DE1238078B - FM Doppler radar device - Google Patents

FM Doppler radar device

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DE1238078B
DE1238078B DEB67461A DEB0067461A DE1238078B DE 1238078 B DE1238078 B DE 1238078B DE B67461 A DEB67461 A DE B67461A DE B0067461 A DEB0067461 A DE B0067461A DE 1238078 B DE1238078 B DE 1238078B
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Germany
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modulation
frequency
frequencies
radar device
modulation frequencies
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Withdrawn
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DEB67461A
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German (de)
Inventor
Nicholas M Papanicolaou
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Bendix Corp
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Bendix Corp
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/32Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/34Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
    • G01S13/341Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal wherein the rate of change of the transmitted frequency is adjusted to give a beat of predetermined constant frequency, e.g. by adjusting the amplitude or frequency of the frequency-modulating signal

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Description

FM-Doppler-Radargerät Die Erfindung betrifft ein FM-Doppler-Radargerät, Iz.ei dem ein in bestimmten Abständen auftretender Verlust von reflektierten Signalen vermieden wird, mit einem Mikrowellensender zur Aussendung der gleichzeitig mit einer Mehrzahl von Frequenzen modulierten Wellen zum Boden und Mitteln, um die reflektierten Wellen mit den Schwingungen des Senders zu mischen, sowie einer Einrichtung, welche Vielfache der Modulationsfrequenzen des Mischproduktes mit entsprechenden Vielfachen der Modulationsfrequenzen des Senders dopplermoduliert.FM Doppler radar device The invention relates to an FM Doppler radar device, There is a loss of reflected signals that occurs at certain intervals Avoid using a microwave transmitter to transmit the same time with a plurality of frequencies modulated waves to the ground and averaging to the reflected To mix waves with the vibrations of the transmitter, as well as a facility which Multiples of the modulation frequencies of the mixed product with corresponding multiples the modulation frequencies of the transmitter are Doppler modulated.

Ein bekanntes Gerät dieser Gattung dient zur Bestimmung der Entfernung von einem Ziel, und dabei werden die phasenabhängigen Nullstellen zur Bestimmung der Zielentfernung verwendet. Bei der Arbeitsweise des bekannten Systems können bei größerer Entfernung Mehrdeutigkeiten auftreten. Um trotz dieser Mehrdeutigkeit die phasenabhängigen Nullstellen für die Entfernungsbestimmung benutzen zu können, werden bei dem bekannten Gerät zwei unterschiedliche Modulationsfrequenzen verwendet, die nicht in einem harmonischen Verhältnis zueinander stehen dürfen. A well-known device of this type is used to determine the distance from a target, and in doing so, the phase dependent zeros become the determination the target range is used. When the known system works, you can ambiguities occur at greater distances. To despite this ambiguity to be able to use the phase-dependent zeros for the determination of the distance, two different modulation frequencies are used in the known device, which must not be in a harmonious relationship to one another.

Im Gegensatz dazu besteht die Aufgabe der Erfindung darin, ein Radargerät so auszubilden, daß die bekannten »Höhenlöcher« nicht auftreten können. In contrast, the object of the invention is to provide a radar device to be trained in such a way that the well-known "height holes" cannot occur.

Unter »Höhenloch« versteht man das Verschwinden des Signals auf der Empfängerseite, wenn die Laufzeit des Signals vom Sender zum Ziel und vom Ziel zum Empfänger zurtick so groß ist, wie die Periode der modulierenden Welle oder ein Vielfaches dieser Periode beträgt.The "vertical drop" means the disappearance of the signal on the Receiver side, if the transit time of the signal from the transmitter to the destination and from the destination to the Receiver back is as large as the period of the modulating wave or a A multiple of this period.

Die Erfindung richtet sich also auf ein FM-Doppler-Radargerät der eingangs näher bezeichneten Gattung und besteht zur Lösung der gestellten Aufgabe darin, daß bei einem solchen System die Modulationsfrequenzen in an sich bekannter Weise in harmonischer Beziehung zueinander stehen und daß ein Frequenzvervielfacher an den Modulationsgenerator des Senders angeschlossen ist, welcher nur eine solche Demodulationsfrequenz hervorbringt, die ein bestimmtes ganzzahliges Vielfaches der höchsten Modulationsfrequenz ist, und ein einziger Doppler-Demodulator vorgesehen ist, der auf diese für alle Modulationsfrequenzen gleiche Demodulationsfrequenz sowie auf sämtliche gleichfrequenten Mischprodukte der Mischeinrichtungen anspricht. The invention is therefore directed to an FM Doppler radar device initially specified genus and exists to solve the problem in that in such a system the modulation frequencies are known per se Way are in harmonic relationship with each other and that a frequency multiplier is connected to the modulation generator of the transmitter, which only has one Demodulation frequency produces that is a certain integer multiple of highest modulation frequency and a single Doppler demodulator is provided is the demodulation frequency that is the same for all modulation frequencies as well as responding to all equally frequency mixing products of the mixing devices.

Ein Radargerät, welches mit zwei Modulationsfrequenzen arbeitet, die in harmonischer Beziehung zueinander stehen, ist bekannt. Bei diesem bekannten Gerät wird jeweils eine von zwei solchen Modulationsfrequenzen verwendet, und die beiden im harmonischen Verhältnis zueinander stehenden Modulaticnsfrequenzen dienen dazu, in zwei verschiedenen Meßbereichen arbeiten zu können. Bei diesem bekannten Gerät lassen sich Höhenlöcher prinzipiell nicht vermeiden; wenn man in das Gebiet eines Höhenloches kommt, dann kann man allenfalls von einer Modulationsfrequenz auf die andere umschalten. Im Gegensatz zu diesem bekannten Gerät wird also bei der Erfindung der ausgestrahlte Träger gleichzeitig mit mehreren harmonisch zueinander liegenden Modulationsfrequenzen moduliert, um »Höhenlöcher« im Empfänger gar nicht erst auftreten zu lassen. A radar device that works with two modulation frequencies, that are in harmonious relationship with one another is known. With this well-known The device uses one of two such modulation frequencies, and the serve both of the harmoniously related modulating frequencies to be able to work in two different measuring ranges. With this well-known In principle, height holes cannot be avoided on the device; when going to the area If there is a height hole, then you can at most from a modulation frequency switch to the other. In contrast to this well-known device, the invention of the broadcast carrier simultaneously with several harmonious to each other Modulation frequencies lying on the ground are modulated so that there are no “height holes” in the receiver to let it occur first.

In einer zweckmäßigen Ausführung des erfindungsgemäßen Gerätes wird die höchste Modulationsfrequenz durch einen Modulationsfrequenz-Generator erzeugt, während die anderen Modulationsfrequenzen durch Binärzähler aus dieser gewonnen werden. Man benötigt also bei dieser Ausbildung nur einen Frequenzgenerator und zur Erzeugung der weiteren Modulationsfrequenzen nur Zählgeräte, deren Vorteile neben einfacher Bauart insbesondere darin bestehen, daß durch die Zählwirkung das harmonische Verhältnis der einzelnen Frequenzen zuzueinander stets gewährleistet wird. In an expedient embodiment of the device according to the invention the highest modulation frequency generated by a modulation frequency generator, while the other modulation frequencies are obtained from this by binary counters will. So you only need a frequency generator and in this training to generate the further modulation frequencies only counting devices, their advantages In addition to the simple design, the fact that the counting effect means that the The harmonic relationship between the individual frequencies is always guaranteed will.

Bekanntlich arbeitet man in Bereichen geringer Flughöhe mit relativ hochfrequenten Modulationsfrequenzen und mit relativ langen Wellenlängen der Modulationsfrequenz in großen Höhen. Je länger die Wellenlänge der Modulationsfrequenz ist, desto weiter sind »Höhenlöcher« voneinander entfernt, und leim Fliegen in großer Höhe und demgemäß großer Modulationsfrequenz-Wellenlänge braucht man nur eine Modulationsfrequenz, wenn man nur etwa weiß, in welcher Höhe das Flugzeug fliegt. Um auch eine solche vereinfachte und deswegen vorteilhafte Betriebsweise des Gerätes nach der Erfindung zu ermöglichen, ist bei dem Radargerät der Erfindung in Weiterbildung vorgesehen, daß alle Modulationsfrequenzen bis auf eine abschaltbar sind und die verbleibende Modulationsfrequenz innerhalb eines begrenzten Bereiches veränderbar ist. Mit Hilfe dieses letzteren Merkmals kann man ebenfalls das Auftreten von Höhenlöchern zwar nicht eliminieren, aber man kann durch eine entsprechende Veränderung der Arbeitsmodulationsfrequenz verhindern, daß bei der augenblicklichen Flughöhe ein solches Höhenloch liegt. Dabei kann das Gerät in Abhängigkeit des erfaßten Abstandes zum Boden von der Betriebsweise mit mehreren Modulationsfrequenzen auf die mit einer Modulationsfrequenz und umgekehrt umschaltbar sein. Diese Umschaltung kann auch in Abhängigkeit der Stärke des empfangenen Signals vorgenommen werden. As is well known, one works with relative in areas of low flight altitude high-frequency modulation frequencies and with relatively long wavelengths of the modulation frequency at great heights. The longer the wavelength of the modulation frequency, the further are "height holes" apart, and glue Fly in great Height and accordingly large modulation frequency wavelength you only need one modulation frequency, if you only know roughly at what altitude the aircraft is flying. To such a thing too simplified and therefore advantageous mode of operation of the device according to the invention to enable is provided in the radar device of the invention in a further development, that all modulation frequencies can be switched off except for one and the remaining Modulation frequency can be changed within a limited range. With help this latter feature can also be seen as the occurrence of elevation holes not eliminate, but you can by changing the working modulation frequency accordingly prevent such an altitude hole from being at the current altitude. Included the device can be operated depending on the detected distance to the ground with several modulation frequencies to those with one modulation frequency and vice versa be switchable. This switching can also depend on the strength of the received Signal.

Im folgenden wird die Erfindung an einem Ausführungsbeispiel unter Hinweis auf die Zeichnung erläutert. In dieser zeigt Fig. 1 ein Blockschaltbild des Gerätes nach der Erfindung und F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Arbeitsweise des Gerätes nach Fig. 1. In the following the invention is based on an exemplary embodiment Reference to the drawing explained. 1 shows a block diagram of the device according to the invention and FIG. 2 is a diagram for explaining the mode of operation of the device according to FIG. 1.

Das Gerät nach F i g. 1 weist eine Antenne 11 auf, die von einem Antennenschalter 12 so gesteuert wird, daß sie einen Mikrowellen-Sende- und Empfangsstrahl in bestimmte Lagen bezüglich des Flugzeuges einstellt. Bei einer typischen Antennenschaltanordnung dieser Art rotiert der Antennenstrahl über einen vollständigen Zyklus verschiedener Stellungen 5mal je Sekunde. Die Strahlstellung wird elektrisch oder mechanisch gesteuert. Der Antennenschalter 12 führt auch einem zweistufigen Zähler 13 Synchronisationssignale zu. Der zweistufige Zähler 13 wird bei jedem Antennenschaltzyklus einmal ausgelöst, so daß er sich nach jedem Antasten in einer von vier verschiedenen Schaltzuständen befindet, und zwar entsprechend dem Leitzustand der beiden Stufen des Zählers. Der Zähler 13 steuert einen 600-kHz-Modulationsfrequenz-Generator 14, wobei mittels der vier Zustände des Zählers 13 vier bestimmte Frequenzen erzeugt werden, die in einem Bereich von etwa + und - 30/0 des Wertes von 600 kHz liegen. Diese stufenweise Änderung der Modulationsfrequenz kann z. B. dadurch bewirkt werden, daß geeignete Anschlüsse von den Stufen des Zählers 13 zu Diodenschaltern hergestellt werden, welche die Anschlüsse von Kondensatoren steuern, die parallel zu dem abgestimmten Kreis des Generators 14 liegen. Beim vorliegenden Gerät genügt eine Frequenzwobbelung in vier Stufen, da die durch die Erfindung geschaffene Mehrfachmodulation die bei niedriger Höhe auftretenden Probleme löst und bei großen Höhen vier Stufen der Grundmodulationsfrequenz ausreichend sind. Die vom Generator 14 kommende gewobbelte Frequenz von 600 kHz wird in einem Verdoppler 15 verdoppelt, so daß die Grundmodulationsfrequenz von 1200 kHz für die Reflektorelektrode eines Mikrowellenklystrons im Senderl6 zur Verfügung steht. The device according to FIG. 1 has an antenna 11, which is of a Antenna switch 12 is controlled so that it has a microwave transmission and reception beam sets in certain positions with respect to the aircraft. In a typical antenna switch arrangement in this way, the antenna beam rotates through a complete cycle of various Positions 5 times per second. The beam position is controlled electrically or mechanically. The antenna switch 12 also carries synchronization signals to a two-stage counter 13 to. The two-stage counter 13 is triggered once for each antenna switching cycle, so that it is in one of four different switching states after each touch is located, according to the control status of the two levels of the counter. Of the Counter 13 controls a 600 kHz modulation frequency generator 14, by means of of the four states of the counter 13 four specific frequencies are generated, which in a range of about + and - 30/0 of the value of 600 kHz. This gradually Changing the modulation frequency can, for. B. caused by appropriate Connections are made from the stages of the counter 13 to diode switches, which control the connections of capacitors running in parallel with the matched Circle of the generator 14 lie. With the present device, frequency sweeping is sufficient in four stages, since the multiple modulation created by the invention the solves problems occurring at low altitudes and four levels of the basic modulation frequency at high altitudes are sufficient. The swept frequency of 600 kHz coming from the generator 14 is doubled in a doubler 15, so that the basic modulation frequency of 1200 kHz is available for the reflector electrode of a microwave klystron in the transmitter 16 stands.

Diese Modulationsfrequenz von 1200 kHz wird noch einem Vervierfacher 17 zwecks Weitergabe an den Empfänger 18 zugeführt, um die vierte Harmonische der Modulationsfrequenz zu erfassen, die im Antennensystem nach Mischung mit der Sendeenergie in dem mit dem Antennensystem verbundenen ersten Detektor wiedergewonnen wird. Das vom Verdoppler 15 kommende Signal mit 1200 kHz wird einem automatischen Frequenzregelkreis 19 zugeführt, durch den der Sender 16 auf seiner Arbeitsfrequenz gehalten wird.This modulation frequency of 1200 kHz is quadrupled 17 for the purpose of passing on to the Receiver 18 fed to the fourth harmonic of the Detect the modulation frequency in the antenna system after mixing with the transmission energy is recovered in the first detector connected to the antenna system. That The 1200 kHz signal coming from the doubler 15 is fed into an automatic frequency control loop 19 supplied, by means of which the transmitter 16 is kept at its operating frequency.

Das vom Generator 14 erzeugte 600-kHz-Signal wird im Flip-Flop 21 im Verhältnis 2:1 geteilt, wodurch ein 300-kHz-Modulationssignal zur Verfügung steht, das nochmals im Flip-Flop 22 zur Erzeugung eines weiteren Ausgangssignals von 150 kHz geteilt wird. Die drei Modulationsfrequenzen von 1200 kHz (vom Verdoppler 15), 300 kHz (vom Flip-Flop 21) und 150 kHz (vom Flip-Flop 22) werden einer Addierstufe 23 zugeführt, die aus einem Transformator bestehen kann, der getrennte Primärwicklungen für diese drei Eingänge und eine Sekundärwicklung für den Ausgang aufweist. Die Addierstufe 23 gibt diese Modulationsfrequenzen an die Reflektorelektrode des Klystrons im Sender 16. An den Eingängen der Addierstufe 23 können Mittel zur Regelung der Amplitude (z. B. Potentiometer 20) liegen, damit die Amplituden der Modulationsfrequenzen auf geeignete Werte eingestellt werden können. Im allgemeinen wird man die Amplituden so einstellen, daß für jede Modulationsfrequenz ein Modulationsindex erhalten wird, der gleich hohe Amplituden bei den entsprechenden Harmonischen des Echosignals ergibt, das mit der gemeinsamen Frequenz des Zwischenfrequenzverstärkers im Empfänger 18 entwickelt wird. The 600 kHz signal generated by the generator 14 is stored in the flip-flop 21 divided in a ratio of 2: 1, whereby a 300 kHz modulation signal is available, again in flip-flop 22 to generate another output signal from 150 kHz is divided. The three modulation frequencies of 1200 kHz (from doubler 15), 300 kHz (from flip-flop 21) and 150 kHz (from flip-flop 22) become an adder 23 supplied, which may consist of a transformer with separate primary windings has three inputs for these and a secondary winding for the output. the Adding stage 23 gives these modulation frequencies to the reflector electrode of the klystron in the transmitter 16. At the inputs of the adder 23 means for regulating the Amplitude (z. B. potentiometer 20) lie so that the amplitudes of the modulation frequencies can be set to suitable values. In general one will use the amplitudes set so that a modulation index is obtained for each modulation frequency, which results in the same high amplitudes for the corresponding harmonics of the echo signal, the one with the common frequency of the intermediate frequency amplifier in the receiver 18 is being developed.

Da die Zwischenfrequenz etwa 4,8 MHz entsprechend der vierten Harmonischen der vom Verdoppler 15 kommenden 1200-kHz-Modulationsfrequenz beträgt, ist die entsprechende Harmonische für die Modulationsfrequenz von 300 kllz die 16. Oberwelle und die Harmonische des empfangenen Signals für die 150-kHz-Modulationsfrequenz die 32. Oberwelle. Since the intermediate frequency is about 4.8 MHz corresponding to the fourth harmonic the 1200 kHz modulation frequency coming from the doubler 15 is the corresponding one Harmonics for the modulation frequency of 300 kHz the 16th harmonic and the harmonic of the received signal for the 150 kHz modulation frequency is the 32nd harmonic.

Jedes dieser rückkehrenden Signale liegt bei etwa 4,8 MHz, so daß es durch den ZF-Verstärker im Empfänger 18 verstärkt und in einem zweiten Mischer mittels des vom Vervierfacher 17 kommenden Signals von 4,8 MHz demoduliert wird. Die vom Empfänger 18 demodulierten Signale werden einer Nachführeinrichtung 24 zugeführt, die den Doppierfrequenzen äquivalente Signale einer Recheneinrichtung25 zuführt, die ihrerseits die Geschwindigkeit über Grund und den Triftwinkel ausrechnet, wobei die Werte einem Navigationsrechner oder einer Anzeigevorrichtung 26 zugeführt werden.Each of these return signals is at about 4.8 MHz, so that it is amplified by the IF amplifier in the receiver 18 and in a second mixer is demodulated by means of the 4.8 MHz signal coming from the quadrupler 17. The signals demodulated by the receiver 18 are fed to a tracking device 24, which supplies signals equivalent to the doubling frequencies to a computing device25, which in turn calculates the speed over the ground and the angle of drift, whereby the values are fed to a navigation computer or a display device 26.

Da die Mehrfach-Modulationstechnik nach Fig. 1 in erster Linie bei geringen Höhen benötigt wird, in denen wegen der Nähe der reflektierenden Erdoberfläche die Systemempfindlichkeit keinen Höchstwert zu erreichen braucht, ist die durch die Mehrfachmodulation hervorgerufene Verminderung der Systemempfindlichkeit für den gesamten Betrieb nicht schädlich. Bei Höhen über etwa 1600 m kann jedoch dieser Verlust an Systemempfindlichkeit nachteilig sein. Da der Einfluß von Höhenlöchern in größeren Höhen durch die Wobbelung des Generators 14 beseitigt wird, ist die Anordnung so getroffen, daß die Mehrfachmodulation bei größeren Höhen wahlweise abgeschaltet werden kann. Zu diesem Zweck werden die Flip-Flop-Stufen 21 und 22 über eine Eingangsleitung 27 angesteuert, auf die mittels geeigneter Schaltmittel ein Signal gegeben werden kann, das die Flip-Flops 21 und 22 anlaufen läßt oder anhält. Wie aus der Zeichnung ersichtlich ist, ist die Leitung 27 mit einem Schalter 28 verbunden, der wahlweise Anschlüsse mit einem Höhenschalter 29 oder einer Schaltung 30 herstellt, die auf das Potential der automatischen Verstärkungsregelung des Empfängers anspricht, so daß sich eine automatische Steuerung der Flip-Flops 21 und 22 ergibt. Wenn wahlweise der Schalter 28 mit dem Höhenschalter 29 verbunden wird, so wird bei einer bestimmten Höhe, beispielsweise bei 1600m, ein Potential zugeführt, das die Flip-Flops 21 und 22 austastet und dadurch die Erzeugung der Signale 300 kHz und 150 kHz abschaltet. Unter diesen Umständen liefert die Addiereinrichtung 23 nur die einzige Modulationsfrequenz von 1200 kHz zum Klystron des Senders 16, und es wird nur mit einer einzigen Modulationsfrequenz gearbeitet. Since the multiple modulation technique of FIG. 1 primarily in low altitudes are needed where because of the proximity of the reflective earth's surface the system sensitivity does not need to reach a maximum value is through the multiple modulation caused reduction of the system sensitivity for not harmful to the entire operation. At altitudes above about 1600 m, however, this can Loss of system sensitivity can be detrimental. Since the influence of elevation holes is eliminated at higher altitudes by the wobble of the generator 14, is the Arrangement made so that the multiple modulation at greater heights is optional can be switched off. For this purpose, the flip-flop stages 21 and 22 controlled via an input line 27, to which by means of suitable Switching means a signal can be given that starts the flip-flops 21 and 22 or persists. As can be seen from the drawing, the line 27 is equipped with a switch 28 connected, the optional connections with a level switch 29 or a circuit 30 manufactures that to the potential of the automatic gain control of the receiver responds, so that an automatic control of the flip-flops 21 and 22 results. If the switch 28 is optionally connected to the altitude switch 29, so will at a certain altitude, for example at 1600m, a potential is supplied that the flip-flops 21 and 22 blank and thereby the generation of the signals 300 kHz and 150 kHz switches off. Under these circumstances, the adder 23 delivers only the single modulation frequency of 1200 kHz to the klystron of the transmitter 16, and only a single modulation frequency is used.

In der anderen Stellung des Schalters, bei der ein Anschluß zur Schaltung 30 hergestellt wird, werden automatisch die zusätzlichen Modulationsfrequenzen immer dann erzeugt, wenn ein Höhenloch vorhanden ist und dieses einen so starken Signalverlust bewirkt, daß sich dadurch das Potential der automatischen Verstärkungsregelung vermindert. In diesem Fall schaltet also das Potential der automatischen Verstärkungsregelung die Modulationsfrequenz von 300 kHz und 150 kHz ein, so daß der Einfluß eines Höhenlochs bei seinem Auftreten sofort beseitigt wird. Das Gerät kann auch so eingerichtet werden, daß es in beiden Fällen eine Mehrfach-Modulation erzeugt, d. h. bei einer Höhe unterhalb von 1600 m oder bei relativ niedriger Signalstärke. In the other position of the switch, where there is a connection to the circuit 30 is established, the additional modulation frequencies are automatically always then, if there is a height hole and this is such a strong signal loss has the effect that this reduces the potential of the automatic gain control. In this case, the potential of the automatic gain control switches the modulation frequency of 300 kHz and 150 kHz, so that the influence of a height hole is eliminated immediately when it occurs. The device can also be set up in this way be that it produces a multiple modulation in both cases, i. H. at a Altitude below 1600 m or with relatively low signal strength.

Der Einfluß der Mehrfachmodulation wird an Fig. 2 erläutert, in der die Verteilung der Höhenlöcher bei verschiedenen Modulationsfrequenzen veranschaulicht ist. Die Kurve 31 ist eine graphische Darstellung der Ansprechamplitude bezüglich der Höhe bei einer Modulationsfrequenz von 1200 kHz. The influence of the multiple modulation is explained in FIG illustrates the distribution of the height holes at different modulation frequencies is. Curve 31 is a graph of the response amplitude with respect to the height at a modulation frequency of 1200 kHz.

Man kann sehen, daß in der Ansprechcharakteristik alle 125 m ein Höhenloch auftritt, und zwar das erste Höhenloch in der Nähe von 125 m Höhe. In ähnlicher Weise zeigt die Kurve 32 das Amplitudenverhalten bei einer Modulationsfrequenz von 300 kHz und die Kurve 33 das Amplitudenverhalten für eine Modulationsfrequenz von 150 kHz. Weiter ist ersichtlich, daß bei allen Höhen die Höhenlöcher durch die Gesamtcharakteristik überbrückt werden, welche effektiv durch die bei irgendeiner Höhe vorhandene höchste Amplitude irgendeiner der drei Kurven 31, 32 oder 33 dargestellt wird. Bei der Höhe Null weisen alle Kurven ein Höhenloch auf, wobei jedoch das Loch der Charakteristik 31 eine genügend starke Steigung aufweist, so daß schnell ein Signal mit geeigneter Amplitude erzeugt wird, wenn das Flugzeug eine Höhe von einigen Metern über dem Boden erreicht hat. Das nächste gemeinsame Höhenloch tritt bei 1000 m Höhe auf. Bei dieser Höhe bewirkt jedoch die stufenförmige Wobbelung der Frequenz von 1200 kllz und die Breite des Antennenstrahls, daß das bei 1000 m liegende Loch der Charakteristik 31 genügend weit verschoben wird, um den Einfluß dieses Loches bei 1200 kHz zu beseitigen.One can see that in the response characteristic there is a drop in height every 125 m occurs, namely the first vertical hole near 125 m. In a similar way The curve 32 shows the amplitude behavior at a modulation frequency of 300 kHz and curve 33 the amplitude behavior for a modulation frequency of 150 kHz. It can also be seen that at all heights, the height holes due to the overall characteristic which are effectively bridged by the highest existing at any altitude Amplitude of any one of the three curves 31, 32 or 33 is shown. At the height All curves have a height hole at zero, but the hole in the characteristic 31 has a sufficiently steep slope so that a signal with a suitable Amplitude is generated when the aircraft reaches a height of a few meters above the plane Reached bottom. The next common height hole occurs at an altitude of 1000 m. At this height, however, the stepped sweep causes the frequency of 1200 kllz and the width of the antenna beam, that the hole of the characteristic at 1000 m 31 is shifted enough to remove the influence of this hole at 1200 kHz.

Bei dem Gerät nach F i g. 1 sind die Modulationsindizes zur Erzielung einer optimalen Amplitude der Bessel-GliederJ4 bzw. J16 bzw. J32 wie folgt gewählt: 1200 kHz - 2,4; 300 kHz - 9,6; 150 kHz -19,2. Bei diesen Indizes werden die empfangenen Oberwellensignale der drei Modulationsfrequenzen mit relativ gleicher Stärke wiedergewonnen, so daß sie vom Empfänger und nachfolgenden Teilen des Systems verarbeitet werden können. In the device according to FIG. 1 are the modulation indices to achieve an optimal amplitude of the Bessel elements J4 or J16 or J32 is selected as follows: 1200 kHz - 2.4; 300 kHz - 9.6; 150 kHz -19.2. With these indices, the received Harmonic signals of the three modulation frequencies recovered with relatively equal strength, so that they are processed by the recipient and subsequent parts of the system can.

Claims (5)

Patentansprüche: 1. FM-Doppler-Radargerät, bei dem ein in bestimmten Abständen auftretender Verlust von reflektierten Signalen vermieden wird, mit einem Mikrowellensender zur Aussendung der gleichzeitig mit einer Mehrzahl von Frequenzen modulierten Wellen zum Boden und Mitteln, um die reflektierten Wellen mit den Schwingungen des Senders zu mischen sowie einer Einrichtung, welche Vielfache der Modulationsfrequenzen des Mischproduktes mit entsprechenden Vielfachen der Modulationsfrequenzen des Senders dopplermoduliert, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulationsfrequenzen in an sich bekannter Weise in harmonischer Beziehung zueinander stehen und daß ein Frequenzvervielfacher (17) an den Modulationsgenerator des Senders angeschlossen ist, welcher nur eine solche Demodulationsfrequenz hervorbringt, die ein bestimmtes ganzzahliges Vielfaches der höchsten Modulationsfrequenz ist, und ein einziger Doppler-Demodulator (18) vorgesehen ist, der auf diese für alle Modulationsfrequenzen gleiche Demodulationsfrequenz sowie auf sämtliche gleichfrequenten Mischprodukte der Mischeinrichtungen anspricht. Claims: 1. FM Doppler radar device, in which one in certain Loss of reflected signals is avoided with a spacing Microwave transmitter for transmitting simultaneously with a plurality of frequencies modulated waves to the ground and averages to the reflected waves with the vibrations of the transmitter to mix and a device which multiples the modulation frequencies of the mixed product with corresponding multiples of the modulation frequencies of the transmitter Doppler modulated, characterized in that the modulation frequencies in per se are known to be in harmonic relationship and that a frequency multiplier (17) is connected to the modulation generator of the transmitter, which only has one produces such a demodulation frequency that is a certain integer multiple the highest modulation frequency, and a single Doppler demodulator (18) it is provided that the demodulation frequency is the same for all modulation frequencies as well as responding to all equally frequency mixing products of the mixing devices. 2. Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die höchste Modulationsfrequenz durch einen Modulationsfrequenz-Generator (14) erzeugt wird, während die anderen Modulationsfrequenzen durch Binärzähler (21,22) aus dieser gewonnen werden. 2. Radar device according to claim 1, characterized in that the highest Modulation frequency is generated by a modulation frequency generator (14), while the other modulation frequencies are obtained from this by binary counters (21, 22) will. 3. Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß alle Modulationsfrequenzen bis auf eine abschaltbar sind und die verbleibende Modulationsfrequenz innerhalb eines begrenzten Bereiches veränderbar ist. 3. Radar device according to claim 1, characterized in that all modulation frequencies can be switched off except for one and the remaining modulation frequency within a limited range is changeable. 4. Radargerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es in Abhängigkeit von dem erfaßten Abstand zum Boden von der Betriebsweise mit mehreren Modulationsfrequenzen auf die mit einer Modulationsfrequenz und umgekehrt umschaltbar ist. 4. Radar device according to claim 3, characterized in that it is in Dependence on the detected distance to the ground on the mode of operation with several Modulation frequencies can be switched to those with a modulation frequency and vice versa is. 5. Radargerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß es in Abhängigkeit von der Stärke des empfangenen Signals von der Betriebsweise mit mehreren Modulationsfrequenzen auf die mit einer Modulationsfrequenz umschaltet. 5. Radar device according to claim 3, characterized in that it is in Dependence on the strength of the received signal on the mode of operation with several Modulation frequencies to which switches with a modulation frequency. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 920 609; britische Patentschriften Nr. 601 289, 869 808; L'Orde Electrique, 37 (1957) 363 (Juni), S. 589 bis 598. Documents considered: German Patent No. 920 609; British Patent Nos. 601 289, 869 808; L'Orde Electrique, 37 (1957) 363 (June), pp. 589-598.
DEB67461A 1961-06-12 1962-05-29 FM Doppler radar device Withdrawn DE1238078B (en)

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US1238078XA 1961-06-12 1961-06-12

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