DE1085930B

DE1085930B - Einrichtung zur Erhoehung der Genauigkeit bei der Richtungsbestimmung eines Impuls-Radargeraetes mit umlaufendem Abtaststrahl

Info

Publication number: DE1085930B
Application number: DES52965A
Authority: DE
Inventors: Georges Kniazeff; Pierre Albert Maurice Abraham
Original assignee: NOUVELLES TECH RADIOELECTRIQUE
Current assignee: NOUVELLES TECH RADIOELECTRIQUE
Priority date: 1956-03-30
Filing date: 1957-03-30
Publication date: 1960-07-28
Also published as: NL285502A; FR1147248A; NL133723C; CH374399A; FR81704E; DE1202357B; NL215904A; CH415767A

Description

DEUTSCHES

Die Erfindung l>etrifft eine Einrichtung zur Erhöhung der Genauigkeit bei der Richtungsbestimmung eines Impuls-Radargerätes mit umlaufendem Abtaststrahl, insbesondere bei Feststellung eines Flugzeuges. Es ist bekannt, daß ein Radarecho aus einer Folge mehrerer Impulse besteht, welche gleichmäßig sowohl in der Zeit als auch im Azimut verschoben sind im Hinblick auf die Bewegung der Radarantenne zur Erforschung des Luftraumes, wobei der öffnungswinkel der Antenne des Radargerätes bewirkt, daß das festgestellte Objekt quer zu einer Achse erscheint, die senkrecht liegt zur Geraden Radargerät — Objekt, und mit einer Länge, die um so größer ist, je entfernter das Objekt ist. Wenn beispielsweise das Strahlungsbündel eine Öffnung von 1° hat und das Echo von einem 200 km entfernten Objekt kommt, erscheint die impulsfolge während des Durchganges des Bündels durch das Objekt auf einer Länge von etwa 3 bis 4 km, d. h., die Azimutmessung ist sehr -ungenau. Wenn das Strahlungsdiagramm der Antenne vollkommen wäre, wenn Nebengeräusche und Paraskenechos nicht existieren würden und wenn das Objekt ständig vollkommen reflektierend wäre, würde es zur genauen Bestimmung des Azimutes des Objektes genügen, die Hälfte der während der Rotation von der Antenne entsprechend ihrer Öffnung empfangenen Impulse zu zählen, wobei man genau den Augenblick des Durchganges der Luftlinie durch das Objekt erhalten würde. In der Praxis findet sich jedoch keine dieser drei Bedingungen in befriedigendem Ausmaße vor, so daß der Azimut des Objektes nicht genau 'bestimmt werden kann.

Die Einrichtung nach der Erfindung gestattet es, diesen Nachteil zu beseitigen. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gleichartige Systeme von Speichern in einer Systemanzahl vorgesehen sind, welche gleich ist der Anzahl von Wiederholungsperioden des Radargerätes eines annähernd dem Öffnungswinkel der Antennencharakteristik -bei halber Maximalfeldstärke entsprechenden Umlaufswinkels, daß die einzelnen Systeme aufeinanderfolgenden Wiederholungsperioden des Radargerätes und die Einzelspeicher jedes dieser Systeme aufeinanderfolgenden Entfernungsstufen, in die der gesamte Entfernungsmeßbereich aufgeteilt ist, durch wechselweise geöffnete Torschaltungen zugeordnet sind, über die sie durch die eintreffenden Echos entsprechend ihrer zeitlichen Lage beaufschlagt werden, und zwar nur dann, wenn die Echoamplitude eine vorgegebene Schwelle überschreitet, und daß ferner die Speicher aller Systeme durch Ableseleitungen mit Auswerteorganen verbunden sind, welche die abgelesenen, einander zugehörigen Amplitudengrößen entsprechend einer ungeraden, von einem positiven zu einem gleich großen negativen

Einrichtung zur Erhöhung der Genauigkeit bei der Richtungsbestimmung

eines Impuls-Radargerätes mit umlaufendem Abtaststrahl

Anmelder:

Societe Industrielle des Nouvelles

Techniques Radioelectriques,

Asnieres (Frankreich)

Vertreter: Dr. O. Gadamer, Patentanwalt, München 22, Zweibrückenstr. 8

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 30. März 1956

Georges Kniazeff, Neuilly-sur-Seine, und Pierre Albert Maurice Abraham, Paris

(Frankreich), sind als Erfinder genannt worden

Maximum verlaufenden Zeitfunktion unterschiedlich bewerten, alsdann algebraisch addieren und im Augenblick des Auftretens des Summenwertes Null eine Anzeige ableiten, die unter Berücksichtigung einer festen Verzögerung die gesuchte Richtung definiert.

Gegenstand eines nicht vorveröffentlichten älteren Vorschlages ist bereits eine Anordnung zoir verbesserten Anzeige, Erfassung bzw. Auswertung der Entfernungs- und/oder Winkelkoordinaten von Zielen bei Impulsradargeräten mit periodisch geschwenkter Antennenstrahlrichtung, bei der die Empfangsimpulse am Ausgang des Empfängers nach Gleichrichtung einer Reihe von gleichen Speichern zugeführt werden, deren einzelne Speicher nacheinander durch Zeitschalter jeweils für die gleiche Öffnungszeit aufgetastet werden, derart, daß die Ladestromstärke während des aufgetasteten Zustandes für alle Speicherelemente stets mit dem gleichen Faktor proportional dem Momentanwert der jeweils eintreffenden Impulse ist. Die Öffnungszeit der einzelnen Speicher ist dabei für die Entfernungsmessung jeweils etwa gleich der Dauer des Senderimpuilses und für die Winkelmessung jeweils etwa gleich der für das Überstreichen eines punktförmigen Zieles durch den Hauptstrahlungszipfel der Antenne erforderlichen Zeit, und

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die Zeitdifferenz zwischen dem Öffnungsbeginn benachbarter Speicher ist kleiner als die Öffnungszeit. Durch Vergleich der in den einzelnen Speichern entstandenen Gesamtladungen werden Meßwerte zur Anzeige bzw. Auswertung der Entfernungs- und/oder Winkellage des erfaßten Zieles erhalten. Die Erfassung und Aufteilung der Empfangsimpulse beim Einspeichern ist also anders als bei der Erfindung, und demgemäß ist auch die Auswertung in anderer Weise vorzunehmen.

Die Erfindung basiert auf den folgenden grundlegenden Überlegungen:

1. Die Echos, welche durch die Reflexion der vom Radargerät in den Luftraum gesandten Impulse durch das Objekt bedingt sind, folgen in einem regelmäßigen Rhythmus aufeinander und sind gegenüber der Aussendung des Impulses um eine Zeitdauer verschoben, welche für eine gegebene Entfernung vom Objekt konstant und gleich der Dauer der Übertragung des Radarimpulses zum Objekt und zurück ist. Dagegen ist es sehr unwahrscheinlich, daß die durch die Nebengeräusche erzeugten falschen Echos sich mit genau der gleichen Verschiebung im Zuge der Wiederholungsperioden des Radargerätes wiederholen. Es ergibt sich also, wie an sich bekannt ist, durch wiederholte Speicherung eine Entstörung.

2. Da das Objekt nicht ständig vollkommen reflektierend ist, ist die Amplitude der Echos veränderlich: Man setzt daher dieser Amplitude eine Schwelle, tunter welcher das Echo nicht berücksichtigt wird.

3. Man gibt den während eines Durchganges des Bündels durch das Objekt erhältlichen Echos bei der Auswertung verschiedene Werte je nach ihrer Azimutlage, so daß es möglich ist, nachdem alle erwünschten Echos (d. h. all diejenigen, deren Amplitude oberhalb der gegebenen Schwelle liegt) erhalten sind, ihre Summe zu berechnen und daraus auf die gesuchte Richtung zu schließen.

Im folgenden werden verschiedene Ausführungsformen der Erfindung an Hand von Beispielen, welche in den Zeichnungen dargestellt sind, beschrieben.

Fig. 1 bis 5 sind schematische Darstellungen, welche die Arbeitsweise eines Radargerätes zeigen, und zwar das ausgestrahlte Bündel, die Anzeige der Echos, die idealen und wirklichen Sendediagramme einer Antenne sowie einige Empfangsaufzeichnungen darstellen;

Fig. 6 zeigt prinzipiell eine übliche Speicheranordnung mit Magnetkern;

Fig. 7 stellt die Arbeitsweise der Einrichtung nach Fig. 6 dar;

Fig. 8 zeigt die Einteilung der Auswahl-, Schreibund Ableselinien dieser Einrichtung;

Fig. 9 zeigt «ine erste Ausführungsform der Erfindung, welche Speicheranordnungen nach Fig. 6 bis 8 verwendet;

Fig. 10 ist ein Diagramm der Werte, welche den von der Vorrichtung nach der Erfindung nach der Reflexion empfangenen Amplitudengrößen zugeteilt werden;

Fig. 11 zeigt schematisch eine Ableseleitung und die Vorrichtung, welche das Signal sendet, das den Durchgangsmoment der Achse des Bündels durch das Objekt kennzeichnet;

Fig. 12 zeigt eine zweite Ausführungsform der Einrichtung nach der Erfindung;

Fig. 13 und 14 sind schematische Darstellungen einer vereinfachten Ausführungsfarm der Erfindung, welche mit einem automatischen Zähler verbunden ist.

Wie aus Fig. 1 ersichtlich, sendet die sich azimutal drehende Richtantenne 1 des Radargerätes ein Bündel aus, dessen Öffnungswinkel gleich α ist, so daß sich das gesamte Echo aus der Reflexion sämtlicher Impulse, die von der Richtantenne während des Abtastens des Objektes M durch das Bündel gesandt werden, zusammensetzt, wodurch auf dem Schirm 2 (Fig. 2) ein Echo zustande kommt, welches sich aus der Spur 3 bildet, deren Länge eine Funktion der Entfernung R des Objektes und des Öffnungswinkels α ist. Wenn das Sendedliagramm der Richtantenne vollkommen wäre, d. h. wenn die gesendete Energie innerhalb des Winkels α konstant und zn beiden Seiten dieses Winkels absolut Null wäre, wie in Fig. 3 dargestellt, und wenn alle -gesendeten Impulse nach Reflexion am Objekt in Abwesenheit jeglicher Störungen empfangen würden, würde die Richtung g des Objektes mit größter Genauigkeit durch die Gerade, welche auf dem Schirm 2 den Anfang 0 mit der Mitte des Echos 3 verbindet, bestimmt werden können. Der praktische Verlauf des Sendediagramms folgt jedoch der in'Fig. 4 dargestellten Form, wobei der Öffnungswinkel α als der Hälfte der gesendeten Feldstärke entsprechend angesehen wird. Andererseits ist der Empfang des Echos von einem Nebengeräusch begleitet, dessen größte Stärke mitunter die Amplitude eines Echos erreichen kann. In Fig. 5 sind die Empfangsspuren von vier aufeinanderfolgenden Impulsen in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt: Man sieht, daß sich bei dreien von ihnen Impulse E₁, E₂, JS₄ finden, welche genau die gleiche Verschiebung hinsichtlich des Ursprunges aufweisen, so daß anzunehmen ist, daß das Objekt sich in der Entfernung R befindet, welche durch diese Verschiebung gekennzeichnet ist, während Impulse F, G, H usw., deren Verschiebung sich von einer Wiederholungsperiode air anderen verändern, falschen Echos entsprechen.

Zum besseren Verständnis des Prinzips der Erfindung sei ein numerisches Beispiel angeführt: Es wird angenommen, daß man eine Zone im Umkreis von 300 km um das Radargerät überwachen soll, und vorausgesetzt, daß die maximale Dauer der Wellenübertragung in dieser Entfernung und zurück 2048 Mikrosekunden beträgt. Wenn die zulässige Genauigkeit auf dieser Strecke in der Größenordnung von 300 m liegt, was einer Übertragungsdauer von 2 Mikrosekunden entsprciht, so gibt es auf dieser Entfernung 1024 Abschnitte, nach denen die empfangenen Echos eingeteilt werden, so daß im üblichen Falle jedes Speichersystem 1024 Fächer oder Zellen in Form von Einzelspeichern aufweisen muß. Um die empfangenen Impulse je nach der Entfernung, aus der sie kommen, in diese Fächer .einzuteilen, d. h. in Funktion der Verschiebung ihres Ankunftsmomentes gegenüber der Auslösung des gesendeten Impulses, verwendet man eine Uhr, welche Impulszüge in Phase mit dem Sendeimpuls abgibt, deren Einzelimpulse in Abständen von 2 Mikrosekunden aufeinanderfolgen. Diese Impulse werden auf einen Impulszähler mit 1024 Stellungen geleitet, z. B. auf eine Kette von zehn Kippeinrichtungen, welche 2¹⁰= 1024 mögliche Betriebsstellungen aufweist, von denen jede einem Fach der Speichereinheiten entspricht. Unter diesen Bedingungen wird ein Echo, dessen Ankunft zeitlich mit einem Uhrimpuls zusammenfällt, automatisch in das zugehörige Fach des Speichersystems gesteuert. Wenn mit Hilfe einer geeigneten Vorrichtung die während der folgenden Wiederholungsperioden des Radargerätes empfangenen Echos jeweils zu einem der folgenden .gleichartigen Speichersysteme geleitet werden, ist es möglich, die einander entsprechenden Fächer dieser Systeme durch die Ableseleitungen in Serie zu schalten, um am Schluß des Durchganges des Bündels der Richtantenne über

das Objekt hinweg einen Echoverlauf zu erhalten, von welchem man den genauen Azimut des Objektes ableiten kann. Zwar werden größere Nebengeräusche, deren Amplituden die den Echos gesetzte Schwelle überschreiten, ebenfalls in den Speicheranordnungen je nach ihrem Ankunftsmoment registriert. Da jedoch die Wahrscheinlichkeit des wiederholten Auftretens derartiger falscher Echos an gleicher Stelle der Impulswiederholungsperioden gering ist, sind solche Speicherungen bedeutungslos.

Anstatt die Echos bei jeder neuen Wiederholungsperiode des Radargerätes in das jeweils folgende Speichersystem zu leiten, kann man auch eine Einrichtung verwenden, die unter der Bezeichnung Schieberegister bekannt ist und vor allem bei Rechenmaschinen Anwendung findet. Diese Einrichtung besitzt mehrere identische Speichersysteme oder Matrizen sowie Mittel, um die Signale automatisch von einer Matrize auf die nächste zu übertragen. Diese Signale werden am ScMuß jeder Wiederholungsperiode registriert.

Es sei angenommen, daß das Radargerät mit einer Geschwindigkeit von 6 Umdr./Min. umläuft und mit einer Wiederholungsfrequenz · von 400 Perioden/Sek. arbeitet, so daß die Dauer jeder Periode 2500 \is beträgt, von denen 2048 μ«, wie oben angegeben, der Messung dienen; in diesem Faille treffen bei einer öffnung des Bündels von 1° bei halber Maximalfeldstärke umgefähr

400 · — · 60 · — = 11 Impulse
6 360

während der Dauer jedes Durchgangs des Bündels auf das Objekt. Um auch diejenigen Impulse zu berücksichtigen, die mit weniger als der halben Maximalfeldstärke empfangen werden, bedient man sich beispielsweise eines Schieberegisters mit 15 Matrizen, welche bei jeder Umdrehung der Antenne des Radargerätes diejenigen Impulse registrieren, welche während eines Zeitraumes gleich

Sekunde · 15 = 0,04 Sekunden

400

empfangen werden. Wenn man annimmt, daß es sich um ein Flugzeug handelt, welches sich mit einer Geschwindigkeit von 300 m/Sek. bewegt, beträgt die Entfernungsänderung während dieses Zeitraumes ^!im ungünstigsten Falle, d. h. wenn das Flugzeug zum Radargerät hin gerichtet ist, nur 300 m-0,04= 12 m. Hieraus ergibt sich, daß in der Praxis die Entfernung des Flugzeuges sich während des Durchganges des Radarbündels nicht ändert und daß die von dem gleichen Objekt kommenden Echos für alle Wiederholungsperioden des Radargerätes richtig in die entsprechenden Fächer der Matrizen des Schieberegisters eingeordnet werden.

Bei der Ausführungsform nach Fig. 6 bis 9 wurden als Beispiele Schieberegister verwendet, welche Speicher aufweisen, die aus Magnetkernen bestehen; es können jedoch auch alle anderen Arten von Speichern bei der Erfindung zur Anwendung gelangen. Jeder der Magnetkerne 4 (Fig. 6) wird von zwei Auswahlleitungen 5 und 6 sowie von Ablese- und Schreibleitungen 7 und 8 durchquert. Bei einer Matrize des Schieberegisters, die schachbrettartig verteilt 1024 Kerne enthält, wird jeder Kern durch seine Koordinaten χ und y definiert, so daß sich 32 Auswahlleitungen 5, 5', 5" ... bei χ und 32 Auswa/hlleitungen 6, 6', 6" ... bei y ergeben, wobei die Kerne der gleichen Koordinaten aufeinanderfolgender Reihen durch die gleichen Auswahlleitungen durchquert werden. Ein Kern wird ausgewählt, wenn er einen Stromimpuls von jeder der beiden ihn durchquerenden Leitungen empfängt, wobei diese Auswahl erfolgen 'kann, um zu schreiben oder abzulesen. Der gesamte Zyklus der sich auf einen einzelnen Kern beziehenden Operationen umfaßt zwei Phasen, von denen die erste für das Ablesen, die zweite für das Schreiben dient. Dieser Zyklus wird durch

ίο die Kurve der Fig. 7 a dargestellt. Seine Gesamtdauer ist durch Pfeile markiert. Sobald ein Kern durch die Leseimpulse bei χ und y ausgewählt ist, zeigt das Vorhandensein bzw. Fehlen von Impulsen auf der Ableseleitung den magnetischen Zustand des Kernes an.

Die bereits vorher in dem Kern gespeicherte Information verschwindet infolge der Leseoperation und wird während der Dauer der Schreibphase (Fig. 7 b) wiederhergestellt, es sei denn, daß man dies dadurch verhindert, daß man in die entsprechende Schreibleitung einen Sperrimpuls (in Fig. 7 c durch die gestrichelte Linie ,angedeutet) von entgegengesetzter Polarität einfügt.

Die Ablese- und Schreibleitungen 7 und 8 (Fig. 6), welche den Kern durchdringen, sind beide den 1024 Kernen derselben Matrize gemeinsam, in welcher sie gemäß aufeinanderfolgenden Diagonalen angeordnet sind, wie in Fig. 8 für eine nur neun Kerne aufweisende Matrize dargestellt ist.

Aus Fig. 9 ist zu ersehen, daß die Einrichtung aus den oben dargelegten Gründen ein Schieberegister 9 mit fünfzehn Matrizen aufweist, von denen jedoch nur jeweils ein einziger Kern A, B, C, D .. . M, N, O dargestellt ist, um die Zeichnung nicht unnötig kompliziert zu machen. Alle Kerne sämtlicher Matrizen mit der gleichen Abszisse χ werden durch die gleiche Auswahlleitung 5_X durchkreuzt, während alle Kerne sämtlicher Matrizen mit der gleichen Ordinate y durch die gleiche Auswahlleitung 6_y durchkreuzt werden. Jede Matrize besitzt eine Leseleitung 7_A, 7_B ... 7₀ und eine Schreibleitung 8_A, 8ß .. . 8q, welche die Kerne auf die in Fig. 8 dargestellte Weise durchquert.

Wie in Fig. 9 dargestellt ist, weist die Vorrichtung eine Uhr 10 auf, die Impulsfolgen abgibt, welche in Phase mit den Suchimpulsen des Radargerätes sind, und deren Ekizelimpulse durch Intervalle von 2 Mikrosekunden voneinander getrennt sind. Diese Impulse werden auf eine Kette von zehn Kippeinrichtungen aufgebracht, von denen die ersten fünf, nämlich 11, 12, 13, 14 und 15, entlang der Achse von y, die folgenden fünf, nämlich 16, 17 18, 19 und 20, entlang der Achse von χ angeordnet sind. Die beiden Reihen von Kippeinrichtungen sind mit zwei Hilfsmatrizen 21 bzw. 22 verbunden, welche die binären Angaben der Kippeinrichtungen 11 bis 20 in Dezimalzählen umwandeln und deren Ausgänge mit den entsprechenden Auswahlleitungen 5_X und 6_y verbunden sind. Überdies sendet die Uhr an diese Hilfsmatrizen über die Leitung 23 ein Befehlssignal zum Ablesen und auf der Leitung 24 mit Verzögerungskreis 25 ein Befehlssignal zum Schreiben. Diese Signale steuern die Auswahl der Kerne. Eine Leitung 26, die von der Uhr ausgeht, steuert die Auslösung der Rada>rsuchimpulse. Die Signale der Viideofrequenz, welche in der Radareinrichtung empfangen werden, werden durch einen Schwellkreis 27, einen Verzögerungskreis 28_A und und einen Befehlskreis für das Schreiben 29_A auf der Schreibleitung 8_A zur ersten Matrize A übertragen. Sie rufen während der für das ,Schreiben vorbehaltenen Zeitdauer eine Registrierung durch Veränderung des magnetischen Zustandes in dem Kern hervor, der in

7 8

diesem Augenblick durch den Impuls der Uhr ausge- Um dieses Ergebnis z>u erzielen, verwendet man,

wählt wird, welcher der Entfernung, aus der das Echo wie in Fig. 11 dargestellt, Ableseleitungen, von denen kommt, entspricht. jede so viele Transformatoren 51, 52, 53 ... 65 ent-

Während der folgenden Wiederholungsperiode des hält, wie Matrizen vorhanden sind. Ihre Sekundär-Radargerätes erscheint, sobald die Kippeinrichtungen 5 wicklungen sind in Serie geschaltet, wobei die Über-11 bis 20 wieder zu dem der gleichen Entfernung ent- Setzung und die Wickelrichtung .den Koeffizienten sprechenden Stand zurückgekehrt sind, in der Ablese- entsprechen, die gemäß dem Diagramm der Fig. 10 leitung 7_A der ersten Matrize ein Impuls, und dieser den registrierten Signalen in den aufeinanderfolgen-Impuls wird mit Hilfe eines Verstärkers 30_A einerseits den Matrizen zuzuordnen sind. Der Mittelpunkt dieser auf den Auswertekreis 31 übertragen, welcher die io Leitung liegt bei der achten Matrize, welche vom Aufgabe hat, das Signal zu bilden, welches die Mitte Nullkoeffizienten betroffen wird, und ist mit einer des gesamten Echozuges kennzeichnet, und anderer- Stufe 66 verbunden, die eine Schwelle gleich der seits auf den Verzögerungskreis 28_ß gegeben, welcher Amplitude des in der ersten Matrize entwickelten der Schreibleitung der zweiten Matrize B entspricht; Signals aufweist und daher nur entsprechend größere dieser Verzögerungskreis hat den Zweck, den Impuls 15 Signale durchläßt. Die AusgangsMemme des letzten um einen Zeitraum zu verschieben, der dem Intervall Elementes ist mit einer Stufe 67 verbunden, welche entspricht, welches die Leseperiode von der Schreib- eine Schwelle aufweist, die nur Signale mit einer im periode trennt. absoluten Wert darunterliegenden Amplitude durch-

Auf diese Weise werden alle Signale, welche wirk- läßt. Die beiden Stufen 66 und 67 sind mit einer liehen Echos und Störeinflüssen entsprechen und je 20 Koinzidenzstufe 68 verbunden, welche infolgedessen nach ihrer Entfernung auf der ersten Matrize einge- nur dann ein Signal abgibt, wenn die beiden genannordnet und registriert sind, während der folgenden ten Bedingungen erfüllt sind. Der Augenblick, in dem Wiederholungsperiode auf die entsprechenden Kerne das Signal abgegeben wird, entspricht mit einer Verder folgenden Matrize übertragen. zögerung von etwa acht Impulsen dem Augenblick

Die wirklichen Echos verursachen im Laufe der 25 des Durchganges der Mittellinie des Antennenbündels folgenden Wiederholungsperioden neue Signale, die durch das Objekt.

der gleichen Entfernung entsprechen, aber auf den In Fig. 12 ist eine vereinfachte Ausführungsform

entsprechenden Kernen verschiedener Matrizen ge- dargestellt, bei welcher die ZaM der Matrizen des speichert werden, während die Störsignale willkürlich Schieberegisters wesentlich verringert werden kann, registriert werden. 30 Bei dem oben erläuterten Prinzip wurde vorausgesetzt,

Der Auswertkreis hat die Aufga'be, die in jedem daß jeder Abschnitt der Entfernungsstrecke, der einer Abschnitt der entsprechenden Kerne der verschiedenen Fortpflanzungsdauer hin und zurück von 2 MikroMatrizen gespeicherten Signale zu verwerten und dar- Sekunden entspricht, ein wirkliches oder falsches Echo aus genau den Moment des Durchganges der Achse enthalten kann, was dazu führt, daß man für einen des Radarbündels durch das Objekt abzuleiten. 35 Entfernungsbereich von 300km Matrizen mit 1024 Ab-

Die Fig. 10 und 11 zeigen das Prinzip und eine teilen verwendet. Wann man jedoch Festzielechos Ausführungsform eines derartigen Kreises 31, welcher durch an sich bekannte Mittel (z.B. durch Gegennach jedem Durchgang des Bündels durch das Objekt schaltung oder durch automatisch nachlaufende Torein Signal abgibt, das den genauen Azimut kennzeich- öffnungen) ausschließt und wenn man bedenkt, daß net. Zu diesem Zweck gibt man nach der Erfindung 40 die Wahrscheinlichkeit, daß sich drei oder mehr beden während der fünfzehn Wiederholungsperioden wegliche Ziele mit dem Radargerät auf der gleichen des Radargerätes empfangenen Echos verschiedene geraden Linie befinden, außerordentlich gering ist, Werte >in der Reihenfolge ihrer Ankuft. Im Beispiel kann man die Anzahl elementarer Zeitintervalle, der Fig. 10 werden die in den aufeinanderfolgenden welche der Entfernungsbestimmung entsprechen, erMatrizen gespeicherten Signale derart übertragen, 45 heblich verringern. Unter diesen Bedingungen kann daß man im Idealfall, wo alle fünfzehn Impulse in man eine Vorrichtung mit mehreren Bahnen verwirkder gesamten Arbeitszeit der fünfzehn Matrizen emp- liehen, deren Anzahl gleich derjenigen der gewählten fangen werden, eine Amplitude erhält, die sich linear elementaren Zeitintervalle ist, wobei jede Bahn ein verringert, beim achten Signal zu Null wird und an- elementares Schieberegister aufweist,
schließend das Vorzeichen wechselt und wieder linear 5° Die Vorrichtung, bei welcher diese Überlegungen ansteigt, so daß im Idealfalle die Summe aller Echos verwertet wurden und deren drei Bahnen in Fig. 12 gleich Null ist. Angenommen, daß keinerlei störende dargestellt sind, besitzt wie die vorherige eine Uhr 69, Nebeneffekte auftreten, läßt sich die Aufteilung in die einerseits auf der Leitung 70 Impulse mit der einer Periode durch die Gerade a-b und in der darauf- Wiederholungsfrequenz des Radargerätes, andererseits folgenden Periode durch die Gerade a'-b' darstellen. 55 auf der Leitung 71 solche Impulse abgibt, deren Tn der Praxis ist dies jedoch nie der Fall, da man Periode gleich derjenigen der elementaren Zeitinterniemals die Gesamtheit der fünfzehn Impulse emp- valle ist, wobei diese Impulse auf die verschiedenen fängt und die Amplituden verzerrt werden, weil das Bahnen verteilt werden. Die Videofrequenzsignale Objekt nicht alle Impulse auf gleiche Weise reflek- werden, nachdem sie gegebenenfalls eine Torsohaltung tiert, so daß die algebraische Summe der erhaltenen 60 72 durchlaufen haben, welche durch eine automatische Signale nicht gleich Null ist. Im allgemeinen wird es Nachlauf schaltung störende Echos aussohaltet, einem zur Unterscheidung der wirklichen von den falschen Schwellkreis 73 zugeleitet, der falsche Echos geringer Echos genügen, wenn man Amplitude abhält. Die die Schwelle 73 passierenden

1. die Summe aller Echos nur dann berücksichtigt, Signale werden auf die Bahn I übertragen, wo sie auf wenn die Summe der sieben ersten Signale größer 65 eine Ausblendetufe 74 gelangen, die normalerweise ist als die Amplitude des Signals, das in der ersten — ohne Einwirkung eines Kreises 84, von dem weiter Matrize gespeichert ist, und unten die Rede sein wird — geöffnet ist, sowie auf

2. die Summe aller Echos, deren absoluter Wert einen Kreis 85, der die Baihn II freigibt, wenn die größer als ein vorher festgelegter Wert ist, nicht Bahn I belegt ist, wie weiter unten beschrieben wird, berücksichtigt. 70 Die Videofrequenzsignale, welche die Ausblendstufe

1 UUU OU KJ

74 passiert haben, werden zum Teil auf einen bistabilen Kreis 75 und zum Teil auf einen Kreis 78 aufgebracht. Der bistabile Kreis 75, welcher durch das Signal betätigt und in eine Stellung gebracht wird, die der Zweckmäßigkeit halber mit A bezeichnet wird, steuert einen anderen Kreis 76, der diejenigen Impulse in den Zähler 77 einläßt, welche 'durch die Leitung 71 von der Uhr 69 mit der Frequenz der elementaren Zeitintervalle abgegeben werden. Nachdem die Anzahl der passierten Impulse genau der Anzahl der elementaren Zeitintervalle in einer Radar-Wiederholungsperiode entspricht, sendet die letzte Stufe des Zählers ein Signal, das die Ausblendstufe 78 steuert und gleichzeitig auf die Kreise 74', 74"... der anderen Bahnen übertragen wird.

Nachdem es durch die Torschaltung 78 hindurchgegangen ist, kommt das Signal am Schieberegister

79 an, welches von der Uhr 69 durch die Leitung 70 die Impulse mit der Wiederholungsfrequenz des Radargerätes enthält. Da die Ankunft der Videofrequenzsignale auf dem Schieberegister durch den Zähler 77 kontrolliert wird, werden die einem wirklichen Echo entsprechenden Signale mit Sicherheit in dem Schieberegister gespeichert, während die Wahrscheinlichkeit, daß falsche Echos, welche von verschiedenen Nebengeräuschen herrühren, registriert werden, durch die Schwelle des Kreises 73 vermindert wird. Das Schieberegister 79 speist zwei Kreise

80 und 81, von denen der erste das Signal abgibt, welches den Durchgang der Achse des Bündels durch das Objekt auf die oben beschriebene Weise kennzeichnet, während der zweite Kreis ein S/ignal jeweils nach mehreren, beispielsweise nach vier Wiederholungsperioden erzeugt, wenn außer der ersten Information keine Information mehr in dem Schieberegister registriert wird, wodurch verhindert wird, daß sich die falschen Echos im Rhythmus der wirklichen Echos übertragen. Die Signale der beiden Kreise 80 und 81 steuern einen Kreis 82, der während des Empfanges des einen oder des anderen dieser Signale den Kreis 83 betätigt, welcher durch die Leitung 90 die Zurückführung des Zählers 77, des bistabilen Kreises 75 und der Ausblendstufe 74 auf Null bewirkt.

Der Kreis 85, welcher den Zugang zu der Bahn II bildet, ist außerdem mit dem bistabilen Kreis 75 verbunden, welcher den Kreis 85 in seiner Stellung B blockiert, d. h. wenn die Bahn I frei ist, und ihn in der Stellung A frei macht, wenn die Bahn I belegt ist, um das Videofrequenzsignal auf die Bahn II umzustellen.

Da alle Bahnen auf gleiche Weise ausgerüstet sind, durchläuft das von dem Kreis 85 übertragene Signal die Bahn II, wenn diese frei ist, oder wenn sie belegt ist, wird es durch den Kreis 85' auf die Bahn III übertragen usw.

Die Signalgeber 86, welche die Verwendung der Bahnen überwachen, sind mit den bistabilen Kreisen

75 verbunden.

Die Verzögerungsleitungen 87, 87', 87" . .., welche zwischen die bistabilen Kreise 75, 75', 75" ... und die Kreise 85, 85', 85" . .., welche den Zugang zu den folgenden Bahnen bilden, geschaltet sind, gestatten es, die Einführung eines neuen Videofrequenzimpulses auf die nächste freie Bahn aufzuhalten, indem sie durch ihre Verzögerung die Übereinstimmung des Videofrequenzsignals mit dem entsprechenden, aus dem bistabilen Kreis kommenden Signal am Eingang der Kreise 85 verhindern; um die Blockierung der Kreise 85 aufzuheben, ist diese Übereinstimmung erforderlich.

Die Fig. 13 und 14 betreffen eine dritte Ausführungsform der Erfindung, welche sich für solche Fälle eignet, in denen nur eine geringe Anzahl von Zählern zur automatischen Beobachtung zur Verfügung steht. In diesem Falle ist jeder Beobachtungszähler 91 mit einem -Schieberegister verbunden, das nur einige Abteilungen 92, 92', 92".. . aufweist. Das Schieberegister erhält über die Leitung 100 Impulse mit der Radar-Wiederholungsfrequenz, beispielsweise von

ίο einer Uhr, wie in den oben beschriebenen Fällen. Das Videofrequenzsignal kommt beim Ausblendekreis 93 an, welcher auf bekannte Weise durch den Zähler 91 gesteuert wird, und wird sodann zu einer automatischen Nachlaufschaltung 94 für die Entfernungsbeobachtung geleitet, welche nur nach vollständigem Empfang der Impulsfolge, welche dem Durchgang des Bündels durch das beobachtete Objekt entspricht, die Korrektur vornimmt.

Das Videofrequenzaignal speist gleichzeitig mit demjenigen der automatischen Nachlauf schaltung 94 die Einteilungsstufen 95, 95', 95" . . ., deren Anzahl gleich der Anzahl der elementaren Schieberegister 92, 92', 92". . . ist, mit denen sie jeweils verbunden sind und welche dem Zähler einen Impuls liefern, der die Mitte des Echoverlaufes kennzeichnet; dieser Impuls sowie derjenige des Hilfsentfernungszählers 94 dienen als Information für den Hauptzähler 91, gegebenenfalls nach Veränderung des Koordinatensystems.
Die Anordnung der Einteilungsstufen ist in Fig. 14 dargestellt. Ausgehend von der Voraussetzung, daß man wie im vorhergehenden Fall eine Entfernungsbestimmung in Laufzeitstufen von 2 MikroSekunden beibehält und daß die Ausblendöffnung der Nacblaufschaltung einer Entfernung von 2 km entspricht, nimmt man eine überwachte Zone von 14 Mikrosekunden entsprechend einer Entfernung von 2,1 km. Infolgedessen gibt es sieben mögliche Fälle für die Entfernungsaufteilung. Das Videofrequenzsignal wird durch eine Verzögerungsleitung 96, von welcher jeder Abschnitt eine Verzögerung von 2 Mdkrosekunden bewirkt, auf sieben Koinzidenzstufen 97, 97', 97" . . . verteilt, welche gleichzeitig durch die Leitung 98 des Hilfszählers 94 ein Signal von 2 Mikrosekunden Dauer über einen Kreis 99 aufnimmt, welcher eine Verzögerung von 7 Mikrosekunden bringt und dazu dient, die genaue Mitte bei der Einteilung zu gewährleisten, wenn der Videofrequenzimpuls sich in der Mitte der überwachten Zone -befindet. Die Videofrequenzsignale werden also in eine der sieben Abteilungen 97 eingeteilt und hierauf in einem der elementaren Schieberegister gespeichert, welche wie in den vorangegangenen Fällen fünfzehn Einteilungen aufweisen, wenn die Vorrichtung mit einem Radargerät des gleichen Typs wie bei den vorstehenden Beispielen verbunden ist.

Claims

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erhöhung der Genauigkeit bei der Richtungsbestimmung eines Impuls-Radargerätes mit umlaufendem Abtaststrahl, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere gleichartige Systeme von Speichern in einer Systemanzahl vorgesehen sind, welche gleich ist der Anzahl von Wiederhol'ungsperiaden des Radargerätes innerhalb eines annähernd dem Öffnungswinkel der Antennencharakteristik bei halber Maximalfeldstärke entsprechenden Umlaufswinkels, daß die einzelnen Systeme aufeinanderfolgenden Wiederholungspemoden des Radargerätes und die Einzelspeicher

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ii

jedes .dieser Systeme aufeinanderfolgenden Entfernungsstufen, in die der gesamte Entfernungsmeßbereich aufgeteilt ist, durch wechselweise geöffnete Torschaltungen zugeordnet sind, über die ■sie durch die eintreffenden Echos entsprechend ihrer zeitlichen Lage beaufschlagt werden, und zwar nur dann, wenn die Echoamplitude eine vorgegebene Schwelle überschreitet, und daß ferner die Speicher aller Systeme durch Ableseleitungen mit Auswerteorganen verbunden sind, welche die abgelesenen, einander zugehörigen Amplitudengrößen entsprechend einer ungeraden, von einem positiven zu einem gleich großen negativen Maximum verlaufenden Zeitfunktion unterschiedlich bewerten, alsdann algebraisch addieren und im Augenblick des Auftretens des Summenwertes Null eine Anzeige ableiten, die unter Berücksichtigung einer festen Verzögerung die gesuchte Richtung definiert.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Speichersysteme oder Matrizen so untereinander verbunden sind, daß sie nach Art eines Schieberegisters arbeiten, derart, daß die in einer der Matrizen während einer Wiederholungsperiode registrierten Signale bei der Ankunft der Signale der nächsten Wiederholungspeniode auf die entsprechenden Speicher der nächsten Matrize übertragen werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Betätigung der die Einzelspeicher wechselweise öffnenden Torschaltungen durch eine Uhr erfolgt, welche Impulsfolgen in Phase mit dem Sendeimpuls des Radargerätes abgibt, deren Einzelimpulse einen den gewählten Entfernungsstufen entsprechenden gegenseitigen Abstand aufweisen.

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse der Uhr für jede Wiederholungsperiode durch eine Vorrichtung — z. B. eine Reihe von Kippainrichtungen — gezählt werden, welche so viele Stellungen hat, wie jedes Speichersystem Speicher besitzt, und daß die binären Signale dieser Vorrichtung mittels einer Hilfsmatrize in Dezümalsignale umgewandelt werden, die die einzelnen Speicher des Speichersystems wechselweise freigeben.

5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß jede Ableseleitung der Speicher.systeme mehrere Transformatoren enthält, deren Anzahl derjenigen der Spaichersysteme oder Matrizen eines Schieberegisters entspricht und deren Sekundärwicklungen in Serie geschaltet sind, und daß diese Sekundärwicklungen so gewickelt und 'bemessen sind, daß sie, ausgehend von Signalen, die mit konstanter Amplitude in den Matrizen gespeichert sind, Amplitudensignale -liefern, die sich von Transformator zu Transformator linear vermindern, für das der mittleren Matrize entsprechende Signal zu Null werden und dann unter Vorzeichenwechsel linear zunehmen, derart, daß sie für den zweiten Teil der Matrizen Signale liefern, welche zu denjenigen der ersten Hälfte umgekehrt symmetrisch verlaufen.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Schaltung, die einen Impuls abgibt, welcher den Moment des Durchganges der Achse des Radarbündels durch das Objekt kennzeichnet, eine Stufe aufweist, welche mit dem Mittelpunkt der Ableseleitung verbunden ist und eine Arbeitsschwelle besitzt, die der Amplitude des Signals der ersten Wicklung der Ableseleitung gleich ist und nur größere Amplituden durchläßt, sowie eine zweite Stufe, die mit dem Ausgang der letzten Wicklung dieser Leitung verbunden ist und nur dann arbeitet, wenn die sich ergebende Amplitude im absoluten Wert unterhalb eines vorgegebenen Wertes liegt, und daß ferner diese beiden Stufen mit einer Koinzidenzstufe verbunden sind, die einen Impuls abgibt, wenn die beiden Schwellenstufen gleichzeitig arbeiten.

7. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie zur Verminderung der Zahl der Einzelspeicher der Matrizen eines Schieberegisters bekannte Mittel zur Ausschaltung von Festzielechos aufweist und daß die erhaltenen Echos auf verschiedene Bahnen aufgeteilt werden, deren Zahl gleich derjenigen der gewählten Entfernungsstufen ist.

8. Einrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Videofrequenzsignale, die auf einen Schwellkreis treffen, gegebenenfalls mit Hilfe eines Ausblendkreises, welcher von einer die störenden Echos ausschaltenden Nachlaufschaltung gesteuert ist, auf verschiedene Bahnen übertragen werden, von denen jede ein Schieberegister aufweist, und daß alle Schieberegister Steuerimpulse von einer gemeinsamen Uhr empfangen und jede Bahn am Eingang einen Ausblendkreis aufweist, der durch einen Sperrkreis gesteuert wird, welcher alle Signale der anderen Bahnen empfängt, ehe er den Durchgang des Videofrequenzsignals in der betreffenden Bahn verhindert, und auch das Signal empfängt, welches von der auf Null zurückführenden Stufe dieser Bahn gegeben wird.

9. Einrichtung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die vom Eingangsausblendkreis kommenden Signale auf einen bistabilen Kreis übertragen werden, welcher je nach seinem Betriebszustand den Zugang zur nächsten Bahn freigibt oder verriegelt und mit einem Zähler verbunden ist, welcher einen zweiten Ausblendkreis steuert, der zwischen dem ersten Ausblendkreis und dem Schieberegister liegt, und daß dieser Zähler nach dem Durchgang einer Anzahl von Impulsen, die der Zahl von elementaren Zeitintervallen in einer Wiederholungsperiode des Radargerätes entspricht, ein Signal abgibt, derart, daß der Durchgang des Videofrequenzsignals zu dem Schieberegister nur dann freigegeben wird, wenn es zur gleichen Zeit wie das Zählersignal auftritt, wobei das Ausgangssignal des Zählers gleichzeitig auf die Sperrkreise übertragen wird, welche die Eingänge zu den anderen Bahnen überwachen.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Schieberegister jeder Bahn einerseits den Kreis speist, welcher das Signal abgibt, das den Moment des Durchganges der Achse des Bündels durch das Objekt kennzeichnet, andererseits einen Kreis, welcher ein Signal abgibt, wenn keine Informationen während mehrerer Wiederholungsperioden auf das Schieberegister gelangen, !beispielsweise nach vier solcher Perioden, und daß diese beiden Kreise einen Rückführungskreis auf Null stellen, der mit dem Zähler, mit dem bistabilen Kreis und mit dem Sperrkreis des Einganges verbunden ist.

11. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung einer sehr geringen Zahl von Nachlauf-Torschaltungen die Videofrequen-zsignale auf einen

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Ausblendkreis gegeben werden, der durch eine Nachlauf-Torschaltung gesteuert und auf eine Hilfs-Nachlaufschaltung für die Entfernung übertragen wird, welche die Korrektur nur nach vollständigem Empfang aller Impulse vom Ziel vornimmt, sowie auf eine beschränkte Anzahl von Einteilungsstufen, welche jeweils einem elementaren Schieberegister vorangehen, wobei die Anzahl der Einteilungsstufen bestimmt wird von dem Verhältnis der Öffnungsbreite der Nachlauf-Torschaltung zur gewünschten Entfernungsfestlegung.

12. Einrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die EinteMungsstufen durch Kainziidenzstufen gebildet werden, auf welche die Signale der Videofrequenz durch eine in Abschnitte unterteilte Verzögerungsleitung verteilt werden,

von welcher jeder Abschnitt eine Verzögerung herbeiführt, die der gewünschten Entfernungsunterteilung entspricht, und daß die Koinzidenzstufen gleichzeitig von der Hilfs-Nachlaufschaltung einen Auftastimpuls aufnehmen, dessen Breite der gewünschten Entfernungsunterteilung entspricht und um die Hälfte der Breite des von der Haupt-Nachlaufsohaltung gesteuerten Auftastimpulses verzögert ist.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Wireless World, August 1954, S. 392 bis 397.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 035 709.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen