DE2004273A1

DE2004273A1 - Automatic gain and phase control with coherent monopulse radar rates

Info

Publication number: DE2004273A1
Application number: DE19702004273
Authority: DE
Inventors: Francois Albert Noel Le Cachan. VaI de Marne Stoll Pierre Ehe Carlos. Paris Ray (Frankreich)
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1970-01-30
Filing date: 1970-01-30
Publication date: 1971-08-05
Also published as: DE2004273B2

Description

Automatische Verstärkungs- und Phasenregelung bei kohärenten Monopuls-Radargeräten Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung zur Regelung des Verstärkungsgrades und der Signaiphase in beiden Empfangskanälen eines kohärenten Monopuls-Radargerätes, das ein Fehlersignal in Bezug auf eine Koordinate (Azimut oder Elevation) liefert. Automatic gain and phase control for coherent monopulse radars The invention relates to a circuit arrangement for regulating the gain and the signal phase in both reception channels of a coherent monopulse radar device, which provides an error signal with respect to a coordinate (azimuth or elevation).

Das Prinzip des Monopuls-Radars ist in einem Artikel von R.M. Page beschrieben worden, der in"IRE National Convention Record"(Part. 8, 1955, 5. 132) veröffentlicht worden ist; eswird hier nur darauf hingewiesen, daß ein derartiges Radargerät zur Zielverfolgung hinsichtlich des Azimuts und/oder der Elevation verwendet wird, und daß es dazu notwendig ist, für Jede der Wiikelkoordinaten die WiAkelabweichung zwischen der Antennenachse und dem Ziel hinsichtlich ihrer Größe und Richtung (d.i. Vorzeichen) zu bestimmen.The principle of monopulse radar is described in an article by R.M. page has been described in "IRE National Convention Record" (Part. 8, 1955, 5.132) has been published; it is only pointed out here that such a Radar used for target tracking in terms of azimuth and / or elevation and that for this it is necessary to calculate the angle deviation for each of the angle coordinates between the antenna axis and the target in terms of their size and direction (i.e. Sign).

Bei einem Monopuls-Radargerät, das mit Amplitudenvergleich arbeitet, sind für Jede Winkelkoordinate zwei primäre Strahlungsquellen vorgesehen, die die gleiche Antenne erregen; diese Primärstrahlungsquellen sind so angeordnet, daß sich ihre Diagramme teilweise Uberlappen. Die Amplituden der von den beiden Primär-Strahlungsquellen empfangenen Signale werden addiert, und zwar einmal mit gleicher Phase und zum zweiten in Gegenphase, so daß das so erhaltene Summensignal S und das Differenzsignal D für ein bestimmtes Vorzeichen des Fehlersignales in Phase und für das entgegengesetzte Vorzeichen in Gegenphase sind. Diese Signale werden in einem Summenkanal bzw. in einem Differenzkanal verstärkt, und deren Ausgangssignale werden einer Demodulationsschaltung (Phasendi skriminator) zugeführt. Diese Demodulationsschaltung führt die Rechenoperation D/S aus und liefert ein Signal, dessen Amplitude für kleine Fehlersignale proportional zur Amplitude des Fehlersignales ist und dessen Polarität vom Vorzeichen des Fehlersignales abhängt. Wenn aber das Monopuls-Radargerät ein kohärentes Monopuls-Doppler-Radargerät ist, wird in Jedem der Kanäle eine Phasendemodulation vorgenommen zwischen den Zwischenfrequenzsignalen und den Signalen des Kohärenz-Oszillators, der Ja in Jeder Impulsperiode die Phase des ausgesendeten Impulses speichert.In the case of a monopulse radar device that works with amplitude comparison, two primary radiation sources are provided for each angular coordinate, which the excite the same antenna; these primary radiation sources are arranged in such a way that that their diagrams partially overlap. The amplitudes of the two primary radiation sources received signals are added, once with the same phase and to the second in antiphase, so that the sum signal S and the difference signal D for a certain sign of the error signal in phase and for the opposite Signs are in opposite phase. These signals are in a sum channel or in amplified on a differential channel, and the outputs thereof are sent to a demodulation circuit (Phasendi skriminator) fed. This demodulation circuit performs the arithmetic operation D / S and delivers a signal whose amplitude is proportional to small error signals to the amplitude of the error signal and its polarity from the sign of the error signal depends. But if the monopulse radar is a coherent monopulse Doppler radar is, a phase demodulation is carried out between the intermediate frequency signals in each of the channels and the signals of the coherence oscillator that Yes in each pulse period the phase of the transmitted pulse.

Die Frequenz der Video-Ausgangssignale der Phasendemodulatoren enthält die Geschwindigkeitsinformation, die es gestattet, zwischen bewegten und festen Zielen zu unterscheiden.Contains the frequency of the video output signals from the phase demodulators the speed information that allows to distinguish between moving and fixed Differentiating goals.

Bei dieser Auswertungsmethode ist es notwendig, daß beide Empfangskanäle gleiche und konstante Phasenverschiebungen hervorrufen, da einige der nützlichen Inrormationen in der Signaiphase enthalten sind.With this evaluation method it is necessary that both reception channels cause equal and constant phase shifts, as some of the useful Information is included in the signal phase.

Der Verstärkungsgrad und der Phasenwinkel der Signale in den Empfangskanälen hängen Jedoch von verschiedenen Parametern ab (Alterung der Bauteile, Teiperatur, Ver-Minderung des Stehwellenverhältnisses in den Mischsturen), und sie ändern sich auch, wenn aktive Bauteile (Röhren, Transistoren) ersetzt werden, so daß es notwendig wird, oft langwierige und schwierige Abgleichmaßnahmen durchzuführen.The gain and phase angle of the signals in the receiving channels However, depend on various parameters (aging of the components, partial temperature, Reduction of the standing wave ratio in the mixed waves), and they change also when active components (tubes, transistors) are replaced, so it is necessary will, often lengthy and difficult adjustment measures to carry out.

Bei der vorliegenden Erfindung wird der Ver'stärkungsgrad und die Signalphase in Jedem Empfangskanal automatisch geregelt, so daß immer exakte Phasen- und Amplitudenwerte angeliefert werden, ohne daß eine NachJustierung von Rand notwendig ist.In the present invention, the degree of gain and the Signal phase in each receiving channel automatically regulated, so that always exact phase and amplitude values are delivered without the need to readjust the edge is.

Von der Radaranlage werden Signale der Frequenz F ausgesendet und Signale der Frequenz F t t empfangen, wobei die dem verfolgten beweglichen Ziel eigene Dopplerfrequenz ist. Ein Merkmal der Erfindung ist, daß die Impuisperiode in zwei Teile aufgeteilt ist; der erste ist dem Empfang der Echosignale vorbehalten, der zweite der Messung des Verstärkungsgrades und der Phasendifferenz zwischen dem Summen- und Differenzkanal. Während des zweiten Teiles der Impulsperiode wird sowohl dem Summen- als auch demDifferenzkanal ein Eichsignal der Frequenz(F - fe) zugeführt, wobei die den beiden Empfangskanälen zugeführten Eichsignale um 900 gegeneinander phasenverschoben sind. Diese beiden Signale werden in den beiden Empfangskanälen verstärkt und demoduliert, so daß man zwei Signale der Frequenz fe erhält, deren Amplituden und Phasen dem Verstärkungsgrad bzw. der Phasenverschiebung, die sie erbringen, entsprechen; die Frequenz fe ist so gewählt, daß die Charakteristik der Schaltungen der beiden Empfangskanäle für diese Frequenz die gleiche ist, wie für die Echosignale von den Zielen.Signals of frequency F are sent out by the radar system and Signals of frequency F t t received, with the tracked moving target own Doppler frequency. A feature of the invention is that the pulse period is divided into two parts; the first is reserved for receiving the echo signals, the second measuring the gain and the phase difference between the Sum and difference channel. During the second part of the pulse period, both a calibration signal of frequency (F - fe) is fed to the sum and the difference channel, the calibration signals fed to the two receiving channels by 900 against each other are out of phase. These two signals are in the two receiving channels amplified and demodulated so that two signals of frequency fe are obtained, whose Amplitudes and phases the gain or phase shift that they provide, correspond; the frequency fe is chosen so that the characteristics of the Circuits of the two receiving channels for this frequency is the same as for the echo signals from the targets.

Diese beiden Signale der Frequenz fe werden einem Amplituden-und einem Phasendiskriminator zugeführt, die Fehlersignale für den Verstärkungsgrad bzw. für die Phasenverschiebung liefern; diese Fehlersignale werden Uber die Zelt gemittelt und dann symmetrisch verstärkt.These two signals of frequency fe are one amplitude and one Phase discriminator supplied, the error signals for the gain or for provide the phase shift; these error signals are averaged over the tent and then symmetrically reinforced.

Jeder Empfangskanal enthält auch einen variablen Phasenschieber und einen Verstärker mit veränderlichem Verstärkungsgrad, die von den Fehlersignalen für die Phasenverschiebung bzw. für den Verstärkungsgrad in einer solchen Richtung gesteuert werden, daß die Fehlersignale zu Null werden.Each receive channel also contains a variable phase shifter and a variable gain amplifier derived from the error signals for the phase shift or for the degree of gain in such a direction can be controlled so that the error signals become zero.

Alternativ kann der Summen-Empfangskanal auch keine Amplituden- und Phasenregelung enthalten, so daß er als Bezugskanal verwendet wird und dann Amplituden- und Phasenwerte zur Korrektur des einen oder sogar mehrerer Differenzkanäle liefert.Alternatively, the sum receive channel can also have no amplitude and Phase control included so that it is used as a reference channel and then amplitude and provides phase values for correcting the one or even more difference channels.

Die Erfindung wird anhand von Zeichnungen näher erläutert.The invention is explained in more detail with reference to drawings.

Die Figuren zeigen: Fig. 1 Schaltungssymbole von Bauteilen für sehr hohe Frequenzen; Fig. 2 verschiedene Torschaltungen; Fig. 3 Diagramme der verwendeten Impulse; Fig. 4 ein Blockschaltbild des kohärenten Monopuls-Radargerätes gemäß der Erfindung; Fig. 5 ein Sohaltbild des Amplitudendiskriminators in Einzelheiten; Fig. 6 ein Schaltbild des synirnetrischen Phasendemodulators; Fig. 7 die vom Phasendemodulator der Figur 6 ausgegebenen Signale; Fi. 8 charakteristische Kurvonztige der Funktion M = f (#); Fig. 9 den Verlauf des Phasenganges in den beiden Kanälen und Fig.10 einen Differenzverstärker, der die Signale für einen Phasenschieber liefert.The figures show: Fig. 1 circuit symbols of components for very high frequencies; Fig. 2 different gate circuits; Fig. 3 diagrams of the used Impulses; FIG. 4 is a block diagram of the coherent monopulse radar device according to FIG Invention; Fig. 5 is a detailed diagram of the amplitude discriminator; Fig. 6 is a circuit diagram of the synchronous phase demodulator; 7 that of the phase demodulator signals output in FIG. 6; Fi. 8 characteristic abbreviations of function M = f (#); 9 shows the course of the phase response in the two channels and FIG. 10 shows a differential amplifier which supplies the signals for a phase shifter.

Die Bedeutung der in den Figuren 4, 5 und 6 benutzten Symbole soll anhand der Fig. 1 und 2 zuerst erläutert werden.The meaning of the symbols used in Figures 4, 5 and 6 is intended will first be explained with reference to FIGS. 1 and 2. FIG.

Das in Fig. la dargestellte Symbol bedeutet einen Richtkoppler, das in Fig. 1b eine Hybrid-Verzwelgung nach Art eines "magischen T", das in Fig. 1c einen variablen Phasenschieber und das in Fig. id den Phasengang # = f (I) eines symmetrischen Ferrit-Phasenschiebers.The symbol shown in Fig. La means a directional coupler that in Fig. 1b a hybrid interconnection in the manner of a "magic T", which is shown in Fig. 1c a variable phase shifter and that in Fig. id the phase response # = f (I) one symmetrical ferrite phase shifter.

Beim Richtkoppler der Fig. la ist angenommen, daß die Eingangsleitungen 29, 30 und 31 angepaßt sind und daß auch die Ausgangsleitung 32 mit einem angepaßten Lastwiderstand abgeschloßsen ist. Wenn man also unter diesen Bedingungen beispielsweise einen 20 dB-Richtkoppler vorsieht, so erscheinen von einem an die Eingangsleitung 29 angelegten Signal 99 ß des Ausgangssignales an der Leitung 30 und 1 ß wird im Lastwiderstand an der Leitung 32 vernichtet. Wenn ein Signal an die Eingangsleitung 31 angelegt wird, so worden 99 % im Lastwiderstand an der Ausgangsleitung 32 vernichtet und 1 ß erscheint an der Leitung 30.In the directional coupler of Fig. La it is assumed that the input lines 29, 30 and 31 are matched and that the output line 32 with a matched Load resistor is terminated. So if, under these conditions, for example if a 20 dB directional coupler is provided, one will appear on the input line 29 applied signal 99 ß of the output signal on line 30 and 1 ß is in Load resistance on line 32 destroyed. When a signal on the input line 31 is applied, then 99% in the load resistance on the output line 32 has been destroyed and 1 ß appears on line 30.

Wen ein Elngangxvignal an irgendeine der Eingangsleitungen dieses Richtkopplers angelegt wird, so ist das Signal, das an der anderen Leitung erscheint, in Phasenquadratur zum Eingangssignal.If there is an input signal on any of the input lines this Directional coupler is applied, the signal that appears on the other line is in phase quadrature to the input signal.

Wenn bei dem "magischen T" gemäß der Fig. 1b ein Signal an die Leitung 33 angelegt wird und wenn die Leitungen 34 und 35 mit gleichen Widerständen abgeschlossen sind, dann wird das Signal zu gleichen Teilen an diesen beiden Leitungen 34 und 35 aufgeteilt und an der Leitung 36 erscheint kein Signal. Die Ausgangssignale sind mit dem Eingangssignal phasengleich. Wenn ein Eingangasignal an die Leitung 36 angelegt wird, so teilt es sich gleichmäßig auf die Leitungen 34 und 35 auf; diese Signale sind zueinander in Gegenphase.If at the "magic T" according to FIG. 1b a signal is sent to the line 33 is applied and when the lines 34 and 35 terminated with the same resistances are, then the signal is in equal parts on these two lines 34 and 35 and no signal appears on line 36. The output signals are in phase with the input signal. When an input signal is applied to line 36 is, it is divided equally between the lines 34 and 35; these signals are in phase opposition to each other.

Der Phasenschieber der Fig. lc hat einen Eingang 37 und einen Ausgang 38. Wenn dieser Phasenschieber ein Ferrit-Phasenschieber ist, hat er eine Charakteristik gemäß Fig. id; die Variation des Phasenwinkels # wird von einem Strom I in einer Spule 39 gesteuert. Man ersieht, daß die Charakteristik symmetrisch zur Achse des Phasenwinkels # ist.The phase shifter of FIG. 1c has an input 37 and an output 38. If this phase shifter is a ferrite phase shifter, it has a characteristic according to Fig. id; the variation of the phase angle # is from a current I in a Coil 39 controlled. It can be seen that the characteristic is symmetrical about the axis of the Phase angle # is.

Alle die hier erwähnten Bauteile sind bekannt und beispielsweise in dem Buch Radio Engineering Handbookn von K. Henney (McGraw Hill, 5. Ausgabe) beschrieben.All of the components mentioned here are known and, for example, in the book Radio Engineering Handbookn by K. Henney (McGraw Hill, 5th Edition).

Die in Fig. 2a dargestellte elektronische Torschaltung gibt an ihrem Ausgang 41 ein Signal aus, wenn ein Eingangssignal an ihrem Eingang 40 anliegt und ein Steuersignal an den Steuereingang 42 angelegt wird.The electronic gate circuit shown in Fig. 2a gives on her Output 41 outputs a signal when an input signal is present at its input 40 and a control signal is applied to the control input 42.

Fig. 2b zeigt eine Koinzidenzschaltung, auch UND-Schaltung genannt, die an ihrem Ausgang 45 ein Ausgangssignal ausgibt, wenn an ihren Eingängen 43 und 44 gleichzeitig Steuersignale anliegen.Fig. 2b shows a coincidence circuit, also called an AND circuit, which emits an output signal at its output 45 when at its inputs 43 and 44 control signals are present at the same time.

Fig. 2c zeigt eine UND-Schaltung, an derem Ausgang 48 ein Signal ausgegeben wird, wenn gleichzeitig ein Steuersignal an ihres einen angang 47 anliegt und ein Sperrsignal an ihrem zweiten Eingang 46 nicht angelegt wird. (Die Sperrfunktion ist durch eine kleine Linie symbolisiert, die den Pfeil zum Eingang 46 im rechten Winkel kreuzt. ) Der Beschreibung der Steuereinrichtung gemäß der Erfindung soll deren Arbeitsweise vorangestellt werden, wobei auch die verschiedenen Arbeitsschritte und die Natur der einzelnen Signale definiert werden.FIG. 2c shows an AND circuit at whose output 48 a signal is output when a control signal is applied to one of its inputs 47 and a Lock signal on her second input 46 is not applied. (The The blocking function is symbolized by a small line that shows the arrow to the entrance 46 crosses at right angles. ) The description of the control device according to The invention is intended to precede their mode of operation, including the various Work steps and the nature of the individual signals can be defined.

In der Fig. 3.1 sind zwei aufeinanderfolgende Impulse R der Dauer t dargestellt, die vom Radarsender mit einer Impuisperiode T (Wiederholfrequenz F = 1/T) ausgesendet werden.In Fig. 3.1 there are two consecutive pulses R of duration t is shown by the radar transmitter with a pulse period T (repetition frequency F = 1 / T).

In Fig. 3.2 sind zwei Sperrimpulse C fiir den KohErenzoszillator dargestellt. Man ersieht, daß diese Sperrimpulse teilweise mit den ausgesendeten Impulsen R zusammenfallen.In Fig. 3.2 two blocking pulses C are shown for the coherence oscillator. It can be seen that these blocking pulses partially coincide with the R pulses transmitted.

In Fig. 3.3 ist ein Entfernungssignal M dargestellt, das am Anfang der Impulsperiode T auftritt. Die Dauer t1 des Entfernungssignals M definiert die maximale Reichweite der Radaranlage. Es wird zur Zeitauswahl der Summen- und Differenzsignale verwendet, die Ja getrennt verstärkt werden und die dann die -Bestimmung der Koordinaten des verfolgten Zieles gestatten.In Fig. 3.3, a distance signal M is shown, which at the beginning the pulse period T occurs. The duration t1 of the distance signal M defines the maximum range of the radar system. It becomes the time selection of the sum and difference signals used, which yes are amplified separately and which then determine the coordinates of the pursued goal.

Fig. 3.4 stellt ein Eichsignal E dar, das unmittelbar auf das Entfernungssignal M folgt. Die Dauer t2 des Eichsignals E definiert die Zeit, während der die Verstärker für die Summen- und Differenzsignale ein sinusförmiges Eichsignal aufbereiten und zwei Fehlersignale für den Verstärkungsgraq und die Phasendifferenz der Signale des Swamen- und pifferenzkanals bereitstellen.Fig. 3.4 shows a calibration signal E, which is directly related to the distance signal M follows. The duration t2 of the calibration signal E defines the time during which the amplifier prepare a sinusoidal calibration signal for the sum and difference signals and two error signals for the gain and the phase difference of the signals of the swamen and difference channels.

Es ist zu bemerken, daß das während des Andauerns des Entfernungssignals M (Zeit tl) aufbereitete Signal das Echosignal der Frequenz F fd ist, wobei f die die radiale Geschwindigkeit deS verfolgten Zieles charakterisierende Dopplerfrequenz ist; dieses Echosignal hat ungefähr die Dauer des ausgesendeten Radarimpuises R und hat gegenüber diesem eine der Zielentfernung entsprechende Zeitverzögerung; das der Eichung dienende Signal wird während der gesamten Dauer des Eichsignals E erzeugt.It should be noted that this is during the duration of the distance signal M (time tl) processed signal is the echo signal of frequency F fd, where f is the Doppler frequency characterizing the radial velocity of the target being pursued is; this echo signal has approximately the duration of the transmitted radar pulse R and has a time delay corresponding to the target distance compared to this; the calibration signal is used for the entire duration of the calibration signal E generated.

In Fig. 4 ist daß Blockschaltbild eines kohärenten Doppler-Monopuls-Radargerätes dargestellt, das auch die Steuerschaltungen gemäß der Erfindung enthält, die ausgesendeten Radarimpulse werden beispielsweise von einem Magnetronsender erzeugt.In Fig. 4 there is a block diagram of a coherent Doppler monopulse radar device shown, which also contains the control circuits according to the invention, the transmitted Radar pulses are generated, for example, by a magnetron transmitter.

Das Radargerät enthält Schaltungen CS und CD zur Aufbereitung der Summen- bzw. Differenzsignale, eine Steuerschaltung CA, die später noch genauer beschrieben wird, und einen Generator BC.The radar device contains circuits CS and CD for processing the Sum or difference signals, a control circuit CA, which will be explained in more detail later and a generator BC.

Der Generator BC enthält u.a. einen Eichoszillator 110, der von dem Eichsignal E gesteuert wird und ein sinusförmiges Signal der Frequenz (F - fe) an einen 3 dB-Richtkoppler 111 abgibt (fe ist die Frequenz des Eichsignals). Die an den Ausgängen 15 und 16 des Richtkopplers 111 erscheinenden Signale haben gleiche Amplituden und sind in Phasenquadratur.The generator BC contains, inter alia, a calibration oscillator 110, which is operated by the Calibration signal E is controlled and a sinusoidal signal of frequency (F - fe) emits a 3 dB directional coupler 111 (fe is the frequency of the calibration signal). The on the signals appearing at the outputs 15 and 16 of the directional coupler 111 have the same Amplitudes and are in phase quadrature.

Ein stabiler Oszillator 112, der ununterbrochen schwingt, liefert ein Signal der Frequenz (F - ri), das einem magischen T" 113 zugeführt wird; dabei ist fi die Zwischen frequenz. Die an den Ausgängen 17 und 18 des "magischen T" 113 ausgegebenen Signale sind von gleicher Amplitude und gleichphasig.A stable oscillator 112 that oscillates continuously provides a signal of frequency (F - ri) fed to a magic T "113; thereby fi is the intermediate frequency. The ones at the outputs 17 and 18 of the "magic T" 113 Output signals are of the same amplitude and in phase.

Einer Mischstufe 115 wird an einem ihrer Eingänge 13 das ausgesendete Radarsignal R der Frequenz F, das im Zusammenhang mit Fig. 3.1 schon definiert worden ist, zugeführt und am zweiten ihrer Eingänge 18 das Signal des stabilen Oszillators 112 (Frequenz F - fi) eingegeben, Die Mischstufe 115 liefert an ihrem Ausgang 14 während der Dauer, des ausgesendeten Radarsignales R ein Signal der Zwischenfrequenz fi.A mixer 115 is sent out at one of its inputs 13 Radar signal R of frequency F, which has already been defined in connection with FIG. 3.1 is, and at the second of its inputs 18 the signal of the stable oscillator 112 (frequency F-fi) is entered, the mixer 115 supplies 14 at its output during the duration of the transmitted radar signal R a signal of the intermediate frequency fi.

Einem Kohärenzoszillator 114, der durch Sperrimpulse C (Fig. 3.2) gesperrt wird, wird an seinem Eingang das Ausgangssignal der Mischstufe 115 mit der Zwischenfrequenz fi zugeführt, das während einer Zeit t3 (Fig. 3.1 und 3.2) ansteht; seine Phase wird der Schwingung des Kohärenzoszillators 114 aufgedrückt, und diese bleibt wegen seiner Stabilität solange erhalten, bis seine Schwingungen wieder durch den folgenden Sperrimpuls C zum Aussetzen gebracht werden.A coherence oscillator 114, which by blocking pulses C (Fig.3.2) is blocked, the output signal of the mixer 115 is at its input the intermediate frequency fi supplied during a time t3 (Fig.3.1 and 3.2) pending; its phase is imposed on the oscillation of the coherence oscillator 114, and this remains because of its stability until its vibrations can be made to stop again by the following blocking pulse C.

Es werden nun die Aufbereitungsschaltungen CS und CD für die Summen- bzw. Differenzsignale beschrieben.The processing circuits CS and CD for the sum or differential signals described.

Es wird hier daran erinnert, daß bei einem Monopuls-Dopple,rradar, das mit Amplitudenvergleich arbeitet und für die Bestimmung einer Winkelkoordinate eingerichtet iat, die von den frimärstrahlern empfangenen Signale phasengleich und in Gegenphase addiert werden. Die Summen- und Differenzsignale der Frequenz F t fd, die aus diose Weise erhält, werden Uber Leitungen 215 und 21D den Aufbereitungsschaltungen CS bzw. OD zugeführt.It is recalled here that with a monopulse double, rradar, that works with amplitude comparison and for determining an angle coordinate set up iat the signals received from the primary radiators and in phase can be added in opposite phase. The sum and difference signals of the frequency F t fd, which is obtained in this way, are sent via lines 215 and 21D to the conditioning circuits CS or OD supplied.

Da die beiden Aufbereitungsschaltungen die gleichen Bauelemente haben, so sind diese auch mit den gleichen Ziffern bezeichnet, an die zur Kennzeichnung des Summenkanals der Buchstabe S und des Differenzkanals der Buchstabe D angehängt ist. Aus diesem Grunde wird auch nur einer der Kanäle ausführlich beschrieben, nämlich der Summenkanal.Since the two processing circuits have the same components, so these are also designated with the same digits as used for identification The letter S is appended to the sum channel and the letter D to the difference channel is. For this reason, only one of the channels is described in detail, namely the sum channel.

Dieser enthält folgende Bauteile: Einen 20 dB-Richtkoppler 1205; einen Phasensohieber 121S, der von einem an seinen Eingang angelegten Signal gesteuert wird; einen 3 dB-Richtkoppler 1225; eine Mischstufe 1235; einen Zwisohenfrequenzverstärker 124S mit variablem Verstärkungsgrad, der von einem Signal variabler Amplitude gesteuert wird, das an seinen Regelungseingang angelegt wird; einen Phasendiskriminator 1255; elektronische Torschaltungen 1265 und 1295.This contains the following components: A 20 dB directional coupler 1205; a Phase shifter 121S controlled by a signal applied to its input will; a 3 dB directional coupler 1225; a mixer 1235; an intermediate frequency amplifier 124S with variable gain controlled by a variable amplitude signal that is applied to its control input; a phase discriminator 1255; electronic gate circuits 1265 and 1295.

Die Methode der Aufbereitung der während des Andauerns des Entfernungssignals M (Zeit t1) empfangenen Echosignale soll nun erläutert werden.The method of processing the while the distance signal is in progress M (time t1) received echo signals will now be explained.

Das über den Richtkoppler 120S, den Phasenschieber 121S und den Richtkoppler 1225 angelieferte Signal wird dem Eingang 248 der Mischstufe 1235 eingegeben; das Ausgangssignal des stabilen Oszillators 112 gelangt auch über das "magische T" 113 und des Richtkoppler 1228 an den Eingang 245 der Mischstufe 123S. Die Mischstufe 123S liefert so an ihrem Ausgang 25S ein Signal der Frequenz (fi # fd), das im Zwischenfrequenzverstärker 1245 verstärkt wird. Das an seinem Ausgang 268 anstehende Signal wird dem einen Eingang des Phasendiskriminators 125S eingegeben; dem auch an seinem zweiten Eingang das vom Kohärenzoszillator 114 gelieferte Signal (Ausgang 12) der Frequenz + zugeführt wird. Da bekanntlich die Phasenbeziehungen der Signale bei der in den Mischstufen 1238 und 115 stattfindenden Frequenzumsetzung erhalten bleiben, so sind die Signale am Ausgang 265 des Zwischenfrequenzverstärkers 124S und am zweiten Eingang des Phasendiskriminators 125S in Phase, wenn es sich bei dem Ziel um ein Festziel handelt und fd also gleich Null ist. FUr ein bewegliches Ziel liefert Jedoch der Phasendiskriminator 1258 ein exakt der Dopplerfrequenz fd entsprechendes Signal, ganz gleich, welchen Veränderungen die Frequenz (F - fi) des Oszillators 112 unterworfen ist. Dieses Signal gelangt als Summensignal über die elektronische Torschaltung 1265 an deren Ausgangsleitung 285, wenn die Torschaltung 1268 von einem Entfernungssignal M aktiviert worden ist. Dieses Signal wird Jedoch nicht an die Steuerschaltung CA (Leitung 278) weitergegeben, weil die elektronische torschaltung 1295 während des Andauerns des Entfernungssignals M nicht durchlässig ist.That via the directional coupler 120S, the phase shifter 121S and the directional coupler Signal delivered 1225 is input to input 248 of mixer 1235; the The output signal of the stable oscillator 112 also reaches the “magic T” 113 and directional coupler 1228 to input 245 of mixer 123S. The mixer stage 123S delivers a signal of the frequency (fi # fd) at its output 25S, which is used in the intermediate frequency amplifier 1245 is reinforced. The signal present at its output 268 becomes the one Receipt of the Phase discriminator 125S is input; that also on his second input the signal supplied by the coherence oscillator 114 (output 12) of the Frequency + is supplied. As is well known, the phase relationships of the signals at the frequency conversion taking place in the mixer stages 1238 and 115 are retained, so are the signals at output 265 of intermediate frequency amplifier 124S and at the second Phase discriminator 125S input in phase when the target is a Fixed target and fd is therefore zero. For a moving target, however, delivers the phase discriminator 1258 a signal exactly corresponding to the Doppler frequency fd, no matter what changes the frequency (F-fi) of the oscillator 112 is subjected to is. This signal is sent as a sum signal via the electronic gate circuit 1265 on its output line 285 when the gate circuit 1268 of a range signal M has been activated. However, this signal is not sent to the control circuit CA (Line 278) passed because the electronic gate circuit 1295 during the Duration of the distance signal M is not permeable.

Das Differenzsignal an der Leitung 21D wird in der gleichen Weise und mittels gleicher Bauteile wie das Summensignal im Differenzkanal üfbereitet; das Differenzsignal erscheint wChrend der Dauer des Entfernungssignals M an einer Ausgangsleitung 28D.The difference signal on line 21D is generated in the same way and prepared using the same components as the sum signal in the difference channel; the difference signal appears during the duration of the distance signal M at one Output line 28D.

Es wird nun die Arbeitsweise der Aufbereitungsschalttmgen CS und CD während der Dauer t2 des Eichsignals E, während der an den Leitungen 213 und 21D kein Signal auftreten kann, beschrieben.The mode of operation of the CS and CD editing switches is now shown during the duration t2 of the calibration signal E, during the on lines 213 and 21D no signal can occur.

Der Eichoszillator 110 wird vom Eichsignal E getriggert und liefert ein Signal der Frequenz (F - fe), das über die Richtkoppler 111 und 120S, sowie über den Phasenschieber 121S und den RichtkoPpler 1225 an den Eingang 245 der Misohstufe 123S gelangt. Da der Mischstufe 123S auch ein Signal der Frequenz (F - fi) zugeführt wird, so liefert sie an ihrem Ausgang 25S ein Signal der Frequenz (fi # fe). Dieses Signal wird im Zwischenfrequenzverstärker 1245 verstärkt, der so ausgelegt ist, daß sein Amplituden- und Phasengang in diesem Frequenzbereich praktisch konstant sind; dabei ist angenommen, daß die Frequenz fe mindestens gleich der zu erwartenden höchsten Dopplerfrequenz fd ist. Es muß dann unterstellt werden, daß die Signale fe und fd in den Aufbereitungsschaltungen CS und CD den gleichen Amplituden-und Phasenbedingungen unterworfen sind.The calibration oscillator 110 is triggered by the calibration signal E and delivers a signal of frequency (F-fe), which is transmitted through the directional couplers 111 and 120S, as well via the phase shifter 121S and the directional coupler 1225 to the input 245 of the misoh stage 123S arrives. Since the mixer 123S also receives a signal from the frequency (F-fi) is supplied, it supplies a signal of the frequency at its output 25S (fi # fe). This signal is amplified in the intermediate frequency amplifier 1245, the is designed so that its amplitude and phase response in this frequency range are practically constant; it is assumed that the frequency fe is at least equal is the expected highest Doppler frequency fd. It must then be assumed that the signals fe and fd in the conditioning circuits CS and CD are the same Amplitude and phase conditions are subject.

Das am Ausgang 26S des Zwischenverstärkers 1245 ausgegebene Signal wird im Phasendiskriminator 125S demoduliert, und ein Signal der Frequenz fe gelangt über die vom Eichsignal E gesteuerte Torschaltung 129S (Leitung 275) an einen ersten Eingang der Steuerschaltung CA.The signal output at the output 26S of the intermediate amplifier 1245 is demodulated in the phase discriminator 125S, and a signal of the frequency fe arrives via the gate circuit 129S (line 275) controlled by the calibration signal E to a first Input of the control circuit CA.

Von der Aufbereitungsschaltung CD wird an einer Leitung 27D auch ein Signal der gleichen Natur ausgegeben, das Jedoch in Bezug auf das Signal an der Leitung 275 in Phasenquadratur ist, weil die an den Ausgängen 15 und 16 des Richtkopplers 111 anstehenden Signale ebenfalls in Phasenquadratur sind. Dieses Signal wird dem zweiten Eingang der Steuerschaltung CA eingegeben.From the processing circuit CD is also a line 27D Signal of the same nature output, however, in relation to the signal at the Line 275 is in phase quadrature because the outputs 15 and 16 of the directional coupler 111 pending signals are also in phase quadrature. This signal will be the second input of the control circuit CA.

Die Steuerschaltung CA enthält zwei unabhängige Schaltungen, nämlich die Schaltung 127 zur automatischen Verstärkungsregelung und die Schaltung 128 zur automatischen Phasenregelung. Diese beiden Schaltungen entwickeln die Fehlersignale für die Regelung des Verstärkungsgrades bzw. der Phase der Signale im Summen- und Differenzkanal, d.h. in den Aufbereitungssohaltungen CS und CD durch Vergleich der Signale an den Leitungen 275 und 27D.The control circuit CA includes two independent circuits, viz the circuit 127 for automatic gain control and the circuit 128 for automatic phase control. These two circuits develop the error signals for controlling the gain or the phase of the signals in the sum and Difference channel, i.e. in the preparation positions CS and CD by comparing the Signals on lines 275 and 27D.

Die Schaltung 127 enthält einen Amplitudenkomparator 130, der an seinem Ausgang ein Fehlersignal ausgibt, dessen Polarität und Amplitude von der Differenz der Amplituden der Signale an den Eingängen 27S und 27D, d.h. von der Differenz der Verstärkungsgrade des Summen- und Differenzkanals, abhängt. Dieses Signal wird einem symmetrischen Verstärker 131 eingegeben, der an seinen Ausgängen 308 und 30D die Steuersignale für den Verstärkungsgrad der Zwischenfrequenzverstärker 1248 bzw. 124D liefert; diese Steuersignale variieren Jeweils derart, daß die Amplitudenfehler kompensiert werden Der Amplitudenkomparator 130 ist dabei so ausgelegt, daß er auf Phasenänderungen seiner Eingangssignale nicht anspricht.The circuit 127 includes an amplitude comparator 130, which is at his Output outputs an error signal whose polarity and amplitude depend on the difference the amplitudes of the signals at the inputs 27S and 27D, i.e. the difference the gain of the sum and difference channel depends. This signal will input to a balanced amplifier 131, which at its outputs 308 and 30D the control signals for the gain of the intermediate frequency amplifier 1248 resp. 124D supplies; these control signals vary in each case in such a way that the amplitude errors The amplitude comparator 130 is designed so that it can be compensated Phase changes of its input signals does not respond.

Die schaltung 128 zur Phasenregelung enthält Begrenzer 132 und 133, die die sinusförmigen Eingangssignale der Frequenz fe in Rechtecksignale umwandeln, einen Phasendiskriminator 134 und einen symmetrischen Verstärker 135; dieser liefert an seinen AusgSngen 298 und 29D die Steuersignale für die Phasenregelung in den Phasenschiebern 1215 bzw. 121D; die Steuersignale variieren Jeweils derart, daß die Phasenfehler kompensiert werden.The circuit 128 for phase control contains limiters 132 and 133, which convert the sinusoidal input signals of frequency fe into square wave signals, a phase discriminator 134 and a balanced amplifier 135; this delivers at its outputs 298 and 29D the control signals for the phase control in the Phase shifters 1215 and 121D, respectively; the control signals vary in such a way that the phase errors are compensated.

Wie oben schon angedeutet worden ist, kann eine automatische Veratärkungs- und Phasenregelung auch dadurch ermöglicht werden, daß man einen der Kanttle, beispielsweise den Summenkanal. als Bezugskanal verwendet, indem in diesem eine Korrektur des Verstärkungsgrades und der Signalpha'se nicht durchgeführt wird Das kann dadurch geschehen, daß der Phasenschieber 121S weggelassen und ein Steuersignal für den Verstärkungsgrad dem Zwischenfrequenzverstärker 124S nicht zugeführt wirdq Solch eine Anordnung kann bei einem'Monopuls-Doppler-Radar benützt werden, mit dem ein Ziel gleichzeitig hinsichtlich seines Azimut und seiner Elevation verfolgt werden soll. Dazu ist es nur notwendig, jedem der beiden dann erforderlichen Differenzkanäle eine Steuerschaltung CA zuzuordnen und bei Jeder Steuerschaltung die symmetrischen Verstärker 131 und 135 durch normale Verstärker zu ersetzen.As already indicated above, an automatic verification and phase control can also be made possible by one of the Kanttle, for example the sum channel. used as a reference channel by making a correction of the gain and the signal phase is not carried out. This can happen because the Phase shifter 121S omitted and a control signal for the gain dem Intermediate frequency amplifier 124S is not supplied q Such an arrangement can be used in a'Monopulse Doppler radar, with which a target simultaneously with regard to its azimuth and elevation is to be tracked. For this it is only necessary a control circuit CA for each of the two differential channels then required assign and in each control circuit, the balanced amplifiers 131 and 135 by normal Replace amplifier.

Es sollen nun noch einige konstruktive Merkmale der Schaltungen 127 und 128 erläutert werden.A few more design features of the circuits 127 and 128 will be explained.

In Fig. 5 ist das Schaltbild des Amplitudenkomparators 130 gezeichnet. Dieser enthält einen pnp-Transistor 141, einen npn-Transistor 142, Widerstände 143 bis 148 und atmen Kondensator 149; die Schaltung wird von zwei Spannungsquellen gespeist, die Spannungen +V und -V in Bezug auf den Massepunkt liefern.In Fig. 5, the circuit diagram of the amplitude comparator 130 is drawn. This contains a pnp transistor 141, an npn transistor 142, resistors 143 to 148 and breathe condenser 149; the circuit is powered by two voltage sources that supply voltages + V and -V with respect to the ground point.

Beide Transistoren, die mittels der Widerstände 143 und 145 vorgespannt werden, sind bei Abwesenheit von Signalen, die durch die Leitungen 275 und 27D zugeführt werden, an ihren Basiselektroden gesperrt. Wenn man beispielsweise annimmt, daß auf der Leitung 275 kein Signal angeliefert wird und auf der Leitung 27D ein sinusförmiges Signal, so wird der Transistor 142 durch die positiven Halbwellen leitend, und es erscheint am Arbeitswiderstand 147 ein aus negativen, sinusförmigen Halbwellen bestehendes Signal, dessen Amplitude ungeflhr -der des Eingangssignals entspricht. Die aus dem Widerstand 148 und dem Kondensator 149 bestehende Integrationsschaltung liefert dann an ihrem Ausgang 33 eine dem Spitzenwert der Amplitude des Eingangssignals entsprechende negative Gleichspannung.Both transistors biased by means of resistors 143 and 145 are in the absence of signals fed by lines 275 and 27D are blocked on their base electrodes. Assuming, for example, that no signal is delivered on line 275 and a sinusoidal one on line 27D Signal, the transistor 142 becomes conductive due to the positive half-waves, and it appears at the work resistor 147 consisting of negative, sinusoidal half-waves Signal with an amplitude approximately equal to that of the input signal. The ones from the Resistor 148 and capacitor 149 existing integration circuit provides then at its output 33 one of the peak value of the amplitude of the input signal corresponding negative DC voltage.

In der gleichen Weise wird bei Abwesenheit eines Signals an der Leitung 27D und bei Vorhandensein eines sinusförmigen Signals an der Leitung 275 der Transistor 141 durch die negativen Halbwellen leitend, und es erscheint am Ausgang der Inte£rationsschaltung eine dem Spitzenwert der Amplitude des Eingangssignals entsprechende positive Gleichspannung.In the same way, in the absence of a signal on the line 27D and in the presence of a sinusoidal signal on line 275, the transistor 141 conductive through the negative half-waves, and it appears at the output of the integration circuit a positive DC voltage corresponding to the peak value of the amplitude of the input signal.

Wenn nun beide Eingangssignale an den Leitungen 275 und 27D gleiehzeitig vorhanden sind, so entspricht das am Ausgang anstehende Signal hinsichtlich Amplitude und Vorzeichen der Differenz der Spitzenwerte der Amplituden der Eingangssignale.If now both input signals on lines 275 and 27D at the same time are present, the signal present at the output corresponds in terms of amplitude and the sign of the difference between the peak values of the amplitudes of the input signals.

Man ersieht, daß diese Schaltung einen Amplitudenkomparator (Spitzenwerte) darstellt, der auf Phasenbeziehungen der Eingangssignale nicht anspricht.It can be seen that this circuit uses an amplitude comparator (peak values) that does not respond to phase relationships of the input signals.

Fig. 6 zeigt das Schaltbild des Phasendiskriminators 134 (symmetrischer Demodulator), der dann verwendet wird, wenn in beiden Empfangskanälen (Aufbereitungsschaltungen CS un CD) eine automatische Phasenregelung durchgeführt werden soll.Fig. 6 shows the circuit diagram of the phase discriminator 134 (symmetrical Demodulator), which is used when in both reception channels (processing circuits CS and CD) an automatic phase control is to be carried out.

Die Schaltung enthält einen Inverter 150, UND-Schaltungen 151 und 152 sowie zwei identische Tiefpässe, bestehend aus einem Widerstand 153 und einen Kondensator 154 bzw. 155 und 156.The circuit includes an inverter 150, AND circuits 151 and 152 and two identical low-pass filters, consisting of a resistor 153 and a Capacitor 154 or 155 and 156.

Die Ausgangssignale der Tiefpässe (Ausgänge 325 bzw. 32D) werden einem symmetrischen Verstärker 135A zugeführt, der einen hohen Eingangswiderstand hat, s@ daß die ganze Anordnung mit den Tiefpässen zusammen als eine Integrationsschaltung betrachtet werden kann.The output signals of the low-pass filters (outputs 325 and 32D) become a balanced amplifier 135A, which has a high input resistance, s @ that the whole arrangement with the low-pass filters together as an integration circuit can be viewed.

Die an den Ausgängen 31S und 31D der Begrenzer 132 bzw. 133 anstehenden Signale sind, wie oben schon erwähnt, Rechtecksignale der Frequenz fe, die in Phasenquadratur sind, wenn die Signale in den beiden Empfangskanäien die gleiche Phase haben. Diese Signale sind in Fig. 7a auf den Linien S und D über zwei Impulsperioden von je einer Dauer Te (Te = 1/fe) dargestellt; ihre Amplitude ist V@ in Bezug auf den Massepunkt, Die UND-Schaltung 151, der die Ausgangssignale der Begrenzer 13? und 133, direkt zugeführt werden, liefert an ihrem Ausgang während der Zeit derX,oinz'idenz dieser Signale ein Ausgangssignal mit konstanter Amplitude VO. Ein solches Signal ist in Fig. 7a bei G für den Fall gezeichnet, daß die Eingangssignale in Phasenquadratur sind, d.h., wenn der in Fig. 7a eingezeiohnete Phasenwinkel #o 90° beträgt; in Fig. 7b ist bei a ein solches Signal gezeichnet, wenn der Phasenwinkel zwischen den beiden Signalen den Wert 900 4 /t < 1800 hat. Man ersieht daraus, daß die zeitliche Länge des Signals proportional zur Phasendifferenz der Eingangssignale ist.Those pending at the outputs 31S and 31D of the limiters 132 and 133, respectively As mentioned above, signals are square-wave signals of frequency fe, which are in phase quadrature when the signals in the two receiving channels have the same phase. These Signals are shown in Figure 7a on lines S and D over two pulse periods of one each Duration Te (Te = 1 / fe) shown; its amplitude is V @ with respect to the mass point, The AND circuit 151, which the output signals of the limiters 13? and 133, direct is supplied, supplies at its output during the time of the X, the occurrence of this Signals an output signal with constant amplitude VO. One such signal is in Fig. 7a drawn at G for the case that the input signals in phase quadrature i.e. when the phase angle #o shown in Fig. 7a is 90 °; in Fig. 7b such a signal is drawn at a if the phase angle between the two Signals has the value 900 4 / t <1800. One can see from this that the temporal Length of the signal is proportional to the phase difference of the input signals.

Die UND-Schaltung 152 erhält das Ausgangssignal des Begrenzers 132 direkt und das des Begrenzers 133 nach Inversion im Inverter 150 eingegeben; sie liefert daher an ihrem Ausgang ein Signal konstanter Amplitude Vo, wenn gleichzeitig das Ausgangssignal des Begrenzers 132 anwesend und das des Begrenzers 133 nicht vorhanden ist. Dieses Signal ist in Fig. 7a bei H dargestellt, für den Fall, daß die Eingangssignale in Phasenquadratur sind, und in Fig. 7b für den Fall, daß der Phasenwinkel zwischen den Eingangssignalen 9 beträgt. Durch Vergleich der bei G und H in den Figuren 7a und 7b dargestellten Signale ist festzustellen, daß für einen Phasenwinkel #o Jedes Signal die Länge Te /4 hat, und daß für einen Phasenwinkel #' I die Länge des Signals bei H größer ist als die des Signals bei a.The AND circuit 152 receives the output signal of the limiter 132 input directly and that of the limiter 133 after inversion in the inverter 150; she therefore delivers a signal of constant amplitude Vo at its output, if simultaneously the output of limiter 132 is present and that of limiter 133 is not is available. This signal is shown in Fig. 7a at H, in the event that the input signals are in phase quadrature, and in Fig. 7b for the case that the Phase angle between the input signals 9 is. By comparing the G and H signals shown in Figures 7a and 7b, it should be noted that for a phase angle #o Each signal has the length Te / 4, and that for a phase angle # 'I the length of the signal at H is greater than that of the signal at a.

Fig. 8 zeigt die mit Ms und Md bezeichneten charakteristischen Kurvenzug für M = f (#) für die an den Ausgängen G und H der UND-Schaltungen 151 bzw. 152 auftretenden Signale unter der Annahme, daß die Tierpässe 153/154 und 155/156 abgeschaltet worden sind. (M5 und Md stellen die Längen der beiden Signale dar.) Die Kurvenzug haben die Form von gleichæchenkeligen Dreiecken und sind in Gegenphase. Die Länge der Signale variiert zwischen Null und T/2, d.h. die Längen der beiden Signale sind lineare Funktionen der Phasendifferenz zwischen den beiden Signalen an den Ausgängen 31S und 31D, Eie ändern sich Jeweils in umgekehrter Richtung und haben in Bezug auf den Massepunkt die gleiche Polarität.8 shows the characteristic curves denoted by Ms and Md for M = f (#) for those at the outputs G and H of the AND circuits 151 and 152, respectively occurring signals assuming that the animal passports 153/154 and 155/156 switched off have been. (M5 and Md represent the lengths of the two signals.) The curve have the shape of equilateral triangles and are in antiphase. The length of the signals varies between zero and T / 2, i.e. the lengths of the two signals are linear functions of the phase difference between the two signals at the outputs 31S and 31D, Eie change each in the opposite direction and have the same polarity with respect to the ground point.

Wenn die Tiefpässe 153/154 und 155/156 an die Ausgänge G bzw. H der UND-Schaltungen 151 bzw. 152 angeschaltet sind, so sind die an den Ausgängen 298 und 29D des symmetrischen Verstärkers 135A das Zeitintegral der Signale M5 und Md.If the low-pass filters 153/154 and 155/156 are connected to outputs G and H of the AND circuits 151 or 152 are switched on, so are those at outputs 298 and 29D of the balanced amplifier 135A the time integral of the signals M5 and Md.

Es soll bemerkt werden, daß die Amplitude dieser Signale begrenzt ist, und zwar weil a) die Versorgungsspannung des Verstärkers 135A zu Vo angenommen ist, b) der Eingangwiderstand des Verstärkers 135A und der Ausgangswiderstand der UND-Schaltungen nicht unendlich groß sind, der Integrator also nicht ideal ist, und c) der Phasendiskriminator 132 nur während des -Andauerns des Eichsignals E Ausgangssignale liefert.It should be noted that the amplitude of these signals is limited because a) the supply voltage of amplifier 135A is assumed to be Vo is, b) the input resistance of amplifier 135A and the output resistance of the AND circuits are not infinitely large, so the integrator is not ideal, and c) the phase discriminator 132 only during the duration of the calibration signal E Supplies output signals.

Es soll nun die Wirkungsweise der automatischen Phasenregelung beschrieben werden. Dabei werden mit #s und die Phasenverschiebungen bezeichnet, die von den Phasenschiebern 1218 bzw. 121D erbracht- werden; mit #s und t dwerden die Phasenverschiebungen bezeichnet, die von den anderen Schaltungen der beiden Empfangskanäle (AufbereituRgsschaltungen CS bzw. CD) eingeführt werden.The mode of operation of the automatic phase control will now be described will. The phase shifts caused by the Phase shifters 1218 and 121D are provided; with #s and t d are the phase shifts referred to by the other circuits of the two receiving channels (AufbereituRgsschaltungen CS or CD) are introduced.

Wenn das vom Eichoszillator 110 gelieferte, vom Ausgang 15 des Richtkopplers 111 in die Aufbereitungsschaltung CS fr das Summensignal eingegebene Signal als Bezugssignal angenommen wird, dann ist die gesamte Phasenverschiebung in der Aufbereitungsschaltung CS (Summenkanal) 5 + s und die gesamte Phasenverschiebung in der Aufbereitungsschaltung CD (Differenzkanal) Wenn ist, dann beträgt die Phasenverschiebung der Eingangssignale zur Steuerschaltung CA an den Leitungen 275 und 27D und es gilt die Beziehung Ms = Md = Te/2 (Fig. 8).If the signal supplied by the calibration oscillator 110 and input to the processing circuit CS for the sum signal from the output 15 of the directional coupler 111 is taken as the reference signal, then the total phase shift in the processing circuit CS (sum channel) is 5 + s and the total phase shift in the processing circuit CD (Difference channel) if then the phase shift of the input signals to the control circuit CA on lines 275 and 27D is Ms = Md = Te / 2 (FIG. 8).

Die Reohtecksignale an den Ausgängen G und H der UND-Schaltungen 151 bzw. 152 mit einem Tastverhältnis 1 : 2 und einer Amplitude Vo werden dann während der Zeit des Anliegens des Eichsignals E integriert (was der Integration eines Gleichstromsignals der Amplitude Vo über die Hälfte jener Zeit gleichkommt), und die Signals V5 und Vd an den Ausgängen 29S bzw. 29D des Verstärkers l35A sind einander gleich und wachsen gleichzeitig an, so daß die Gleichung (1) erfüllt ist, unter der Bedingung, daß dauernd ist.The square wave signals at the outputs G and H of the AND circuits 151 and 152 with a duty cycle 1: 2 and an amplitude Vo are then integrated during the application of the calibration signal E (which corresponds to the integration of a direct current signal of the amplitude Vo over half that Time equals), and the signals V5 and Vd at the outputs 29S and 29D, respectively, of the amplifier 135A are equal to one another and increase at the same time, so that equation (1) is satisfied, provided that continuously is.

Fig. 9 zeigt in einer einzigen Kurve die Ibasenänderungen in beiden Kanälen in Abhängigkeit von den Strömen Is und Id, die in den Spulen der Ferritphasenschieber 1218 bzw. 121D fließen; die Ströme Is und 1d sind proportional zu den Spannungen Vs bzw. Vd. Es ist schon oben festgestellt worden, daß die Ausgangssignale des Verstärkers 135A stets die gleiche Polarität haben, so daßman für jeden Phasenschieber 1215 und 121D nur die eine Hälfte der Charakteristik (Fig 9) zu benutzen braucht, für die Spannungen Vs und Vd die von positiver Polarität.Fig. 9 shows in a single curve the ibase changes in both Channels depending on the currents Is and Id, which are in the coils of the ferrite phase shifter 1218 and 121D flow; the currents Is and 1d are proportional to the voltages Vs or Vd. It has already been stated above that the output signals of the amplifier 135A always the same Have polarity so that one for each phase shifter 1215 and 121D only needs to use half of the characteristic (Fig. 9), for the voltages Vs and Vd those of positive polarity.

Deshalb stellt der rechts der Symmetrielinie # gelegene Ast der Kurve auch den nützlichen Teil für den Phasenschieber 121D dar. Als Wert #1 ist die der maximalen Regelspannung Vo entsprechende Phasenverschiebung, die von jedem der Phasenschieber 121S und 121D erbracht werden kann, bezeichnet worden.That is why the branch of the curve to the right of the line of symmetry # represents also represents the useful part for the phase shifter 121D. As value # 1, this is the maximum control voltage Vo corresponding to the phase shift applied by each of the phase shifters 121S and 121D can be provided, has been designated.

Wenn diese Phasenschieber völlig gleich sind, so ist die Gleichung (2) immer erfüllt. Die Gleichung (1) ist auch erfüllt, wenn die Phasenwinkel #d und #s konstant sind.If these phase shifters are exactly the same, then the equation is (2) always fulfilled. Equation (1) is also satisfied when the phase angles #d and #s are constant.

In der Praxis sind die Spannungen V5 und Vd in ihrer Amplitude durch die bei der Beschreibung der Fig. 8 erwähnten Faktoren begrenzt, und der Integrator ist so ausgelegt, daß die Spannungen auf eine Amplitude Vs1 = Vdl stabillsiert sind, so daß beispielsweise eine Phasenverschiebung /o' die von jedem der Phasenschieber erbracht wird, in der Mitte des Phasenbereiches mit der Breite #1 liegt. Wenn die Gleichung (1) nicht mehr erfüllt ist, und wenn beispielsweise gilt, so nimmt die Phasenverschiebung im Differenzkanal den Wert /' - #o an in Bezug auf die im Summenkanal. Dies ist der in Fig. 7b dargestellte Fall, wobei /' - 9'o zwischen Null und 900 -liegt, vorausgesetzt, daß die Phasenabweichung klein ist. Bei Betrachten der Fig. 8 ersieht man, daß dann M5> Md ist und daß die Integration der Signale an den Ausgängen G und, H der UND-Schaltungen 151 bzw. 152 (Fig. 6) der Integration der Spannungen der Amplitude Vo entspricht, die während entsprechender Bruchteile Ms und Md des Eichsignals E vorgenommen wird. Das Signal Vs nimmt dann den Wert V52 an, der höher ist als der Wert der Spannung Vs1, und das Signal Vd nimmt einen Wert Vd2 < Vd1 an; dabei entspricht der Wert V52 einem Phasenwinkel #o und der Wert Vd2 einem Phasenwinkel /3 (Fig. 9). Der durch den Phasenschieber 21S erbrachte Phasenwert ist also größer als der vom Phasenschieber 121D erbrachte Phasenwinkel, so daß der Phasenwinkel #' - # reduziert und schließlich völlig kompensiert wird. Von diesem Zeitpunkt an sind die Signale an den Ausgängen G und H der UND-Schaltungen 151 bzw. 152 nur während der Hälfte der Zeit vorhanden, und die Phasendifferenz #2 - #3 bleibt konstant, so daß die Spannungen V5 und Vd nicht gleich sind, wenn das ganze System abgeglichen ist.In practice, the voltages V5 and Vd are limited in their amplitude by the factors mentioned in the description of FIG. o 'which is produced by each of the phase shifters lies in the middle of the phase range with the width # 1. When equation (1) is no longer satisfied, and when for example applies, the phase shift in the difference channel assumes the value / '- #o in relation to that in the sum channel. This is the case shown in FIG. 7b, where / '- 9'o lies between zero and 900 - provided that the phase deviation is small. 8, it can be seen that M5> Md and that the integration of the signals at the outputs G and, H of the AND circuits 151 and 152 (FIG. 6) corresponds to the integration of the voltages of the amplitude Vo, which is made during corresponding fractions Ms and Md of the calibration signal E. The signal Vs then assumes the value V52, which is higher than the value of the voltage Vs1, and the signal Vd assumes a value Vd2 <Vd1; the value V52 corresponds to a phase angle #o and the value Vd2 corresponds to a phase angle / 3 (FIG. 9). The phase value produced by the phase shifter 21S is therefore greater than the phase angle produced by the phase shifter 121D, so that the phase angle # '- # is reduced and finally completely compensated for. From this point on, the signals at the outputs G and H of the AND circuits 151 and 152 are only present for half the time, and the phase difference # 2 - # 3 remains constant, so that the voltages V5 and Vd are not equal when the whole system is aligned.

Der soeben beschriebene Prozeß der Phasenkorrektur ist derjenige, der anfangs stattfindet, wenn = #d ist.The phase correction process just described is the one which takes place at the beginning when = #d.

Ist diese Bedingung nicht erfüllt, was beispielsweise durch Austauschen eines Bauteiles in einem der Kanäle CS oder CD eintreten kann, so ist es trotzdem möglich, eine Stabilisierun der Ausgangsspannungen des Verstärkers 135A auf den Wert Vdl = V51 zu erreichen, indem die Vorspannung der beiden Verstärkerstufen entsprechend nachjustiert wird. Die beiden Phasenschieber erbringen dann einen Phasenwinkel #' und die beschriebene Schaltung ermöglicht es, maximale Werte der Phasenvoreilung oder Phasennacheilung von #1 1 zwischen dem Summen- und Differenzkanal zu korrigieren.If this condition is not met, for example by replacing it of a component can occur in one of the channels CS or CD, it is anyway possible to stabilize the output voltages of the amplifier 135A to the Achieve value Vdl = V51 by biasing the two amplifier stages accordingly is readjusted. The two phase shifters then produce a phase angle # ' and the circuit described enables maximum values of the phase lead or correct phase lag of # 1 1 between the sum and difference channels.

In Fig. 10 ist ein Differenzverstärker 135B dargestellt, der, wenn die automatische Phasenregelung nur im Differenzkanal durchgeführt wird, mit dem dann noch verbleibenden, einzigen Phasenschieber 121D verbunden wird. Aus Fig. 9 ist zu entnehmen, daß es mit dieser Schaltung möglich ist, gegenüber dem Bummensignal maximal eine Phasenvoreilung von /i - des Differenzsignals und maximal eine Phasennacheilung von /o zu korrigieren.In Fig. 10, a differential amplifier 135B is shown which, if the automatic phase control is only carried out in the difference channel with which then remaining, single phase shifter 121D is connected. From Fig. 9 it can be seen that it is possible with this circuit, compared to the boom signal a maximum of one phase lead from / i - the difference signal and to correct a maximum of one phase lag of / o.

Die vorliegende Beschreibung der Errindung bezieht sich zwar auf eine Monopuls-Doppler-Radaranlage mit Amplitudenvergleich, bei der zwei Empfangskanäle mit linearer Verstärkung vorgesehen sind und bei der E1 = D/S' ist; dabei ist E1 die Amplitude des Fehlersignals, D die des Differenz- und S die des Summensignals.The present description of the invention relates to a Monopulse Doppler radar system with amplitude comparison with two reception channels are provided with linear gain and where E1 = D / S '; where is E1 the amplitude of the error signal, D that of the difference signal and S that of the sum signal.

Es gibt jedoch viele andere Ausführungsformen von Monopuls-Radaranlagen, bei denen zwei unabhängige Empfangskanäle, die identische lineare oder logarithmische Verstärker haben, vorgesehen sind. Die hier beschriebene automatisohe Verstärkungs- und Phasenregelung kann ohne irgendwelche Veränderungen auch bei solchen Radaranlagen verwendet werden.However, there are many other embodiments of monopulse radar systems, where two independent receiving channels, the identical linear or logarithmic Amplifiers are provided. The automatic amplification described here and phase control can also be used with such radar systems without any changes be used.

4 Bl.Zeichnungen, 10 Fig.4 sheets of drawings, 10 figs.

5 Patent ansprüche5 patent claims

Claims

Device for automatic gain and phase control with coherent monopulse radar devices, in which radar pulses split into two overlapping radiation patterns and the echo signals in the same Way are received, and in which the echo signals thus received are in phase and added in antiphase and the sum and difference signals thus obtained in separate channels (sum and difference channel) after corresponding frequency conversion into an intermediate frequency and intermediate frequency amplification with the intermediate frequencies Signals of a coherence oscillator compared by means of a phase discriminator whose output signals (video signals) are used to control display devices, characterized in that the pulse period is divided into two parts while a distance signal corresponding in its length to the range of the radar device (M) or a calibration signal (E) subsequent to the distance signal (M) are generated, with each of which two, the phase discriminators (1255; 125D) of the sum and differential channel (CS or CD) downstream gate circuits (1265; 126D or

1295; 129D) for the video signals (output line 28S; 28D) or for the frequency-converted calibration signals (re) are opened that of the calibration signal (E) a calibration oscillator (110) is triggered whose output signal (frequency F ~ fe) directly or with 900 phase shift (directional coupler 111) via directional coupler 120S; 120D), via which the echo signals (F fd) are also fed, to the sum or difference channel (CS; CD) is entered that, furthermore, the calibration signals, which are also converted in frequency the frequency £ 8S which the thereby the echo signal (E) opened Gate circuits (1293; 129D) pass, are fed to a control circuit (CA), the two parts (127; 128) for regulating the gain of the Intermediate frequency amplifier (124S; 124D) or the phase of the input signals of the sum and difference channel, and that the output signals of the device parts (127; 128) the control circuit (CA) to the control input of the intermediate frequency amplifier (124S; 124D) or one each, the directional couplers at the input of the sum and difference channel downstream phase shifter (121S; 121D) for readjusting the phase of the input signals are fed.

2. Device according to claim 1, characterized in that the device part (127) the control circuit (CA) for regulating the gain from a There is an amplitude comparator (130) with a downstream symmetrical amplifier (131), its two output signals as control voltages to the intermediate frequency amplifiers (124S; 124D) can be entered.

3. Device according to claim 1, characterized in that the device part (128) of the control circuit (CA) for the phase control from two limiters (132; 133), the output signals of which are input to a phase discriminator (134) whose output signal is connected to the input of a balanced amplifier (135) is supplied, the two output signals of which - the phase shifter (1215; 121D) as Control signals are fed.

4. Device according to claim 3, characterized in that the phase shifter (1215; 121D) are designed as ferrite phase shifters.

5. Device according to claim 1, characterized in that the frequency of the converted calibration signal (£ e) approximately equal to the highest expected Doppler frequency (fd) is chosen.

L e r s e i t e