DE1210465B - Radarschaltungsanordnung - Google Patents

Description

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Deutsche K].: 21 a4-48/63

Nummer: 1210 465

Aktenzeichen: C 23380IX d/21 a4

Anmeldetag: 9. Februar 1961

Auslegetag: 10. Februar 1966

Die Erfindung betrifft eine Radarschaltungsanordnung, die zwei Wellen mit durch Mischung einer Schwingung mit einer Hochfrequenz-¹ und einer demgegenüber kleineren Frequenz/ erhaltenen Frequenzen (F- f) und (F'+/) aussendet und die von der Antenne wiederempfangenen Echowellen der Frequenz (F- /) bzw. (F+f) nach dem einen bzw. dem anderen zweier Empfangskanäle je nach ihrer Frequenz leitet und bei der jeder dieser beiden Kanäle einen die empfangenen Echoschwingungen und die Schwingung der Hochfrequenz F zur Erzielung je einer Zwischenfrequenzschwingung der Frequenz / mischenden Frequenzwandler aufweist.

Derartige Radarschaltungsanordnungen verfolgen den Zweck, Reflexionen an unbewegten Gegen- ¹S ständen zu unterdrücken. Bei bisher bekannten derartigen Schaltungsanordnungen bestehen jedoch die Nachteile, daß entweder die Frequenzen der beiden zu mischenden Schwingungen sehr nahe beieinander liegen müssen oder aber die beiden Empfangskanäle ao bezüglich der beiden Frequenzen unsymmetrisch sind, wodurch unterschiedliche Geräuschfaktoren in den beiden Empfangskanälen vorhanden sind. Außerdem ist es bei diesen bekannten Schaltungen nachteilig, daß den Mischstufen der beiden Empfangskanäle weitere Mischstufen vorgeschaltet sein müssen, was den Aufwand einer solchen Schaltung erheblich steigert.

Wie eine Berechnung ergibt, sind bei einer Radarschaltungsanordnung der eingangs genannten Art die Amplituden A₁ und A₂ der Spannungen an der Ausgangsseite der Mischer lineare Funktionen der Frequenzen / und F nach den Gleichungen:

Radarschaltungsanordnung

Of+ bF, af-bF.

Die Frequenz / hat in diesen beiden Gleichungen einen Koeffizienten +a vom gleichen absoluten Wert und vom gleichen Vorzeichen, während die Koeffizienten +b und —b der Frequenz F zwar den nämlichen absoluten Wert, aber verschiedene Vorzeichen haben, was sich ohne weiteres auf Grund der Tatsache erklärt, daß / kleiner als jeder der beiden Beträge (F- f) und (F+f) ist und die Frequenz F zwisehen diesen beiden Werten liegt. Da die Amplitude der Videospannung, die durch den Synchrondetektor geliefert wird, sich wie die Differenz der Amplituden der Eintrittsspannungen ändert, ist sie abhängig von der Frequenz F nach der Gleichung

A₁-A₂ = 2bF.

(3) Anmelder:

Compagnie Francaise Thomson-Houston, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky,

Patentanwalt,

München-Pasing, Agnes-Bernauer-Str. 202

Als Erfinder benannt:

Claude Levaillant, Palaiseau, Seine-et-Oise

(Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 12. Februar 1960 (818 306)

Es ist auch unerläßlich, daß diese Frequenz genau stabilisiert ist, wenn man die Echos an den festen Hindernissen durch das Verfahren mit Gegenwirkung der während zweier aufeinanderfolgender Betriebsperioden des Systems empfangenen Echos beseitigen will. Man muß dann besondere Stabilisierungsvorrichtungen vorsehen, deren Ausführung schwierig und umständlich ist und deren Kosten verhältnismäßig hoch sind.

Nach der Erfindung werden diese und ähnliche Übelstände bei einem Radarsystem der eingangs gekennzeichneten Art unter Ausnutzung der Tatsache vermieden, daß eine in einem der beiden Empfangskanäle bewirkte zweite Frequenzwandlung die Möglichkeit bietet, den Sinn der Änderungen der Amplitude der in Abhängigkeit von der Frequenz F umgeformten Spannung umzukehren, was sich durch Verwendung eines örtlich vorgesehenen Oszillators erreichen läßt, dessen Frequenz größer als die Frequenz der umgeformten Spannung ist. Insbesondere liegt hierbei der Erfindung die Aufgabe zugrunde, unerwünschte, während der Laufzeit der Wellen auftretende Frequenzschwankungen dieses Oszillators zu eliminieren.

Diese Aufgabe ist bei der hier vorgeschlagenen Radarschaltungsanordnung der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß erfindungsgemäß bei Demodulation der nochmals umgewandelten, jedoch gleichfrequenten Zwischenfrequenzschwingungen durch einen an die beiden Kanäle angeschlossenen Synchrondetektor zur Beseitigung des Einflusses von

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während der Laufzeit der Wellen eingetretenen Frequenzschwankungen der Schwingung der Hochfrequenz F der eine der beiden Empfangskanäle einen zweiten, an einen örtlichen Oszillator mit einer gegenüber der Frequenz/ größeren Frequenz Z₁ geschalteten Frequenzwandler enthält und in diesem oder im anderen Empfangskanal ein zusätzlicher Frequenzwandler vorgesehen ist, der an einen örtlichen Oszillator von einer mit den Frequenzen Z₁ und / durch die Gleichung ^±^=2/ in Beziehung stehenden Frequenz Z₂ angeschlossen ist. Statt dessen ist es jedoch zur Lösung der gleichen Aufgabe erfindungsgemäß ebenso möglich, daß bei Überlagerung der nach nochmaliger Umwandlung verschiedenfrequenten Zwischenfrequenzschwingungen in einer an die beiden Kanäle angeschlossenen Mischstufe miteinander zur Beseitigung des Einflusses von während der Laufzeit der Wellen eingetretenen Frequenzschwankungen der Schwingung der Hochfrequenz F der eine der beiden Empfangskanäle einen zweiten, an einen örtlichen Oszillator mit einer gegenüber der Frequenz / größeren Frequenz Z₁ geschalteten Frequenzwandler enthält und der Ausgangskreis der an die beiden Kanäle angeschlossenen Mischstufe auf die mit der Frequenz Z₁ übereinstimmende Summenfrequenz abgestimmt ist.

In jedem Falle ist die hier vorgeschlagene Radarschaltungsanordnung vollkommen symmetrisch aufgebaut, und der die Frequenz F abgebende Generator arbeitet ohne Zwischenschaltung weiterer Mischstufen unmittelbar auf die Mischer der beiden Empfangskanäle. Auf Grund der so ausgebildeten Schaltungsanordnung treten die Frequenzschwankungen des Oszillators am Ausgang der Schaltung nicht mehr auf. Die Verwendung zweier Frequenzen beim Senden bringt hierbei den Vorteil, daß die Wahl ihrer Differenz bei der Feststellung von Hindernissen gestattet, über Vorzüge von Radargeräten zu verfugen, die im Langwellenbereich arbeiten. Ferner gestattet die Verwendung zweier Frequenzen beim Senden, in dem Dopplerspektrum die Blindgeschwindigkeiten aus dem Bereich der Nutzgeschwindigkeiten auszuscheiden.

In der Zeichnung ist eine Radärschaltungsanordnung der erfindungsgemäß vorgeschlagenen Art in mehreren beispielsweise gewählten Ausführungsformen in Blockschaltbildern schematisch veranschaulicht.

Fig. 1 zeigt schematisch ein Radarsystem bekannter Art, das gleichzeitig zwei Wellen von verschiedener Frequenz aussendet, die durch Impulse eines Oszillators mit Hyperfrequenz moduliert werden, der genau stabil arbeiten muß. Fig. 2 gibt eine erfindungsgemäß ausgebildete Radarschaltungsanordnung wieder, und zwei Abänderungen dieser Schaltungsanordnung sind aus F i g. 3 und 4 ersichtlich. Gleiche Teile weisen in F i g. 1 bis 4 die gleichen Bezugszeichen auf.

Bei dem in F i g. 1 veranschaulichten Radarsystem bekannter Ausführung umfaßt der Sender 1 einen mit der Hyperfrequenz F arbeitenden Oszillator 2 und einen mit der kleineren Frequenz/ wirksamen Oszillator 3, und diese beiden Oszillatoren sind mit den Eingangsseiten eines Mischers 4 verbunden, dessen Ausgangsstromkreis an zwei Banddurchlaßfilter 5 und 6 angeschlossen ist. Die Filter 5, 6 haben die Aufgabe, unter den Komponenten der durch den Mischer 4 erzeugten Spannungen die Komponenten mit den Frequenzen (F+/) und- (F-/) auszuwählen, welche an die Verstärker? und 8 angelegt werden, von denen jeder mit der Antenne 9 durch einen Doppelverbinder 10 bzw. 11 und eine den beiden Kanälen des Senders 1 gemeinsame Frequenzweiche 12 verbunden ist.

Die durch die Antenne 9 erfaßten Echos werden durch die Weiche 12 entsprechend ihrer Frequenz nach dem einen bzw. dem anderen der beiden

ίο Doppelverbinder 10 und 11 geleitet, von denen je einer der zwei Empfangskanäle 13 bzw. 14 ausgeht, der einen Hochfrequenzverstärker 15 bzw. 16 und einen Frequenzwandler 17 bzw. 18 sowie einen Zwischenfrequenzverstärker 19 bzw. 20 enthält. Der Oszillator2 ist an den zweiten Eingangskreis eines jeden der zwei Mischer 17 und 18 angeschlossen, dem somit eine Spannung von der Frequenz F zugeführt wird, während die Frequenz der Nutzkomponente der durch jeden Mischer 17 bzw. 18 erzeugten Spannung gleich / ist. Die Spannungen, die an den Ausgangsseiten der Verstärker 19 und 20 auftreten, werden an die Eingangsseiten eines Synchrondetektors 21 angelegt, der seinerseits eine Videospannung V abgibt, deren" Amplitude eine Funktion der Frequenz F ist, die daher stabilisiert werden muß.

Die erfindungsgemäß ausgebildete Schaltungsanordnung nach Fig. 2 vermeidet die eingangs geschilderten Mangel eines gemäß Fig. 1 ausgeführten Radarsystems. In dieser Schaltungsanordnung wird eine Spannung von sehr hoher Frequenz (VHF), die dem Mischer 4 zugeführt wird, durch einen Frequenzvervielfacher 23 erzeugt, der auf die von einem steuernden Quarzoszillator 24 ausgehende Spannung einwirkt, und die zwei Empfangskanäle 25 und 26 enthalten ähnlich wie die beiden Empfangskanäle 13, 14 des Radarsystems nach Fig. 1 je zwei Verstärker 15, 19 bzw. 16, 20 und je einen Mischer 17 bzw. 18 und außerdem noch je einen zweiten Frequenzwandler 27 bzw. 28 und eine zusätzliche Verstärkerstufe 29 bzw. 30.

Ein örtlicher Oszillator 32 ist mit dem zweiten Eingangskreis des Frequenzwandlers 28 verbunden, der einen Teil des Kanals 26 bildet, nach welchem die Echozeichen mit der Frequenz (F- f) geleitet werden, und die Frequenz Z₁ dieses Oszillators 32 muß größer als die Frequenz / der an dem Mischer 4 angelegten Spannung VHF sein. Ein zweiter örtlicher Oszillator 31 ist an den zweiten Eingangskreis des Frequenzwandlers 27 angeschlossen, der einen Teil des Kanals 25 bildet, nach welchem die Echozeichen mit der Frequenz (F+/) gelenkt werden, und die Frequenz/g des Oszillators 31 muß der Bedingung genügen, daß die Summe oder die Differenz der Frequenzen Z₁ und /₂ gleich dem Doppelten der Fre-

quenz f sein muß. Wenn man annimmt^ daß (Z₁-Z₂)=2 Z ist, so sind die Frequenzen der durch die Frequenzwandler 27 und 28 erzeugten Spannungen gleich (Z₁-Z) und (Z-Z₂)) ^un(i diese Werte sind gleich. Diese Spannungen werden verstärkt und dann an die Eingangsseite des Detektors 21 herangeführt. Die Oszillatoren 31 bzw. 32 können auch durch Frequenzvervielfacher ersetzt sein, welche auf die durch den Steueroszillator 24 erzielte Spannung einwirken.

Die Videospannung, welche von dem Detektor 21 ausgeht, kann einer Vorrichtung 22 für die Beseitigung der Echos an festen Hindernissen zugeführt werden. Diese Vorrichtung 22 enthält einen Fre-

quenzwandler 35, mit dem ein örtlicher Oszillator 36 verbunden ist und dessen Ausgangskreis an die beiden Eingangskreise eines subtrahierenden Schaltgebildes 33 einerseits unmittelbar und andererseits über eine Verzögerungsleitung 37 angeschlossen ist.

Gemäß F i g. 3 kann man die Radarschaltungsanordnung nach Fig. 2 dadurch vereinfachen, daß man den einen der zwei Frequenzwandler 27,28, beispielsweise den Wandler 27 und den Verstärker 29 sowie den vor der Verzögerungsleitung 37 liegenden Frequenzwandler 35, wegläßt. In diesem Fall werden die Spannung mit der Frequenz Z, die an dem Verstärker 19 erzeugt wird, und die Spannung mit der Frequenz (Z₁-Z), die der Verstärker 30 liefert, an die Eingangsseiten eines Mischers 38 angelegt, der den Synchrondetektor 21 ersetzt und die Summenfrequenz auswählt.

Wie F i g. 4 zeigt, kann die Schaltungsanordnung nach F i g. 2 auch dahin abgeändert werden, daß der Empfangskanal 25 nur einen einzigen Frequenzwandler 17 erhält und im Empfangskanal 26 zwei zusätzliche Frequenzwandler 28 und 27' außer dem ersten Wandler 18 vorgesehen sind. Die Frequenzen der eine sinusförmige Spannung erzeugenden Generatoren 32 und 31', die mit den Frequenzwandlern 28 und 27' verbunden sind, müssen dabei den gleichen Bedingungen wie die Frequenzen der Oszillatoren der Schaltungsanordnung nach F i g. 2 genügen, d. h., es muß

f_t>f,

In dem Empfangskanal 25 kann (vgl. F i g. 4) auf die Verstärkerstufe 19 eine zweite Verstärkerstufe 39 folgen und in dem anderen Kanal eine Verstärkerstufe 40 zwischen dem Frequenzwandler 27' und dem Detektor 21 eingeschaltet sein, was den Vorteil bietet, daß vier Verstärkerstufen zur Verfügung stehen, die mit der gleichen Frequenz arbeiten.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Radarschaltungsanordnung, die zwei Wellen mit durch Mischung einer Schwingung mit einer Hochfrequenz F und einer Schwingung mit einer demgegenüber kleineren Frequenz/ erhaltenen Frequenzen (F — /) und (F + /) aussendet und die von der Antenne wiederempfangenen Echowellen der Frequenz (F — f) bzw. (F + Z) nach dem einen bzw. dem anderen zweier Empfangskanäle je nach ihrer Frequenz leitet und bei der jeder dieser beiden Kanäle einen die emfangenen Echoschwingungen und die Schwingung der Hochfrequenz F zur Erzielung je einer Zwischenfrequenzschwingung der Frequenz / mischenden Frequenzwandler aufweist, dadurchgekennzeichnet, daß bei Demodulation der nochmals umgewandelten, jedoch gleichfrequenten Zwischenfrequenzschwingungen durch einen an die beiden Kanäle angeschlossenen Synchrondetektor (21) zur Beseitigung des Einflusses von während der Laufzeit der Wellen eingetretenen Frequenzschwankungen der Schwingung der Hochfrequenz F der eine der beiden Empfangskanäle einen zweiten, an einen örtlichen Oszillator (32) mit einer gegenüber der Frequenz/ größeren Frequenz Z₁ geschalteten Frequenzwandler (28) enthält und in diesem oder im anderen Empfangskanal ein zusätzlicher Frequenzwandler (27 bzw. 27') vorgesehen ist, der an einen örtlichen Oszillator (31 bzw. 31') von einer mit den Frequenzen Z₁ und / durch die Gleichung^ +/₂ = 2/ in Beziehung stehenden Frequenz/₂ angeschlossen ist (Fig. 2 bzw. 4).

2. Radarschaltungsanordnung, die zwei Wellen mit durch Mischung einer Schwingung mit einer Hochfrequenz F und einer Schwingung mit einer demgegenüber kleineren Frequenz / erhaltenen Frequenzen (F — /) und (F + /) aussendet und die von der Antenne wiederempfangenen Echowellen der Frequenz (F — /) bzw. (F + f) nach dem einen bzw. dem anderen zweier Empfangskanäle je nach ihrer Frequenz leitet und bei der jeder dieser beiden Kanäle einen die empfangenen Echoschwingungen und die Schwingung der Hochfrequenz F zur Erzielung je einer Zwischenfrequenzschwmgung der Frequenz / mischenden Frequenzwandler aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß bei Überlagerung der nach nochmaliger Umwandlung verschiedenfrequenten Zwischenfrequenzschwingungen in einer an die beiden Kanäle angeschlossenen Mischstufe (38) miteinander zur Beseitigung des Einflusses von während der Laufzeit der Wellen eingetretenen Frequenzschwankungen der Schwingung der Hochfrequenz F der eine der beiden Empfangskanäle einen zweiten, an einen örtlichen Oszillator (32) mit einer gegenüber der Frequenz / größeren Frequenz Z₁ geschalteten Frequenzwandler (28) enthält und der Ausgangskreis der an die beiden Kanäle angeschlossenen Mischstufe (38) auf die mit der Frequenz Z₁ übereinstimmende Summenfrequenz abgestimmt ist (Fig. 3).

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Patentschrift Nr. 888 567;
deutsche Auslegeschriften Nr. 1 056 205,
674, 1074 675;

britische Patentschriften Nr. 802 007, 802 008.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

609 507/139 2.66 © Bundesdruckerei Berlin