DE1591295A1 - Puls-Doppler-Radargeraet - Google Patents

Description

The Marconi Company Limited 15 91295 English Electric House, Strand London, W.C.2.₇ England

Ulm/Donau, 10. November 196? FE/PT-Sch/ba -

"Puls-Doppler-Radargerät"

Die Erfindung betrifft ein Puls-Doppler-Radargerät»

Die Ausgangsschwingungen des Senders eines Puls-■Doppier-Radargerätes sollten idealerweise einen Wellenzug darstellen, der aus zeitgestaffelten Abschnitten besteht; von denen jeder eine Länge gleich der gewünschten Impulslänge hat und von denen jeder zu einem Zeitpunkt beginnt, der von deaa Beginnzeitpunkt des unmittelbar vorangehenden Impulses exakt den Abstand einer iTcpulsfolgeperiode besitzt. Mit anderen Worten sollte idealerweise die Phase der Hochfrequensschwingung zum Beginn eines jede» Impulse3 direkt mit der Phase der Hochfrequenzschwingung am Ende des vorangehenden Impulses in Beziehung otehsn durch einen Betrag; der durch die Frequenz der Hochfrequenzschwingung

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und das Zeitintervall zwischen dem Ende des einen Impulses und dem Beginn des nächsten Impulses bestimmt ist· In der Praxis reicht es aus, eine annähernd konstante Beziehung zwischen der Phase zu Beginn des einen Impulses und derjenigen zu Beginn des nächsten zu gewährleisten«

Wegen der vorerwähnten Erfordernisse sind beträchtliche Schwierigkeiten zu überwinden, wenn versucht wird, einen gepulsten Mikrowellenoszillator als Sender eines PuIs-Doppler-Radargerätes zu verwenden, und zwar wegen der nach einem statistischen Gesetz vorlaufenden Startvorgänge derartiger Oszillatoren; die durch solche Oszillar toren erzeugten Schwingungen werden nämlich in erster Näherung durch Schaltungsrauschen angefacht bzw. getriggert, wodurch die vorerwähnten Bedingungen für die Phasenbeziehungen von Impuls zu Impuls nicht erfüllt werden·

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ι ein Puls-Dopp-1errRadargerät anzugeben, das diese Bedingungen erfüllt und hierbei gepulste Mikrowellenoszillatoren in seinem Sender verwendbar macht.

Die Erfindung besteht bei einem Puls-Doppler-Radargerät einerseits mit einem den Radarsender darstellenden Sende-

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frequenz^Mikrowellenoszillator, der einen MikroTcelien-Reeona· tor, beispielsweise einen Hohlraunireeonator, enthält, und andererseits mit eineni Überlagerungefrequenz-Oszillator, dessen Frequenz sich von der Sendefrequenz in positiver oder negativer Richtung um die Zwischenfrequenz dee Radarempfangers unterscheidet, darin, daß ■- zum Erzwingen einer vorgegebenen Anfangsphase jeden Sendeimpulses nach dem an sich bekannten Prinzip der Anfangsphaseninjektion - ein Energieanteil der Schwingungen des Überlagerungsfrequenz-Oszillators in den Resonator injizierbar ist.

Unter dem Prinzip der Anfangsphaseninjektion - das im anglo-ataerikanischen Sprachbereich als "injection phase priming¹¹ bekannt ist - versteht man bekanntlich die Einschleusung einer kontinuierlichen Schwingung der Oszillatorfrequenz in den Resonanzkreis oder die Resonanzanordnung eines impulsförmige Schwingungen abgebenden Oszillators, wobei die Amplitude der eingeschleusten Schwingung viel größer als die mittlere Amplitude des Schaltkreisrau·· schens des Oszillators ist. Hierdurch ist die Phase jedes vom Oszillator abgegebenen Impulses nicht mehr willkürlich {lach einem statistischen Gesetz, sondern zur Phase der eingeschleusten Schwingung immer in vorgegebener Beziehung.

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-ft-

Sine ÄUisfübrungsf©fin der Erfindung besteht au· einem Puls· Doppler-RadargerEt, das einenMifcröwell«n-©«zilietor mit einem Ho^frequen^Resönanzkreis oder einer Hochfrequenz·** Resonanzanordnung enthältV wobei der Oscillator ά*η Radar· sender darstellt; weiterhin enthält dieses Radargerät einen Kanal mit einem Zirkulator, der mindesten» drei Arm· enthält und den Mikrowellen-Oszillator mit Strahlungemitteln verbindet j ferner ist ein Örtlicher Oszillator vorgesehen, der so angeordnet und geschaltet ist, daß er empfangene Echoschwingungen in einer angeschlossenen Mischstufe in Zwischenfrequenzschwingurigen umsetzt; und schließlich sind Mittel zur Injektion von Schwingungen des örtlichen Oszillators in den Resonanzkreis bzw« die Resonanzanordnung über den Zirkulator mit auereichender Stärke vorgesehen, um eine Anfangsphaseninjektion ru bewirken, wobei die Betriebsfrequenz des Radarsenders so eingestellt wird, daß sie gleich der Frequenz des Örtlichen Oszillators plus oder minus der Zwischenfrequenz ist.

Vorzugsweise ist der Mikrowellen-Oszillator des erfindungsgemäßen Radargerätes ein solcher vom sogenannten Gunn-Dioden-Typ} die Erfindung ist jedoch nicht auf diesen Typ eines Hikrowellen-Oszillators beschränkt; vielmehr können auch andere Arten von Mikrowellen-Oszillatoren in Verbiri-

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dung mit der Erfindung vorteilhaft benutzt werden, vorauegeeetzt, sie erzeugen im Betrieb in der Regel nicht impulamäßige Rausehetörungen derartiger Amplitude, daßsie nach dem Prinzip der Anfangsphaseninjektion nicht mehr steuerbar sind· So erzeugen beispielsweise einige Arten von Magnetron-Mikrowellen-Oszillatoren sehr erhebliche impulsfömige Rauschstörungen bei Anodenspannungen, die geringfügig kleiner als diejenigen sind, die zum Schwingungsanregen erforderlich sind; derartige Oszillatoren sind daher ungeeignet zur Verwendung im erfindungsgemäßen Radargerät·

Ein weiteres, besonders vorteilhaftes Ausführungsbeiapiel der Erfindung enthält einen gepulsten Mikrowellen-Oszillator, der über einen Ferritzirkulator und einen Duplexer mit einer kombinierten Sende- und Empfangs-Radarantenne verbunden ist· Die Empfangsschwingungen dieser Antenne werden über den Duplexer einer Mischstufe zugeführt, die weiterhin mit den Schwingungen einer stabilisierten örtlichen Oszillators beaufschlagt wird und eine gewünschte Zwischenfrequenz erzeugt. Bei diesem Ausführungebeispiel der Erfindung ist weiterhin ein Richtkoppler vorgesehen, der örtliche Schwingungen dem Kanal zwischen dem Örtlichen Oszillator und der Mischstufe entnimmt und sie über den

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Zirkulator dem Resonanzkreis bzw. der Resonanzanordnung dee Mikrowellen-Oszillators zuführt.

In der Abbildung ist in Form eines vereinfachten Block· •chaltbildes ein Doppler-Radargerät nach der Erfindung, soweit es zu seinem Verständnis erforderlich ist, gezeigt·

Mit 1 ist in der Abbildung ein gepulster Radarsender bezeichnet. Er besteht aus einem Mikrowellen-Oszillator, beispielsweise einem solchen des Gunn-Dioden-Typs, mit einen üblichen, nicht getrennt gezeigten Hochfrequenz-Resonanzkreis, insbesondere einem Hohlraumresonator, und wird durch Impulse aus einem Impulsgenerator 2 gepulst. Diese mit 1 bezeichnete Anordnung ist über zwei Arne eines dreiarmigen Ferritzirkulators 3 mit einem an sich bekannten Duplexer 4 verbunden, der selbst wiederum die Sendeschwingungen in eine kombinierte Sende-Empfangs-Radarantenne 5 einspeist. Von der Antenne 5 empfangene Echoschwingungen werden über den Duplexer k einer Mischstufe 6 zugeführt, deren zweiter Eingang mit einem örtlichen Oszillator 7 verbunden ist, um eine gewünschte Zwischenfrequenz an ihrem Ausgang OUT zu erzeugen. Der örtliche Oszillator 7 wird gesteuert und stabilisiert von einer Bezugsfrequenzquelle 8. Der überwiegende Ener-

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mm- "7"- —

gieantexl der Schicingungen des Oscillators 7 wird der Miechstufe 6 zugeführt, aber ein kleiner Teil dieser Schwingunge« energie wird über einen Richtkoppler 9 dem dritten Arm des Zirkulator»' 3 zugeführt, der ihn in den Resonanzkreis bzw* den Mikrowellen-Resonator oder Hohlraumresonator des Mikro·- Wellen-Oszillators 1 einschleust ^

Die Betriebsfrequenz des als Sender fungierenden Oszillators 1 ist derart eingestellt, daß sie gleich derjenigen des örtlichen Oszillators plus oder minus der Zwischenfrequens ist. Wenn der Mikrowellen-Oszillator gepulst wird, werden seine Frequenz und Phase anfangs durch die dann iiu Mikrowellen-Resonator des Oszillators befindlichen Schwingungen des Örtlichen Oszillators bestimmt. In Abhängigkeit vom laufenden Ansteigen der Mikrowellen-Ausgangsleistung des Oszillators 1 über einen Wert, der viel größer als die.vom örtlichen Oszillator eingeschleusten Schwingungen ist, wandert die Sendefrequenz auf ihren normalen Wert zurück und sie bleibt dann bei diesem Wert für die Restdauer des jeweiligen Impulses* Selbstverständlich ist hiermit ein Phasenwechsel verbunden, aber da der Startpunkt für diesen Phasenwechsel durch die eingeschleusten Schwingungen des örtlichen Oszillators bestimmt ist und dieser Startpunkt sich exakt bei jedem Impuls wiederholt, werden die praktischen Erfordernisse für ein Puls-Doppler-Radargerät trotzdem erfüllt.

Claims (2)

1. -^:a a "·

   1« Puls^Doppler-Ha^ärgerät ^eiiiÄrseits mit einem .,«£* Radar τ .·■ sender fungierenden Sendeirequ^^z^ilikrowelle^O9«i3J<atbr, der einen Mikrowellen~Resonatorι beispielsweise einen,;Hohlr raurnresonrator, enthalt, und andererseits mit einem überlage rungsfrequenÄ-Osziliator, dessen Frequenz eiel» von dej? freqUeriz in pösitivei· oder .negativer Richtung um ,die frequenz des Radär'empfangers* unterscheidet, dadurcfa gekennzeichnet, daß - zum EriEwingen' einer. vorgegebenen Anfangs- = phase jeden Sendeimpulses.nach*den an sich bekannten,Prin- · zip der AnfangspnaSeniftjektion ~ -ein- Energieanteil^ der _: Schwingungen des tJb^rlagerung^frequenZi-Oezillaitors in -den·■-,.., Resonator in j izi«rbar ist ₄ ^ --ν. ■---■ - .- ,.,-;.. -/ ' · .: .:-..- r
2. 2. Puls»Doppler-=Radargerüt Jiacii Ansprucli^ 1, d^dQrcll gekenn^ aeichnet _f daß - der"' .Resonator an ·■ #ie S«ndeaJii«nne oder gegebe nenfäirs an den öuplexer de« Ba4ar;ger|H;®s iiber #iäe, Mikro-· wellenweicfcie angeschlossen ist urid dajß'der der Schwingungen des tiberl^geruns^frfiquena über die MikrowellenweAche iii den JElesoiia^or iajizi^erbar i

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   3· Puls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß als Mikrowellenweiche ein mindestens dreiarmiger Zirkulator vorgesehen ist*

   %« Puls-Doppler-Radargerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Mikrowellen-Oszillator des Radargerätes ein solcher vom Gunn-Dioden-Typ vorgesehen ist· .

   5* Radargerät nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet! daß ein Ferritzirkulator zwischen den !Mikrowellen—Oszillator und die Antenne bzw. den Duplexer des Radargerätes geschaltet ist, daß eine Mischstufe vorgesehen ist, der einerseits die Empfangsschwingungen des Radargerätes und andererseits die Schwingungen des Überlagerungsfrequenz-Oszillators zuführbar sind, daß weiterhin ein Rientkoppler zur Entnahme eines Energieanteils der Schwingungen vorgesehen ist, die auf dem Kanal zwischen dem Überlagerungsfrequenz-Oszillator und der Mischstufe übertragen werden- und daß Mittel zur Zuführung dieser vom Riehtkoppler entnommenen Schwingungen auf den Mikrowellen-Resonator über den Zirkulator vorgesehen sind.

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