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Anordnung zur Anzeigeunterdrückung von eine vorgegebene Radialgeschwindigkeit
besitzenden Zielen bei einem Impulsradargerät Die Erfindung betrifft eine Anordnung
zur An zeifeunterdrückung von Zielen bei einem Impulsrad lrgerät, die gegenüber
dem sie anmessenden Radargerät eine vorgegebene Radialgeschwindigkeit besitzen.
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In F i g. ] ist blockschaltmäßig in vereinfachter Form.- die lediglich
die prinzipielle Wirkungsweise angibt. ein bekanntes Impulsradargerät mit Mitteln
zur Unterdrückung der Anzeige von Zielen gezeigt. die relativ zum Radargerät eine
vorbestimmte Radialgeschwindigkeit besitzen. Dieses Radargerät ist zum Einsatz an
Bord von Schiffen oder Flugzeugen gedacht, wobei keine Festziele angezeigt werden
sollen.
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Das Ausgangssignal des Senders 1, das mit dem Modulationssional des
Modulators 2 impulsmoduliert ist. wird über die Sende-Empfangs-Weiche 3 auf die
Radarantenne 4 gegeben und ausgestrahlt. Vom Ziel in Richtung auf das Radargerät
reflektierte Impulse werden von der Antenne 4 aufgenommen und über die Sende-Empfangs-Weiche
3 der Mischstufe 5 zugeführt. deren zweiter Eingang mit dem Ausgangssignal des stabilisierten
Oszillators 6 beaufschlagt wird. ln einer weiteren Mischstufe 7 wird ein Teil der
Ausgangsleistung des Senders 1 mit dem Ausgangssignal des stabilisierten Oszillators
6 gemischt.
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Mit dem Ausgangssignal der Mischstufe 7 wird der Kohärenzoszillator
8 zwischenfrequent derart nachgestimmt, daß seine Frequenz mit jedem Sendeimpuls
in vorgegebener konstanter Phasenbeziehung steht.
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Das Ausganossignal der ischstufe 5 wird dem citgentlichell »MTI«-Empfänger9
zugeführt in welchem in üblicher Weise die Echoimpulse zwischenfrequent mit dem
Ausgangssignal des Kohärenzoszillators 8 mittels einer Phasendiskn'nnator- und Komparatorschaltung
phasenmäßig verglichen und derart ausgewertet werden. daß im Anzeigegerät 10 nu
Ziele allgezeitlt werden deren aufeinanderfolgenden Echoimpolse auf Grund der relativen
Gesehwindigkeit des Zieles in bezug auf das Radargerät zur Frequenz des Kohärenzoszillators
keine konstanten Phasendifferenzen besitzen. d. h daß die Anzeige von Festzielen
unterdrückt wird. Um beim Radargerät nach F i g. 1 die Eigenbewegung des Radargerätes
an Bord des Flugzeuges oder Schiffes zu konpensierea durch die ja andernfalls Festzieie
bewegte Ziele simulieren würden wird das Ausgangssignai des Kohärenzoszillators
8 nicht direkt auf den einen Eingang des Empfängers 9 gegeben sondern erst, nachdem
es in dem durch den gestrichelt eingezeichneten Block 11 dargestellten Phasenschieber
die gleiche laufende Phasenverschiebung erteilt bekommen hat, die die Echosignale
von Festzielen am Ausgang der
Mischstufe 5 infolge der Eigenbewegung des Radargerätes
besitzen. Hierdurch wird dem Radargerät eine virtuelle Geschwindigkeit erteilt.
die die tatsächliche Eigengeschwindigkeit kompensiert. Der Phasenschieber 11 besteht
im Prinzip aus einem Dopplerfrequenzoszillator 12, dessen Frequenz der Eigengeschwindigkeit
des Radargerätes in bezug auf die Festziele entspricht, einer Mischstufe 13 und
einem Quarzfilter 14. Die Dopplerfrequenz wird in der Mischstufe 13 mit der Frequenz
des Kohärenzoszillators 8 gemischt und das obere Seitenband des Modulationsproduktes
im Filter 14 ausgefiltert. Da die Frequenz des Kohärenzoszillators üblicherweise
in der Größenordnung von 30 MHz liegt und die Dopplerfrequenz maximal nur einige
Kilohertz beträgt, ist die Trennung des oberen Seitenbandes vom Träger und dem unteren
Seitenband in der Praxis in der prinzipiell angegebenen einfachen Weise nicht m£izlich,
weil hierzu die Trennschärfe üblicher Filter nicht ausreicht.
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Um diese Schwierigkeiten zum umgehen. ist ein nach dem beschriebenen
Prinzip arbeitendes bekanntes Impulsradargerät mit einem Phasenschieber 11 ausgerüstet,
dessen detailliertes Blockschaltbild in Fig. 2 gezeigt ist und an Hand dieser Figur
im folgenden näher erläutert sei. Durch die Schaltung 15 wird der variable Oszillator
16, der beispielsweise den Frequenzbereich von 63 bis 70 kllz überstreicht, derart
in Abhängigkeit von der Eigengeschwindigkeit des F3ugzeug- bzw. Schiffsradargerätes
gegenüber
Festzielen eingestellt, daß seine Frequenzdifferenz zur
Frequenz des stabilisierten Oszillators 17, der beispielsweise auf der Frequenz
66,5 kHz schwingt, gleich der der Eigengeschwindigkeit proportionalen Dopplerfrequenz
ist. Die Ausgangssignale der Oszillatoren 16 und 1L7 werden in den Mischstufen 18
bzw. 19 mit der Frequenz des stabilisierten Oszillators 20 gemischt, der beispielsweise
auf der Frequenz 6433,5 kHz schwingt. Mittels der Filter 21 bzw. 22 erfolgt die
Auswahl der oberen Seitenbänder der Mischprodukte. Das im gewählten Beispiel im
Frequenzbereich zwischen 6496,5 und 6503,5 kHz liegende obere Seitenband, das dem
Filter 21 entnommen ist, wird in der MischsLufe 23 mit der Frequenz des Kohärenzoszillators
8 (vgl. Fig. 1) von beispielsweise 30 MlIz gemischt. Aus diesem Mischprodukt wird
mittels des im Beispiel einen Durchlaßbereich zwischen 23 496,5 und 23 503,5 kHz
aufweisenden Filters 24 das untere Seitenband ausgewählt und auf den einen Eingang
der Mischstufe 25 gegeben, deren anderer Eingang mit dem Ausgangssignal des Filters
22 beaufschlagt wird. Mittels des Filters 26 wird aus dem Ausgangssignal der Mischstufe
25 das obere Seitenband ausgewählt und zur weiteren Verarbeitung auf den einen Eingang
des bereits in F i g. 1 gezeigten Bausteins 9 gegeben.
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Wie aus der Fig. 2 ersichtlich, ist für den Phasenschieber 11 ein
erheblicher wirtschaftlicher Aufwand durch die Notwendigkeit der Vielzahl von Filtern
und Mischstufen erforderlich, wobei die Filter wegen der großen erforderlichen Dämpfung
der Trägerfrequenzen und unerwünschten Seitenbändern sehr hohe Güten aufweisen müssen.
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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, diesen bei einem derartigen
praktisch brauchbaren Phasenschieber erforderlichen Aufwand zu reduzieren.
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Ausgangspunkt bei der erfindungsgemäßen Lösung dieser Aufgabe ist
eine solche Anordnung zur Anzeigeunterdrückung von Zielen bei einem Impulsradargerät,
die gegenüber dem sie anmessenden Radargerät eine vorgegebene Radialgeschwindigkeit
besitzen, bei der die empfangenen Echosignale der vom Sender ausgestrahlten Impulse
in einem Phasendiskriminator mit den Schwingungen eines im Empfängerzwischenfrequenzgebiet
arbeitenden Bezugsoszillators (Kohärenzoszillators) verglichen und darauf die Impulse
zweier Impulsfolgeperioden einander entgegengeschaltet werden, bei der zur Erzielung
einer der vorgegebenen Geschwindigkeit entsprechenden laufenden Änderung der Phase
der Ausgangsschwingungen des Bezugsoszillators zwischen dem Phasendiskriminator
und dem Bezugsoszillator Mittel vorgesehen sind, die zwei Oszillatoren enthalten,
welche untereinander eine einstellbare, der vorgegebenen Radialgeschwindigkeit entsprechende
Frequenzdifferenz aufweisen, bei der eine erste Mischstufe vorgesehen ist, in der
die Frequenz des Bezugsoszillators mit der des einen Oszillators gemischt wird,
bei der an diese erste Mischstufe eine erste Filterstufe zur Auswahl eines Seitenbandes,
beispielsweise des unteren Seitenbandes, des Modulationsproduktes der ersten Mischstufe
angeschlossen ist, bei der ferner eine zweite Mischstufe vorgesehen ist, in der
die Frequenz des ausgewählten Seitenbandes mit der des anderen Oszillators gemischt
wird, und bei der schließlich an die zweite Mischstufe eine zweite Filterstufe zur
Auswahl desjenigen Seitenbandes aus dem Modulationsprodukt der
zweiten Mischstufe
angeschlossen ist, das der um die einstellbare Frequenzdifferenz versetzten Frequenz
des Bezugsoszillators entspricht.
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Die vorstehend beschriebene Anordnung ist durch den weiterhin gegebenen
Stand der Technik nahegelegt, jedoch ist es mit derselben nicht möglich, die der
Erfindung zugrunde liegende Aufgabe zu lösen, nämlich mit sehr einfachen Mitteln,
die nur eine äußerst geringe Temperatur- und Alterungsabhängigkeit aufweisen sowie
eine große Phasenstabilität und Frequenzkonstanz besitzen, Ziele vorgegebener Radialgeschwindigkeit
gegenüber dem sie anmessenden Impulsradargerät in der Anzeige zu unterdrücken.
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Die erfindungsgemäße Anordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß die
Frequenzen der Oszillatoren maximal etwa eine Zehnerpotenz unter der des Bezugsoszillators
gewählt sind, vorzugsweise jedoch etwa die Hälfte bis ein Drittel der Frequenz des
Bezugsoszillators betragen, und daß im Sinne der Erzielung möglichst gleicher Temperatur-
und Alterungsabhängigkeiten der Frequenzen der beiden Oszillatoren dieselben räumlich
eng beieinander und aus Quarzoszillatoren gleicher Resonanzfrequenz aufgebaut sind,
von denen mindestens einer eine Schaltung zum Ziehen der Frequenz des Oszillators
enthält.
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Gegenüber einer die gleiche Aufgabe wie die erfindungsgemäße Anordnung
lösenden bekannten Schaltungsanordnung zum Verhindern einer Anzeige von sich mit
einer bestimmten Geschwindigkeit bewegenden Zielen bei Impulsradaranlagen, bei der
zwischen dem Radarsender und der dem Kohärenzoszillator vorgeschalteten Mischstufe
ein variabler Hohlrohrphasenschieber vorgesehen ist, dessen Einstellung mit einer
der Geschwindigkeit der in der Anzeige zu unterdrückenden Ziele proportionalen Geschwindigkeit
laufend veränderbar ist, weist die erfindungsgemäße Anordnung den Vorteil auf, daß
der wirtschaftliche Aufwand bei der Anordnung gemäß der Erfindung geringer ist.
Ein Hohlrohrphasenschieber mit einer möglichen kontinuierlichen Phasenänderung von
0 bis 1800 mittels rotierender dielektrischer Scheibe ist bekanntlich nicht einfach
zu verwirklichen. Zudem hat eine mittels eines Servomotors angetriebene dielektrische
Scheibe den Nachteil der mechanischen Trägheit b ei bei Geschwindigkeitsänderungen.
Der Motor müßte bei einer als Beispiel angenommenen Dopplerfrequenz von 1 kHz etwa
60 000 Umdrehungen pro Minute machen. Das ist besonders nachteilig bei Radaranlagen
mit rotierender Antenne, wo sich die Radialgeschwindigkeit von räumlich ausgedehnten
Zielen, z. B. Wolkenfeldern, mit dem Umdrehungswinkel der Antenne laufend ändert,
so daß dann der Phasenschieber zusätzlich von der Antennenumdrehung her gesteuert
werden muß. Das gleiche gilt für Radaranlagen auf Schiffen und Flugzeugen, wo keine
Festziele angezeigt werden sollen.
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An Hand der Fig.3 sei nunmehr ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel
der Erfindung zur näheren Erläuterung derselben im einzelnen beschieben. Das Blockschaltbild
der Anordnung nach F i g. 3 ist bekannt, jedoch nicht die Bemessungsregeln, nach
denen die einzelnen Bausteine gemäß der Lehre der Erfindung auszulegen sind.
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Die Frequenz J1 des Kohärenzoszillators 8 von beispielsweise 30MHz
wird in der Mischstufe 27 mit
der konstanten Frequenz j von beispielsweise
8,5 NlHz des Quarzoszillators 28 gemischt. Im anschließenden Filter 29 wird ein
Seitenband des Niodulationsproduktes beispielsweise das untere Seitenband J1 bis
f, mit der Frequenz 21,5 MHz. ausgewählt, das in der weiteren Mischstufe 30 mit
der Frequenz f5 v Jf des variablen Oszillators 31 gemischt wird, dessen Frequenz
sich von der des Oszillators 28 um die relativ kleine Frequenzdifferenz.lf unterscheidet,
wobei If vorzugsweise gleich der Dopplerfrequenz ist, die infolge der radialen Eigengeschwindigkeit
des Radargerätes in bezug auf die in der Anzeige zu unterdrückenden Festziele auftritt.
Selbstverständlich kann diese Frequenzdifferenz aber auch derart gewählt werden,
daß Ziele mit beliebig vorgegebener Radialgeschwindigkeit Festziele simulieren,
wobei Echos von in der Anzeige zu unterdrückenden Zielen in jedem Fall im Phasendiskriminator
Videnimpulse entstehen lassen müssen, die von Impuls zu Impuls amplitudenkonstant
sind und im Komparator gelöscht werden. Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung nach
F i g. 3 muß die Frequenz des Oszillators 31 größer sein als die des Oszillators
28, wenn sich ein Ziel der Antenne nähert, und kleiner, wenn sich ein Ziel von der
Antenne wegbewegt. Es werden zwei Quarzoszillatoren verwendet, um ein stabiles Arbeiten
der Schaltung zu gewährsleisten. Zur Frequenzänderung kann eine der üblichen Schaltungen
zum »Ziehen« des Quarzes verwendet werden, die z. B. eine Impedanzröhre, eine variable
Induktivität oder vorzugsweise eine Kapazitätsdiode (Siliziumdiode mit variabler
Kapazität) enthalten. Da bei diesen Schaltungen die Frequenz durch Anderung der
angelegten Gleichspannung variiert wird, kann das dazu benutzte Potentiometer direkt
in der Dopplerfrequenz oder aber bei bekannter Sendefrequenz in der radialen Zielgeschwindigkeit
geeicht werden. Der Absolutbetrag der Oszillatorfrequenz wird vorzugsweise so gewählt,
daß sie etwa die Hälfte bis ein Drittel der Frequenz des kohärenten Oszillators
ist, dann kann man als Filter einfache Verstärker mit abgestimmten Kreisen verwenden,
wobei die Unterdrückung von Träger und anderem Seitenband im Anwendungsbeispiel
ausreichend ist. Man soll bei der Wahl der Oszillatorfrequenz lediglich vermeiden,
daß eventuell deren Oberwellen in den Durchlaßbereich der Filter fallen. Wenn beide
Oszillatoren völlig gleich und räumlich eng beisammen aufgebaut sind, ist die Differenzfrequenz
ly von der Umgebungstemperatur praktisch unabhängig und äußerst konstant. Sind beide
Oszillatoren in ihrer Frequenz völlig gleich, dann erfolgt keine Phasenänderung
der Bezugsoszillatorfrequenz, und das Gerät arbeitet mit Festzielunterdrückung für
die Radialgeschwindigkeit Null.