DE1591107C1 - Impuls-Radarverfahren mit Empfang nach der Sampling-Methode und Einrichtung zur Durchfuehrung des Verfahrens - Google Patents

Description

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als Tastimpuls und öffnet die sonst gesperrte Empfangs- die gewünschte Strahlungscharakteristik (halbkugelfördiode 2. Er lädt einen Kondensator 7 auf, an dem dann mig mit einem blinden Kegel in Flugrichtung, um auch eine Sägezahnspannung entsteht, deren Amplitude von Volltreffer erzielen zu können, wenn sich der Flugkörden Amplituden der Tastimpulse abhängt (F i g. 3c). Ein per direkt auf das Ziel zubewegt). Niederfrequenz-Verstärker ist mit 8, der Signalausgang 5 Um die Empfindlichkeit gegen Störstrahlungen (ammit 10 bezeichnet. Beim Fehlen einer Zielreflexion er- plitudenmoduliertes Dauerstrichsignal) noch weiter zu gibt sich also am Kondensator 7 eine Sägezahnspan- reduzieren, können — wie in der F i g. 1 gezeigt — im nung mit der Pulsfolgefrequenz als Grundfrequenz. Ein Empfangssystem zwei Empfangsdioden 2 in einem solniederfrequentes Signal ist nicht vorhanden. chen Abstand voneinander angeordnet werden, daß sich

Befindet sich vor dem Zünder ein Ziel in einer Entfer- io zwischen ihnen ein Laufzeitunterschied entsprechend nung, die einer Laufzeit entspricht, welche gleich der einer halben Wellenlänge bei der zu empfangenden Fre-Zeitdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten quenz ergibt. Man erhält dann zwei niederfrequente Sendeimpuls ist, so fallen empfangsseitig der erste vom Abbildungen des empfangenen HF-Signals, die um 180° Ziel reflektierte Sendeimpuls mit dem Tastimpuls R, der gegeneinander phasenverschoben sind. Zieht man beide die Empfangsdiode öffnet, zusammen. 15 niederfrequenten Signale voneinander ab, so entsteht

Durch Addition der Amplituden beider Spannungen ein Signal mit doppelter Amplitude. Alle niederfrequen-(F i g. 3b und F i g. 3d) wird die Amplitude des Sägezah- ten Modulationsspannungen von Störsendern dagegen nes etwas größer oder kleiner, so daß bei konstantem heben sich vollkommen auf, da sie an den beiden Emp-Abstand des Zünders vom Ziel eine Gleichspannungs- fangsdioden 2 gleichphasig auftreten. Alle HF-Spannunänderung am Ladekondensator7 auftritt(Fig.3e),ohne 20 gen, für die der vorgesehene Laufzeitunterschied nicht daß jedoch ein NF-Signal vorhanden ist. Bewegt sich eine halbe Wellenlänge beträgt, ziehen sich zumindest das Ziel gegenüber dem Zünder, so ändert sich die Lauf- teilweise voneinander ab.

zeit »Zünder — Ziel — Zünder« und der Tastimpuls

trifft nicht immer auf die gleiche Stelle des empfangenen Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Impulses, sondern tastet von Periode zu Periode einen anderen Amplitudenwert der Empfangsimpulse ab (F i g. 3f), so daß die Sägezahnspannung am Ladekondensator 7 langsame Änderungen ihrer Maximalamplitude erfährt, die der zeitlichen Lage der Empfangsimpulse entsprechen (F i g. 3g). Infolgedessen entsteht am Eingang des NF-Verstärkers 8 ein niederfrequentes Abbild des empfangenen Hochfrequenz-Impulses gemäß F i g. 3f. Ein vom Tastimpuls herrührendes Signal wird empfangsseitig selbst nicht verarbeitet, da bei seinem Eintreffen die Empfangsdiode 2 gesperrt ist.

Um zu verhindern, daß ein zurückkommender Echoimpuls aus größerer Entfernung durch den Tastimpuls einer folgenden Periode abgebildet wird, ist zwischen den Sendeimpulspaaren jeweils eine Pause P eingeschoben (F i g. 3a), die so lang bemessen ist, daß ein eventuelles Echosignal aus so großer Entfernung stammen müßte, daß es mit Sicherheit schon zu schwach ist, um noch empfangen zu werden.

Der Frequenzinhalt des in den NF-Bereich umgesetzten HF-Impulses ist außer von der Trägerfrequenz der Sendeimpulse noch von der Relativgeschwindigkeit zwischen Zünder und Ziel abhängig, so daß der Zünder durch die Wahl eines entsprechenden N F-Filters auch geschwindigkeitsselektiv ausgeführt werden kann.

Der im Ausführungsbeispiel beschriebene Zünder ist so eingestellt, daß er nur für eine einzige Entfernung empfindlich ist. Manchmal ist es jedoch notwendig, einen ganzen Entfernungsbereich zu überwachen. Dazu müssen mehrere Sendeimpulspaare hintereinander ausgelöst werden. Dadurch wird der Zünder für viele Entfernungen empfindlich und, wenn die Sendeimpulspaare eng genug aufeinanderfolgen, schließlich für einen kontinuierlichen Entfernungsbereich (siehe F i g. 4a und 4b).

Als Antennen können für den nach dem erfindungsgemäßen Verfahren arbeitenden Abstandszünder sowohl koaxiale Rundstrahler als auch Exponential-Bandleitungsantennen verwendet werden. In jedem Falle müssen die Antennen sehr breitbandig sein, da der Frequenzinhalt der Sendeimpulse von ca. 3 bis 10 GHz reicht.

Der koaxiale Rundstrahler hat hierbei den Vorteil, rotationssymmetrisch zu sein und außerdem gewährleistet er insbesondere für Luft-Luft-Einsatz des Zünders

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COPY

Claims (14)

1 2 chen mehr erübrigen. Patentansprüche: Ausgehend von einem Impuls-Radarverfahren der eingangs genannten Art liegt nun der Erfindung die Auf-

1. Impuls-Radarverfahren unter Verwendung ei- gäbe zugrunde, dieses Verfahren hinsichtlich seines nes nach der Sampling-Methode arbeitenden Emp- 5 Empfangssystems für den Fall noch weiter zu vereinfafangssystems zur Abbildung der empfangenen chen und zu verbessern, daß das Verfahren zur Feststel-Hochfrequenzschwingungen in einem niederfre- lung des Durchgangs eines sich relativ zur Sende- und quenten Bereich, dadurch gekennzeichnet, Empfangsantenne bewegenden Objekts durch eine oder daß die bei der Sampling-Technik notwendige Ände- mehrere vorgegebene Entfernungen dienen soll, beirung des Phasenunterschiedes zwischen dem Ab- 10 spielsweise für die Anwendung bei Abstandzündern, tastimpuls und dem abzubildenden Impuls durch Die Lösung dieser Aufgabe gelingt gemäß der Erfin-Ausnutzung der Relativbewegung des Objekts ge- dung dadurch, daß die bei der Sampling-Technik notgenüber der Sende- und Empfangsantenne erzeugt wendige Änderung des Phasenunterschieds zwischen wird. dem Abtastimpuls und dem abzubildenden Impuls

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn- 15 durch Ausnutzung der Relativbewegung des Objekts zeichnet, daß die durch die Abtastung erhaltenen gegenüber der Sende- und Empfangsantenne erzeugt Schwingungen einer Näherungsgeschwindigkeits- wird.

auswahl durch entsprechende Niederfrequenzfilter Es sei noch erwähnt, daß es aus der französischen

unterworfen werden. Patentschrift 14 42 324 bekannt ist, z.B. bei Annähe-

3. Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens 20 rungszündern, mit Tastimpulsen fest eingestellter Vernach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, zögerung zu arbeiten. Das bekannte System ist jedoch daß eine Empfangsdiode (2) vorgesehen ist, die im Vergleich zum erfindungsgemäßen Verfahren we- j durch die Tastimpulse (R) eines Impulsgenerators (3) sentlich aufwendiger, da der Empfang der elektromaperiodisch aufgesteuert wird. gnetischen Wellen nicht nach der Sampling-Methode

4. Einrichtung nach Anspruch 3, dadurch gekenn- 25 erfolgt und daher ein relativ breiter Entfernungsbezeichnet, daß anstelle einer einzigen Empfangsdiode reich-Torimpuls für die Abtastung benötigt wird.

zwei Empfangsdioden (2) vorgesehen sind, die in ei- In einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Vernem solchen Abstand voneinander angeordnet sind, fahrens können die durch die Abtastung erhaltenen daß sich zwischen ihnen ein Laufzeitunterschied ent- Schwingungen einer Annäherungsgeschwindigkeitsaussprechend einer halben Wellenlänge bei der zu emp- 30 wahl durch entsprechende Niederfrequenz-Filter unterfangenden Frequenz ergibt, und deren Ausgangs- worfen werden.

Hierdurch wird beispielsweise die Reaspannungen voneinander abgezogen werden. lisierung eines geschwindigkeitsselektiven Zünders ermöglicht.

Anhand des in der Zeichnung dargestellten Ausfüh-

35 rungsbeispiels und der zugehörigen Diagramme sollen das erfindungsgemäße Verfahren und die zu seiner

Die Erfindung betrifft ein Impuls-Radarverfahren un- Durchführung dienende Einrichtung im einzelnen erläu-

ter Verwendung eines nach der Sampling-Methode ar- tert werden.

beitenden Empfangssystems zur Abbildung der empfan- F i g. 1 zeigt einen mit einer Tunneldiode, zwei Emp-

genen hochfrequenten Schwingungen in einem nieder- 40 fangsdioden und mit einem koaxialen Rundstrahler aus-

frequenten Bereich (französische Patentschrift gestatteten Abstandszünder, der nach dem erfindungs-

14 42 119). Die Erfindung betrifft weiterhin eine Einrich- gemäßen Verfahren arbeitet;

tung zur Durchführung dieses Verfahrens. F i g. 2 zeigt ein Blockschaltbild zu einer Einrichtung

Bei Anwendung der sogenannten Sampling-Technik nach der Erfindung; '

wird ein gegenüber der Periode der zu empfangenden 45 F i g. 3 zeigt die beim erfindungsgemäßen Verfahren

Echo-Hochfrequenz sehr kurzer Abtastimpuls erzeugt, auftretenden Impuls-Diagramme;

der außerdem gegenüber dem abzubildenden Impuls F i g. 4 stellt ein weiteres Impuls-Diagramm dar.

entweder phasenmoduliert ist oder eine etwas abwei- Der in F i g. 1 dargestellte Aufbau ist ein bereits er-

chende Folgefrequenz hat. Beide Impulse, das sind also probtes Beispiel für einen Abstandszünder mit koaxia-

der abzubildende hochfrequente Impuls und der Abtast- 50 lern Rundstrahler 1, mit zwei Empfangsdioden 2, einer

impuls, werden in der Sampling-Schaltung in der Weise Tunneldiode 3 zur Impulserzeugung, einer Kapazität 4

verarbeitet, daß der Abtastimpuls bei jeder neuen Pe- und einem Abschlußwiderstand 5. Es soll erwähnt wer-

riode mit einem anderen Augenblickswert des abzubil- den, daß anstelle von zwei Empfangsdioden auch nur

denden Impulses zusammentrifft. Es treten daher am eine Empfangsdiode verwendet werden kann. Anstelle

Schaltungsausgang Impulse auf, deren Amplituden eine 55 einer Tunneldiode (3) ist der Einsatz einer Stepreco-

Funktion der Amplituden des Abtastimpulses und des very-Diode möglich.

entsprechenden Augenblickswerts des abzubildenden Gemäß dem in F i g. 2 dargestellten Schaltbild wird Impulses sind. die Tunneldiode oder Steprecovery- Diode 3 durch ei-Die Abtastimpulse werden auf diese Weise amplitu- nen Treibergenerator 6 zum Schalten veranlaßt, so daß denmoduliert. Beispielsweise durch Integration der am- 60 an ihren Klemmen eine Rechteckspannung nach plitudenmodulierten Abtastimpulse kann dann eine F i g. 3a auftritt. Über die Kapazität 4 wird diese Span-Schwingung erhalten werden, die ein niederfrequentes nung differenziert (F i g. 3b), wobei beide Schaltflanken Abbild des ursprünglichen hochfrequenten Echoimpul- 5 und R von der Antenne 9 abgestrahlt werden. Bei ses darstellt. Schaltzeiten von weniger als 100 Picosekunden enthal-Die Sampling-Technik besitzt den wesentlichen Vor- 65 ten die auftretenden Schaltflanken Frequenzkomponenteil, daß der Empfang der HF-Schwingungen gleichzei- ten, die bis über das X-Band hinausreichen und leicht tig mit ihrer Abtastung erfolgt, wobei sich die üblichen mit sehr kleinen Antennen abgestrahlt bzw. empfangen Empfänger, Verstärker, Torschaltungen und derglei- werden können. Der negative Impuls R dient zusätzlich