten Oszillators der üblichen Radargeräte. PA TENTA M S I'RÜCHE:

1. Funkortungsgerät zur Feststellung von reflektierenden bewegten Zielen an Hand der Dopplerfrequenz mit Einrichtungen zum Schutz gegen Störungen, gekennzeichnet durch zwei Oszillatoren zur Erzeugung von zwei Sendefrequenzen, deren Frequenzdifferenz im Meterwellenbereich liegt, zwei Sende-Empfangs-Weichen, welche die den beiden Sendefrequenzen entsprechenden Signale getrennt der Antenne zuführen und die Echosignale von dieser Antenne empfangen, Einrichtungen zum Mischen der den beiden Sendefrequenzen entsprechenden Echosignale, wodurch ein drittes Signal erhalten wird, dessen Frequenz gleich der Differenz der beiden Sendefrequenzen, vermehrt um die Differenz der durch den Dopplereffekt hervorgerufenen Frequenzschwankungen der Echosignale ist, und durch Einrichtungen, um diese vom Dopplereffekt hervorgerufene Differenz aus dem dritten Signal zu gewinnen, wodurch das der

Anzeigeeinrichtung des Funkortungsgerätes zugeführte endgültige Signal erhalten wird.

2. Funkortungsgerät gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Sendefrequenz durch Midien der ersten Sendefrequenz mit einer stabilisierten Frequenz, die im Meterwellenbereich liegt, erhalten wird, daß die Einrichtungen zur Gewinnung des endgültigen Signals aus dem dritten Signal Schaltungsanordnungen enthalten, welche die im Meterwellenbereich liegende Frequenz mit einem ganzzahligen Teiler dieser Frequenz mischen, wodurch ein viertes Signal erhalten wird, daß durch Mischen des dritten Signals mit dem vierten Signal ein fünftes Signal gebildet wird und daß das fünfte Signal mit der Frequenz

des ganzzahligen Teilers gemischt wird, wodurch als sechstes Signal das endgültige Signal erhalten wird.

3. Funkortungsgerät gemäß Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Frequenzvervielfacher, welcher die Frequenz eines der beiden Oszillatoren mit einem bestimmten Faktor multipliziert, um das im Meterwellenbereich liegende Signal zu liefern.

4. Funkortungsgerät gemäß einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch Einrichtungen, mit welchen die erste und/oder die > zweite Frequenz variiert werden können.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 566 785.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen