DE1964497B2

DE1964497B2 - Monopuls-Zielverfolgungs-Impulsradarempfänger mit Phasenvergleich kombinierter ZF-Signale

Info

Publication number: DE1964497B2
Application number: DE1964497A
Authority: DE
Inventors: Yftinus Frederik Van Hengelo Popta (Niederlande)
Original assignee: Thales Nederland BV
Current assignee: Thales Nederland BV
Priority date: 1969-01-03
Filing date: 1969-12-23
Publication date: 1975-01-09
Also published as: GB1300105A; NL6900059A; SE370455B; US3708794A; FR2027728A1; CH501931A; DE1964497A1; DE1964497C3; NL146939B

Description

Unterschiedes (23) dient, und daß das Zielverfol- Ein Impulsradarempfänger der eingangs erwähnten

gungs-Fehlersignal (in 25) jeweils in an sich be- Art ist bekannt ius der britischen Patentschrift kannter Weise aus dem Quotienten der Ausgangs- 894 618. In diesem Impulsradarempfänger wird jedes signale des ersterwähnten phasenempfindlichen der genannten zusammengesetzten Signale durch Ad-Detektors (19,22) und des weiteren phasenempfind- 30 dierimg des Summensignals und des entsprechenden, liehen Detekt&is (20,21) erhalten wird. um 90° in Phase verschobenen Differenzsignals er-

2. Monopuls-Radarempfänger nach Anspruch 1, reicht. Genanntes zusammengesetztes Signal wird dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter ebenso nach Ausgleich eines Phasenunterschiedes von Weise die den Zwischenireque. ^verstärkern (16, 90° einer Kombinationsschaltung zugeführt, der auch 17, 18) entnommenen Signale einem Doppler- 35 ein zweites zusammengesetztes Signal angeboten wird, Signaldetektor (37) zugeführt sind, in dem die das durch Addierung des entsprechenden Differenzbetreffenden Zwischenfrequenzsignale einer ko- signals» und des um 90° in der Phase verschobenen härenten Detektion unterworfen werden, derart, Summensignals erhalten wird. D'ese Kombinationsdaß den phasenempfindlichen Detektoren und den schaltung liefert dann das genannte, dem Summenweiteren phasenempfindlichen Detektoren Nieder- 40 signal entsprechende Signal, das als Bezugssignal für frequenzsignale zugeführt werden. genannten phasenempfindlichen Detektor dient; ebenso

3. Monopuls-Radarempfänger nach Anspruch 1, wird das erstgenannte zusammengesetzte Signal dem dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Detektor zugeführt. Es ist jedoch nicht möglich, einen Weise im Zeitintervall zwischen den aufeinander- genauen Wert des Amplitudenverhältnisses zwischen folgend empfangenen Echosignalen in den Sum- 45 dem Summensignal und dem entsprechenden Diffemenkanal (10) am Eingang des Empfängers ein renzsignal aus dem Ausgangssignal des Detektors zu Testimpuls eingegeben wird, der bewerkstelligt, ermitteln.

daß bei Abweichungen des 90°-Phasenunter- Die Erfindung bezweckt, ein Monopuls-Radargerät

schieds (23) zwischen dem Summensignal und zu schaffen, in dem auf einfache, leicht reproduzierjedem der Differenzsignale zwei der vorhandenen 50 bare Weise das richtige Amplituden- und/oder Phasenphasenempfindlichen Detektoren· (19 bis 22) Feh- verhältnis erhalten wird.

lersignale liefern, und zwei veränderliche Phasen- Nach der Erfindung ist in einem Monopuls-Ziel-

drehelemente (31, 32) vorgesehen sind, die, an- verfolgungs-lmpulsradarempfänger der eingangs ersprechend auf die erhaltenen Fehlersignale, die wähnten Art jedes der Ausgangssignale der Zwischenftuftretenden Phasenabweichungen korrigieren. 55 frequenzverstärker für die zusammengesetzten Signale

einem weiteren phasenempfindlichen Detektor zugeführt, als dessen Bezugssignal das Summensignal

nach Ausgleich des vorerwähnten 90°-Phasenunter*

schiedes dient, und wird das Zielverfplguhgs-Fehler-

60 signal jeweils in an sich bekannter Weise (Rhodes,

Introduction to monopulse, S, 51) aus dem Quotienten

Die Erfindung betrifft einen Monopuls-Zielverfol- der Ausgangssignale des ersterwähnten phasenempfindgungs-Ifflpulsfadärempfänger mit je einem zwischen- liehen Detektors und des weiteren phäsenempfittdfrequenten Summen-, Azimut-Differenz- und Eleva- liehen Detektors erhalten.

tions-Differetlz'Kanal, bei dem zwei zusammengesetzte 6g Die Erfindung und ihre Vorteile werden an Hand Signale dadurch erhalten werden, daß jedes der der Figuren näher erläutert, von denen
Differenzsigfiale und das 'Summensignal mit einem F i g, 1 ein Blockschaltbild eines Monopuls-Radargegenseitigen Phasenunterschied von 90° zusammen- gerätes nach der Erfindung und

T 3 4

F i g. 2 einen Teil einer zweiten Ausföhrungsform Ziel sich oberhalb der Symmetrieachse befindet. Wenn tines Monopuls-Radargerfttes nach der Erfindung in das Differenzsignal <d£ zum Summensignal gegenblockschematischer Darstellung zeigen. phasig ist, d. h. (« + b) < (c + d), befindet das Ziel

Entsprechende Teile der beiden Figuren sind mit sich unterhalb der Symmetrieachse. Der Unterschied den gleichen Bezugsziffern bezeichnet. s Δ B kann in entsprechender Weise betrachtet werden,

F i g. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Monopuls- wodurch das Vorzeichen der Abweichung im Azimut Radargerätes des Typs auf der Basis der sogenannten erhalten wird.

Suramen-Differenz-Metbode, durch welches ein sich Durch die Wellenleiter 9, 10 und 11 werden die bewegendes Ziel verfolgt werden kann. Dabei be- Signale Δ B, Σ und Δ E der Empfangsvorricbtung 3 zeichnet 1 einen Sender, 2 einen Syncbronimpuls- io zugeführt, in der sie mit einem von dem Überlagerungsgenerator und 3 eine Empfangsvorrichtung. Der Sen- oszillator 12 stammenden Signal gemischt werden. Die der und die Empfangsvorrichtung sind an ein An- Empfangsvorrichtung ist zu diesem Zweck mit den tennensystem 4 angeschlossen. Über dieses Antennen- Mischern 13, 14 und 15 versehen. Die erhaltenen system wird die im Sender erzeugte Energie im Im- Zwischenfrequenzsignale werden anschließend über pulsrhythmus der vom Generator 2 gelieferten Syn- 15 drei in der Empfangsvorrichtung vorhandene Zwichronimpulse ausgesandt. schenf requenzverstärker 16,17 und 18 verteilt. Die so

Das Monopuls-Radargerät nach F i g. 1 beruht auf verstärkten Zwischenfrequenzsignale können zum Amplitudsnvergleich. Dementsprechend enthält das Erzeugen von Winkelfehlersignalen verwendet werden, Antennensystem einen Hornstrahler S, der durch die .zum Steuern der Folgeschaltungen 27 und 28 erZwischenwände 6 und 7 in vier Quadranten aufgeteilt 20 forderlich sind, mit denen dus Ziel in Azimut und fet, die in einen Komparator 8 ausmünden. Der Korn- Höhenwinkel verfolgt wird.

paratorS, der als zur Empfangsvorrichtupj gehörend Nach der Erfindung werden zu üesem Zweck zwei

betrachtet werden kann, dient zum Addieren bzw. zusammengesetzte Signale dadurch erzeugt, daß das Subtrahieren einerseits der Amplituden der über bzw. Differenzsignal Δ E bzw. Δ B und das Summensignal Σ unter der Zwischenwand 6 erhaltenen Energie und 25 mit einem Phasenunterschied von 90° zusammengefügt andererseits der Amplituden der links und rechts der weraen, wobei das Summensignal Σ dem Zwischen-Zwischenwand 7 empfangenen Energie. Dieser Korn- frequenzverstärker 17 und die zusammengesetzten parator liefert, wenn a, b, c und d die betreffenden Signale den Zwischenfrequenzverstärkern 16 bzw. 18 Amplituden der elektromagnetischen Energie be- und jedes der den Ausgangssig-aalen der Verstärker 16 zeichnen, die beim Empfang eines Zielechos in den 30 und 18 entsprechenden Signale zwei phasenempfindvier Teilen des Hornstrahlers auftreten, ein Höhen- liehen Detektoren 19,20 bzw. 21,22 zugeführt weiden, Winkeldifferenzsignal Δ E und ein Azimutdifferenz- wobei als Bezugssignal für den phasenempfindlichen signal Δ B, deren betreffende Amplituden durch Detektor 19 bzw. 22 ein dem Summensignal ent

sprechendes Signal dient, während letzteres Signal

Δ E — (α + b) — (c + d) und ₃₅ nach Ausgleich des vorerwähnten Phasenunterschieds

5„_/ ι ν _ /1 , η von 90° als Bezugssignal für den phasenempfindlichen

— I -r C) \ + ; Detektor 20 bzw. 21 dient, und jedec der vorerwähnten

angegeben werden können. Der Komparator 8 liefert Winkelfehlersignale aus dem Quotienten der Ausgangsaußerdem ein Signal, das der Summe der elektro- signale der beiden phasenempfindlichen Detektoren 19 magnetischen Energie proportional ist, die in jedem 40 und 20 bzw. 21 und 22 erhalten wird.

der vier Quadranten des Hornstrahlers empfangen Die Empfangsvorrichtung 3 ist zu diesem Zweck in

wird und deren Amplitude durch solcher Weise mit einem 90³-Phasendrehelement 23

versehen, daß ein Zwischenfrequenzsummensignal

£ = (a + b + c + d) Σζρ erhalten wird, das in bezug auf die erhaltenen

45 Zwischenfrequenz-Differenzsignale AEzp und ABzp angegeben werden kann. um 90° in der Phase verschoben ist. Von diesen

Wenn das Ziel, wie angenommen werden darf, ein Zwischenf requenzsignalen wird das Summensignal Σζρ Punktziel ist, haben die in den Quadranten des Horn- dem Verstärker 17 zugeführt, während die zusammenstrahlers empfangenen Signale untereinander gleiche gesetzten Signale, die durch Zusammenfügung des Phasen, r/obei für die Differenzsignale gilt, daß sie 50 Summensignals Σζρ und jedes der Differenzsignale unabhängig voneinander entweder gleichphasig oder A Ezf und Δ Bzf erhalten sind, den Verstärkern 16 gegenphasig gegenüber dem Summensignal sein kön- bzw. 18 zugeführt werden.

nen. Dieser Phaseninformation kann das Vorzeichen Wenn die Verstärkungsfaktoren der Verstärker 16,

der Zielabweichung entnommen werden. Ist z. B. das 17 und 18 durch a_lt a₂ und <x₃ anjegeben werden, Differenzsignal Δ E gleichphasig zum Summensignal Σ, 55 können die Ausgangssignale der Verstärker 16,17 und d. h. (α + b) > (c + d), so folgert daraus, daß das 18 durch

) = <x_t{(a + b) — (c + </)}sincozft λ%Σζρ — <x_t(a-\-b + c + rf) cos cüzp < und
(X₃(ΔBzρ+Σζρ) — <x₃{(a + c) — (b + d)} sincozff + <x₃{a + b + c + d) costazpt.

angegeben werden. Das Ausgangssignal des Verstärkers 65 das Ausgangssignal des Verstärkers 17, während

16 wird sowohl dem nhasenempfindlichen Detektor 19 letzteres Signal nach Ausgleich des eingeführten 90°*

als auch dem phasensmpfindlichen Detektor 20 zu- Phasenunterschieds als Bezugssignal für den Detektor

geführt. Als Bezugssignal für den Detektor 19 dient 20 dient. Dieser Ausgleich erfolgt durch ein - 90°*

Phasendrehelement 24. Das Bezugssignal des Detek- Detektoren 19, 20 und 21, 22 erhalten dann außer den tors 20 kann somit durch vorerwähnten (richtigen) Ausgangssignalen je eine um ν ,„ . . , . <s . . 90° verschobene Komponente, wodurch die vom «,£« = «,(α + b + c + d)s.nw_ZFt Rechengerät ermittelten Amplitudenverhältnisse Abangegeben werden. Der Detektor 19 liefert als Aus- 5 weichungen von den vorerwähnten (richtigen) Ampligangssignal diejenige Komponente des von dem Ver- tudenverhältnissen aufweisen.

stärker 16 zugeführten Signals, die mit dem vom Ver- Um solche Abweichungen zu verhindern, ist in der

stärker 17 zugeführten Be;:ugssignal in Phase ist. Eine Ausführungsform des Monoplus-Radargerätes nach

Betrachtung der vorerwähnten Formten zeigt, daß F i g. 1 eine an sich FR-PS 1 243 435) bekannte

diese Komponente gleich io Schaltung 29 vorgesehen, die die veränderlichen

f , f. , ι ,«ν Phasendrehelemente 31 und 32, die Steuerschaltungen

<x, ^c + ο + c -t- a) _{33 und 34 und zwej Schaher 35 und} ^ _erhält

ist. Dieses Signal ist somit dem Summensignal pro- In der Zeit zwischen dem Empfang aufeinander-

portional. folgender Echosignale wird in den Summenkanal am

Der Detektor 20 verarbeitet die zugeführten Signale 15 Eingang der Empfangsvorrichlung ein Testimpuls einähnlich wie der Detektor 19; offenbar ergibt sich dann gegeben. In der Atisführungsform nach F i g. 1 dient ein Signal, das der Amplitude des Differenzsignals Δ E dazu ein Bruchteil der ausgesandten Energie, die durch proportional ist. Dieses Signal ist gleich die Leitung 30 dem Mischer 14 zugeführt wird.

Das von dem Mischer 14 stammende Zwischen-

«,{(o + b) — (c H- </)}. ao frequenzsignal wird über die Verstärker 16, 17 und 18

verteilt. Wenn der Unterschied im Phasenverlauf

Aus vorstehendem ergibt sich, daß der Verstär- zwischen den Verstärkern 16 bzw. 18 und dem Verkungsfaktor <x₄ des Verstärkers 17 nicht von Wichtig- stärker 17 durch ψ_χ bzw. q>₂ bezeichnet wird, so können keit ist und daß das zwischen dem Summensignal Σ die Ausgangssignale der Verstärker 16, 17 und 18 und dem Differenzsignal Δ E vorhandene Amplituden- as durch
verhältnis ebenfalls von dem Verstärkungsfaktor Oc₁ _Λ ^ _sj_n ,_ml , ^

des Verstärkers 16 unabhängig ist. Dieses Amplituden- _Λ* ^ _sj_n _mf ^¹ '

verhältnis wird durch das Rechengerät 25 nach _Λ ² ^ _sj_n * ^ , ·>

Empfang der erforderlichen Ausgangssignale der De- ³ '

tektoren 19 und 20 ermittelt. Das erhaltene Ampli- 30 angegeben werden, wobei A die Amplitude der durch tudenverhältnis kann durch die Leitung 30 eingeführten Energie bezeichnet. Die

phasenempfindlichen Detektoren 20 und 21 liefern

(a f- A) - (i + d) dann Signale, deren Größe und Vorzeichen von den

α H- b + c H- d auftretenden Unterschieden im Phasenverlauf der

35 Verstärker abhängig sind. Die Ausgangssignale der

angegeben werden, wodurch die Größe und das Vor- Detektoren 20 und 21 können durch
zeichen des Höhenwinkelfehlersignals erhalten werden,
das die Folgeschaltung 27 steuert. ,λ, A sin <p, und

Auf gleiche Weise wird das Ausgangssignal des Ver- a₃ A sin <p₂

stärkers 18 den phasenempfindlichen Detektoren 21 40

und 22 zugeführt; das Ausgangssignal des Verstärkers angegeben werden, die über die Schalter35 bzw. 3i 17 dient als Bezugssignal für den Detektor 22. Das den S'euerschaltungen 33 bzw. 34 zugeführt werden Ausgangssignal des Verstärkers 17, nach Ausgleich des Diese Steuerschaltungen stellen die veränderlicher eingeführten 90° - Phasenunterschieds mittels des Phasendrehelemente 31 bzw. 32 so ein, daß das Aus —9O"-Phasendrehelementes 26, dient als Bezugssignal 45 gangssignal des Verstärkers 17 eine Phasenverschie· für den Detektor 21. Die Ausgangssignale der Detek- bungq-, in bezug auf das Ausgangssignal des Ver toren 22 und 21 können durch stärkers 16 und eine Phasenverschiebung <p₂ in L· zuj

auf das Ausgangssignal des Verstärkers 18 erfährt.

a,{{a H- c) — {b + if)} und Um eine solche Phasenregelung jeweils zwischen dei

«,{β η- 5 H- e + rf) ^s* fifltpfengszeitpBitkteft der aufeinanderfolgenden Eeho

signale auszuführen, müssen die Schalter 35 und 3<

angegeben werden. abwechselnd die Ausgangssignale der Detektoren 21

Das daraus vom Rechengerät ermittelte Amplituden- und 21 den Steuerschaltungen 33 und 34 und den

verhältnis Rechengerät 25 zuführen. Die Schalter werden zi

55 diesem Zweck durch Synchronisrerimpulse 5 de (α + c) — (b + d) Generators 2 gesteuert.

α f b \ c f d I" der Ausführungsform des Monopuls-Radar

gerätes nach F i g. 2 werden die erhaltenen verstärk

ergibt die Größe und das Vorzeichen des Azimut- ten Zwischenfrequenzsignale einem Dopplersignal fehlersignals, das die Folgeschaltung 28 steuert. 60 detektor 37 zugeführt. Die dabei erhaltenen Audio

Im obigen wird vorausgesetzt, daß die Verstärker 16, frequenzsignale entsprechen der infolge der Ziel 17 und 18 nur Unterschiede zwischen den Verstärkung^ bewegung auftretenden Doppler-Verschiebung de faktoren aufweisen. Es zeigt sich jedoch, daß die Ver- Echosignale. Der Doppler-Signaldetektor 37 besteh stärker außerdem einen verschiedenen Phasenverlauf (nach NL-OS 6 616 390) aus den phasenempfindliche haben können. Es treten infolgedessen Abweichungen 65 Detektoren 38, 39 und 40, denen das betreffend von dem eingeführten 90'-Phasenunterschied zwischen Zwisciienfrequenzsignal und ein Bezugssignal to dem Summensignal und jedem der Differenzsignale einem zur Sendefrequenz kohärenten Oszillator 4 auf. Die Ausgangssignale der phasenempfindlichen zugeführt werden, und aus den Impulsverlängerung;

Kreisen (»Boxcar«) 42, 43 und 44 zum Verlängern der Ausgangsimpulse der erwähnten Kreise und aus an die Ausgänge der Kreise angeschlossenen Dopplerftltern.45, 46 und 47, denen die Audiofrequenz-Ausgangssignale entnommen werden. Die erhaltenen Audioir^quenzsignale werden in den Niederfrequenzverstärkern 48, 49 und 50 verstärkt.

Gegenseitige Unterschiede der Verstärkungsfaktoren der Niederfrequenzverstärker werden gemeinsam mit ähnlichen in den Zwischenfrequenzverstärkern Imftretenden Unterschieden in gleicher Weise aus den erhaltenen Amplitudenverhältnissen eliminiert wie in der in F i g. 1 dargestellten Ausführungsform. Tn dieser Ausführungsform ist es wesentlich, daß das —9O°-Phasendrehelement24 bzw. 26 so ausgebildet ist, daß die Phasendrehung nahezu unabhängig von den detekiierten Doppler-Frequenzen erfolgt.

Schließlich sei bemerkt, daß der Phasenunterschied zwischen dem Summensignal und jedem der Differenz-S signale verschiedenartig erhalten werden kann, d. h. sowohl indem das Überlagerungsoszillatorsignal dem 90°-Phasendrehelement in der in F i g. 1 dargestellten Weise zugeführt wird, als auch indem das Summensignal oder jedes der Differenzsignale dem erwähnten

ίο Phasendrehelement zugeführt wird. Auf beide Weisen ergibt sich der Phasenunterschied vor der Zwischenf requenzdetektion. Es wird einleuchten, daß auch nach der Zwischenfrequenzdetektion, aber vor der Verstärkung der Phasenunterschied eingeführt werden kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

gefügt werden, wobei das Summensignal und die zu- Patentanspröche: sammengesetzten Signale je einem Zwischenfrequenz verstärker zugeführt werden, und bei dem jedes der

1. Monopuls-Zielverfolgungs-Impulsradaremp- Ausgangssignale der Zwischenfrequenzverstärker für fänger mit je einem zwischwtfrequentea Summen-, 5 die zusammengesetzten Signale einem phasenempfind-Azimut-Dnterenz- und Elevatioas-Differenz-Ka- liehen Detektor zugeführt wird, wobei als Bezugssignal nal, bei dem zwd zusammengesetzte Signale da- für diese pbasenerapfindliehen Detektoren ein dem durch erhalten werden, daß jedes der Differenz- Summensignal entsprechendes Signal dient. Dabei ist signale und das Summensignal mit einem gegen- dieser Impulsradarempfänger pro Winkelkoordinate seitigen Phasenunterschied von 90° zusammen- xo mit einer Folgeschaltung versehen, die durch ein Fehgefügt werden, wobei das SumroensignaJ und die lerstgnal gesteuert wird, dessen Größe und Vorzeichen zusammengesetzten Signale je einem Zwischen- von dem entsprechend der Zielabweichung von der frequenzverstärker zugeführt werden, und bei dem Radarsymraetrieachse veränderlichen Amplitudenjedes der Ausgangssignale der Zwischenfrequenz- und/oder von dem Pharenverhältnis zwischen dem Sumverstärker für die zusammengesetzten Signale 15 mensignal und einem der Differenzsignale abhängig einsm phasenempfindlichen Detektor zugeführt sind.

wird, wobei als Bezugssignal für diese phasen- In einem solchen Radargerät ist es üblich, das

empfindlichen Detektoren ein dem Summensignal erwähnte Amplituden- und/oder Phasenverhältnis entsprechendes Signal dient, dadurch ge- durch automatische Stärkeregelung η er.nitteln. Es kennzeichnet, daß jedes der Ausgangs- 20 treten dabei jedoch Abweichungen von dem richtigen signale der Zwischenfrequenzverstärker (16,18) für Amplituden- und/oder Phasenverhältnis auf, die desto die zusammengesetzten Signale einem weiteren größer werden, je schwächer die empfangenen Zielphasenempfindlichen Detektor (20, 21) zugeführt echos sind. Diese Abweichungen sind den gegenseiist, als dessen Bezugssignal das Summensignal nach tigen Unterschieden der Zwischenfrequenzverstärker Ausgleich (24,26) des vorerwähnten 90°-Phasen- 25 zuzuschreiben.