DE1766493C - Zielverfolgungs Radargerat mit Strahl nachführung durch Phasensteuerung der von Antennenelementen abgestrahlten Impulse - Google Patents

Description

ι 2

Die Erfindung betrifft ein Zielverl'olgungs-Radar- jedem Echoinipuls sowohl Informationen bezüglich gerät mit sendenden Antennenelemenien und einer der Entfernung als auch bezüglich der winkelmüßi-(erstiiii) Steuerschaltung zur Einzeleinstellung der gen Lage des Ziels zu erhalten. Bei diesen Geräten

Phase der von jedem Antennenelement abgestrahlten wird mehr ab ein Antennenstrahl gleichzeitig ver-

Impulse sowie mit einem die Ablage des Ziels vom 5 wendet, was im Gegensatz zu den Geräten mit einer Strahlzenlrimi messenden Empfänger, an den zur in aufeinanderfolgenden Schritten erfolgenden Leit-

Nachführiing des Antennenstrahls auf das Ziel die Strahldrehung oder zu den bekannten GerLien mil

(erste) Steuerschaltung angeschlossen ist. konischer Abtastung steht, bei denen ein einziger

Ein Zielverfolgungs-Radargerät vermißt die Ko- Antennenstrahl auf der Basis zeitlicher Aufteilung 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 denkiinftiger Lage dienen. Verfolgungsradargeräte lassen jenigen mit konischer Abtastung erfordert die Messich grob in zwei Klassen einteilen, nämlich in solche sung der winkelmäUigen Abweichung in zwei senkniit in aufeinanderfolgenden Schritten erfolgender recht aufeinanderstellenden 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- 35 zurückzuführen sind, so leidet die Zielgenauigkeit, geräte 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 er'hält 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, am ί e 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 Amplitudenändermgen des Ziels

Strahldrehung stellen die Radargeräte mit konischer zurückzuführen sind, da die sich auf die Winkellage

Abtastung Jar, 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 Ampli-

schrittweise, d. h. diskontinuierlich zwischen drei 40 tudenveränderung 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 heranzu-

für 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-

Antcnnc 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, weiche durch 50 Echokeulen erforderlich machen,

vier Phasenschieber erzeugt wird, die jeweils ein Der f.rfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde,

Antennenelement speisen. Dabei können Ablenk- ein Zielverfolgungs-Radargerät der eingangs erwähn-

frcquenzen 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 ironic Sector-scanning techniques fort height-finding 60 /.weite Steuerschaltung an sich bekannter Art, wiche radar systems« von D. E. N. Davies in »Electronics die Phase der von der ersten Steuerschaltung erzeugend Power«, Oktober 1964, S. 368, 369). ten Impulse vor der Abstrahlung während der Zeit-

Beidc zuletzt erwähnten Radargeräte weisen jedoch dauer eines jeden Impulses zur Führung des An-

einc geringe Zielgcnauigkeit auf, wie dies weiter tenncnstrahls in einer konischen Bahn und somit zur

unten niilicr erläutert wird. 65 Erzeugung einer von der Zielablagc abhängigen

Radargeräte mit simultaner Leitstrnhlbildung ar- Amplitudenmodulation der Echosignale laufend

bciten mit »M»nopiils«-Verfalircn, um mehrere ändert.

Strahle 1 len gleichzeitig zu verarbeiten und so aus Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den

Ansprüchen und/oder aus der nachfolgenden Beschreibung, die der Erläuterung eines in der Zeichnung gezeigten Ausfüluungsbeispiels eines eifmdungsgemäßen Geräts dient; es zeigt

F i g. I ein vereinfachtes Blockdiagramm einer Gesamtschallung zur Formung des gesendeten Strahls,

' F i g. 2 ein Schaltsehenia eines Steuersystems für ein sendendes Antennenelement,

F i g. 3 eine schematische Darstellung für drei Antennenelemente.

F i g. 4 ein Blockschallbild einer Phascnsteuerschaltung,

F i g. 5 Vektor-Diagramme zur Erläuterung der Kombination sich ändernder Modulationssignale,

Fig. 6 eine Darstellung der empfangenen Signale bei sich im Strahlzentrum befindendem Ziel,

F i g. 7 eine der F i g. 6 entsprechende Darstellung bei außermittigem Ziel und

F i g. 8 ein Blockschaltbild zur Erläuterung der Verarbeitung empfangener Signale, die der Dar stellung in F i g. 7 entsprechen.

Die Erfindung soll an Hand eines an Land oder an Bord eines Flugzeugs montierten Zielverfolgungsund Navigationsradargeräts beschrieben werden, das eine Vielzahl von Antennenelementen aufweist, welche in einer komplexen, phasengleicben Anordnung montiert sind und so erregt werden, daß während eines jeden gesendeten Impulses eine konische Abtastung erzeugt wird. Im Anschluß daran wird gezeigt werden, daß sich die Erfindung auch auf weniger komplexe Antennen anwenden läßt, solange sie eine Strahl-Richtwirkung ausüben und in zwei oder drei Dimensionen betrieben werden können.

Eine in F i g. 1 gezeigte Antenne 1 ist aus einem ebenen Muster von Signa!" abstrahlenden Antennenelemsnten zusammengesetzt. Ein solches Muster kann, wie dies bekannt ist, mehrere hundert einzelner Antennenelemente umfassen, und wie ebenfalls bekannt ist (USA.-Patentschrift 3 238 528), werden diese Antennenelemente einzeln gesteuert, um einen Strahl 11a bestimmter Gestalt und Richtung zu erzeugen. Gemäß einem Merkmal der Erfindung wird das Muster der Antennenelemente jedoch auch quadrantenweise gesteuert, wie dies durch die üjuadraiT.cn A bis D in F i g. 1 dargestellt ist. In diesem System wird nun ein Strahl erzeugt, der während eines jeden Impulses ein schraubenlinienförmiges Muster 11b durchläuft, das in Zeit und Raum konisch ist. Im einzelnen ist ein Modulator 12 für ein unteres Seitenband vorgesehen, der an den Quadranten Λ angeschlossen ist und ein phasenmoduliertes HF-Signal erzeugt. Ein Eingang dieses Modulators 12 ist mit dem Ausgang eines Sendevergleichsoszillators 17 verbunden. Der andere Eingang ist mit einem Glcichtaktausgang (sin ru/-Ausgang) eines Pulsoszillators 18 verbunden. In gleicher Weise legt ein Modulator 13 für ein unteres Seitenband ein phasenmoc'.ulitrtes HF-Signal an die im Quadranten C der Antenne 11 liegenden Antcnnenelemente. Ein weiterer Modulator 14 für ein oberes Seitenband steht mit dem Quadranten B in Verbindung, während mit dem Quadranten D ein Modulator 16 für ein oberes Seitenband verbunden ist. Die phasenmodulierten HF-Signale vollen an die Antennenelemente der Antenne 11 innerhalb des jeweiligen Quadranten gelegt. Der Sendevergleichsoszillator 17 ist mit einem Eingang eines jeden der vier Modulatoren 12, 13, 14 und 16 verbunden, und er erzeugt ein hochtret|uenles Ausguni>ssignal, das durch diese Modulatoren phasenmoduliert wird. Der Pulsoszillutor 18 ist ebenfalls mit den Modulatoren 12, 13, 14 und 16 verblinden und legt ein in Phase belindliches Ausgangssignal (siiini /-Signal) an die Modulatoren 12 und 14, während er ein um ¹H)" phaseiiverschobenes A;isgangssignal (cos ω/-Signal) an die Modulatoren 1Λ und 16 legt,

ίο Die F i g. 2 zeigt die Schaltung des Modulators 12, die eine Hybride wie beispielsweise ein magisches T od. dgl. verwendet. Die Modulatoren 13, 14 und 16 kö-.nen deiii'.'lben Aufbau aufweisen. Der Modulator 12 gemäß Fig. 2 hat vier Arme 19, 21, 22 und 23

mit einem Verbindungspunkt 24. An den Arm 21 ist der Oszillator 18 angeschlossen, so daß dessen Signal zwischen den Armen 19 und 22 gleichmäßig aufgeteilt wird. Mit dem Arm 23 ist der Vergleiclisoszillator 17 verbunden, und sein Ausgangssignal wird ebenfalls gleichmäßig zw.schen den Armen 19 und 22 aufgeteilt. Im Modulator 12 kann keine Energie des Impulsoszillators 18 den Arm 23 erreichen, und Gleiches gilt bezüglich des Arms 21 und des Vergleichsoszillators 17. Im Arm 22 liegt

as eine Schottkysperrschicht-Mischdiode 26 oder eine in äquivalenter Weise wirkende, nichtlineare Vorrichtung; in gleicher Weise ist im Arm 19 eine ebensolche Diode 27 vorgesehen. Die beiden Dioden 26 und 27 liegen in gleichen Abständen vom Verbin-

dungspunkt 24. Eine am einen Ende ollene λ/4-Stichleitung 29 stellt die Verbindung zu den Dioden 26 und 27 und zu einer Ausgangsleitung 29 her.

Im Betrieb wird das Signal des Oszillators 18 gleichmäßig zwischen den Armen 19 und 22 aufgeteilt. Das Signal im einen Arm 19 ist um 180" phasenverschoben gegenüber dem Signal im anderen Arm 22. Auch das Signal des Vergleichsoszillators 17 wird gleichmäßig zwischen den Armen 19 und 22 aufgeteilt, jedoch sind diese beiden Signale miteinander in Phase. Es ergibt sich dann, daß bei einer der Modulator-Dioden die beiden Signale in Phase sind, während an der anderen Diode zwischen den beiden Signalen eine Phasenverschiebung von 180' besteht. Die am Ende offene Stichleitung 29 dient dazu, die Ausgangsfrequenz des Modulators auf die Differenz zwischen den Frequenzen des Impulsoszillators 18 und des Verglcichsoszillators 17 zu begrenzen.

in Fig. 1 ist das an die Modulatoren 12 und 14

^o _be!egte Ausgangssignal des Pulsoszillators 18 um 90° phasenverschoben gegenüber dem an die Modulatoren 13 und 16 gelegten Ausgangssignal. Das Ausgangssignal der Modulatoren 12 und 14 ist vektormäßig in F i g. 1 durch die Diagramme 12 α und 14 a dargestellt. ^c.in Vektor 14b stellt das Ausgangssignal de« Oszillators 17 dar, und er dreht sich in der Richtung des Pfeils 14c. Das Signal des Pulsoszillators 18 wird durch einen Vektor 14</ dargestellt, der sich in der Richtung des Pfeils 14 e dreht. Dieselben Phasenbeziehungcn bestehen im Diagramm 12«, lediglich mit dem Unterschied, daß der das Signal des Pulsoszillators darstellende Vektor 12</ in der umgekehrten Richtung rotiert, wie dies durch den Pfeil 12 ί angedeutet ist.

In Fig. 5 sind die Ausgangssignalc aller viel Modulatoren 12, 13, 14 und 16 vcktormäßig dar gestellt. In allen vier Diagrammen stellt der Vek tor OZ das Ausgangssignal des Sendevcrgleichs

5 \ 6

Oszillators 17 in einem bestimmten Zeitpunkt dar. baustein 43 für ein zweites Antennenelement 44 und Das Ausgangssignal eines jeden Modulators hängt ein Steuerbaustdn 46 für ein drittes Anteniienvotn Vektor OZ und der Lage desjenigen Vektors ab, element 47 angeschlossen. Die Steuerbausteine 32,43 der das Ausgangssignal des Pulsoszillators 18 dar- und 46 sind ferner mit der Steuereinheit 41 verbunstellt. Für den Modulator 12 stellt der Vektor ZA, 5 den. Die Antcnnenelemente 33, 44 und 47 liegen alle der in der Richtung des Pfeils 12e rotiert, den Aus- im Quadranten A der Antenne 11. Für alle Elemente gang des Pulsoszillators 18 dar, der mit dem Modu- in den anderen drei Quadranten sind entsprechende Ialorl2 verbunden ist. Der resultierende Vektor OA Systeme zwischen der Steuereinheit 41 und den zustellt das Signal dar, das an die im Quadranten A gehörigen Modulatoren vorgesehen. Alle Antennen-(lcr Antenne 11 befindlichen Antcnnenelemente ge- ίο elemente aller vier Quadranten sind mit der Steucrlegl 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 Λ zwi- einzelnen Antennenelement abgestrahlten Signals sehen dem Vektor OA und der Koordinatenachse χ — bezüglich aller anderen FJcmente — wird durch Für den Modulator 13 stellt der in Richtung des die Steuereinheit 41 gesteuert, wie dies bekannt ist Pfeils 13 e rotierende VektorZC den Ausgang des 15 (USA.-Palentschrift 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 Antcnnenclementen 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 drantcn C gelegten Signals ist gleich dem Winkel Φ C ao Antennenelemente gelegt, so weist der gesendete zwischen dem Vektor OC und der jr-Achse. Ent- Hauptstrahl bezüglich des Musters der Antennensprechend stellt der Vektor OB das an den Quadran- elemente einen Neigungswinkel β = 0° auf (s. Fig. 1). ten B 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 .r-Achse. Der Vektor OD und 25 Antenne verlaufen. Ist die Phase des vom Element 33 der Winkel zwischen diesem Vektor und der Jt-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 einphasenvcrsclmben ist, während der Vektor ZB gegen- 30 gestellt wird, so hängt die Richtung des von der über dem Vektor ZA 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 Fig. 3 gezeigten Antennendcsscn 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-

Wic die F i g. 4 zeigt, werden die vom Sende- 40 lator 12 erzeugte Phase und Φ eine Phase des jeweivcrgleichsoszillator 17 und vom Pulsoszillator 18 !igen einzelnen Antennenelements ist, welch letztere kommenden Signale im Modulator 12 kombiniert, von der Steuereinheit 41 erzeugt wird,
dessen Ausgang mit einer Phasensteuerschaltung 31 Die Fig. 6 zeigt ein von einem der Antennenin 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 crt. Wenn sich das Sendeelcment 33 im Sendezustand durch Impulskompression ist bei Zielvcrfolgungsbefindet, wird das Signal von der Phasensteuerschal- radargeräten an sich bekannt (s. beispielsweise die lung 31 in einem Sendeverstärker 34 verstärkt und deutsche Auslegeschrift 1213 494). Die Impulsdann über einen Sende-Empfangs-Schalter 36 an das kompression wird bei Radargeräten dort angewandt, Sendeelcment 33 gelegt. Im Empfangszustand des 50 wo die gesendeten Impulse lang sind, um die gute Elements 33 wird das aufgefangene Signal an einen Auflösung und Genauigkeit eines kurzen Impulses Hmpfangsvcrstärker 37 über den Sende-Empfangs- unter Beibehaltung der hohen Energie eines laneen Schalter 36 \veitergegebcn. und das Echosignal ge- Impulses zu en-ielen. 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 Kompressiohsgerät 42 (Fig. 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 Steuereinheit 41 gelegt. wird. Die F i g. 6 zeigt sowohl den empfangenen die die Phasen derjenigen Signale steuert, welche Impuls 44' als auch den komprimierten Iir.ouls 46'. von den einzelnen Elementen der Antenne inklusive 60 Das empfangene Signal hat ebenso wie der gesendete (!cm Element 33 abgestrahlt werden. Die Wirkungs- Impuls einen zeitlichen Frequenzverlauf entsprechend weise des Empfängers 39 im Zusammenhang mit der der Kurve 45 in F i g. 6. Zur Anwendung der Impuls-Steuercinheit 41 zur Phasensteuerung der einzelnen kompressionslechnik wird der empfangene Impuls Anternenelemente ist bekannt (USA.-Patentschrift durch das Kompressionsgerät 42 geschickt, das im 3 238 528). 65 wesentlichen aus einem Filter besteht, das die hohen

Wie die Fig. 3 zeigt, ist das Antennenelement 33 Frequenzen in stärkerem Maß verzögert als die über den Steuerbaustein 32 mit dem Modulator 12 niederen Frequenzen. Im Ergebnis werden deshalb verbunden. An den letzteren sind auch ein Steuer- die verscniedenen Frequenzk-mponenten zeitlich

7 8

derail einander überlagert, daß der komprimierte Befindet ?ich das Ziel nicht im Zentrum dos

Impuls 46 entsteht. Dieser liegt innerhalb eines Zeit- Strahls, so ist die Amplituden-Einhüllende des emp-

tors 47'. So kann beispielsweise ein empfangener fangenen Signals mit einer vorgegebeneu, der Frc-

Impuls 44' von K) Mikrosekunden Dauer in ein quenz des Pillsoszillators 18 entsprechenden Frequenz

C,'. Mikrosekunden dauerndes Zeittor 47' konipri- 5 amplitudenmoduliert. Hat der Pulsoszillator eine

miurl werden. Frequenz von 1 MHz, so beträgt der Abstand des

Befindet sich das Ziel nicht im Zentrum des koni- oberen und des unteren Seitenbands von der Betricbsschen Strahls, so ist das empfangene Signal ampli- frequenz/₀ ·) 1 MHz bzw. - 1 MHz. Wie in F i g. 7 UKlenmoilulierl. Diese Modulation führt zu Seiten- angedeutet ist, in der die Torlänge für d^n empfanbändern. die über und unter der Frequenz/₀ liegen. io genen Impuls IO Mikrosekunden beträgt, weist der I:.ine Einhüllende 48 eines Echosignals ist in F i g. 7 empfangene Impuls 48 zehn Perioden in der Ampli dargestellt, und zwar mit einem oberen und einem ludenmodulation 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 Sl i;, 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 ig. 7) auf'ireten. Die Phase des unteren Seiten- durch, daß man das frühe Zeittor 60 vorsieht, das hands 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 ao 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 Fig. 8 ist der schraubenlinienförmigen Impulses und dem Ziel.

Pulsoszillator 18 über einen Kanal 18a mit einem Infolgedessen führt der Phasenvergleich in den Ver-

Phasenvergleicher54 und über einen Kanal 18fr mit 25 gleichern 54 und 55 zwischen dem Impuls 51 und

einem „Jio,a. rhcuuivergleicher 55 verbunden. Ein den Ausgangssignalen des Pulsoszillators 18 zu Si-

/vanal 31 α führt zum Kompressionsgerät 52 und legt gnalen am Ausgang des Vergleichers 54 bzw. des

an dieses Gerät ein empfangenes Signal. Das korn- Vcrgleichers 55, die ein Maß für die Reihen- bzw

primierte Ausgangssignal, das die in Fig. 7 dar- Spalten-Phasenverschiebungen darstellen, weicht

gestellten Signale oder Impulse 51 bis 53 enthält. 30 erfoiderlich sind, um den Strahl auf das Ziel zu

wird über einen Kanal 42« an ein Tor 42 b gelegt. zentrieren.

das denjenigen Teil des komprimierten Impulses von Durch Vergleich der Amplituden der Impulse 51

dem Kompressionsgerät 42 zu jedem der drei Ver- _UP.d 53, die in die Zeittore 60 und 61 fallen, win.

gleicher 54, 55 und 56 durchläßt, welcher innerhalb der Vorhaltewinkel für die Zielverfolgung bestimmt

der Dauer des Zeittors 60 liegt. Das Tor42r läßt 35 Die Lokalisierung des Impulses 53 im Echosigna

den innerhalb des Zeittors 61 liegenden Teil des wird in der üblichen Weise ausgeführt, die .m folgen

komprimierten Impulses lediglich zu dem Ampli- den als Zeittorverfahren bezeichnet werden soll ιιικ

tudenverglcichcr 56 durch. Die Ausgänge der Ver- die bekannt ist (»Introduction to Radar Systems«

gleicher 54 bis 56 werden an die Steuereinheit 41 von M. I. Skolnik, McGraw-Hill 1962. S. 18«

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 Pulsoszillator:

liegenden Signals mit den zwei um 90¹ phasen- 18 1.0 MHz, so ist der Impuls 51 im unteren Seiten

verschobenen 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 komprimier

glichen. Das Ausgangssignal des Phascnvergleichers 45 ten Welle 53 vorverlegt. Infolgedessen werden du

54 ist ein Maß für eine Phasenverschiebung durch Tore 42 b und 42 c entsprechend dem bekanntet

Reihen von Antcnnenelementen der Antenne 11, die Zeittorverfahren gesteuert, und zwar mit den π

erforderlich ist. um das Ziel in das Strahlzentrurn F i g. 7 angedeuteten zeitlichen Beziehungen.

tu bringen. Das Ausgangssignal des Phasenverglei- Obwohl vorstehende Beschreibung sich auf C';-

chers 55 ist ein Maß für die Spaltcn-Phasenvcrschie- 50 Wirkungsweise einer Glcichtakt-Antcnnengruppe mi

bung der Elemente der Antennen. einer großen Zahl von Antennenelement bezieht

Durch einen Amplitudenvergleich des Mitten- so ist doch zu bemerken, daß ein konischer Impui

impulse·: der komprimierten Welle 53 (F i g. 7) mit durch ein System erzeugt wird und verarbeitet nc;

tlem Impuls oder Signal 51 im unteren Seitenband den kann, in dem die relativen Phasen von Erreeungs

im Amplitudenverglcicher 56 wird ein Vorhalte- 55 impulsen auch so gesteuert werden können, daß rnai

vinkelsignai erzeugt. Der Ausgang des Amplituden- sie nur an drei oder vier Antenncnelemente aniegi

\ergleichers56 ist mit der Steuereinheit 41 verbun- welche im Abstand voneinander innerhalb des \or

den. in der das Ausgangssignal zur Verbesserung der gegebenen Reflektors montiert sind, der lagemäßi

Vcrtolgungsgenauigkcit verarbeitet wird. so justiert ist. daß er die normale Strahlnchtun

!kündet sich das Ziel direkt im Zentrum des 60 steuert. In einem solchen Fall wird ebenso wie beir

PiilsMrahls. so ergibt sich eine gleichmäßige Be- Betrieb einer sich aus vielen Antennenelemente

strahlung während des ausgedehnten Scndcimpuls- zusammensetzenden Gleichtakt-Antennen-runon *;

inieivalls. Infolgedessen ergibt sich — wie dies die Konusimpuls erzeugt. Dieser läßt sich leicht 'linier

lliii. f) zeigt -- lediglich eine Empfangsfrequenz- scheider, von denjenigen Impulsen die bei eine

komponente /„. Ein solches Echosignal läßt sich nach *s konischen Abtastung Verwendung rinden bei de

«lent Komprimieren durch einen einzigen Impuls 46' ein Reflektor rotiert \md in jeder von einer Yie!?a"i

(Fm·. (1) charakterisieren, der bei der Ausgabe des von Anlennenstcllungen ein Impuls abgestrahlt wni

Ziel Videosignals nuflrilt. so daß ein Konus nur dual· cue V

ι'' V.

Vielzahl von Impulsen abgetastet wird. Gemäß der vorliegenden Erfindung werden die Phasen der an die Antennenelemcnte gelegten Signale durch den Pulsoszillator so gesteuert, daß jed;r von der Antenne abgestrahltr 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 Fig. 1 gezeigten Typs beschränkt ist. Insbesondere können beispielsweise nur drei Dipole oder Hornitrahler verwendet werden. In diesem Fall werden sie durch Impulse erregt, die um 12(P gegeneinander phasenverschoben sind. Andererseits kann auch ein einziger Strahler an Stelle der aus mehreren Elementen zusammengesetzten Sektoren A bis D der Fig. 1 verwendet werden, und jeder dieser Strahler kann so, wie dies an Hand der Fig. 1 beschrieben worden ist, erregt werden, damit die Abtastung im Zeitintervall ao eines jeden abgestrahlten Impulses crlolgt.

In der Schaltung gemäß Fig. 1 snd in den vom Oszillator 18 wegführenden Kanäler 1 zwei Schalter iO 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 öffn in des Schalters

80 bei geschlossenem Schalter 81 ausgewählt, während die dazu senkrechte Abtast richtung durch Schließen des Schalters 80 und öffm η 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 abgestr ihlten Impulse sowie mit einem die Ablage des Z eis vom Strahl-Zentrum messenden Empfänger, an den zur Nachführung des Antennenstrahls au! 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) erzeugt ;n Impulse vor der Abstrahlung während der Zeitdauer eines jeden Impulses zur Führung des Antennenstnihls 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 Antennenelcmente 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) fülvrendeii 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 zweitgenaunten Paares mit gegenseitiger Phasenverschiebung von 90^c angesteuert werden, so daß zur Erzeugung der konischen Abtastung die Phase der gesendeten Impulse quadrantenweise verändert wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen