DE1766493B1 - Zielverfolgungs radargeraet mit strahlnachfuehrung durch phasensteuerung der von antennenelementen abgestrahlten impulse - Google Patents

Description

ordinaten eines Ziels und erzeugt Daten, die zur io Verwendung findet. Sowohl bei den Geräten mit Bestimmung der Bahn des Ziels sowie dessen zu- schrittweiser Leitstrahldrehung als auch bei denkünftiger Lage dienen. Verfolgungsradargeräte lassen jenigen mit konischer Abtastung erfordert die Messich grob in zwei Klassen einteilen, nämlich in solche sung der winkelmäßigen Abweichung in zwei senkmit in aufeinanderfolgenden Schritten erfolgender recht aufeinanderstehenden Koordinatenachsen das Leitstrahldrehung und solche mit gleichzeitiger Leit- 15 Senden und Empfangen mehrerer Impulse. Im Zeitstrahlbildung. Die von einem solchen Radargerät Intervall, in dem eine Messung mit einem der beiden erzeugten Informationen werden üblicherweise auf derartigen Geräte durchgeführt wird, nimmt die einer Kathodenstrahlröhre dargestellt, wo sie von winkelmäßige Genauigkeit ab, wenn die Folge von einer Bedienungsperson betrachtet werden können; Echoimpulsen neben der durch die Abtastung erzeuges ist aber auch möglich, sie einem System zur 20 ten Modulation noch andere Amplitudenmodulations-Ermittlung der Zielbahn, der Geschwindigkeit des komponenten enthält. Sind nämlich in der Echo-Ziels und möglicher zukünftiger Positionen zuzu- impulsfolge weitere Amplitudenmodulationskompoführen. nenten vorhanden, die beispielsweise auf einen zeit-

Radargeräte mit in aufeinanderfolgenden Schritten lieh veränderlichen scheinbaren Querschnitt des Ziels erfolgender Leitstrahldrehung, zu denen auch Radar- 25 zurückzuführen sind, so leidet die Zielgenauigkeit, gerate mit konischer Abtastung gehören, schicken und zwar besonders dann, wenn die Frequenzkompoeinen Antennenstrahl um ein Ziel herum, und zwar nenten dieser zeitlichen Änderungen bei oder nahe in Form einer Folge aufeinanderfolgender Impulse. bei der Frequenz der konischen Abtastung oder Jeder vom Ziel reflektierte Impuls enthält eine Infor- derjenigen der schrittweisen Leitstrahlverstellung mation über die Entfernung. Es sind jedoch minde- 30 liegen. Auf diese Weise treten in der Steuerung von stens drei Impulse erforderlich, um die Winkellage Servoelementen in den Steuerschleifen für die Andes Ziels in einem zweidimensionalen System anzu- tenne Fehler auf.

geben. Monopuls-Radargeräte mit simultaner Leitstrahl-

Eine weitere Entwicklung der Radargeräte mit in drehung vermeiden die Fehler, die auf die relativ aufeinanderfolgenden Schritten erfolgender Leit- 35 niederfrequenten Amplitudenänderungen des Ziels Strahldrehung stellen die Radargeräte mit konischer zurückzuführen sind, da die sich auf die Winkellage Abtastung dar, bei welchen ein versetzter Antennen- beziehende Information aus jedem Impuls mittels strahl kontinuierlich rotiert. Dies stellt einen Gegen- eines Phasen- und/oder Amplitudenvergleichs der satz zu den Geräten dar, bei denen der Radarstrahl verschiedenen Keulen gewonnen wird. Eine Amplischrittweise, d. h, diskontinuierlich zwischen drei 40 tudenveränderimg des Echosignals von Impuls zu oder vier diskreten Positionen verstellt wird, wie Impuls hat keinen Einfluß auf die Zielgenauigkeit, dies bei den Geräten mit in aufeinanderfolgenden wenn die Bestimmung der Winkellage durch die Schritten erfolgender Leitstrahldrehung der Fall ist. Verarbeitung eines Impulses von zwei oder mehr Bei einem Radargerät mit konischer Abtastung wird Strahlen erfolgt, statt mehrere Impulse eines einzigen das Echosignal dazu verwendet, ein Fehlersignal 45 Strahls zur Erzeugung dieser Information heranzufür eine Steuerschaltung zu erzeugen, die den Radar- ziehen. Obwohl nun Monopuls-Geräte mit simultaner strahl rotieren läßt und nachführt und so die Strahldrehung eine größere Genauigkeit gewähr-Antenne stets auf das Ziel gerichtet hält. leisten, so sind sie doch insofern nachteilig, als sie

So verwendet ein bekanntes Radargerät eine einen Mehrkanalempfänger zur Verarbeitung der konisch verlaufende Strahlablenkung, welche durch 50 Echokeulen erforderlich machen,
vier Phasenschieber erzeugt wird, die jeweils ein Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

Antennenelement speisen. Dabei können Ablenk- ein Zielverfolgungs-Radargerät der eingangs erwähnfrequenzen bis zu 2,3 GHz erzielt werden (»Conical ten Art zu schaffen, das unter Beibehaltung der Scan Array Uses Variable Phase Shifters« von Zuverlässigkeit und der Vielseitigkeit eines Radar-L. R. Young et al. in »Electronics«, 29. November 55 geräts mit Strahlsteuerung die Vorteile der Geräte 1963, S. 30 bis 32). mit schrittweiser Strahldrehung und simultaner

Bei einem anderen bekannten Radargerät wird Strahlbildung in sich vereinigt.

eine sägezahnförmige Strahlablenkung während der Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung durch

Zeitdauer eines Abtastimpulses durchgeführt (»Elec- ein Gerät gelöst, das gekennzeichnet ist durch eine tronic Sector-scanning techniques fort height-finding 60 zweite Steuerschaltung an sich bekannter Art, welche radar systems« von D. E. N. Davies in »Electronics die Phase der von der ersten Steuerschaltung erzeugten Impulse vor der Abstrahlung während der Zeitdauer eines jeden Impulses zur Führung des Antennenstrahls in einer konischen Bahn und somit zur 65 Erzeugung einer von der Zielablage abhängigen Amplitudenmodulation der Echosignale laufend ändert.
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den

and Power«, Oktober 1964, S. 368, 369).

Beide zuletzt erwähnten Radargeräte weisen jedoch eine geringe Zielgenauigkeit auf, wie dies weiter unten näher erläutert wird.

Radargeräte mit simultaner Leitstrahlbildung arbeiten mit »Monopuls«-Verfahren, um mehrere Strahlkeulen gleichzeitig zu verarbeiten und so aus

3 4

Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Be- und 16 verbunden, und er erzeugt ein hochfrequentes Schreibung, die der Erläuterung eines in der Zeich- Ausgangssignal, das durch diese Modulatoren nung gezeigten Ausführungsbeispiels eines erfindungs- phasenmoduliert wird. Der Pulsoszillator 18 ist ebengemäßen Geräts dient; es zeigt falls mit den Modulatoren 12, 13, 14 und 16 ver-

F i g. 1 ein vereinfachtes Blockdiagramm einer 5 bunden und legt ein in Phase befindliches Ausgangs-

Gesamtschaltung zur Formung des gesendeten signal (sin ω /-Signal) an die Modulatoren 12 und 14,

Strahls, während er ein um 90° phasenverschobenes Aus-

F i g. 2 ein Schaltschema eines Steuersystems für gangssignal (cos ω ί-Signal) an die Modulatoren 13

ein sendendes Antennenelement, und 16 legt.

Fig. 3 eine schematische Darstellung für drei 10 Die Fig. 2 zeigt die Schaltung des Modulators 12,

.Antennenelemente, die eine Hybride wie beispielsweise ein magisches T

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Phasensteuer- od. dgl. verwendet. Die Modulatoren 13, 14 und 16

schaltung, können denselben Aufbau aufweisen. Der Modulator

F i g. 5 Vektor-Diagramme zur Erläuterung der 12 gemäß F i g. 2 hat vier Arme 19, 21, 22 und 23

Kombination sich ändernder Modulationssignale, 15 mit einem Verbindungspunkt 24. An den Arm 21

F i g. 6 eine Darstellung der empfangenen Signale ist der Oszillator 18 angeschlossen, so daß dessen

bei sich im Strahlzentrum befindendem Ziel, Signal zwischen den Armen 19 und 22 gleichmäßig

Fi g. 7 eine der Fi g. 6 entsprechende Darstellung aufgeteilt wird. Mit dem Arm 23 ist der Vergleichs-

bei außermittigem Ziel und oszillator 17 verbunden, und sein Ausgangssignal

F i g. 8 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der ao wird ebenfalls gleichmäßig zwischen den Armen 19

Verarbeitung empfangener Signale, die der Dar- und 22 aufgeteilt. Im Modulator 12 kann keine

stellung in F i g. 7 entsprechen. Energie des Impulsoszillators 18 den Arm 23 er-

Die Erfindung soll an Hand eines an Land oder reichen, und Gleiches gilt bezüglich des Arms 21 an Bord eines Flugzeugs montierten Zielverfolgungs- und des Vergleichsoszillators 17. Im Arm 22 liegt und Navigationsradargeräts beschrieben werden, das 25 eine Schottkysperrschicht-Mischdiode 26 oder eine eine Vielzahl von Antennenelementen aufweist, in äquivalenter Weise wirkende, nichtlineare Vorweiche in einer komplexen, phasengleichen Anord- richtung; in gleicher Weise ist im Arm 19 eine ebennung montiert sind und so erregt werden, daß wäh- solche Diode 27 vorgesehen. Die beiden Dioden 26 rend eines jeden gesendeten Impulses eine konische und 27 liegen in gleichen Abständen vom Verbin-Abtastung erzeugt wird. Im Anschluß daran wird 30 dungspunkt 24. Eine am einen Ende offene A/4-Stichgezeigt werden, daß sich die Erfindung auch auf leitung 29 stellt die Verbindung zu den Dioden 26 weniger komplexe Antennen anwenden läßt, solange und 27 und zu einer Ausgangsleitung 29 her.
sie eine Strahl-Richtwirkung ausüben und in zwei Im Betrieb wird das Signal des Oszillators 18 oder drei Dimensionen betrieben werden können. gleichmäßig zwischen den Armen 19 und 22 auf-

Eine in Fig. 1 gezeigte Antenne 1 ist aus einem 35 geteilt. Das Signal im einen Arm 19 ist um 180° ebenen Muster von Signale abstrahlenden Antennen- phasenverschoben gegenüber dem Signal im anderen elementen zusammengesetzt. Ein solches Muster Arm 22. Auch das Signal des Vergleichsoszillators 17 kann, wie dies bekannt ist, mehrere hundert einzelner wird gleichmäßig zwischen den Armen 19 und 22 Antennenelemente umfassen, und wie ebenfalls be- aufgeteilt, jedoch sind diese beiden Signale miteinkannt ist (USA.-Patentschrift 3 238 528), werden 40 ander in Phase. Es ergibt sich dann, daß bei einer diese Antennenelemente einzeln gesteuert, um einen der Modulator-Dioden die beiden Signale in Phase Strahl 11 α bestimmter Gestalt und Richtung zu sind, während an der anderen Diode zwischen den erzeugen. Gemäß einem Merkmal der Erfindung beiden Signalen eine Phasenverschiebung von 180° wird das Muster der Antennenelemente jedoch auch besteht. Die am Ende offene Stichleitung 29 dient quadrantenweise gesteuert, wie dies durch die Qua- 45 dazu, die Ausgangsfrequenz des Modulators auf die dranten A bis D in F i g. 1 dargestellt ist. In diesem Differenz zwischen den Frequenzen des Impuls-System wird nun ein Strahl erzeugt, der während Oszillators 18 und des Vergleichsoszillators 17 zu eines jeden Impulses ein schraubenlinienförmiges begrenzen.

Muster 11 b durchläuft, das in Zeit und Raum In F i g. 1 ist das an die Modulatoren 12 und 14 konisch ist. Im einzelnen ist ein Modulator 12 für 50 gelegte Ausgangssignal des Pulsoszillators 18 um 90° ein unteres Seitenband vorgesehen, der an den Qua- phasenverschoben gegenüber dem an die Modulatodranteny4 angeschlossen ist und ein phasenmodu- ren 13 und 16 gelegten Ausgangssignal. Das Ausliertes HF-Signal erzeugt. Ein Eingang dieses Modu- gangssignal der Modulatoren 12 und 14 ist vektorlators 12 ist mit dem Ausgang eines Sendevergleichs- mäßig in Fig. 1 durch die Diagramme 12a und 14a Oszillators 17 verbunden. Der andere Eingang ist mit 55 dargestellt. Ein Vektor 14 b stellt das Ausgangssignal einem Gleichtaktausgang (sin ωί-Ausgang) eines des Oszillators 17 dar, und er dreht sich in der Rich-Pulsoszillators 18 verbunden. In gleicher Weise legt tung des Pfeils 14 c. Das Signal des Pulsoszillators 18 ein Modulator 13 für ein unteres Seitenband ein wird durch einen Vektor 14 d dargestellt, der sich in phasenmoduliertes HF-Signal an die im Quadran- der Richtung des Pfeils 14 e dreht. Dieselben Phasenten C der Antenne 11 liegenden Antennenelemente. 60 beziehungen bestehen im Diagramm 12 a, lediglich Ein weiterer Modulator 14 für ein oberes Seitenband mit dem Unterschied, daß der das Signal des Pulssteht mit dem Quadranten B in Verbindung, während Oszillators darstellende Vektor 12 d in der umgekehrmit dem Quadranten D ein Modulator 16 für ein ten Richtung rotiert, wie dies durch den Pfeil 12 e oberes Seitenband verbunden ist. Die phasenmodu- angedeutet ist.

üerten HF-Signale werden an die Antennenelemente 65 In F i g. 5 sind die Ausgangssignale aller vier der Antenne 11 innerhalb des jeweiligen Quadranten Modulatoren 12, 13, 14 und 16 vektormäßig dargelegt. Der Sendevergleichsoszillator 17 ist mit einem gestellt. In allen vier Diagrammen stellt der Vek-Eingang eines jeden der vier Modulatoren 12,13,14 tor OZ das Ausgangssignal des Sendevergleichs-

Oszillators 17 in einem bestimmten Zeitpunkt dar. Das Ausgangssignal eines jeden Modulators hängt vom Vektor OZ und der Lage desjenigen Vektors ab, der das Ausgangssignal des Pulsoszillators 18 darstellt. Für den Modulator 12 stellt der Vektor ZA, der in der Richtung des Pfeils 12 e rotiert, den Ausgang des Pulsoszillators 18 dar, der mit dem Modulator 12 verbunden ist. Der resultierende Vektor OA stellt das Signal dar, das an die im Quadranten A

baustein 43 für ein zweites Antennenelement 44 und ein Steuerbaustein 46 für ein drittes Antennenelement 47 angeschlossen. Die Steuerbausteine 32,43 und 46 sind ferner mit der Steuereinheit 41 verbun-5 den. Die Antennenelemente 33, 44 und 47 liegen alle im Quadranten A der Antenne 11. Für alle Elemente in den anderen drei Quadranten sind entsprechende Systeme zwischen der Steuereinheit 41 und den zugehörigen Modulatoren vorgesehen. Alle Antennen-

der Antenne 11 befindlichen Antennenelemente ge- 10 elemente aller vier Quadranten sind mit der Steuerlegt wird. Die Phase dieses Signals für den Quadran- einheit 41 verbunden, und die Phase des von jedem ten A wird dargestellt durch den Winkel Φ A zwi- einzelnen Antennenelement abgestrahlten Signals, sehen dem Vektor OA und der Koordinatenachse x. — bezüglich aller anderen Elemente — wird durch Für den Modulator 13 stellt der in Richtung des die Steuereinheit 41 gesteuert, wie dies bekannt ist Pfeils 13 e rotierende Vektor ZC den Ausgang des 15 (USA.-Patentschrift 3 238 528). Pulsoszillators 18 dar, der mit dem Modulator 13 In einer im Gleichtakt betriebenen Antenne 11

verbunden ist. Der resultierende Vektor OC stellt das mit zahlreichen Antennenelementen sind diese voran die Elemente des Quadranten C der Antenne 11 zugsweise in gleichen Abständen voneinander angeangelegte Signal dar. Die Phase des an den Qua- ordnet. Wird ein Signal gleicher Phase an alle diese dranten C gelegten Signals ist gleich dem Winkel Φ C 20 Antennenelemente gelegt, so weist der gesendete zwischen dem Vektor OC und der x-Achse. Ent- Hauptstrahl bezüglich des Musters der Antennensprechend stellt der Vektor OB das an den Quadran- elemente einen Neigungswinkel & — 0° auf (s. Fig. 1). tenB angelegte Signal dar, und die Phase dieses In Fig. 3 würde dann der von jedem Antennen-Signals entspricht dem Winkel Φ B zwischen dem element ausgehende Strahl längs der Achse der Vektor OB und der Λτ-Achse. Der Vektor OD und 25 Antenne verlauf en. Ist die Phase des vom Element 33 der Winkel zwischen diesem Vektor und der z-Achse ausgesandten Signals gleich Φ, die Phase des vom repräsentieren das an den Quadranten D angelegte Element 44 ausgesandten Signals gleich 2 Φ und die Signal sowie dessen Phase. Bemerkenswert ist, daß Phase des vom Element 47 ausgehenden Signals der Vektor ZC gegenüber dem Vektor ZA um 90° gleich 3 Φ, wie dies durch die Steuereinheit 41 einphasenverschoben ist, während der Vektor ZB gegen- 30 gestellt wird, so hängt die Richtung des von der über dem Vektor ZyI und der Vektor ZD gegenüber Antenne 11 ausgesandten Hauptstrahls von den dem Vektor ZC jeweils um 180° phasenverschoben Phasenwinkeln ab. Die Phasenbeziehung zwischen sind. Durch das Mischen des Vergleichsoszillator- irgendeinem Element und allen anderen Elementen signals mit dem Pulsoszillatorsignal ist die Phase des der Antenne 11 ist gleich der Vektorsumme der durch an einen beliebigen Quadranten der Antenne 11 ge- 35 die Steuereinheit 41 eingestellten Phase und der durch legten Signals unterschiedlich von der Phase des die Modulatoren 12, 13, 14 und 16 eingestellten Signals eines jeden der anderen Quadranten. Infolge- Phase. Für die drei in F i g. 3 gezeigten Antennendessen durchläuft der Strahl eine Spiralbahn zur BiI- elemente ist die Gesamtphase des Signals von jedem dung eines konischen Impulses. Element gleich Φ_α + Φ, worin Φ_α eine vom Modu-

Wie die F i g. 4 zeigt, werden die vom Sende- 40 lator 12 erzeugte Phase und Φ eine Phase des jeweivergleichsoszillator 17 und vom Pulsoszillator 18 ligen einzelnen Antennenelements ist, welch letztere kommenden Signale im Modulator 12 kombiniert, von der Steuereinheit 41 erzeugt wird, dessen Ausgang mit einer Phasensteuerschaltung 31 Die F i g. 6 zeigt ein von einem der Antennen-

in einem Steuerbaustein 32 verbunden ist, wobei der elemente der Antenne 11 aufgefangenes Rückkehrletztere die Sende- oder Antennenelemente 33 steu- 45 oder Echosignal. Die Verarbeitung von Impulsen ert. Wenn sich das Sendeelement 33 im Sendezustand durch Impulskompression ist bei Zielverfolgungsbefindet, wird das Signal von der Phasensteuerschal- radargeräten an sich bekannt (s. beispielsweise die tung 31 in einem Sendeverstärker 34 verstärkt und deutsche Auslegeschrift 1 213 494). Die Impulsdann über einen Sende-Empfangs-Schalter 36 an das kompression wird bei Radargeräten dort angewandt, Sendeelement 33 gelegt. Im Empfangszustand des 5° wo die gesendeten Impulse lang sind, um die gute Elements 33 wird das aufgefangene Signal an einen Auflösung und Genauigkeit eines kurzen Impulses Empfangsverstärker 37 über den Sende-Empfangs- unter Beibehaltung der hohen Energie eines langen Schalter 36 weitergegeben, und das Echosignal ge- Impulses zu erzielen. Ein frequenzverarbeitender langt dann durch die Phasensteuerschaltung 31 an Empfänger und ein zum Empfänger 39 führendes einen Empfänger 39, der die Phase des Echosignals 55 Kompressionsgerät 42 (F i g. 4) modulieren einen mit der Phase des vom Pulsoszillator 18 erzeugten empfangenen Impuls 44', der dabei in einen wesent-Signals vergleicht. Auf diese Weise werden drei lieh kürzeren Impuls durch Kompression übergeführt Signale erzeugt und an eine Steuereinheit41 gelegt, wird. Die Fig. 6 zeigt sowohl den empfangenen die die Phasen derjenigen Signale steuert, welche Impuls 44' als auch den komprimierten Impuls 46'. von den einzelnen Elementen der Antenne inklusive 60 Das empfangene Signal hat ebenso wie der gesendete dem Element 33 abgestrahlt werden. Die Wirkungs- Impuls einen zeitlichen Frequenzverlauf entsprechend ~ ~" " " der Kurve 45 in F i g. 6. Zur Anwendung der Impuls

kompressionstechnik wird der empfangene Impuls
durch das Kompressionsgerät 42 geschickt, das im
65 wesentlichen aus einem Filter besteht, das die hohen
Frequenzen in stärkerem Maß verzögert als die
niederen Frequenzen. Im Ergebnis werden deshalb
die verschiedenen Frequenzkomponenten zeitlich

weise des Empfängers 39 im Zusammenhang mit der
Steuereinheit 41 zur Phasensteuerung der einzelnen
Antennenelemente ist bekannt (USA.-Patentschrift
3 238 528).

Wie die F i g. 3 zeigt, ist das Antennenelement 33
über den Steuerbaustein 32 mit dem Modulator 12
verbunden. An den letzteren sind auch ein Steuer-

•Ί

derart einander überlagert, daß der komprimierte
Impuls 46' entsteht. Dieser liegt innerhalb eines Zeittors 47'. So kann beispielsweise ein empfangener
Impuls 44' von 10 Mikrosekunden Dauer in ein
0,1 Mikrosekunden dauerndes Zeittor 47' komprimiert werden.

Befindet sich das Ziel nicht im Zentrum des konischen Strahls, so ist das empfangene Signal amplitudenmoduliert. Diese Modulation führt zu Seiten-

Befindet sich das Ziel nicht im Zentrum des Strahls, so ist die Amplituden-Einhüllende des empfangenen Signals mit einer vorgegebenen, der Frequenz des Pulsoszillators 18 entsprechenden Frequenz 3 amplitudenmoduliert. Hat der Pulsoszillator eine Frequenz von 1 MHz, so beträgt der Abstand des oberen und des unteren Seitenbands von der Betriebsfrequenz /₀ + 1 MHz bzw. - 1 MHz. Wie in F i g. 7 angedeutet ist, in der die Torlänge für den empfanbändern, die über und unter der Frequenz/₀ liegen. \o genen Impuls 10 Mikrosekunden beträgt, weist der Zine Einhüllende 48 eines Echosignals ist in Fig. 7 empfangene Impuls48 zehn Perioden in der Amplidargestellt, und zwar mit einem oberen und einem tudenmodulation auf. Wegen dieser Modulation unteren Seitenband 49 und 50, die zu beiden Seiten enthält das Signal am Ausgang des Kompressionseiner Mittenfrequenz 48' angeordnet sind und zu geräts 42 außer der einen Mittenimpuls bildenden einem voreilenden und einem nacheilenden Signal 51 15 komprimierten Schwingung 53 die Impulse 51 und 52 bzw. 52 führen, die in einer komprimierten Welle 53 im unteren und oberen Seitenband (F i g. 7). Da-(F i g. 7) auftreten. Die Phase des unteren Seiten- durch, daß man das frühe Zeittor 60 vorsieht, das bands im komprimierten voreilenden Signal 51 ent- auf den Impuls 51 im unteren Seitenband zentriert hält eine Information bezüglich der Winkellage des ist, wird das erste Entfernungsabfragesignal des Ziels, d. h. des Winkels zwischen dem Ziel und der 20 unteren Seitenbands erzeugt. Die Phase des Signals zentralen Achse des schraubenlinienförmigen Strahls. -zur Zeit des frühen Zeittorpulses ist ein Maß für Die F i g. 8 zeigt mehr im einzelnen den in F i g. 4 den Winkel zwischen der zentralen Achse des dargestellten Empfänger 39. Gemäß F i g. 8 ist der schraubenlinienförmigen Impulses und dem Ziel. Pulsoszillator 18 über einen Kanal 18 a mit einem Infolgedessen führt der Phasenvergleich in den Ver-Phasenvergleicher 54 und über einen Kanal 18 b mit 25 gleichern 54 und 55 zwischen dem Impuls 51 und einem weiteren Phasenvergleicher 55 verbunden. Ein den Ausgangssignalen des Pulsoszillators 18 zu Si-Kanal 31 α führt zum Kompressionsgerät 52 und legt gnalen am Ausgang des Vergleichers 54 bzw. des an dieses Gerät ein empfangenes Signal. Das korn- Vergleichers 55, die ein Maß für die Reihen- bzw. primierte Ausgangssignal, das die in Fig. 7 dar- Spalten - Phasenverschiebungen darstellen, welche gestellten Signale oder Impulse 51 bis 53 enthält, 30 erforderlich sind, um den Strahl auf das Ziel zu wird über einen Kanal 42 α an ein Tor 42 b gelegt.
das denjenigen Teil des komprimierten Impulses von
dem Kompressionsgerät 42 zu jedem der drei Vergleicher 54, 55 und 56 durchläßt, welcher innerhalb
der Dauer des Zeittors 60 liegt. Das Tor 42 c läßt 35
den innerhalb des Zeittors 61 liegenden Teil des
komprimierten Impulses lediglich zu dem Amplitudenvergleich er 56 durch. Die Ausgänge der Vergleicher 54 bis 56 werden an die Steuereinheit 41
gelegt, wie dies die Fig. 4 erkennen läßt. Auf diese 40 und 190). Weise wird die Phase des im unteren Seitenband Beträgt die Ausgangsfrequenz des Pulsoszillators

liegenden Signals mit den zwei um 90° phasen- 18 1,0 MHz, so ist der Impuls 51 im unteren Seitenverschobenen Ausgangssignalen des Pulsoszillators band (F i g. 7) stets mit seinem Zentrum um 1 Mikro-18 mit Hilfe der Phasenvergleicher 54 und 55 ver- Sekunde gegenüber dem Zentrum der komprimierglichen. Das Ausgangssignal des Phasenvergleichers 45 ten Welle 53 vorverlegt. Infolgedessen werden die 54 ist ein Maß für eine Phasenverschiebung durch Tore 42 b und 42 c entsprechend dem bekannten Reihen von Antennenelementen der Antenne 11, die Zeittorverfahren gesteuert, und zwar mit den in erforderlich ist, um das Ziel in das Strahlzentrum F i g. 7 angedeuteten zeitlichen Beziehungen, zu bringen. Das Ausgangssignal des Phasenverglei- Obwohl vorstehende Beschreibung sich auf die

chers 55 ist ein Maß für die Spalten-Phasenverschie- 50 Wirkungsweise einer Gleichtakt-Antennengruppe mit bung der Elemente der Antenne 11. einer großen Zahl von Antennenelementen bezieht.

Durch einen Amplitudenvergleich des Mitten- so ist doch zu bemerken, daß ein konischer Impuls impulses der komprimierten Welle 53 (F i g. 7) mit durch ein System erzeugt wird und verarbeitet werdem Impuls oder Signal 51 im unteren Seitenband den kann, in dem die relativen Phasen von Erregungsim Amplitudenvergleicher 56 wird ein Vorhalte- 55 impulsen auch so gesteuert werden können, daß man Winkelsignal erzeugt. Der Ausgang des Amplituden- sie nur an drei oder vier Antennenelemente anlegt, vergleichers 56 ist mit der Steuereinheit 41 verbunden, in der das Ausgangssignal zur Verbesserung der
Verfolgungsgenauigkeit verarbeitet wird.

Befindet sich das Ziel direkt im Zentrum des 60 steuert. In einem solchen Fall wird ebenso wie beim Pulsstrahls, so ergibt sich eine gleichmäßige Be- Betrieb einer sich aus vielen Antennenelementen strahlung während des ausgedehnten Sendeimpulsintervalls. Infolgedessen ergibt sich — wie dies die
Fig. 6 zeigt — lediglich eine Empfangsfrequenz-

zentrieren.

Durch Vergleich der Amplituden der Impulse 51 und 53, die in die Zeittore 60 und 61 fallen, wird der Vorhaltewinkel für die Zielverfolgung bestimmt.

Die Lokalisierung des Impulses 53 im Echosignal wird in der üblichen Weise ausgeführt, die im folgenden als Zeittorverfahren bezeichnet werden soll und die bekannt ist (»Introduction to Radar Systems« von M. I. Skolnik, McGraw-Hill 1962, S. 189

welche im Abstand voneinander innerhalb des vorgegebenen Reflektors montiert sind, der lagemäßig so justiert ist, daß er die normale Strahlrichtung

zusammensetzenden Gleichtakt-Antennengruppe ein Konusimpuls erzeugt. Dieser läßt sich leicht unterscheiden von denjenigen Impulsen, die bei einer

komponente /₀. Ein solches Echosignal läßt sich nach 65 konischen Abtastung Verwendung finden, bei der

dem Komprimieren durch einen einzigen Impuls 46' ein Reflektor rotiert und in jeder von einer Vielzahl

(F i g. 6) charakterisieren, der bei der Ausgabe des von Antennenstellungen ein Impuls abgestrahlt wird.

Ziel-Videosignals auftritt. so daß ein Konus nur durch die Verwendung einer

109 525/206

Vielzahl von Impulsen abgetastet wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Phasen der an die Antennenelemente gelegten Signale durch den Pulsoszillator so gesteuert, daß jeder von der Antenne abgestrahlte Impuls eine konische Bahn durchläuft. Wegen der Eigenschaften eines Radargeräts mit Gleichtakt-Antenne eignet sich die vorliegende Erfindung besonders für derartige Geräte, jedoch ist hervorzuheben, daß die Anwendung der erfindungsgemäßen Lehre nicht auf Radargeräte des in F i g. 1 gezeigten Typs beschränkt ist. Insbesondere können beispielsweise nur drei Dipole oder Hornstrahler verwendet werden. In diesem Fall werden sie durch Impulse erregt, die um 120° gegeneinander phasenverschoben sind. Andererseits kann auch ein einziger Strahler an Stelle der aus mehreren Elementen zusammengesetzten Sektoren A bis D der F i g. 1 verwendet werden, und jeder dieser Strahler kann so, wie dies an Hand der F i g. 1 beschrieben worden ist, erregt werden, damit die Abtastung im Zeitintervall eines jeden abgestrahlten Impulses erfolgt.

In der Schaltung gemäß F i g. 1 sind in den vom Oszillator 18 wegführenden Kanälen zwei Schalter 80 und 81 vorgesehen. Es ist nun verständlich, daß, wenn einer der beiden Schalter geöffnet ist, die innerhalb der Dauer eines jeden Impulses erfolgende Abtastung auf zwei Dimensionen beschränkt ist. Eine Abtastrichtung wird durch Öffnen des Schalters

80 bei geschlossenem Schalter 81 ausgewählt, während die dazu senkrechte Abtastrichtung durch Schließen des Schalters 80 und Öffnen des Schalters

81 ausgewählt werden kann.

Claims (3)

Patentansprüche: 35

1. Zielverfolgungs-Radargerät mit sendenden Antennenelementen und einer (ersten) Steuerschaltung zur Einzeleinstellung der Phase der von jedem Antennenelement abgestrahlten Impulse sowie mit einem die Ablage des Ziels vom Strahl-Zentrum messenden Empfänger, an den zur Nachführung des Antennenstrahls auf das Ziel die (erste) Steuerschaltung angeschlossen ist, gekennzeichnet durch eine zweite Steuerschaltung (12, 13, 14, 16) an sich bekannter Art, welche die Phase der von der ersten Steuerschaltung (41, 32, 43, 46) erzeugten Impulse vor der Abstrahlung während der Zeitdauer eines jeden Impulses zur Führung des Antennenstrahls in einer konischen Bahn und somit zur Erzeugung einer von der Zielablage abhängigen Amplitudenmodulation der Echosignale laufend ändert.

2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine an sich bekannte Impuls-Kompressionsvorrichtung (42) zur Erzeugung eines komprimierten Echoimpulses (46', 53) auf Grund der Frequenzänderung des Echoträgers und im Falle eines außermittigen Ziels zur Erzeugung je eines durch die Seitenbänder der Amplitudenmodulation gegebenen voreilenden und nacheilenden Impulses (51,52) sowie durch eine Schaltung (56) zum Vergleichen der Amplituden des komprimierten und des voreilenden Impulses zwecks Anzeige des Vorhaltewinkels des Ziels gegenüber dem Strahlzentrum und ferner durch einen an die Kompressionsvorrichtung und an einen Modulationssignalgenerator (18), der die laufende Phasenänderung der Impulse durch die zweite Steuerschaltung steuert, angeschlossenen Phasenvergleicher (39; 54, 55) zur Ermittlung der Winkellage des Ziels bezüglich des Strahlzentrums.

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Antennenelemente vier in verschiedenen Quadranten liegende Gruppen bilden und jeder Gruppe ein von einem bzw. dem gepulst arbeitenden Modulationssignalgenerator (18) angesteuerter Einseitenbandmodulator (12, 13,14,16) zur laufenden Phasenveränderung des vom Trägergenerator (17) gelieferten Signals zugeordnet ist, wobei die vier Modulatoren je einen das obere Seitenband abgebenden Modulator (16, 14) in dem zum ersten und in dem zum zweiten Antennenquadranten (D, B) führenden Kanal und je einen das untere Seitenband abgebenden Modulator (13, 12) in dem zum dritten und in dem zum vierten Antennenquadranten (C, A) führenden Kanal bilden und wobei die Modulatoren des erstgenannten Paares und die Modulatoren des zweitgenannten Paares mit gegenseitiger Phasenverschiebung von 90° angesteuert werden, so daß zur Erzeugung der konischen Abtastung die Phase der gesendeten Impulse quadrantenweise verändert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen