DE1202357B - Einrichtung zur Erhoehung der Genauigkeit bei der Richtungsbestimmung eines Impuls-Radargeraetes - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

Int. CL:

GOIs

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche Kl.: 21 a4-48/63

Nummer: 1202357

Aktenzeichen: S 82432IX d/21 a4

Anmeldetag: 13. November 1962

Auslegetag: 7. Oktober 1965

Das Hauptpatent betrifft eine Einrichtung zur Erhöhung der Genauigkeit bei der Richtungsbestimmung eines Impuls-Radargerätes mit umlaufendem Abtaststrahl, bei der mehrere gleichartige Systeme von Speichern in einer Systemanzahl vorgesehen sind, welche gleich ist der Anzahl von Wiederholungsperioden des Radargerätes innerhalb eines annähernd dem öffnungswinkel der Antennencharakteristik bei halber Maximalfeldstärke entsprechenden Umlaufwinkels, bei der 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 bei der 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.

Einrichtung zur Erhöhung der Genauigkeit bei der Richtungsbestimmung eines Impuls-Radargerätes

Zusatz zum Patent: 1 085 930

Anmelder:

Societe Industrielle des Nouvelles Techniques
Radioelectriques, Asnieres, Seine (Frankreich)

Vertreter:

Dipl.-Phys. F. Endlich, Patentanwalt,
Unterpfaffenhofen,Blumenstr. 5

Als Erfinder benannt:

Georges Kniazeff, Neuilly, Seine;

Maurice Abraham, Paris (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 15. November 1961 (879 201)

In der Praxis liefert diese Einrichtung jedoch nicht immer die gesuchten Ergebnisse. Damit sich der Summenwert Null ergibt, müssen die allen aufeinanderfolgenden Wiederholungsperioden des Radargerätes entsprechenden Echos aufgenommen werden, da sonst keine genaue Symmetrie mehr unter den umgewandelten Signalen besteht. Auch ist die Einrichtung so beschaffen, daß sie ein Signal abgibt, wenn der Summenwert der umgewandelten Signale innerhalb eines Intervalls ± e liegt. In diesem Fall ist es jedoch äußerst schwierig, den Wert 2 e des Intervalls festzustellen, wenn er sehr klein ist, und es besteht dann die Gefahr, daß beim Fehlen bestimmter Echos oder beim Empfang von Störechos kein Signal erhalten wird, während in den Fällen, in denen das Intervall 2e relativ groß ist, keine genaue Messung mehr möglich ist.

Durch die Erfindung werden diese Nachteile dadurch vermieden, daß die Auswerteorgane die abgelesenen, einander zugehörigen Amplitudengrößen außerdem entsprechend einer zweiten ungeraden, von einem positiven zu einem negativen Maximum parallel zur erstgenannten verlaufenden, jedoch ihr gegenüber um eine Wiederholungsperiode des Radargerätes verschobenen Zeitfunktion unterschiedlich bewerten und ebenfalls algebraisch addieren und daß die Ableitung der Anzeige etwa im Augenblick des Auftretens des Summenwertes Null dadurch geschieht, daß die beiden algebraisch addierten Amplitudengrößen einer logisehen Schaltung zugeführt sind, welche dann eine Ausgangsspannung abgibt, wenn die algebraisch addierten Amplitudengrößen ein verschiedenes Vorzeichen besitzen.
Wie unten näher ausgeführt wird, gibt die Einrichtung selbst in dem ungünstigen Fall, wenn sie nur jedes zweite Echo empfängt, trotzdem ein Signal ab, das den Durchgang der Achse des Bündels durch das Objekt mit einem Fehlerbereich bestimmt, der nicht über das zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wiederholungsperioden des Radargerätes liegende Zeitintervall hinausgeht.

Mit Hilfe des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels soll die Erfindung näher erläutert werden.

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung der gesamten Einrichtung und
F i g. 2 und 3 die umgewandelten Signale.

509 690/178

Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, besitzt die statistische Einrichtung Transformatoren 1,2,3 .. .JV-I, JV, deren Anzahl gleich den zum Empfang aufeinanderfolgender Echos dienenden Speichereinheiten ist, die in Übereinstimmung mit dem Hauptpatent als Schieberegister ausgebildet sind, d. h. daß die empfangenen Echos von einer Einheit oder Matrize in dem Augenblick auf die nächste Einheit übertragen werden, in dem das folgende Echo empfangen wird. Jeder der Transformatoren besitzt drei Sekundärwicklungen 1O₁, U₁, Xl₁... 1O_n, Un, Un.

Alle Sekundärwicklungen 1O₁ ... Wn sind in Reihe geschaltet und so berechnet, daß sie, ausgehend von Signalen konstanter Amplitude, die von den Speichereinheiten zu den Primärwicklungen geführt werden, Signale liefern, deren Amplitude sich linear nach einer symmetrischen Funktion gemäß F i g. 2 ändert, und zwar zuerst bis zum Transformator JV/2 der Reihe wächst, anschließend abnimmt und beinahe die Form der Antennencharakteristik wiederholt. Diese Sekun- ao därwicklungen 10 sind an eine Vergleichsschaltung 16 angeschlossen, die außerdem bei 17 ein Signal konstanter Amplitude empfängt, welches die Funktionsschwelle der Einrichtung angibt. Die Amplitude des bei 17 auf den Komparator 16 aufgebrachten Signals ist so ausgewählt, daß die Einrichtung nur dann arbeitet, wenn eine annehmbare Gesamtanzahl von Echos empfangen wurde.

Die Sekundärwicklungen 11 sind ebenfalls in Reihe geschaltet, mit Ausnahme der letzten, 11a?, die nicht benutzt wird. Eine Besonderheit besteht darin, daß von JV/2 an die Sekundärwicklungen der zweiten Hälfte der Reihe entgegengesetzt denjenigen der ersten Hälfte dieser Reihe geschaltet sind. Die Sekundärwicklungen H₁ bis II2W2-1 sind jeweils identisch mit den Sekundärwicklungen Un bis lliv/2+1 (die Sekundärwicklung des Transformators JV/2 ist aus weiter unten erklärten Gründen weggelassen), und sie sind so berechnet, daß sie die an den Transformatoren gebildeten Signale konstanter Amplitude in Signale mit linear abnehmender Amplitude umwandeln. Weil die Schaltungen der Sekundärwicklungen der zweiten Hälfte der Reihe umgekehrt sind, erhält man am Ausgang der Sekundärwicklungen Signale, die von einem positiven Maximum bis Null abnehmen, wobei Null durch Weglassen der Sekundärwicklung entsprechend dem Transformator JV/2 erhalten wird, und weiter solche, die von Null bis zu einem negativen Minimum abnehmen, wie durch die Gerade D in F i g. 3 dargestellt ist. 5c

Die Wicklungen 12 der dritten Gruppe sind von der zweiten ab genau wie die Wicklungen 11 der zweiten Gruppe geschaltet, d. h. daß die erste Wicklung U₁ nicht verwendet wird, während die Wicklungen 12₂ bis 12jv jeweils identisch mit den Wicklungen H₁ bis lliv-i sind (in dieser Serie ist die Wicklung 12jv-₂ weggelassen), so daß sie Signale liefern, die mit den von den Wicklungen 11 gelieferten identisch sind, jedoch mit einer Verschiebung, die durch die Gerade D' in F i g. 3 dargestellt ist.

Die in Serie geschalteten Wicklungen H₁ bis 1\n-\ sind an eine speichernde Schaltung 18 angeschlossen, während die in Serie geschalteten Wicklungen 12₂ bis Un an eine speichernde Schaltung 19 angeschlossen sind. Die Schaltungen 16, 18 und 19 sind mit drei Eingängen einer Schaltung 20 nach Art einer »Und«- Schaltung verbunden, die ein Signal abgibt, wenn die beiden folgenden Bedingungen erfüllt sind:

1. Wenn ein Signal vom Komparator 16 eintrifft,

2. wenn die aus den Schaltungen 18 und 19 kommenden Signale verschiedene Vorzeichen haben.

Der Einfachheit halber sei angenommen, daß die Einrichtung zum Empfang von insgesamt fünf Echos dienen soll und daß diese fünf Echos alle empfangen werden. Weiterhin soll angenommen werden, daß die fünf Sekundärwicklungen 10 der Transformatoren auf die empfangenen Signale mit den Koeffizienten 1, 2, 3, 2, 1 einwirken, wie in F i g. 2 dargestellt ist, während die Sekundärwicklungen H₁ bis lljv-i auf die entsprechenden Signale der Koeffizienten 2, 1, 0, —1, —2 einwirken, wodurch in jeder Reihe die Sekundärwicklung des mittlerenTransformators wieder entfällt.

Wenn alle Echos von der Einrichtung aufgenommen werden und unter Berücksichtigung der Weiterleitung der Signale von einer Speichereinheit auf die andere und infolgedessen von einem Transformator auf den nächsten bei jeder Wiederholungsperiode des Radargeräts, kann man die folgende Tabelle nach den Signalen ausrichten, die bei jeder Wiederholung am Ausgang der verschiedenen Sekundärwicklungen erscheinen, sowie den Signalen, die in den Schaltungen 18 und 19 gespeichert werden (mit D sind die Signale der Sekundärwicklungen H, mit D' die Signale der Sekundärwicklungen 12, mit S die Summe der Signale Sekundärwicklungen 12, mit S die Summe der Signale D, die in 18 aufgespeichert sind, und mit 5" die Summe der in 19 aufgespeicherten Signale bezeichnet).

Signal

!

2

Transformator 3 ! 4

J 0

5 6

Sun S

I

-2

t +2

-1 . . .1

imen

0

1. Periode I

D D'

+2 0

~0

+2

+2

2. Periode j

D D'

+2 0

+1 +2

+3

+3

3. Periode j

D D'

+2 0

+1 +2

0 +1

+3

+3

D D'

+2 0

+1 +2

0 +1

0

+2

4. Periode j

D D'

+2 0

+1 +2

0 +1

5. Periode j

(Fortsetzung)

	Signal	1	2	Transf<	srmator 4	-2	5	0	Sun	imen S'
6. Periode ·!	D		+1	0	-1	-1 2	-2 0	-2
7. Periode I	D' D		+2	+1 0	0 -1	-1	2	3	0
	D'			+1	0		—2

Man sieht, daß der Komparator 20, wenn man das Signal Null als ein negatives Signal betrachtet, am Ende der fünften Wiederholungsperiode ein Signal aussendet und genau den Augenblick des Durchgangs der Achse des Bündels durch das Objekt bestimmt unter Berücksichtigung einer konstanten Abstufung in der Zeit von zwei Intervallen zwischen zwei aufeinanderfolgenden Wiederholungsperioden.

Ebenso verhält es sich, wenn der Radarempfänger nicht alle Echos aufnimmt. Wenn man beispielsweise nur drei durch zwei Lücken getrennte Impulse empfängt, ändert sich die Tabelle wie folgt:

Signal	1	2	Transf 3	iimator 4	5	6	Sum
D D'	+2 O						+2
D D'		+1 +2					+1
D D'	+2 O		O +1				+2
D D'		+1 +2		-1 0			0
D D'	+2 O		O +1		-2 -1		0
D D'		+1 +2		-1 0		0 -2	0
D D'			O +1		-2 -1		-2
D D'				-1 0		0 -2	-1

S'

1. Periode

2. Periode

3. Periode

4. Periode

5. Periode

6. Periode

7. Periode

8. Periode

Hieraus ergibt sich, daß die Schaltung 20 in diesem Fall ein Signal am Ende der vierten Wiederholungsperiode abgibt.

Ferner wird ersichtlich, daß die Schaltung 20 im Fall von vier Antworten auf fünf Sendeimpulse oder von einer Antwort auf zwei Sendeimpulse und ohne Rücksicht auf die Verteilung der fehlenden Signale frühestens in der vierten Periode und spätestens in der sechsten Periode ein Signal abgibt, d. h. mit einer maximalen Abweichung um ein Intervall, das zwei aufeinanderfolgende Wiederholungsperioden trennt, von dem Augenblick des Durchgangs der Achse des Bündels durch das Objekt.

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Einrichtung zur Erhöhung der Genauigkeit bei der Richtungsbestimmung eines Impuls-Radargerätes mit umlaufendem Abtaststrahl, bei der mehrere gleichartige Systeme von Speichern in einer Systemanzahl vorgesehen sind, welche gleich ist der Anzahl von Wiederholungsperioden des Radargerätes innerhalb eines annähernd dem öffnungswinkel der Antennencharakteristik bei halber Maximalfeldstärke entsprechenden Umlaufwinkels, bei der die einzelnen Systeme aufein

+2

+1

+2

-2

anderfolgenden 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 bei der 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 etwa im Augenblick des Auftretens des Summenwertes Null eine Anzeige ableiten, die unter Berücksichtigung einer festen Verzögerung die gesuchte Richtung definiert, nach Patent 1085 930, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteorgane (1 bis N, 18, 19) die abgelesenen, einander zugehörigen Amplitudengrößen außerdem entsprechend einer zweiten ungeraden, von einem positiven zu einem negativen Maximum parallel zur erstgenannten

verlaufenden, jedoch ihr gegenüber um eine Wiederholungsperiode des Radargerätes verschobenen Zeitfunktion unterschiedlich bewerten und ebenfalls algebraisch addieren und daß die Ableitung der Anzeige etwa im Augenblick des Auftretens des Summenwertes Null dadurch geschieht, daß die beiden algebraisch addierten Amplitudengrößen einer logischen Schaltung (20) zugeführt sind, welche dann eine Ausgangsspannung abgibt, wenn die algebraisch addierten Amplitudengrößen ein verschiedenes Vorzeichen besitzen.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteorgane Transformatoren mit je zwei Sekundärwicklungen (11, 12) enthalten, deren Anzahl derjenigen der Speichersysteme entspricht, daß die Sekundärwicklungen der ersten Reihe (11) mit Ausnahme derjenigen des letzten Transformators und die Sekundärwicklungen der zweiten Reihe (12) mit Ausnahme derjenigen des ersten Transformators jeweils untereinander in Serie geschaltet sind, wobei jede Sekundärwicklung der zweiten Reihe elektrisch gleich der Sekundärwicklung der ersten Reihe in dem vorhergehenden Transformator ist, daß in jeder Reihe die Sekundärwicklungen so dimensioniert sind, daß sie ausgehend von angenommenen Eingangsspannungen gleicher Amplitude Ausgangsspannungen erzeugen, deren Amplitude in der ersten Hälfte der Reihe linear bis Null abnimmt und anschließend symmetrisch dazu linear ansteigt, und daß die Sekundärwicklungen jeweils der zweiten Hälfte der Reihe denjenigen der ersten Hälfte der Reihe gegengeschaltet sind.

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Transformatoren jeweils eine dritte Sekundärwicklung (10) aufweisen und diese Wicklungen ebenfalls in Serie geschaltet sind und ausgehend von angenommenen Eingangsspannungen gleicher Amplitude Ausgangsspannungen liefern, deren Amplituden entsprechend der Form der Antennencharakteristik ansteigen und wieder abfallen, daß diese dritte Reihe von Sekundärwicklungen an eine Vergleichsschaltung (16) angeschlossen ist, die dann und nur dann eine Torspannung an die logische Schaltung (20) abgibt, wenn die ihr zugeführte Summenspannung einen gegebenen Mindestwert überschreitet, und daß die logische Schaltung bei verschiedenen Vorzeichen der algebraisch addierten Amplitudengrößen die Ausgangsspannung nur beim gleichzeitigen Vorhandensein der Torspannung abgibt.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 085 930.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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