DE1616345C3 - Pufs-Doppter-Radargerät mit Kohärenzdemodulator im Hochfrequenzteil - Google Patents

Description

35

Die Erfindung betrifft ein Puls-Doppler-Radargerät mit einem auf der Sendefrequenz kontinuierlich und amplitudenkonstant schwingenden Hochfrequenzoszillator, dessen Schwingungen sowohl dem. Radarsender als auch dem Radarempfänger zugeführt werden, und mit einem empfangsseitigen Kohärenzdetektof, dem ■ mindestens ein Dopplerfilter nachgeschaltet ist.

F i g. 1 zeigt in einem Blockschaltbild den typischen Aufbau eines solchen bekannten Radargerätes, mit dem vorteilhaft die Anzeigeunterdrückung von Festzielen durchführbar ist.

Mit 1 ist in F i g. 1 ein Hochfrequenzoszillator (HF-Oszillator) bezeichnet, der kontinuierlich und amplitudenkonstant schwingt und der einerseits als Steuerspannungsgenerator für die Hochfrequenzschwingungen eines mit 2 bezeichneten Radarsenders fungiert und andererseits einen Einseitenband-Mischer 3 ansteuert, d. h. mit anderen Worten, dessen Schwingungen sowohl dem Radarsender als auch dem Radarempfänger zugeführt werden. An den zweiten Eingang des Einseitenband-Mischers 3 ist ein Zwischenfrequenzoszillator (ZF-Oszillator) 4 angeschlossen, der auf der Zwischenfrequenz des Radarempfängers schwingt. Am Ausgang des Einseitenband-Mischers 3 liegt ein Einseitenbandfilter 5, das allein die Mischfrequenz für einen an seinen Ausgang angeschlossenen Hochfrequenz-Mischer (HF-Mischer) 6 hindurchläßt; dessen zweiter Eingang ist an die Empfangsantenne angeschlossen.

Selbstverständlich müssen die Sende- und Empfangsantennen nicht durch zwei getrennte Antennen realisiert sein; es kann an ihrer Stelle vielmehr in an sich bekannter Weise eine einzige Sende-Empfangs-Antenne angeschlossen werden.

Am Ausgang des Mischers 6 befindet sich unter Zwischenschaltung eines Zwischenfrequenzverstärkers (ZF-Verstärker) 7 ein Kohärenzdetektor 8, dem als Bezugsschwingungen die Ausgangsschwingungen des Oszillators 4 zugeführt werden. Bei Empfang von Zielechoschwingungen, die von gegenüber dem Radargerät bewegten Zielen herrühren, entsteht am Ausgang des Kohärenzdetektors 8 eine in der Amplitude mit der Dopplerfrequenz modulierte Impulsfolge.

In Fig/1: ist unterstellt, daß das Radargerät als Such-Radargerät im Gegensatz zu einem Zielverfolgungs-Radargerät eingesetzt werden soll; deshalb ist an den Kohärenzdetektor 8 eine Anzahl π von Kanälen angeschlossen, die jeweils am Eingang und Ausgang . synchron gesteuerte Entfernungstore 9i bis 9„ bzw. 1Oi bis 1O_n enthalten sowie jeweils mindestens ein Dopplerfilter 11, einen Verstärker 12, einen Demodulator 13 und .einen Tiefpaß 14. An den mit Video bezeichneten Ausgängen der Entfernungstore 1Oi bis 10„ erscheinen Videosignale, die allein von bewegten Zielen herrühren und keine Festzielkomponenten aufweisen.

Für den Anwendungsfäll als Zielverfolgungs-Radargerät wird üblicherweise die gleiche Hoch- und Zwischenfrequenztechnik wie beim Radargerät nach Fig. 1 angewendet, jedoch tritt an die Stelle der η Kanäle eine nachstimmbare Verfolgungseinrichtung.
. Es ist auch bekannt, die bisher beschriebenen Radargeräte dahingehend abzuändern, daß der Hochfrequenzoszillator 1 direkt die Mischfrequenz für den Mischer 6 erzeugt und daß dann die Steuerfrequenz für den Sender 2 mittels eines Einseitenband-Mischers erzeugt wird.

Es ist ferner auf verschiedene Weise möglich, zwei Frequenzen für Senden und Empfangen zu erzeugen, deren jeweilige Differenz zu der in den Kohärenzdetektor einzuspeisenden Frequenz identisch ist.

Beispielsweise der Literaturstelle S k ο 1 η i k M. L, »Introduction to Radar Systems«, McGraw-Hill 1962, S. 114 bis 117, insbesondere Fig. 4.1(b), ist das Merkmal eines Puls-Doppler-Radargerätes der einleitend genannten Art entnehmbar, den Kohärenzdetektor im Gegensatz zur vorliegenden F i g. 1 unmittelbar an den Hochfrequenzeingang (Antenne) des Radarempfängers zu legen und sowohl den Bezugsschwingungseingang des Kohärenzdetektors als auch den Hochfrequenzeingang der Sendertaststufe unmittelbar an den kontinuierlich und amplitudenkonstant schwingenden Hochfrequenzoszillator anzuschließen.

Alle diese bekannten Methoden erfordern bei ihrer Realisierung allerdings einen erheblichen technischen und wirtschaftlichen Aufwand. Nachteilig ist hierbei auch, daß kaum verhindert werden kann, daß unerwünschte Frequenzen (Störschwingungen) die Betriebsweise des Radargerätes stören. Zur Vermeidung dieser Störungen sind zusätzliche Filter hoher Selektion erforderlich, die wiederum eine sehr hohe Frequenzkonstanz des Hochfrequenzoszillators bedingen, da andernfalls die benötigte Frequenz außerhalb der Filterbereiche liegt.

Dadurch wird aber ein Wechsel der Betriebsfrequenz des Radargerätes erschwert, der zum Ausweichen von Störsignalen oft erwünscht ist. Schließlich ist es bei sehr hohen Frequenzen bekanntlich schwierig, die benötigten Leistungen durch einen Mischvorgang zu erhalten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die beschriebenen bekannten Puls-Doppler-Radargeräte

hinsichtlich ihres technischen und wirtschaftlichen Aufwandes unter gleichzeitiger Vermeidung der angeführten Nachteile wie des Empfangs von Störschwingungen zu vereinfachen.

Die Erfindung besteht bei einem Radargerät der eingangs angegebenen Art mit dem vorstehend genannten bekannten Merkmal darin, daß der Frequenzdurchlaßbereich des mindestens einen Dopplerfilters oberhalb des durch den Funkeleffekt bedingten Rauschens in einem in an sich bekannter Weise über der Spektrallinie der Pulsfolgeperiode liegenden Bereich gewählt ist, jedoch noch tief genug, daß die spektrale Leistungsdichte der Dopplerschwingungen im Vergleich zu deren Grundwellen-Leistungsdichte noch nicht wesentlich geschwächt ist.

F i g. 2 zeigt eine Ausführungsform der Erfindung im Blockschaltbild, dessen einzelne Blöcke, soweit sie mit denjenigen nach F i g. 1 funktionell identisch sind, mit gleichen Bezugszeichen wie in F i g. 1 versehen sind und, soweit sie funktionell ähnlich sind, zusätzlich zum Bezugszeichen einen' aufweisen.

Beim Radargerät nach Fig.2 befindet sich der Kohärenzdetektor 8' unmittelbar am Hochfrequenzeingang (Antenne) des Empfängers. Als Bezugsschwingung wird am Kohärenzdetektor 8' die gleiche Ausgangsschwingung des Hochfrequenzoszillators 1 zugeführt, die die Hochfrequenzschwingungen des Radarsenders 2 steigert. An den Detektor 8' ist ein Videoverstärker 15 angeschlossen, und an dessen Ausgang liegen in Analogie zum Anwendungsbeispiel des Radargerätes nach F i g. 2 wiederum π Kanäle mit Entfernungstoren 9' und 10', Dopplerfiltern 1Γ, Verstärkern 12', Demodulatoren 13' und Tiefpässen 14'. Die Bausteine dieser Kanäle weisen teilweise deswegen Bezugszeichen auf, die sich von den vergleichbaren Bezugszeichen des Radargerätes nach F i g. 1 durch einen ' unterscheiden, weil im Sinne der Erfindung die in den Kanälen vorgesehenen Dopplerfilter 11 nicht auf die Doppler-Grundwellen, sondern außerhalb des Funkeleffektrauschens auf Doppler-Oberwellen zur Ausnutzung der bei höheren Frequenzen liegenden Spektrallinien der impulsförmigen Dopplerschwingungen abzustimmen sind. Wichtig ist hierbei, daß die spektrale Leistungsdichte 5, die bei Rechteckimpulsen der Länge τ durch

die Funktion _

sin π/τ

beschrieben wird, noch nicht wesentlich gegenüber der Leistungsdichte bei niedrigen Frequenzen /geschwächt ist.

Zweckmäßigerweise liegt das Durchlaßband der Filter wenig oberhalb 200 kHz, wodurch erreicht wird, daß der Radarempfänger eines Radargerätes nach der Erfindung einem normalen Überlagerungsempfänger mit Zwischenfrequenzverstärkung an Empfindlichkeit praktisch nicht nachsteht. Besonders vorteilhaft erweist sich hierbei die Verwendung elektromechanischer Filter als Dopplerfilter.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Puls-Doppler-Radargerät mit einem auf der Sendefrequenz kontinuierlich und amplitudenkonstant schwingenden Hochfrequenzoszillator, dessen Schwingungen sowohl dem Radarsender als auch dem Radarempfänger zugeführt werden, und mit einem empfangsseitigen Kohärenzdetektor, dem mindestens ein Dopplerfilter nachgeschaltet ist, wobei der. Kohärenzdetektor unmittelbar am Hochfrequenzeingang des Radarempfängers liegt und der Bezugsschwingungseingang des Kohärenzdetektors sowie der Hochfrequenzeingang der Sendertaststufe unmittelbar an den Hochfrequenzoszillator angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet,' daß der Frequenzdurchlaßbereich des mindestens einen Dopplerfilters (H') oberhalb des durch den Funkeleffekt bedingten Rauschens in einem in an sich bekannter Weise über der Spektrallinie der Pulsfolgeperiode liegenden Bereich gewählt ist, jedoch noch tief genug, daß die spektrale Leistungsdichte der Dopplerschwingungen im Vergleich zu deren Grundwellen-Leistungsdichte noch nicht wesentlich geschwächt ist.

2. Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzdurchlaßbereich des

_t mindestens einen Doppelfilters (H') wenig oberhalb *200 kHz gewählt ist. . . ■■■,■■:.

3. Radargerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das mindestens eine Dopplerfilter (11 ') ein elektromechanisches Filter ist.