DE1134426B - Einrichtung zur Nachbildung von Radarsignalen - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

S61369IXd/21a⁴

ANMELDETAG: 16. J A N U A R 1959

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABE DER
AUSLEGESCHRIFT: 9. AUGUST 1962

Es sind in der Panorama-Radartechnik Einrichtungen zur Unterdrückung fester Echos bekannt, bei denen eine Karte des abgetasteten Gebiets auf einem durchsichtigen Schirm entworfen wird und diejenigen Stellen, welche störende feste Echos liefern, abgedeckt werden. Dies geschieht in genau proportionalem Maßstab zur eigentlichen Panoramadarstellung auf dem Schirm der Bildröhre. Nach der sorgfältig und maßstabsgerecht durchgeführten Anfertigung der durchsichtigen Karte wird diese vor eine Kathodenstrahlröhre gebracht, die eine Leuchtfleckabtastung gegenüber einer feststehenden Photozelle durchführt.

Bei einem anderen bekannten Radargerät handelt es sich um eine Abtastung des Raumes in mehreren Höhenschichten. Es wird eine Mehrfachantenne mit mehrzipfligem Strahlungsdiagramm senkrecht zur Ebene der Antennendrehung benutzt, dessen Zipfel sich überlappen. Auch hier werden, und zwar getrennt für die einzelnen Höhenschichten, diejenigen Stellen, die zu störenden festen Echos aus der Nähe des Gerätes führen, auf einem durchsichtigen Schirm maßstabsgetreu aufgezeichnet, wobei in diesem Falle der Schirm drehbar zwischen einer feststehenden Lichtquelle und einer feststehenden Photozelle angeordnet ist.

Demgegenüber wurde erfindungsgemäß die maßstabsgerechte Darstellung teilweise aufgegeben, da sie sehr mühsam zu erhalten ist und den verfügbaren Raum auf der umlaufenden Scheibe nur ungenügend ausnutzt. Es wird für die eine Koordinate ein willkürlicher Schlüssel festgelegt, gemäß dem die Marken auf der Scheibe verteilt sind. Die Signale brauchen also in diesem Falle in der einen Koordinate keineswegs proportional zur Größe der entsprechenden Zonen zu sein. Die Zuordnung zu den reellen Orten der festen Echos im Raum geschieht erst durch eine elektronische Einrichtung, die unter Benutzung bekannter Prinzipien zwischen der Scheibe und der Bildröhre eingeschaltet ist. Die Erfindung entspricht demnach einem teilweisen Übergang von der Analogdarstellung zur Codedarstellung.

Genauso wie zur Kompensation fester Echos in Radargeräten kann eine solche Einrichtung natürlich auch zur Nachbildung fiktiver Echos dienen.

Demnach ist die erfindungsgemäße Einrichtung zur Nachbildung von Radarsignalen, insbesondere zur zeitweiligen Sperrung des Anzeigekanals eines Radargerätes, mit Hilfe einer mit der tatsächlichen oder fiktiven Antenne des Radargerätes synchron bewegten und laufend abgelesenen Programmiervorrichtung, welche in Bewegungsrichtung Informationen über den der Antennendrehung entsprechenden Peilwinkel und Einrichtung zur Nachbildung
von Radarsignalen

Anmelder:

Societe Nouvelle d'Electronique S. A. R. L., Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz

und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,

München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität:
Frankreich vom 17. Januar 1958 (Nr. 756 145)

Voldemar Altovsky, Pierre Louis Jean Camerini

und Pierre Roger Jean Mondon, Paris,

sind als Erfinder genannt worden

quer dazu Informationen über eine zweite Lagekoordinate (z. B. Entfernung) eines oder mehrerer reeller oder fiktiver Objekte oder Zonen im Raum enthält, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Programmiervorrichtung die Informationen quer zur Bewegungsrichtung auf eine feste Anzahl nebeneinander verlaufender Bahnen aufgeteilt sind, daß jeder dieser Bahnen ein eigener Lesekopf zugeordnet ist und die Signale dieser Leseköpfe getrennt auf je eine Torschaltung gegeben sind und daß die einzelnen Torschaltungen während der den Zeitwerten der Informationen der zugehörigen Aufzeichnungsbahnen entsprechenden Zeiten geöffnet und die etwaigen durchgelassenen Informationen zusammengefaßt werden. Die Erfindung ist insbesondere auf eine Schaltung zur Ausblendung fester Echos anwendbar, obwohl dies nicht die einzige Anwendungsmöglichkeit darstellt. Die erfindungsgemäße Einrichtung kann leicht in Verbindung mit bereits bekannten Schaltungen zur Unterdrückung fester Echos verwendet werden, deren Leistungsfähigkeit hierdurch erhöht wird. Die Einrichtung ist besonders geeignet für Ortungsgeräte, deren Antennendiagramm mehrere sich überlappende Zipfel in Höhenrichtung besitzt oder die mit sogenannten dreidimensionalen Antennen ausgerüstet sind, bei denen der Raum in aufeinanderfolgenden

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Azimutsektoren durch rasche Verschwenkung in Höhenrichtung abgetastet wird.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. Es zeigt

Fig. 1 ein Schaubild der Raumerfassung mittels einer mehrzipfligen Antenne,

Fig. 2 a eine Darstellung des von der Antenne erfaßten Raumes, wie er auf dem Leuchtschirm der betreffenden Anzeigevorrichtung erscheint, wobei eine Panoramadarstellung gewählt ist,

Fig. 2 b die entsprechende Darstellung des von der Antenne erfaßten Raumes auf dem zugehörigen bewegten Programmierorgan,

Fig. 3 ein vollständiges Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,

Fig. 4 a und 4 b Schaubilder zur Erläuterung der Anwendung der erfindungsgemäßen Einrichtung bei einer Anlage mit dreidimensionaler Abtastung.

Die nachfolgende Beschreibung bezieht sich auf eine Anwendung der Erfindung zur Unterdrückung fester Echos, die auf dem Beobachtungsschirm des Empfängers einer elektromagnetischen Rückstrahlortungsanlage auftreten. Dies stellt jedoch keine Beschränkung der Erfindung dar. Dasselbe gilt für die Verwendung einer Scheibe zur Erzeugung der erforderlichen Signale.

In Fig. 1 ist ein Teil des von einer Mehrfachantenne in üblicher Weise erfaßten Raumes mit den Koordinaten d und h dargestellt. Das Antennendiagramm besteht z. B. aus drei Zipfeln 1, 2 und 3. Eine Zone, in welcher störende feste Echos auftreten, erstreckt sich zwischen den Entfernungen α und b, wodurch z. B. ein wichtiges bewegtes Echo E verdeckt wird. Es ist bekanntlich möglich, die Zone a-b der Darstellung zu unterdrücken, welche allein dem ersten Zipfel entspricht. Das gewünschte Echo E erscheint dann in der vom Zipfel 2 erfaßten Zone des Raumes. Die außerhalb der Zone a-b liegenden Teile des vom Zipfel 1 erfaßten Raumes werden hierdurch nicht beeinflußt. Dies stellt einen Vorteil gegenüber gewissen anderen bekannten Einrichtungen zur Unterdrückung fester Echos dar, bei denen sämtliche unterhalb einer gewissen Höhengrenze auftretenden Echosignale unterdrückt werden.

Die erfindungsgemäße Einrichtung gestattet in besonders günstiger Weise die Erzeugung von Signalen, die für eine bestimmte Zone fester Echos z. B. die der Entfernung und dem Azimut entsprechenden Koordinaten darstellen. Diese Signale können z. B. aus einer in Fig. 2b dargestellten Kreisscheibe abgeleitet werden, auf der die zu unterdrückenden Zonen fester Echos wiedergegeben sind. Diese Scheibe stellt also das vorgegebene Programm dar, dem der Betrieb der Anzeigevorrichtung unterworfen ist.

Die Scheibe in Fig. 2 b besitzt im gewählten Beispiel eine gewisse Anzahl von Kreisbahnen P₁... p_n, die jeweils teilweise durchsichtig und teilweise undurchsichtig sind. Die Scheibe ist mit einem elektrooptischen System 7 verbunden, das aus einer auf der einen Seite der Scheibe angebrachten Lichtquelle und mehreren auf der anderen Seite derselben befindlichen Photozellen L₁... L_n besteht. Die Anzahl der letzteren ist gleich derjenigen der Kreisbahnen. Sie werden erregt, wenn die von der Lichtquelle ausgehenden Strahlen einen durchsichtigen Teil der Scheibe durchqueren. Die Zonen fester Echos S₁ . .. S₄, von denen ein Beispiel bei a-b in Fig. 1 dargestellt ist, sind auf der Scheibe der Fig. 2 b durch schwarze Stellen wiedergegeben. Diese Zonen entsprechen den gemäß Fig. 2 a auf dem Leuchtschirm der Panoramadarstellung tatsächlich vorhandenen Zonen Z₁... Z₄. Wie man sieht, sind die Zonen Z₁... Z₄ durch Azimutwerte az_x ... OZ₉ begrenzt. Die Kreisscheibe dreht sich synchron mit der Antenne. Diese Azimutwinkel sind auf der Programmscheibe in Fig. 2 b eingetragen. Die den Zonen Z₁.. .Z_t entsprechenden Zonen S₁... S₄ ίο sind als Kreissegmente ausgebildet, die sich zwischen den von den Azimuten ^₁... az_g bestimmten Winkeln erstrecken. Jede ZoneS₁ .. .S₁ nimmt einen Teil einer Kreisbahn p_t.. .p_n ein. Diesen Kreisbahnen sind in beliebiger gewünschter Reihenfolge und gewünschtem Maßstab bestimmte Entfernungswerte zugeordnet. Diese Maßnahme erlaubt außer einer sehr anpassungsfähigen Verwendung die optimale Ausnutzung der Scheibe. Demzufolge ändern sich die den Koordinaten einer Zone entsprechenden Signale nicht stetig entsprechend dem Umriß dieser Zone, sondern unstetig gemäß einer geometrischen Figur, die einerseits von den Grenzen einer eine Zone enthaltenden Kreisbahn und andererseits von den Radien gebildet wird, welche die entsprechenden Azimutwerte verschiedener Zonen bedeuten.

So entspricht z. B. die Zone Z₁, die sich zwischen den Azimutwerten Oz₁ und az₂ erstreckt, dem Kreissegment S₁ der Scheibe von Fig. 2 b, das sich zwischen den gleichen Azimutwerten auf der Kreisbahn p_t befindet. Wenn die nachzubildende Zone eine kompliziertere Form aufweist, so kann ihre Darstellung auf der Scheibe der Fig. 2 b mehrere Kreisbahnen einnehmen, wobei die entsprechenden Segmente auf diesen Bahnen durch passend gewählte Azimutwerte begrenzt sind. So ist z. B. die Zone Z₄ in zwei Teile Z₄' und Z₄" aufgeteilt, die durch Radien mit den Azimutwerten az₇, az₈ und az_ä begrenzt sind. Diese Zone wird auf der Programmscheibe der Fig. 2 b durch die Segmente S₄' und S₄" wiedergegeben, die auf den zugeordneten Kreisbahnen durch die gleichen Azimutwerte begrenzt sind.

Jeder Kreisbahn ist ein Lesekopf L₁.. .L_n zugeordnet, der hier aus einer Photozelle besteht, welche den Übergang von einem durchsichtigen Segment zu einem undurchsichtigen Segment und umgekehrt erfaßt. Die einzelnen Leseköpfe sind mit Schaltungen verbunden, welche die Auswertung der von der Programmscheibe gelieferten Informationen erlauben. Die von der Scheibe abgegebenen Signale zeigen also an, daß für einen gegebenen Azimutwert eine bestimmte Anzahl von Kreisbereichen von einer Zone eingenommen wird. Hierbei ist natürlich vorausgesetzt, daß die Breite der Kreisbahnen auf der Scheibe ein bestimmtes willkürliches Entfernungsmaß darstellt, das so gewählt ist, daß die Scheibe bestmöglich ausgenutzt ist.

Die beschriebene Anordnung kann mehrfach vorhanden sein, wenn die Antenne der betreffenden Ortungsanlage z. B. mehrere Strahlungsdiagramme besitzt. Das Schaltbild der Fig. 3 zeigt die vollständige Einrichtung zur Unterdrückung fester Echos gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. Beispielsweise ist eine mit der beschriebenen Scheibe identische Programmscheibe 5 dargestellt, die dem untersten Lappen der Antennencharakteristik zugeordnet ist. Diese Scheibe trägt eine gewisse Anzahl von Kreisbahnen, die je einem Lesekopf (Photozelle) des elektrooptischen Systems 7 zugeordnet sind. Diese Leseköpfe

sind mit Verstärkern 8 verbunden, die über Adern 9 auf Torschaltungen 10 führen. Die Torschaltungen 10, die als Und-Glieder ausgebildet sind, werden andererseits von Kreisen 11 beaufschlagt, welche die den einzelnen Entfernungen entsprechenden Signale von S her liefern. Diese Kreise 11 sind Torschaltungen, die von den in entsprechender Weise verzögerten Synchronisierimpulsen der Anlage geöffnet werden. Zum Beispiel bestimmen die beiden ersten verzögerten Impulse den der Kreisbahn P₁ zugehörigen Entfernungswert für die Zone S₁, die sich zwischen den Azimuten az_t und az„ erstreckt. Die beiden folgenden, in der richtigen Weise verzögerten Impulse bestimmen den der Kreisbahn p.₂ zugeordneten Entfernungswert für die Zone: S₂ usw. Ein Kreis 11 liefert also dem zugehörigen Und-Glied 10 einen Rechteckimpuls, der einem bestimmten Entfernungsabschnitt entspricht. Das z. B. mit dem Lesekopf L₁ verbundene Glied 10 wird durch den Azimutwert az_x geöffnet und beim Azimutwert az_% wieder gesperrt. Zwi- ao sehen diesen beiden Zeitpunkten läßt es den der Bahn/J₁ entsprechenden Öffnungsimpuls durch, der von dem zugehörigen Kreis 11 herkommt. Die Vorderflanke des Öffnungsimpulses löst eine Kippschaltung 12 aus, die durch die Hinterflanke dieses Impulses wieder rückgekippt wird. Diese Kippschaltung 12 steuert ihrerseits eine Torschaltung 13, die im vorliegenden Falle die Videosignale unterdrückt, die in der von den Gliedern 7, 8, 9, 10 und 11 bestimmten Zone liegen. Diese Bildsignale werden bei 14 der Torschaltung 13 zugeführt und erscheinen gegebenenfalls nach Modifikation bei 15, von wo sie zum Leuchtschirm gelangen. Das gleiche Verfahren wird für alle anderen Kreisbahnen befolgt, die für verschiedene Azimute Teile der zu unterdrückenden Zone fester Echos enthalten. Sämtliche von der Programmscheibe ausgehenden Signale gelangen über die Ader 16 auf die Kippschaltung 12.

Ein gleichartiges System kann mit einer Scheibe 5' (Fig. 3) für den zweiten Lappen des Antennendiagramms, der den mittleren Teil des Raumes abtastet, vorgesehen sein. Auch diese Scheibe trägt eine beliebige Anzahl von Kreisbahnen, die durch die zu unterdrückenden Echozonen bestimmt ist. Im übrigen entsprechen hier die Teile T bis 15' den Teilen 7 bis 15.

In Fig. 4 a und 4 b ist dargestellt, wie die erfindungsgemäße Einrichtung bei einer Radaranlage mit dreidimensionaler Abtastung verwendet werden kann. Wenn das von der Antenne abgestrahlte Diagramm beispielsweise eine rasche Schwenkung in Höhenrichtung erfährt, so erscheint, wie hier gezeigt, ein Echo auf dem Leuchtschirm in Form einer Punktfolge. Ein Teil dieser Punkte kann in einer zu unterdrückenden Zone fester Echos liegen. Bisher verwendete man hierzu im einfachsten Fall eine Vorrichtung, die alle Bildinformationen für Punkte unterhalb einer bestimmten Grenzhöhe H₁ (Fig. 4 a) oder unterhalb eines gewissen Höhenwinkels S₁ (Fig. 4 b) unterdrückt. In diesem Falle werden aber außer den störenden festen Echos auch alle vor und hinter deren Zone liegenden Echos ausgeblendet. Um diesen Nachteil zu vermeiden, kann die erfindungsgemäße Einrichtung mit den bisher verwendeten Schaltungen zusammen verwendet werden, um deren Wirkung auf die störende Zone der festen Echos allein zu beschränken. Eine solche Beschränkung ist, wie oben erwähnt wurde, mit maßstabsgetreuen Programmierscheiben an sich schon bekannt.

Die der Entfernung und dem Azimut entsprechenden, in der beschriebenen Weise für die Störzone erzeugten Signale lösen die Schaltung zur Unterdrükkung fester Echos aus, die für die gegebene Grenzhöhe bzw. unterhalb des gegebenen Höhenwinkels nur diejenige Bildinformation ausblendet, welche der betreffenden Zone entspricht.

Es wurde gezeigt, daß die beschriebene Kreisscheibe scharf begrenzte Ausblendungen des Bildkanals erzeugt und daß die den betreffenden Signalen zugeordneten Signale in unstetiger Weise gemäß dem geometrischen Umriß der auf der Scheibe dargestellten Zone springen. Eine bessere Anpassung an die wirkliche Gestalt der betreffenden Zonen läßt sich z. B. durch Verwendung eines endlosen Bandes erzielen, dessen Ablauf mit der Drehung der Antenne synchronisiert ist. Die von diesem Band abgeleiteten Signale können sich innerhalb der einzelnen Bahnen stetig gemäß der Information ändern, die auf dem Band z. B. durch Änderung seines magnetischen Zustands aufgezeichnet ist.

Das beschriebene Ausführungsbeispiel bezog sich auf eine Einrichtung zur Unterdrückung fester Echos. Es können aber genau so gut Echos auf dem Leuchtschirm erzeugt werden, die fiktiven Objekten entsprechen. Ebenso lassen sich statt einer Scheibe, einer Trommel oder eines Magnetbandes andere Träger für die Umrisse der zu unterdrückenden oder darzustellenden Zonen bzw. Objekte verwenden.

Claims (6)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Einrichtung zur Nachbildung von Radarsignalen, insbesondere zur zeitweiligen Sperrung des Anzeigekanals eines Radargerätes, mit Hilfe einer mit der tatsächlichen oder fiktiven Antenne des Radargerätes synchron bewegten und laufend abgelesenen Programmiervorrichtung, welche in Bewegungsrichtung Informationen über den der Antennendrehung entsprechenden Peilwinkel und quer dazu Informationen über eine zweite Lagekoordinate (z. B. Entfernung) eines oder mehrerer reeller oder fiktiver Objekte oder Zonen im Raum enthält, dadurch gekennzeichnet, daß auf der Programmiervorrichtung die Informationen quer zur Bewegungsrichtung auf eine feste Anzahl nebeneinander verlaufender Bahnen aufgeteilt sind, daß jeder dieser Bahnen ein eigener Lesekopf zugeordnet ist und die Signale dieser Leseköpfe getrennt auf je eine Torschaltung gegeben sind und daß die einzelnen Torschaltungen während der den Zeitwerten der Informationen der zugehörigen Aufzeichnungsbahnen entsprechenden Zeiten geöffnet und die etwaigen durchgelassenen Informationen zusammengefaßt werden.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leseköpfe in beliebiger gewünschter Reihenfolge und gewünschtem Maßstab den Entfernungswerten zugeordnet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die synchron mit der Antenne bewegte Programmiervorrichtung (5) von einer umlaufenden Trommel gebildet wird.

4. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die synchron mit der Antenne umlaufende Programmiervorrichtung (5) von einem endlosen Magnetband gebildet wird.

5. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeiclmet, daß die Zonen reeller oder fiktiver Objekte auf einer umlaufenden Kreisscheibe durch Kreissegmente (S₁ bis S₄) dargestellt sind.

6. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei einer Mehrfachantenne mit mehrzipfligem Strahlungsdiagramm senkrecht zur Ebene der Antennendrehung, dessen Zipfel sich überlappen,

jedem Zipfel eine Programmiervorrichtung zugeordnet ist, derart, daß bei Unterdrückung einer störenden Zone fester Echos in einem Zipfel ein in dieser Zone vorhandenes interessierendes Echo noch im folgenden Zipfel erscheint.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschrift Nr. 643 521;
USA.-Patentschrift Nr. 2 532 566.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

© 209 629/193 7.62