DE1591219B2

DE1591219B2 - Kohaerentes impuls-doppler-radargeraet mit ungleichen sendeimpulsabstaenden

Info

Publication number: DE1591219B2
Application number: DE19671591219
Authority: DE
Inventors: Jean-Francois Marie Maurice Edmond Sceaux Hauts-de-Seine; Broek d' Obrenan Gerard Marie Edouard van den Versailles Yvelines; Mercier (Frankreich)
Original assignee: International Standard Electric Corp., New York, N.Y. (V.StA.)
Priority date: 1966-09-21
Filing date: 1967-09-15
Publication date: 1973-05-10
Also published as: BE704069A; DE1591219A1; DE1591219C3; GB1192436A; FR1515000A; NL6712862A; US3441930A

Description

Die Erfindung betrifft ein kohärentes Impuls-Doppler-Radargerät mit ungleichen zeitlichen Abständen der Sendeimpulse.

Radaranlagen zur Trennung bewegter Ziele von Festzielen mit Hilfe des Dopplereffektes sind seit langer Zeit bekannt. Insbesondere sind Impulsradaranlagen bekannt, bei denen die Änderung der Phasenverschiebung zwischen ausgesendetem Impuls und empfangenen Impulsen ausgenutzt wird, die bei der Reflexion an bewegten Zielen zwischen der einen Impulsperiode zur nächstfolgenden auftritt. Dabei wird stets die Phase des ausgesendeten Impulses gespeichert und mit den Phasen der empfangenen Impulse verglichen. Diese Phasenverschiebung ist von der einen Impulsperiode zur nächsten konstant, wenn die Impulse an Festzielen reflektiert werden, sie ändert sich jedoch linear mit der Zeit, wenn die Wellen von Zielen, die eine konstante Radialgeschwindigkeit in bezug auf die Radarantenne haben, reflektiert werden. Wenn man nun die gespeicherte Phase der ausgesendeten Welle einerseits und die Echosignale andererseits einem Phasendetektor zuführt, so erhält man bei Festzielen Impulse von konstanter Amplitude, bei bewegten Zielen Impulse veränderlicher Amplitude, wobei sich die Amplitude sinusförmig mit einer Frequenz fa ändert. Diese Frequenz fa wird Dopplerfrequenz genannt; sie ergibt sich aus der Radialgeschwindigkeit ν und der Wellenlänge λ aus der

Gleichung fd=-j- ■

Das Frequenzspektrum der Impulse konstanter Amplitude (bei Festzielen) besteht aus einzelnen Spektrallinien mit den Frequenzen F, 2 F bis nF, wobei F die Impulswiederholungsfrequenz des Senderimpulses ist, während das Frequenzspektrum der Impulse variabler Amplitude (bei beweglichen Zielen) aus einzelnen Spektrallinien vom Typ nF + fa besteht. Um nun die Festzielen entsprechenden Signale zu eliminieren, können die Ausgangssignale des Phasendetektors einem Bandfilter eingegeben werden, dessen Durchlaßbereich zwischen 0 und F/2 liegt; die Festzielen entsprechenden Signale werden dann eliminiert, während Signale, die bewegten Zielen entsprechen, durch das Filter hindurchgehen. Tatsächlich sind die Spektren der Signale am Ausgang des Phasendetektors recht kompliziert, denn sie enthalten noch eine Reihe von Frequenzen nF ± fc, die infolge von Unstabilitäten in den Schaltungen (Oszillator, Modulator) infolge der Antennenrotation, durch Zufallsbewegungen von an sich festen Zielen, z. B. durch vom Wind bewegte Bäume, usw. entstehen können. Diese Umstände sind der Grund dafür, daß als Bandfilter ein sogenanntes »MTI«-Filter vorgesehen ist, dessen untere Grenzfrequenz f_c ist. Es ist dann möglich, praktisch alle Festzielechos zu eliminieren. Mit einem solchen System werden aber auch Signale von bewegten Zielen eliminiert, deren Radialgeschwindigkeit einer Dopplerfrequenz fa entspricht, die durch die Beziehung nF — fc < fa < nF + f_c gegeben ist. Diese Radialgeschwindigkeiten, die gewöhnlich als »Blindgeschwindigkeiten« bezeichnet werden, entsprechen bewegten Zielen, die in gewissen Fällen ein nicht unbeträchtlicher Teil aller bewegten Ziele sind, deren Geschwindigkeit zu bestimmen ist.

Die Ausgangssignale des Bandpaßfilters entsprechen also bewegten Zielen, von denen nur eine Spektrallinie mit der Frequenz nF ± fd in den Durchlaßbereich fällt. Dies bedeutet, daß die Ordnungszahl η der Spektrallinie unbekannt ist und daß somit die Dopplerfrequenz fa nicht bestimmt werden kann. Diese Erscheinung wird im allgemeinen »Mehrdeutigkeit bei der Bestimmung der Dopplerfrequenz« genannt.

Es gibt außerdem eine Mehrdeutigkeit bei der Messung der Entfernung, die davon herrührt, daß ein zur Zeit t₁ in einer Impulsperiode der Dauer T empfangenes Echosignal von einem Ziel stammen kann, das in einer Entfernung J₁ , J₁ -f- D ... J₁ + o.D gelegen ist, wobei dieses Ziel den letzten ausgesendeten Impuls (J₁) oder den vorhergehenden (J₁ + D) oder sogar irgend einen der vorher ausgesendeten Impulse (J₁ + aD) reflektiert haben kann. Der Wert α ist eine ganze Zahl, und D bedeutet den maximalen Ent-

(c T\ D = -=-] des Radargerätes (c = Wellengeschwindigkeit). Diese Entfernungs-Mehrdeutig-

3 4

keit ist nicht störend, wenn die von Zielen jenseits des sendeten Signal zwei in der Phase um yr/₂-verschobene maximalen Entfernungsbereiches kommenden Echo- Signalfolgen zu gewinnen und diese in zwei getrennten signale schwach sind und unter dem aufnehmbaren identischen Kanälen weiterzuverarbeiten.
Schwellwert liegen. Eine solche Entfernungs-Mehr- Aus der französischen Patentschrift 1 438 257 ist deutigkeit kann aber beispielsweise dann auftreten, 5 bekannt, bei einem kohärenten Impuls-Dopplerwenn die ausgesendete Leistung sehr groß ist oder wenn Radargerät mit gleichen zeitlichen Abständen der Ziele in relativ geringer Entfernung von der Radar- Sendeimpulse, jedoch ohne sin-cos-Aufteilung, die antenne aufgenommen werden sollen. In solchen Amplituden der Videosignale abwechselnd in zwei Fällen können tatsächlich solche, als Sekundär-Echos Kernspeicher zeilenweise zu schreiben und spaltenbezeichneten Signale auftreten, die von Zielen korn- io weise zu lesen. Das gelesene Signal wird dekodiert, in men, die den vorletzten ausgesendeten Impuls reflek- einer Multiplizierschaltung gemäß der Gaußschen tiert haben und die dann so erscheinen, als ob sie den Fehlerverteilungskurve gewichtet und dann den Doppzuletzt ausgesendeten Impuls reflektiert hätten. lerfiltern zugeführt.

Diese Mehrdeutigkeiten bei der Bestimmung der Die Erfindung wird nun an Hand der Zeichnungen

Dopplerfrequenz und der Entfernung sind sehr 15 beispielsweise erläutert. Es zeigt

störend. F i g. 1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines

In der Literaturstelle IEEE Transactions IT-IO kohärenten Impuls-Doppler-Radargeräts,

(1964), 3 (Juli), S. 192 bis 195, ist angegeben, daß bei F i g. 2 bis 6 Frequenzspektren eines kohärenten

ungleichen Impulsabständen weniger Mehrdeutig- Impuls-Doppler-Radargeräts mit gleichem Sende-

keiten auftreten. Die zeitlichen Abstände sind dort 20 impulsabstand,

durch eine Delta-Funktion bestimmt. Eine Realisie- F i g. 7, 12, 13, 14 Frequenzspektren eines kohären-

rung eines nach diesem Verfahren arbeitenden kohä- ten Impuls-Doppler-Radargerätes mit ungleichem

renten Impuls-Doppler-Radargerätes ist nicht an- Sendeimpulsabstand,

gegeben. F i g. 8 ein Blockschaltbild eines kohärenten Im-

Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein kohärentes 25 puls-Doppler-Radargerätes nach der Erfindung,

Impuls-Doppier-Radargerät mit ungleichen zeitlichen F i g. 9 einige Signaldiagramme,

Abständen der Sendeimpulse anzugeben, bei dem F i g. 10 ein Blockschaltbild eines Doppler-Kanals

keine Blindgeschwindigkeiten auftreten und bei dem und

die Dopplerfrequenzen eindeutig ermittelt werden Fig. 11 die Organisation des Speichers M

können. 30 (F i g. 8).

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch ge- In F i g. 1 ist als Blockschaltbild ein bekanntes löst, daß die Sendezeitpunkte um einen Mittelwert kohärentes Impuls-Doppler-Radargerät dargestellt. (Pseudoperiode) entsprechend der Gaußschen Fehler- Es enthält eine für Senden und Empfang benutzte Verteilungskurve schwanken, daß in an sich bekannter Antenne 20, einen Sender 22, der Hochfrequenz-Weise in ZF-Lage durch Phasenvergleich der empfan- 35 impulse liefert, die über einen speziellen Hochfregenen Signalfolge mit dem gesendeten Signal zwei in quenzschalter 21 — allgemein als Duplexer bezeichder Phase um π/2-verschobene Signalfolgen gewonnen net — der Antenne 20 zugeleitet werden. Die auf die und in zwei getrennten, identischen Kanälen gleich- ausgesendeten Impulse empfangenen Echos werden zeitig verarbeitet werden, daß in jedem Kanal die über den Duplexer 21 einer Mischstufe 23 zugeleitet, Signalfolge in der Entfernung quantisiert, analog- 40 der auch die Ausgangssignale eines Mischoszillators 24 digital-gewandelt und in einem Kernspeicher ein- eingegeben werden. Die Ausgangssignale der Mischgeschrieben wird, wobei der Beginn des Einschreibens stufe 34 werden dem Eingang eines Zwischenfrequenzsynchron mit dem Sendezeitpunkt ist und wobei die Verstärkers 26 zugeleitet. Das Ausgangssignal des Zahl der Ebenen des Kernspeichers durch die Wort- Mischoszillators 24 wird auch einer zweiten Mischlänge, die Zahl der Spalten durch die Zahl der Ent- 45 stufe 25 eingegeben, die auch während des Andauerns fernungselemente und die Zahl der Zeilen durch die des ausgesendeten Radarimpulses das vom Sender 22 Zahl der zu erwartenden Echos von einem Ziel be- gelieferte Hochfrequenzsignal empfängt. Der zwischenstimmt ist, daß der Speicher spaltenweise mit gegen- frequente Impuls aus der Mischstufe 25 wird zu Beüber dem Schreibvorgang erhöhter Geschwindigkeit ginn einer jeden Impulsperiode dazu benutzt, um gelesen wird, daß die gelesenen Signale digital-analog- 50 einen Oszillator 8 anzustoßen, dessen zwischenfregewandelt und gemäß der Gaußschen Fehlervertei- quentes Ausgangssignal mit dem ausgesendeten Radarlungskurve gewichtet werden, daß die gewichteten impuls eine feste Phasenbeziehung hat. Der Oszilla-Signale einem »MTI«-Filter zum Unterdrücken des tor 8 (Kohärenzoszillator) wird also in dieser Weise zu Festzielechos zugeführt werden, daß das Ausgangs- Beginn einer jeden Impulsperiode angestoßen und signal des »MTI«-Filters mit dem Lesetakt abgetastet 55 kurz vor deren Ende wieder gestoppt. Das Ausgangswird, daß die Abtastwerte zeitlich so verschoben wer- signal des Kohärenzoszillators 8 wird zwei Phasenden, daß sie mit entsprechender Zeitkompression an detektoren 4 und 3 direkt bzw. über ein 90°-Phasenden Sendezeitpunkten liegen, daß die Signale beider glied 9 zugeführt, denen beiden auch die Ausgangs-Kanäle anschließend je auf eine Vielzahl von Doppler- impulse des Zwischenfrequenzverstärkers 26 eingefiltern zur Ermittlung der Geschwindigkeit gegeben 60 geben werden.

werden und daß aus den Ausgangssignalen der zu- Die Arbeitsweise der Schaltungen 8, 9, 3 und 4 geht

sammengehörigen Dopplerfilter das Vorzeichen der wohl am besten aus den Gleichungen für die einzelnen

Geschwindigkeit ermittelt wird. Signale hervor. Wenn das ausgesendete Hochfrequenz-

Es ist unter anderem aus der deutschen Auslege- signal die Form sin 2 π /₀ 1 hat, wobei /₀ die Frequenz

schrift 1 068 767 bekannt, bei einem kohärenten Im- 65 des Hochfrequenzsignales bedeutet, dann kann das

puls-Doppler-Radargerät mit gleichen zeitlichen Ab- empfangene Signal, das durch Reflexion an einem

ständen der Sendeimpulse in ZF-Lage durch Phasen- bewegten Ziel mit der Radialgeschwindigkeit ν ge-

vergleich der empfangenen Signalfolge mit dem ge- schrieben werden:

sin L(/o± /*)

= sin [2π (/„ ± /„) t - C],

wobei fa die Dopplerfrequenz und c die Lichtgeschwindigkeit ist; die Vorzeichen + bzw. — besagen, daß das Ziel sich auf die Radarantenne zu bzw. von ihr weg bewegt. Am Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers 26 entsteht ein Signal von der Form

IO

sin [2π (/m ±/*)/-C],

wobei fm die mittlere Zwischenfrequenz bedeutet.

Das Signal am Ausgang des Phasendetektors 4 kann geschrieben werden als

sin(±2nf_dt- C)

(1)

wenn der Kohärenzoszillator 8 ein Signa) sin 2 π f_m t liefert. Das Ausgangssignal des Phasendetektors 3 dagegen hat die Form:

sin \±2nfdt — C ^ = cos (± 2 π f_dt — C)

wenn das Ausgangssignal des Phasengliedes 9 als

/ π\
sin 27r/_mi H 1 = cos(2n f_mt)

\ 2)

geschrieben wird.

Die Phasendetektoren 3 und 4 liefern also zwei Komponenten des Dopplersignales, die senkrecht zueinander stehen. Die Kenntnis dieser beiden Komponenten ermöglicht, die Bewegungsrichtung des bewegten Zieles zu bestimmen, d. h. also, ob es sich der Radarantenne nähert oder von dieser entfernt. Die Ausgangssignale der beiden Phasendetektoren 4 und 3 werden im Laufe der weiteren Beschreibung der einfacheren Schreibweise wegen sin α bzw. cos α genannt, entsprechend den obigen Gleichungen (1) und (2).

Um die Möglichkeit der Bestimmung der Dopplerfrequenz an Hand der obigen Gleichungen zu zeigen, ist die Wiederholungsfrequenz der ausgesendeten Impulse außer Acht gelassen worden; wenn man diese aber in Betracht zieht, ist das Ausgangssignal der Phasendetektoren 3 und 4 komplizierter und für den Fall eines Festzieles in F i g. 2 dargestellt, in der die Amplituden über der Frequenz aufgetragen sind. Das Spektrum ist im Falle von Rechteckimpulsen mit der Einhüllenden von Frequenzen nF gegeben durch eine Kurve

sin π Fr

bedeutend komplizierter und im Falle von Festzielen in Fig. 4, im Falle von bewegten Zielen in F i g. 5 dargestellt. In den F i g. 4 und 5 sind nur einige der Frequenzen der F i g. 2 und 3 wiedergegeben, und die Breite der Frequenzreihen, d. h. die Breite der Einhüllenden der Frequenzen nF ± f_c ist mit 2 f_c angegeben, wobei fc durch die Instabilität der Schaltungen und die Antennenrotation eingebracht wird.

F i g. 6 zeigt das Frequenzspektrum eines Signales, das durch Überlagerung der Signale von einem festen und einem bewegten Ziel entstanden ist, d. h., dieses Frequenzspektrum ist enstanden durch Überlagerung der Spektren der F i g. 4 und 5. F i g. 6 macht deutlich, daß es unmöglich ist, die Dopplerfrequenz zu bestimmen, wenn diese in der Nähe der Wiederholungsfrequenz oder eines ganzen Vielfachen der ausgesendeten Impulse liegt; in diesem Fall sagt man, es sind Blindgeschwindigkeiten vorhanden. F i g. 6 zeigt auch, daß Echos von zwei bewegten Zielen mit den Dopplerfrequenzen f_x = fa (entsprechend fa in Fig. 6) und /₂ = F — fd, beispielsweise, das gleiche Frequenzspektrum gemäß F i g. 6 haben, und daß es unmöglich ist, eindeutig die Dopplerfrequenz zu bestimmen; man sagt, es besteht eine Mehrdeutigkeit bei der Bestimmung der Dopplerfrequenz.

Infolge der Aussendung der Radarimpulse mit konstanter Wiederholungsfrequenz besteht auch eine Mehrdeutigkeit bei der Entfernungsmessung; das ist klar, wenn man Ziele unter dem gleichen Azimut betrachtet, die jedoch um ein ganzes Vielfaches des Entfernungsbereiches des Radargerätes voneinander entfernt sind;

die maximale Entfernung D ID = -—j bestimmt ja

die Impulsperiode bzw. die Wiederholungsfrequenz. Es ist zu ersehen, daß Signale von solchen Zielen zur gleichen Zeit während der Impulsperiode empfangen werden. Diese Mehrdeutigkeit von Echosignalen (Sekundärechos) wird durch Ziele verursacht, die den zu vorletzt ausgesendeten Impuls reflektiert haben.

Zur Auflösung dieser beiden Mehrdeutigkeiten (Dopplerfrequenz und Entfernung) werden erfindungsgemäß Impulse in ungleichen Zeitabständen ausgesendet; die Zeitabstände variiren zu beiden Seiten eines Mittelwertes, der Pseudoperiode To genannt wird. Hierdurch wird deutlich, daß diese Methode dazu geeignet ist, die Entfernungsmehrdeutigkeit aufzulösen, weil Ziele unter dem gleichen Azimut, die voneinander um ein ganzzahliges Vielfaches der

π Fr

55

wobei r die Dauer der ausgesendeten Impulse bedeutet.

F i g. 3 zeigt unter den gleichen Bedingungen das Spektrum des Signales von einem bewegten Ziel; es wird durch eine Anzahl von Frequenzen der Form nF ± fa dargestellt, die im Falle von Rechteckimpulsen auch durch die Einhüllende

sin π Fr

π Fr

begrenzt sind.

In Wirklichkeit sind die Frequenzspektren (Ausgangssignale der Phasendetektoren 3 und 4) jedoch Maximalentfernung D = —£- entfernt sind, Signale an

verschiedenen Stellen, d. h. Zeitpunkten, in den einztInen Impulsperioden erzeugen; die Mehrdeutigkeit wird aufgelöst, indem eine Integration der Signale vorgenommen wird, die in mehreren aufeinanderfolgenden Impulsperioden zur gleichen Zeit auftreten. Die Art und Weise der Vornahme der Integration wird später noch beschrieben werden. Es ist aber auch möglich, das Frequenzspektrum einer Reihe Von Impulsen, deren Periode variiert, festzustellen, insbesondere, wenn die Variation um einen Mittelwert To herum erfolgt; die Änderung um den Mittelwert To herum vollzieht sich gemäß der Gaußschen Kurve mit einem Hub Xo pro Zeiteinheit. Das Signalspektrum von Festzielen ist in F i g. 12 dargestellt; ein solches Spektrum

besteht aus einer Reihe von Frequenzen mit der größten Amplitude in der Nähe der Frequenz / = /₀ und kleinere Signalamplituden bei Frequenzen

/o ± η Fo ,

wobei Fo = -=-. die mittlere Wiederholungsfrequenz

darstellt. Das Gesetz, nach dem die Abnahme der Amplituden sich vollzieht, wenn man die größte Amplitude mit 1 bezeichnet, kann durch die Formel

An = 1 -20

η Xo To

(3)

dargestellt werden, wobei η die Ordnungszahl der einzelnen Signale bezeichnet; die Ordnungszahl der größten Amplitude ist dabei η = 0. Es existiert auch ein ständiger Signalhintergrund, der die Form der Kurve 50 hat und dessen Pegel sich auf den Wert 1/j/F einstellt, wobei g die Anzahl der ausgesendeten Radarimpulse bedeutet, die während der Zeit ausgesendet werden, die die Antennena;iise benötigt, um die beiden 3-dB-Punkte des Antennendiagrammes zu kreuzen.

Wenn ein bewegtes Ziel vorliegt, ergibt sich ein Spektrum für die empfangenen Signale, wie es in Fig. 13 gezeichnet ist; dieses entspricht dem Spektrum eines Festzieles, das entsprechend der Dopplerfrequenz f,i des bewegten Zieles verschoben ist. Wenn die Signale vor. einem Festziel und einem bewegten Ziel überlagert werden, so entspricht das Frequenzspektrum davon den überlagerten einzelnen Frequenzspektren; ein solches Spektrum ist in F i g. 14 gezeigt, das Hintergrundsignal ist jedoch nicht eingezeichnet. Um das Spektrum der Ausgangssignale der Phasendetektoren zu erhalten, wird das Spektrum der F i g. 14 einfach um die Linie der Frequenz /₀ als Spiegelebene gespiegelt. Man erhält so ein Spektrum gemäß F i g. 7, aus dem zu ersehen ist, daß mittels einer Amplitudenunterscheidung die Mehrdeutigkeit bei der Messung der Dopplerfrequenz aufgelöst werden kann und daß Blindgeschwindigkeiten nicht mehr vorhanden sind.

In den F i g. 4, 5, 6, 7,12,13 und 14 ist die Breite der Frequenzreihen im Verhältnis zur in der Abszisse gewählten Skala vergrößert gezeichnet; in Wirklichkeit ist die Breite der Frequenzreihen in der Größenordnung von 100 Hz, während die Wiederholungsfrequenz einige Tausend Hz beträgt.

Ein spezielles Ausführungsbeispiel für ein kohärentes Impuls-Doppler-Radargerät unter Anwendung der Maßnahmen der Erfindung ist in F i g. 8 dargestellt. Einige Bauteile, die gleichermaßen wie in F i g. 1 hier vorkommen, haben auch die gleichen Bezugszahlen, z. B. der Kohärenzoszillator 8, das Phasenglied 9 und die Phasendetektoren 3 und 4. Der Block 1 versinnbildlicht die Sende- und Empfangsschaltungen eines Impuls-Doppler-Radargerätes. Während jedoch in F i g. 1 die Annahme gemacht wurde, daß die der Wiederholungsfrequenz entsprechenden Signale im Sender 22 erzeugt wurden, werden diese in F i g. 8 von der Geräteeinheit H bereitgestellt und dann dem Block 1 zugeführt, um den Modulator des Senders zu steuern. Die Geräteeinheit H erzeugt durch Auswahl aus einer Reihe von Impulsen mit statistischer Verteilung eine Anzahl von ./V Impulsen, deren Abstand sich entsprechend der Gaußschen Kurve um einen Mittelwert ändert; dieser Vorgang wird periodisch wiederholt. Es sei hervorgehoben, daß die wiederholte Aussendung einer Anzahl von statistisch verteilten Impulsen anstatt einer vollkommen statistisch verteilten Reihe von Impulsen das Frequenzspektrum des empfangenen Signales nicht verändert, vorausgesetzt, daß die Anzahl N nahe bei derjenigen Anzahl von Impulsen liegt, die während des Uberstreichens des Zieles durch den Radarstrahl von dem Ziel reflektiert werden. Wenn To der Mittelwert des Abstandes zweier Impulse von den N Impulsen ist, so ist der zeitliche Abstand zweier¹ aufeinanderfolgender Impulse, z. B. des K-ten und des (K + l)-ten Impulses, gegeben durch To + Xk eine Variable ist, die positive und negative Werte annimmt; Xo ist die maximale Abstandsänderung der impulse, und die jeweilige Änderung zwischen zwei Impulsen erfolgt entsprechend der Gaußschen Verteilung. Der Wert von Xo ist durch die Formel (3) bestimmt, und zwar entsprechend der Dämpfung, die für das erste Seitenband (Impuls /₀ + Fo in F i g. 12) erforderlich ist. Man ersieht, daß das Zeitintervall, das den Impuls mit der Ordnungszahl N, d. h. den letzten Impuls der Impulsfolge, von dem Impuls mit der Ordnungszahl N f 1, d. h. dem ersten Impuls der Impulsfolge, trennt, durch To -(- Xn gegeben ist. Man ersieht auch, daß der Mittelwert To der Impulsabstände und die Abstandsänderung Xk in der Weise gewählt werden müssen, daß das kleinste Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen gleich oder größer ist als das Zeitintervall zwischen den Radarimpulsen, das durch die Reichweite des Radargerätes bzw. den Entfernungsbereich bestimmt ist. Deshalb dürfen die zeitlichen Abweichungen der einzelnen Impulse, die ja von der Pseudoperiode To subtrahiert werden müssen, einen gewissen Wert nicht überschreiten, der bei dem hier beschriebenen Beispiel Xo ist. So können bei diesem Beispiel nur Ziele erfaßt werden, die innerhalb einer Zone von 30 km vom Radargerät liegen, was einer minimalen Impulsperiode von 200 Mikrosekunden entspricht; man muß dann die Pseudoperiode To zu 250 Mikrosekunden wählen, wenn die maximale Abstandsänderung Xo 50 Mikrosekunden ist. Die Modifikation der Gaußschen Verteilung infolge der wiederholten Aussendung einer Impulsfolge hat auf das Signalspektrum von Echosignalen nur einen geringen Einfluß·, wenn die Zeitabweichung der Impulse der Pseudoperiode To in negativer Richtung einen Maximalwert nicht überschreitet.

E>ie Ausgangssignale der Piiasendetcktoren 4 und 3, die den Signalen sin α und cos α entsprechen, werden in gleichen Schaltungen Es und Cs bzw. Ec und Cc (F i g. 8) weiterverarbeitet, von denen wegen der Identität nur die Schaltungen Es und Cs für die Signale sin α beschrieben werden. Die Signale sin α werden der Quantisierungsschaltung Es zugeführt, in der sie in aneinander anschließende Teilsignale mit gleicher Dauer r zerlegt werden; jedes Teilsignal entspricht einer Entfernungszone (Entfernungselement). Bei dem hier beschriebenen Beispiel ist r zu 3,3 Mikrosekunden gewählt worden, so daß jedes Teilsignal einer Entfernungszone von 500 m Breite entspricht. Diese Dauer r entspricht der Dauer der ausgesendeten Radarimpulse und bestimmt die Genauigkeit und die Entfernungsauflösung des Radargerätes. Der Quantisierungsschaltung Es werden Taktimpulse der Frequenz 0,3 MHz (entsprechend l/r) des Taktgenerators H eingegeben. Die Ausgangssignale der Quanti-

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sierungsschaltung Es, das sind die Teilsignale, werden dann in einem Coder Cy codiert, der für jedes der Teilsignale eine aus ρ Bits bestehende Binärzahl liefert, die die Amplitude des Teilsignals charakterisiert; bei dem hier beschriebenen Beispiel ist ρ = 9. Die für das Arbeiten des Coders Cs notwendigen Signale werden dem Taktgenerator//" entnommen; ihre Frequenz ist so gewählt, daß die Codierung in weniger als 3,3 Mikrosekunden ausgeführt werden kann. Am Ausgang der Coder Cs und Cc erscheinen jeweils zwei aus ρ Bits bestehende Binärzahlen, die ein und derselben Entfernungszone entsprechen; die beiden Binärzahlen werden in einen Speicher M gleichzeitig eingespeichert, der bei diesem beschriebenen Beispiel ein Ferritkernspeicher mit 2p Ebenen, m Zeilen und q Spalten ist; die ersten ρ Ebenen seien beispielsweise für das Signal sin a, die zweiten ρ Ebenen für das Signal cos a vorgesehen. Die den während einer Impulsperiode empfangenen Echosignalen entsprechenden Binärzahlen werden aufeinanderfolgend in die Speicherelemente einer Zeile eingeschrieben; die Zeile enthält eine genügend große Anzahl von Speicherkernen, um alle etwa empfangenen Echos speichern zu können. Wenn der Entfernungsbereich 30 km beträgt, muß die Anzahl der Speicherkerne, wenn die einzelnen Teilbereiche 500 m sind, mindestens 60 sein. Die in der nächstfolgenden Impulsperiode empfangenen Signale werden in die zweite Zeile des Speichers M (F i g. 8) eingeschrieben, und so fort. Man ersieht, daß die einer bestimmten Entfernungszone entsprechenden Binärzahlen an den gleichen Stellen der einzelnen Zeilen eingeschrieben sind, so daß die in einer Spalte des Speichers M gespeicherten Binärwerte den zeitlichen Verlauf der Signale in jener bestimmten Entfernungszone wiedergeben. Da sich jedoch die Abstände zwischen den ausgesendeten Impulsen ändern, das Einschreiben der Signale in die Zeilen des Speichers M aber immer zu dem gleichen Zeitmoment beginnt, d. h. zu Beginn der Impulsperiode, so sind die in der gleichen Spalte der verschiedenen Zeilen eingeschriebenen Signale durch ungleiche Zeitintervalle getrennt, so daß Echos von Zielen in gleichem Azimut, die durch ein

c To
ganzzahliges Vielfaches der Reichweite D = —=— des

Radargerätes voneinander getrennt sind, in verschiedenen Spalten eingeschrieben werden und höchstens etwas Rauschen verursachen. Auf diese Weise sind in einer Spalte keine Signale eingespeichert, die eine Entfernungsmehrdeutigkeit enthalten, so wie es bei konstanter Wiederholungsfrequenz der Fall ist. So wird die Entfernungsmehrdeutigkeit aufgelöst. Welche Mindestanzahl von Zeilen vorgesehen werden muß, wird später noch beschrieben. Es sei dazu bemerkt, daß Echosignale, die 200 Mikrosekunden nach Aussenden eines Radarimpulses und vor Aussenden des folgenden Impulses eintreffen, nicht in den Speicher M eingeschrieben werden. Wie später noch in Zusammenhang mit F i g. 11 näher erläutert wird, sind die Schreib- und Leseschaltungen für den Speicher M so ausgelegt, daß während einer Impulsperiode das Schreiben einer Zeile und das Lesen einer Spalte durchgeführt wird; das Schreiben der nächsten Zeile und das Lesen der folgenden Spalte wird in der nächstfolgenden Impulsperiode ausgeführt. Das Schreiben und Lesen wird von einer Schreib /Leseelektronik L gesteuert, deren Steuersignale wiederum aus den Signalen des Taktgenerators H abgeleitet werden.
Die Anzahl m von Zeilen, die der Speicher M haben muß, ist bestimmt durch die Anzahl der Signale, die von einem Ziel empfangen werden müssen, um den Dynamikbereich des Radargerätes zu erhalten; wenn also der Dynamikbereich beispielsweise 40 dB ist, müssen die Signale bis zu einer Dämpfung von 40 dB, bezogen auf das stärkste Signal, eingeschrieben werden, d. h., die Signale müssen während einer Zeit eingeschrieben werden, die der Zeit gleich ist, die der Radarstrahl bei der Antennenrotation bis zu einer

ίο Dämpfung von 20 dB benötigt. Wenn man annimmt, daß das Strahlungsdiagramm die Form einer Gaußschen Kurve hat, deren Breite bei den 3-dB-Punkfen bekannt ist, so ist die Zeit zwischen den zwei 20-dB-Punkten 2,58mal so groß wie die Zeit zwischen den beiden 3-dB-Punkten, weil die Zeit zwischen den 3-dB-Punkten in direktem Zusammenhang steht mit der Breite des Strahlungsdiagrammes bei den 3-dB-Punkten und der Rotationsgeschwindigkeit der Antenne. Bei dem hier in Betracht gezogenen Beispiel

erhält man für die Überstreichzeit bei den 20-dB-Punkten einen Wert von 57 Millisekunden für eine Diagrammbreite von 4° bei den 3-dB-Punkten und einer Antennenumdrehung in 2 Sekunden. Wenn man berücksichtigt, daß die mittlere Impulsperiode To den Wert 250 Mikrosekunden hat, so ist zu ersehen, daß vom gleichen Ziel mindestens 228 Echos empfangen werden können; dementsprechend muß die Zeilenanzahl m mindestens 228 sein. Um jedoch genormte Speichermittel benutzen zu können, wird man 256 Zeilen und q = 64 Spalten anstatt 60 wählen.

Man ersieht auch, daß die Zahl von 228 auch für die maximal erforderliche Anzahl N von Impulsen einer Impulsfolge maßgeblich ist; in Wirklichkeit ist ihre Anzahl ./V jedoch kleiner; Experimente haben gezeigt, daß die Zahl N = 16 Impulse, ja sogar noch weniger, genügen, ohne daß sich das Signalspektrum der Echos wesentlich ändert.

Infolge der Dauer einer Leseoperation eines Ferritkernes können die 256 Binärzahlen in einer Spalte nicht in einer Zeit, die gleich der mittleren Impulsperiode To ist, aufeinanderfolgend gelesen werden; es ist daher in der Praxis notwendig, die Organisation des Speichers M in einer Weise zu treffen, wie dies an Hand von F i g. 11 erläutert wird. Da überdies während einer Impulsperiode 256 Binärwerte zerstörend gelesen, aber nur 60 Binärwerte geschrieben werden, ist es erforderlich, einen Teil der Binärwerte wieder zu schreiben. Zu diesem Zweck ist der Speicher M in vier Einheiten aufgeteilt (Ml, Af 2, Af 3 und Af 4, F i g. 11), von denen jede 18 Ebenen mit je 64 Spalten und 64 Zeilen enthält; jede der Speichereinheiten hat ihre eigene Schreib/Leseelektronik, so daß gleichzeitig in allen vier Speichereinheiten Operationen durchgeführt werden können. Die von 1 bis 256 numerierten Zeilen des Speichers M sind auf die verschiedenen Speichereinheiten AfI bis Af 4 so verteilt, daß die erste Zeile die Zeile 1 der Speichereinheit AfI, die zweite Zeile der Zeile 1 der Speichereinheit Af 2, die dritte Zeile der Zeile 1 der Speichereinheit Af 3 und die vierte Zeile der Zeile 1 der Speichereinheit Af4 ist; allgemein gesagt ist die Zeile As — 3 die s-te Zeile der Speichereinheit AfI, die Zeile As — 2 ist die s-te Zeile der Speichereinheit Af 2, die Zeile As — 1 ist die j-te Zeile der Speichereinheit Af 3, die Zeile 4 s ist die s-te Zeile der Speichereinheit Af 4. Diese Aufteilung ist in Fig. 11 dargestellt; die Spalten sind von I bis 64 numeriert. Die während einer Impulsperiode auszuführenden Operationen sind folgende:

a) Schreiben von 64 Binärzahlen in eine Zeile,

b) Lesen von 256 Binärzahlen in einer Spalte,

c) Wieder-Einschreiben von 192 Binärzahlen.

Während vier aufeinanderfolgenden Impulsperioden werden im Speicher M folgende Operationen ausgeführt :

1. Während der ersten Impulsperiode: Schreiben der Zeilen 4s — 3 in der Speichereinheit Ml und Lesen der Spalte 4s — 3 (Modulo 64). Unter »4s — 3 (modulo 64)« versteht man bekanntlich den Rest bei der Division der Zahl 4s — 3 durch 64; die Division wird abgebrochen, um einen ganzzahligen Quotienten zu bekommen. Während eines jeden Zeitintervalls r = 3,3 Mikrosekunden wird eine Binärzahl in die Zeile 4s — 3 der Speichereinheit AfI geschrieben, und es werden gleichzeitig 4 Bits der Spalte 4a — 3 (modulo 64) gelesen und zwar mit einer Rate von 1 Bit pro Speichereinheit, wobei das Lesen bei den auf den Kreuzungspunkten der Spalten 4s — 3 (modulo 64) und der Zeile 4s — 2 der Speichereinheit Af 2, der Zeile 4s — 1 der Speichereinheit Af 3 und der Zeile 4s der Speichereinheit M4 gelegenen Werten beginnt. Die 64 zuerst gelesenen Binärwerte, d. h. 16 Werte pro Speichereinheit, werden nicht wieder eingeschrieben, während die 192 restlichen Binärwerte gelesen und dann wieder eingeschrieben werden. Da es jedoch nicht möglich ist, mehr als zwei Operationen in ein und derselben Speichereinheit während eines Zeitintervalles r = 3,3 Mikrosekunden durchzuführen, können die 48 Werte in der Speichereinheit AfI, in die Zeile 4s — 3 geschrieben wird, während der laufenden Impulsperiode nicht wieder eingeschrieben werden; sie werden daher in einem Register festgehalten, um dann während der nächstfolgenden 3 Impulsperioden in Gruppen zu je 16 Werten wieder eingeschrieben zu werden, und zwar während der Zeit, die für das Lesen von den Werten, die nicht wieder eingeschrieben werden müssen, vorgesehen ist.

2. Während der zweiten Impulsperiode: Schreiben der Zeile 4s — 2 der Speichereinheit Ml und Lesen der Spalte 4s — 2 (modulo 64). Die hier ausgeführten Operationen sind die gleichen wie die unter 1. beschriebenen, jedoch für die Speichereinheit MI.

3. Während der ditten Impulsperiode: Schreiben der Zeile 4s — 1 der Speichereinheit M3 und Lesen der Spalte 4s — 1 (modulo 64). Wie bei der zweiten Impulsperiode tritt hier auch eine Vertauschung der Speichereinheiten Ml und Af3 ein.

4. Während der vierten Impulsperiode: Schreiben der Zeile 4s der Speichereinheit M4 und Lesen der Spalte 4s (modulo 64). Alle Operationen gelten hier für die Speichereinheit Af 4.

Während der fünften Impulsperiode wird die Zeile 4(s + 1) — 3 in der Speichereinheit Ml geschrieben und die Spalte 4(s + 1) — 3 (modulo 64) gelesen.

Wie in der Speichereinheit AfI so sind auch den Speichereinheiten Af 2, Af 3 und Af 4 Register zugeordnet, die 48 Binärwerte, aus 18 Bits bestehend, speichern können. Die verschiedenen auszuführenden Operationen werden von der Steuerelektronik L gesteuert. Die hier verwendete Arbeitsweise ist der einer bekannten (französische Patentschrift 1 448 794) ähnlich, in der jedoch der Speicher in zwei Einheiten aufgeteilt ist, von denen der erste für Zeilen mit ungeraden der zweite für die mit geraden Nummern vorgesehen ist. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Anzahl der Speichereinheiten beispielsweise auf vier vermehrt werden kann.

Die Binärwerte einer Spalte, die während einer Impulsperiode gelesen werden, gelangen in gleichartige

ίο Decoder Ds und Dc für die Signale sin α bzw. cos a. Wie oben ausgeführt, werden für jeden Teilbereich r = 3,3 Mikrosekunden vier Binärwerte mit 18 Bits gleichzeitig im Speicher Af gelesen, die jedoch vier aufeinanderfolgenden Impulsperioden entsprechen; diese müssen dann in entsprechender zeitlicher Aufeinanderfolge in Analogsignale umgesetzt werden. Die Decoder Ds und Dc müssen daher jeder ein Register enthalten, das vier Werte mit 9 Bits speichern kann; es müssen weiterhin Mittel zur aufeinanderfolgenden Decodierung der vier Binärwerte vorgesehen sein. Die Ausgangsspannung des Decoders Ds wird einer Modulationsstufe Ps zugeführt, wo sie mit dem Signal eines Generators G moduliert wird. Diese Modulation kommt einer Multiplikation mit einem Faktor gleich, der bei Beginn und bei Ende des Lesens einer Spalte klein ist und in der Mitte sein Maximum hat. Der Zweck dieser Maßnahme ist, zu vermeiden, daß die Dopplerfilter, denen die Signale zugeführt werden, angestoßen und zu Schwingungen erregt werden. Es ist nämlich durchaus möglich, daß die erste in der Spalte gelesene Binärzahl — entsprechend einem stark reflektierenden Ziel, das der Radarstrahl in irgendeinem Zeitmoment bei seiner Rotation trifft — bzw. das daraus resultierende Echosignal gleich zu Anfang der Leseoperation sehr stark ist, so daß dann alle Dopplerfilter erregt werden würden. Es ist bekannt, daß die Zeitfunktion, die das Signalspektrum am wenigsten verbreitert, jedoch eine maximale Energie beinhaltet, die Gaußsche Kurve ist; deshalb ist der Faktor (Modulationsspannung von G), mit dem das decodierte Signal multipliziert wird, zeitlich gemäß der Gaußschen Kurve veränderlich gestaltet. Die verschiedenen Werte für den Faktor, deren Anzahl wegen

der Symmetrie der Gaußschen Kurve -r- ist, werden im 2

Generator G (Fig. 8) erzeugt und mittels Signalen aus der Steuerelektronik L aufeinanderfolgend ausgewählt. Diese Signale müssen in dem hier beschriebenen Beispiel eine solche Wiederholungsfrequenz haben, daß vier Signale während der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Lesevorgängen erscheinen, d. h., ihre Impulsperiode muß 3,³/₄ = 0,83 Mikrosekunden sein; diese Signale werden auch zur Decodierung in den Decodern Ds und Dc benötigt.

Die Ausgangssignale der Modulationsstufe Ps werden einem MTI-Filter Fs zugeführt, dessen Durchlaßbereich zwischen einer unteren Grenzfrequenz kfc und einer oberen Grenzfrequenz kFj2 liegt. Der Faktor ergibt sich daraus, daß alle Signale einer Spalte in einer Zeit mTo geschrieben werden, wohingegen das Lesen einer Spalte während einer Zeit u erfolgt, die gleich oder kleiner als To ist. Dieser Prozeß entspricht einer Zeitkompression, die einer Multiplikation der Frequenzen mit dem Faktor k = mToIu entspricht.

Bei dem hier beschriebenen Beispiel ergibt sich ein Faktor k = 300.

Die Ausgangssignale des MTI-Filters Fs enthalten nicht mehr die Komponenten von Festzielen; jedoch

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passiert im Falle eines bewegten Zieles eine und nur Ausgangssignal cos α des Filters 10 c eingegeben wird, eine der Spektrallinien von nF ± fd das Filter. Das Entsprechend dem Vorzeichen der Geschwindigkeit V₁ Filter läßt die innerhalb seines Durchlaßbereiches werden die Signale in der einen Additionsschaltung in liegenden Teile des Spektrums durch, jedoch kann, Phase und in der anderen in Gegenphase auftreten; wie oben bereits ausgeführt, die Ordnungszahl η der 5 d,as ermöglicht es, dieses Vorzeichen aus einem Spektrallinie von nF ± fd, und deshalb die Doppler- Amplitudenvergleich der Ausgangssignale der Addifrequenz fa nicht ermittelt werden. Um die Doppler- tionsschaltungen 11 und 12 zu ermitteln. In Fig. 10 frequenz fa zu bestimmen, wird das Spektrum der ist unterstellt worden, daß die beiden Signale nach Ausgangssignale der Phasendetektoren, das nur noch einer Phasenverschiebung des Signales cos a um +90° die bewegten Ziele enthält, wiederhergestellt. Echo- io in Phase sind; das bedeutet eine Radialgeschwindigsignale von Festzielen sind ja durch das MTI-Filter Fs keit -f V₁ eines sich dem Radargerät nähernden Zieles, bereits eliminiert worden. Wenn die Signale aber nach einer Phasenverschiebung Dazu wird das ausgefilterte Signal mittels Impulsen des Signales cos α um —90° in Phase sind, dann entabgetastet, wodurch die Zeitpunkte des Lesens— mit spricht dies einer Radialgeschwindigkeit—)'! eines gedehnter Zeitskala — reproduziert werden. Die ein- 15 sich entfernenden Zieles. Die Ausgangssignale der zelnen Abtastwerte werden nun so verschoben, daß sie Additionsschaltungen 11 und 12 werden Amplitudendie gleiche relative zeitliche Lage haben, wie sie im detektoren 13 bzw. 14 zugeführt, denen Tiefpaßfilter 15 Zeitpunkt der Speicherung hatten. Die sich ergebende bzw. 16 nachgeschaltet sind.

Signalfolge ist zeitlich gerafft. Diese beiden Opera- Die Anzahl der /; Dopplerkanäle und somit der tionen sind in den F i g. 9a bis 9d dargestellt; F i g. 9a 20 2h Dopplerfilter, die die Filterbatterie aufweisen muß, stellt die Ausgangsspannung des Filters Fs über der resultiert aus einem Kompromiß zwischen der Anzahl, Zeit/ dar; dieses Signal wird mittels der in Fig. 9b die für maximale Empfindlichkeit notwendig wären, dargestellten Impulse abgetastet, die die gleiche Impuls- und einer Mindestanzahl von Filtern, die sich aus der periode von 0,83 Mikrosekunden haben wie die dem gewünschten Unterscheidung der Radialgeschwindig-Generator G aus der Steuerelektronik L zugeführten 25 keit ergibt. Die Batterie der Dopplerfilter FD liefert Impulse. In F i g. 9 c sind die Impulse dargestellt, die 2Λ Ausgangssignale, die einer Schwellenwertschaldie ausgesendete Impulsfolge wiederherstellen, jedoch tung S (F i g. 8) zugeführt werden, die so ausgelegt ist, in schnellerem Rhythmus; es sei hier noch bemerkt, daß nur dasjenige Ausgangssignal der Filterbatterie FD daß eine Synchronisierung vorgesehen sein muß maximaler Amplitude, das einen festgesetzten Pegel zwischen der Nummer der Zeile der gelesenen Spalte 30 überschreitet, ein Ausgangssignal liefert. Da ohnedies und der Nummer des Impulses in der ausgesendeten die Anzahl h der Dopplerkanäle gewöhnlich höher ist, Impulsfolge, der die in die betreffende Zeile geschrie- als es für die Geschwindigkeitsunterscheidung notbenen Echosignale verursacht hat. Die Synchronisie- wendig ist, kann die Schwellenwertschaltung S so ausrung kann erleichtert werden, indem man eine Zeilen- gebildet sein, daß eine Gruppenbildung der Daten bei zahl m wählt, die ein ganzes Vielfaches der Anzahl N 35 der Geschwindigkeitsunterscheidung stattfindet. Wenn der Impulse der Impulsfolge ist. In F i g. 9d ist das man also nur solche Ziele betrachten will, deren aus dieser Quantisierung resultierende Signal dar- Radialgeschwindigkeit zwischen 50 und 1000 m pro gestellt. Die Impulse, die die ausgesendete Impuls- Sekunde liegt bei einer Unterscheidung von 50 m pro folge reproduzieren, werden aus den Taktimpulsen des Sekunde, würden sich 19 Dopplerkanäle, d. h. 38 Zweige Taktgenerators H in ähnlicher Weise aufbereitet, wie 40 ergeben; die Anzahl h der Dopplerkanäle, die zur Eres für die ausgesendeten Radarimpulse geschehen ist, reichung einer nahe dem Optimum liegenden Empfindjedoch unter Benutzung einer 300mal höheren Fre- lichkeit gebraucht werden, ist aber 76, d. h. 152 einquenz wie bei den Radarimpulsen. Es sei daran er- zelne Zweige; jeder entspricht aber 12,5 m pro Seinnert, daß die verschiedenen Operationen für das künde; das führt dazu, jeweils aus vier aneinander anSignal sin α gleichzeitig und synchron mit dem Signal 45 schließenden Zweigen mit dem gleichen Vorzeichen cos α und mittels identischer Schaltungen ausgeführt eine Gruppe zu bilden, um eine Geschwindigkeitswerden. Die an den Ausgängen von Rs und Rc gleich- Unterscheidung von 50 m pro Sekunde zu bekommen, zeitig auftretenden Signale sin α und cos α gehören zur Die Schwellenwertschaltung S hat also dementspregleichen Entfernungszone und werden einer Batterie chend 38 Ausgänge, die von 1 bis 38 numeriert sind, von Dopplerfiltern FD (F i g. 8) zugeführt, die das 50 von denen jeder einem Bereich von 50 m pro Sekunde ganze Band von Dopplerfrequenzen überdeckt, das entspricht; an einem gewissen Zeitpunkt während es zu ermitteln gilt. einer Impulsperiode steht.auch immer nur an einem In Fig. 10 ist einer der Dopplerkanäle in seiner der 38 Ausgänge ein Signal an. Es sind noch zwei Gesamtheit als Blockschaltbild dargestellt; jeder weitere Ausgänge 39 und 40 vorgesehen, von denen Dopplerkanal entspricht einer bestimmten Radial- 55 der Ausgang 39 ein Signal ausgibt (»Echo vorhanden«), geschwindigkeit eines Zieles. Die Signale sin α und wenn das Signal eines der Kanäle den festgesetzten cos α werden Filtern 10s bzw. 10 c (Dopplerfilter) zu- Pegel überschreitet; am Ausgang 40 wird die Amplitude geführt, die auf eine Dopplerfrequenz Z₁ abgestimmt des Echosignales angezeigt.

sind, die einer Radialgeschwindigkeit V₁ eines sich Es ist weiterhin eine Codiereinrichtung V vornähernden oder sich entfernenden Zieles entspricht. 60 gesehen, die mit den insgesamt 40 Ausgängen der Um die Bewegungsrichtung zu ermitteln, sind mehrere Schwellenwertschaltung verbunden ist; diese Codier-Anordnungen bekannt. Bei der hier in Fig. 10 dar- einrichtung dient dazu, um die Lage der einzelnen gestellten Anordnung wird das aus dem Filter 1Oj Zweige der Dopplerkanäle innerhalb der Entfernungskommende Signal sin α zwei identischen Additions- bereiche zu codieren; die Codiereinrichtung V gibt die schaltungen 11 und 12 zugeführt, denen auch das in 65 Signale in Form eines Parallel-Binärcode mit 6 Bits einem Phasenglied 17 um +90° phasenverschobene aus, von denen 5 Bits für den Wert der Geschwindig-Ausgangssignal cos α des Filters 10c bzw. das in keit und einer für ihr Vorzeichen gebraucht werden, einem Phasenglied 18 um —90° phasenverschobene Die Codiereinrichtung V codiert auch die maximale

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Amplitude des Echosignales, beispielsweise in Form eines 4-Bit-Code, was dem Vorhandensein bzw. dem NichtVorhandensein eines Echosignales entspricht. Die Codesignale werden in ein Register R eingeschrieben, in das ebenfalls der 6-Bit-Code für die gefundene Entfernungszone eingeschrieben wird, d. h. der Code für die gelesene Spalte, die von der Steuerelektronik L bestimmt wird, und der Code für den Azimut, entsprechend dem Maximum der Amplitude des Echosignales. Das Register R enthält also bei jeder Impulsperiode in codierter Form alle Daten, die in jeder Entfernungszone abgeleitet werden können. Diese Daten sind zur direkten Eingabe in einen Computer geeignet.

Die Schaltungen, die es erlauben, den genauen Azimut eines Zieles, das ein Echosignal verursacht hat, festzustellen, sind in F i g. 8 nur angedeutet worden. Dazu ist in der Hauptsache ein Speicher B vorgesehen, der eine Anzahl von m aufeinanderfolgenden Binärwerten für die m Azimutrichtungen der Radarantenne zu speichern vermag; die in Zeilen des Speichers B entsprechen den m Zeilen des Speichers M, und die Speichervorgänge im Speicher B erfolgen synchron zu denen des Speichers M, so daß die Numerierung der Zeilen in beiden Speichern gleich ist. Die zeitliche Lage der maximalen Amplitude des Echosignales in bezug auf den Beginn des Lesevorganges einer Spalte wird durch eine Steuerschaltung 20 bestimmt, so daß die betreffende Zeile im Speicher M erkannt werden kann, in die das Signal mit der maximalen Amplitude eingeschrieben worden ist; dadurch kann auch die im Speicher B abzulesende Zeile (mit Wiedereinschreiben) bestimmt werden, um den Azimut zu ermitteln, bei dem das Signal mit der größten Amplitude empfangen worden ist.

Es ist jedoch zu ersehen, daß die Zeit des Auftretens

ίο des größten Echosignals nicht immer direkt die Lage des Signalmaximums, das aus einer Spalte gelesen wird, angibt, weil ja eine Verschiebung des Maximums infolge der Modulation (Generator G, Modulatoren P; F i g. 8) eingetreten ist; eine solche Verschiebung wird immer dann beobachtet werden, wenn die Maxima des Modulationssignales und des aus der Spalte abgelesenen Signales nicht zusammenfallen.

Da die Speichervorgänge in den Speichern M und B synchron erfolgen, kann der Speicher B auch in den Speicher M mit einbegriffen werden.

Bei der in F i g. 8 dargestellten Schaltung wird ein MTI-Filter benutzt, das die Signalkomponenten eliminiert, die nahe bei der Frequenz Null liegen; es können jedoch auch Filter eingesetzt werden, die andere Frequenzen eliminieren, insbesondere die Dopplerfrequenz, die sich ausbildet, wenn das Radargeiät in einem fliegenden Objekt montiert ist.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kohärentes Impuls-Doppler-Radargerät mit ungleichen zeitlichen Abständen der Sendeimpulse, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendezeitpunkte um einen Mittelwert (Pseudoperiode) entsprechend der Gaußschen Fehlerverteilungskurve schwanken, daß in an sich bekannter Weise in ZF-Lage durch Phasenvergleich (Phasendetektor 3, 4) der empfangenen Signalfolge mit dem gesendeten Signal zwei in der Phase um π/₂ verschobene Signalfolgen gewonnen und in zwei getrennten, identischen Kanälen (s, c) gleichzeitig verarbeitet werden, daß in jedem Kanal die Signalfolge in der Entfernung quantisiert (Entfernungstorschaltungen Es, Ec), analog-digital-gewandelt (Cs, Cc) und in einem Kernspeicher (M) eingeschrieben wird, wobei der Beginn des Einschreibens synchron mit dem Sendezeitpunkt ist und wobei die Zahl der Ebenen des Kernspeichers durch die Wortlänge, die Zahl der Spalten durch die Zahl der Entfernungselemente und die Zahl der Zeilen durch die Zahl der zu erwartenden Echos von einem Ziel bestimmt ist, daß der Speicher (M) spaltenweise mit gegenüber dem Schreibvorgang erhöhter Geschwindigkeit gelesen wird, daß die gelesenen Signale digital-analog-gewandelt (Ds, Dc) und gemäß der Gaußschen Fehlerverteilungskurve gewichtet werden (Modulationsstufe Ps, Generator G), daß die gewichteten Signale einem »MTI«-Filter (Fs, Fc) zum Unterdrücken der Festzielechos zugeführt werden, daß das Ausgangssignal des »MTI«-Filters mit dem Lesetakt abgetastet wird (Rs, Rc), daß die Abtastwerte zeitlich so verschoben werden, daß sie mit entsprechender Zeitkompression an den Sendezeitpunkten liegen, daß die Signale beider Kanäle anschließend je auf eine Vielzahl von Dopplerflltern (FD) zur Ermittlung der Geschwindigkeit gegeben werden und daß aus den Ausgangssignalen der zusammengehörigen Dopplerfilter (z. B. 10 s, 10 c) das Vorzeichen der Geschwindigkeit (v) ermittelt wird.

2. Kohärentes Impuls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kernspeicher in vier getrennte Teile (Ml bis MA) mit je einer Schreib-Lese-Steuerung (L) aufgeteilt ist.