DE2037192C3 - Kohärenz-Monopuls-Zielverfolgungs-Radargerät - Google Patents

Description

nannten Oszillators (46) erzeugt und wobei in einem zweiten Modus die Phasensteuerungskette (43) unter Verwendung eines phasenempfindlichen Detektors (47), in dem das auf den Entfernungsanzeigefehler bezogene NF-Signal (von 31) mit einem zweiten Bezugssignal derselben Frequenz vergli- 60 — chen wird, welches Bezugssignal durch Abtastung (50) und Filterung (51) des über einen 90°-Phasendreher (48) zugeführten Ausgangssignals des Oszillators (46) erhalten wird, wirksam ist, und daß die Empfangsvorrichtung (4) weiter mit Schaltmitteln (44, 45, 55) zur wahlweisen Lieferung entweder (44) eines sich auf den Entfernungsanzeigefehler beziehenden NF-Signals oder (45) genannten Signalgene- Die Erfindung bezieht sich auf ein Monopulsgerät zur automatischen Verfolgung eines Bewegtzieles, versehen mit:

— einer Sendevorrichtung zum Aussenden von Impulsen hochfrequenter elektromagnetischer Energie; einer Empfangsvorrichtung zum kohärenten Detektieren, in der Entfernung Selektieren und Filtern der Echosignale, die in mindestens zwei zur Antennensymmetrieachse symmetrisch liegenden Empfangsmustern empfangen sind, zur Erzeugung einerseits — pro Winkelkoordinate — eines NF-Signals mit Information betreffs der Zielablage von der Antennensymmetrieachse und andererseits von zwei NF-Signalen mit Information über den entfernungsmäßigen Verfolgungsfehler bzw. Entfernungsanzeigefehler, wobei jedes dieser NF-Signale aus einem abgetasteten und grobgefilterten Dopplersignal besteht, sowie aus einem unerwünschten Rauschsignal, das durch die systemeigenen Phasenunstabiliiäien (System-Zittern) herbeigeführt wird, und aus einem unerwünschten Rauschsignal, das durch die innerhalb des Durchlaßbandes des Filters liegenden Komponenten hervorgerufen wird, die infolge der inneren Bewegung von Störzeichen auftreten;

einem Fehlerdetektor und einer Folgeschaltung, sowohl zum Zielfolgen pro Winkelkoordinate wie zum Zielfolgen in Entfernung, wobei dem Fehlerdetektor sowohl ein Bezugssignal als auch das zur betreffenden Winkelkoordinate gehörige NF-Signal bzw. das zum Entfernungsanzeigefehler gehörige NF-Signal zugeführt wird, zwecks Erzeugung eines Fehlersignals für die entsprechende Zielfolgeschaltung.

Ein derartiges, aus der NL-OS 68 01 015 (= DT-OS 19 03 161) bekanntes Radargerät kann ein Ziel sogar noch dann verfolgen, wenn die Zielechos gleichzeitig mit verhältnismäßig starken Störzeichen empfangen werden. Ein Radargerät dieser Art, bei dem in der kohärenten Detektionsschaltung zur Erzeugung der erwähnten NF-Signale ein grobes Dopplerfilter angeordnet wird, weist im Vergleich zu einem Monopuls- -Folgeradar mit Schmalband-Dopplerfilter den wesentlichen Vorteil auf, daß die erwähnten Ausgangssignale ungeachtet der Radialgeschwindigkeit des zu verfolgenden Zieles erzeugt werden, weil das gewünschte Dopplersignal fast stets innerhalb des verhältnismäßig breiten Durchlaßbandes des Filters liegt Dies ist insbesondere während der Auffaßphase von Bedeutung, weil die radiale Zielgeschwindigkeit und somit die Dopplersignalfrequenz noch unbekannt sind. Ein anderer wesentlicher Vorteil ist der, daß das verhältnismäßig breite Durchlaßband der verwendeten Grobfilter es ohne weiteres gestattet, daß die Sendeimpulswiederholungsfrequenz zur Vermeidung von Blindgeschwindigkeiten beliebig geändert wird.

Die Anwendung von Dopplerfiltern mit einem verhältnismäßig breiten Durchlaßband hat jedoch den Nachteil, daß die Leistung eines Radargerätes zur Verfolgung eines Zieles, bei dem die empfangenen Echos schwächer als die empfangenen Festzeichenechos sind (Zielverfolgungsleistung), dadurch beeinträchtigt wird, daß die Dopplerfilter nicht nur das gewünschte Dopplersignal, sondern auch die vorerwähnten unerwünschten Rauschsignale durchlassen.

Die Erfindung bezweckt ein Monopuls-Radargerät zu schaffen, bei dem in den kohärenten Detektionsketten ein verhältnismäßig grobes Filter verwendet wird, und unter Beibehaltung der ihm inhärenten Vorteile derartig zu verbessern, daß die Zielverfolgungsleistung erheblich gesteigert wird.

Nach der Erfindung weist die Empfangsvorrichtung eines Monopuls-Raciargerätes der in der Einleitung beschriebenen Art einen Signalgenerator auf, der mit einer Frequenzsteuerungskette und einer Phasensteuerungskette, sowie mit einem mittels dieser Ketten zu steuernden spannungsgesteuerten Oszillator versehen ist, dessen Ausgangssignal zur Erzeugung eines Signalgeneratorsignals abgetastet und gefiltert wird, dessen Frequenz und Phasen denen des genannten Dopplersignals ähnlich sind, wobei in einem ersten Modus die Frequenzsteuerungskette unter Verwendung eines Integrators aus genanntem für die entfernungsmäßigen Folgeschaltung bestimmten Fehlersignal eine gemäß der radialen Geschwindigkeit des Zieles sich ändernde Gleichspannung zur Voreinstellung genannten Oszillators erzeugt und wobei in einem zweiten Modus die Phasensteuerungskette unter Verwendung eines phasenempfindlichen Detektors, in dem das auf den Entfernungsanzeigefehler bezogene NF-Signal mit einem zweiten Bezugssignal derselben Frequenz verglichen wird, welches Bezugssignal durch Abtastung und Filterung des über einen 90°-Phasendreher zugeführten Ausgangssignals des Oszillators erhalten wird, wirksam ist, und daß die Empfangsvorrichtung weiter mit Schaltmitteln zur Lieferung nach Wahl entweder eines sich auf den Entfernungsanzeigefehler beziehenden NF-Signals oder genannten Signalgeneratorsignals als Bezugssignal für genannte Fehlerdetektoren versehen (>j ist.

Aus der deutschen Auslegeschrift 11 22 988 und 12 38511 und den amerikanischen Patentschriften 27 76 425 und 3121202 sind Impulsradargeräte bekannt, deren Empfangsvorrichtung mit einem sogenannten Signalgenerator versehen ist in der Absicht ein NF-Signal zu erzeugen, dessen momentane Frequenz und Phase denen des durch das Dopplerfilter zu liefernden Dopplersignal gleich sind; mit Hilfe der in vorigen Impulswiederholungszeiten erhaltenen Information über die Zielgeschwindigkeit wird der Signalgenerator eingestellt, so daß die Frequenz des Signalgenerators beständig von der des abgetasteten und grobgefilterten Dopplersignals der Empfangsvorrichtung infolge der oft vorkommenden Änderungen in der Impulswiederholungsfrequenz (Zittern und willkürliches Auftreten der Impulswiederholungsfrequenz) abweicht; dadurch erzeugt ein phasenempfindlicher Detektor eine falsche Fehlerspannung bei Zufuhr des genannten Dopplersignals und des Signals des Signalgenerators. Dies geschieht nicht bei dem erfindungsgemäßen Signalgenerator, in dem das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators abgetastet und gefiltert wird, wodurch die Frequenz des Signalgenerators der Frequenz des in der vorliegenden Impulswiederholungszeit erhaltenen Dopplersignals entspricht

Die Erfindung und ihre Vorteile werden nachstehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 blockschematisch eine mögliche Ausführungsform des Monopuls-Radargerätes nach der Erfindung und die

F i g. 2 und 3 eine Anzahl Diagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des Radargerätes nach Fig. 1.

Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Monopuls-Radargerätes von einem Typ, dem das sogenannte Summen- und Differenzverfahren zugrunde liegt und mit dem ein Bewegtziel — trotz des gleichzeitigen Empfangs verhältnismäßig starker Festzeichenechos — in zwei Winkelkoordinaten und der Entfernung nach verfolgt werden kann. In Zusammenhang hiermit enthält das dargestellte Radargerät einen Sender 1, einen Synchronisierimpulsgenerator 2, einen Torimpulsgenerator 3 und eine Empfangsvorrichtung 4. Über das mit 5 bezeichnete Antennensystem wird die im Sender erzeugte elektromagnetische Energie im Takt der vom Generator 2 gelieferten Synchronisierimpulse gesendet. Wie bei einem Monopuls-Radargerät, dem das Summen- und Differenzverfahren zugrunde liegt, üblich ist, wird die infolge eines Zielechos in den vier Abschnitten des Hornstrahlers im Antennensystem empfangene Energie mit Hilfe eines !Comparators 6 in ein Höhenwinkeldifferenzsignal Δ E, ein Azimutdifferenzsignal Δ B und ein Summensignal Σ umgewandelt. Die genannten Signale enthalten Amplituden- und Phaseninformation, welche ein Maß für die Größe und die Richtung der Zielabweichung in bezug auf die Radarsymmetrieachse ist. Diese Signale können daher zur Erzeugung der Fehlersignale dienen, die zur Steuerung eines Azimut-Servos 7, eines Höhenwinkel-Servos (nicht dargestellt) und eines Abstand-Servos 8 erforderlich sind, mit deren Hilfe das Ziel nach Azimut, Höhe und Entfernung verfolgt wird.

Die erwähnten Signale Δ B, Δ E und Σ werden zu diesem Zweck über Wellenleiter 9, 10 und 11 der Empfangsvorrichtung 4 zugeführt, in der sie in getrennten Kanälen verarbeitet werden. Der das Δ f-Signal verarbeitende Empfängerkanal ist in F i g. 1 nicht dargestellt, weil dieser dem im folgenden zu beschreibenden und das Δ B-Signal verarbeitenden Kanal völlig entspricht.

Dieser Kanal enthält nacheinander eine erstp

Mischstufe 12, einen Zwischenfrequenzverstärker 13, eine zweite Mischstufe 14, eine Impulsdehnungs-(»Boxcar«-)Schaltung 15, ein Dopplerfilter 16 und einen Niederfrequenzverstärker 17. In der Mischstufe 12 wird das hochfrequente Δ ß-Signal durch Mischung mit dem Ausgangssignal eines Überlagerungsoszillator 18 in ein Zwischenfrequenzsignal umgewandelt. Nach Verstärkung im Zwischenfrequenzverstärker 13 wird dieses Zwischenfrequenzsignal Δ Bzf'\w der zweiten Mischstufe mit dem Ausgangssignal eines Kohärenz-Oszillators (xCOHO«) 19 gemischt. Die Signalfrequenz nach der zweiten Mischstufe ist dann gleich der Dopplerfrequenz f& jedoch von den Sendeimpulsen abgetastet.

Da der Sender 1 aus einem Oszillator (Magnetron) besteht, der nur während der impulsdauer wirksam ist, \j bedeutet dies, daß die Phase des von diesem Oszillator herrührenden Signals in bezug auf das Ausgangssignal des Überlagerungs-Oszillators 18 praktisch willkürlich verteilt ist. Dies kann dadurch neutralisiert werden, daß die beiden Signale einer Mischstufe 20 zugeführt werden. Das Ausgangssignal dieser Mischstufe wird anschließend dem Oszillator 19 zugeführt, und zwar derart, daß dieser zwangsweise die gleiche Phase annimmt. Das vom Kohärenz-Oszillator 19 gelieferte Signal ist dann ein Ebenbild der Sendefrequenz, aber auf die Zwischenfrequenz transformiert. Auf diese Weise wird erreicht, daß das Echo eines idealen Festzieles auf Zwischenfrequenzniveau stets die gleiche Phasenbeziehung zum Signal des Kohärenz-Oszillators hat, so daß nach der letzten Mischung in der Mischstufe 14 ein Impuls mit konstanter Amplitude erhalten wird. Für ein bewegtes Ziel variiert die obenerwähnte Phasenbeziehung und somit die Amplitude mit der Verschiebung der Dopplerfrequenz.

Die der Mischstufe 14 nachgeordnete Impulsdehnungsschaltung hat zwei Funktionen. Erstens findet darin eine Entfernungsauswahl statt, d. h, daß nur diejenigen Echoimpulse durchgelassen werden, die innerhalb eines durch den Torimpulsgenerator 3 bestimmten Abstandstores Py liegen. Es wird also eigentlich abermals eine Abtastung durchgeführt. Zweitens erfolgt eine derartige Impulsdehnung, daß das Ausgangssignal der Impulsdehnungsschaltung durch das umhüllende Signal der ausgewählten Impulse gebildet wird. Dieses Signal wird über das Dopplerfilter 16 dem Niederfrequenzverstärker 17 zugeführt, der ein Ausgangssignal abgibt, dessen Amplitude ein Maß für den azimutalen Winkelfehler ist und dessen Frequenz f_s durch f_s= \fd± nf,\ gegeben ist wobei π derartig gewählt ist, daß /j < '/2/r gilt, und f_r die Impulsfolgeperiode bezeichnet

Der Empfängerkanal, der das Summensignal Σ verarbeitet, enthält ebenfalls eine erste Mischstufe 21, einen Zwischenfrequenzverstärker 22 und eine zweite Mischstufe 23. Mit Hilfe dieser Mischstufen wird das hochfrequente Summensignal in der gleichen, bereits für das Δ B-Signal beschriebenen Weise verarbeitet so daß auch in diesem Falle nach der letzten Mischung in der Mischstufe 23 für Echos von Festzielen ein Impuls mit konstanter Amplitude erhalten wird, während diese Amplitude sich für Echos von Bewegtzielen proportional zu der Dopplerf requenzverschiebung ändert

Um die infolge von Änderungen der Zielentfemung und/oder der gesamten Zielrückstrahlfläche auftretenden Schwankungen zu beseitigen, werden die Zwischen- 6s frequenz-Differenzsignale in bezug auf das Zwischenfrequenz-Summensignal mittels einer automatischen Verstärkungsregelung 24 (AVR), die an den Ausgang des Zwischenfrequenzverstärker? 22 angeschlossen ist, normalisiert.

Der das Summensignal verarbeitende Empfängerkanal unterscheidet sich darin von dem Kanal für das Differenzsignal, daß das Ausgangssignal der zweiten Mischstufe 23 den beiden Impulsdehnungsschaltungen 25 und 26 zugeführt wird, die je ein verschiedenes Entfernungsauswahl-Tor P\ bzw. P₂ erhalten, wobei die Hinterflanke von Pi mit der Vorderflanke von Pi zusammenfällt. Wenn der Zeitpunkt zu dem die gemeinsamen Vorder- und Hinterflanken der erwähnten Entfernungsauswahl-Tore auftreten, mit dem der Symmetrieachse des Summenvideosignals zusammenfällt, geben die beiden Impulsdehungsschaltungen 25 und 26 ein gleiches Ausgangssigna! ab; im anderen Fall ergibt sich eir. Unterschied. Die Ausgangssignale der beiden Schaltungen 25 und 26 werden nun einem Dopplerfilter 27 bzw. 28 zugeführt; damit werden Signale erzeugt, deren Frequenz durch genannte Beziehung f_s=\f_d±nf\ bestimmt ist Diese Signale werden einem Summen- und Differenzbildner 29, dessen Differenzausgang und Summenausgang an je einen Niederfrequenzverstärker 30 bzw. 31 angeschlossen sind, zugeführt. Die Amplitude des Ausgangssignals des Niederfrequenzverstärkers 30 ist ein Maß für den Entfernungsfehler.

Jedes der Ausgangssignale der Niederfrequenzverstärker 17 bzw. 30 bildet ein erstes Ausgangssignal des Empfängers, während das am Ausgang des Niederfrequenzverstärkers 31 auftretende Summensignal ein zweites Ausgangssignal des Empfängers bildet; beide Ausgangssignale haben genannte Frequenz 4

Trotz einer automatischen Stärkeregelung auf Niederfrequenzniveau, wobei von dem Absolutwert des 2-Signals am Einang der zweiten Mischstufe 14 ausgegangen wird, ist das Niederfrequenzsignal Σ nicht konstant Es tritt nämlich eine Abschwächung auf, wenn das Echo des verfolgten Zieles mit dem verhältnismäßig starken Echo eines Festzieles zusammenfällt weil der Zwischenfrequenzregler (AVR) die Summe konstant hält. Um dies zu verhindern, wird die Verstärkung in den Niederfrequenzverstärkerstufen durch eine automatische Verstärkungsregelung 40 (Niederfrequenz-/4 VR] bestimmt die das Ausgangssignal des Σ-Verstärkers 31 auf Basis des Mittelwertes konstant hält. Die Niederfrequenzverstärker 17 und 30 werden passiv mitgeregelt

Da die beiden ersten Ausgangssignale des Empfängers aus je einer Wechselspannung mit der Frequenz f, bestehen, werden diese Signale zur Bestimmung des Vorzeichens des von diesen Signalen angegebener Winkelfehlers bzw. Entfernungsfehlers in je einem aus einem phasenempfindlichen Detektor 32 bzw. 33 bestehenden Fehlerdetektor mit einem Bezugssigna verglichen. Die Art des Bezugssignals, das ebenso genannte Frequenz f_s haben sollte, wird nachstehenc näher beschrieben.

Das Ausgangssignal des Detektors 32 wird über eir Filter 34 dem genannten Azimut-Servo 7 zur azimutaler Nachsteuerung der Antenne 5 zugeführt Das Ausgangs signal des Detektors 33 wird über ein Filter 35 den erwähnten Entfernungs-Servo 8 zugeführt Diesel Servo besteht aus den in Kaskade geschalteter Integratoren 36 bzw. 37 und dem Zeitmodulator 38 Letzterer wird jeweils von einem Synchronisierimpuls.! des Synchronisierimpulsgenerators 2 gestartet um liefert zu einem sich mit der Ausgangsspannung de: Integrators 37 ändernden Zeitpunkt nach dem Synchro nraerimpuls einen Ausgangsimpuls. Über die Leitung 3i

werden diese Impulse dem Torimpulsgenerator 3 zur Bestimmung des Auftrittszeitpunktes der von diesem Generator erzeugten Entfernungswahl-Tore zugeführt.

Im Idealfall würde ein Festziel, das innerhalb des Entfernungstores liegt, nach der Impulsdehnungsschaltung eine Gleichspannung ergeben. In der Praxis ist dies jedoch nicht der Fall, weil es einerseits keine idealen Festziele infolge der inneren Bewegung dieser Störzeichen gibt und weil andererseits ein idealer Sender/Empfänger nicht zu verwirklichen ist (System-»Jitter< <). Einige Restfehler sind: die Phasenstarrheitsfehler des Kohärenz-Oszillators, Unstabilitäten der beiden Oszillatoren und Frequenzmodulation des Senders während des Sendeimpulses. Im allgemeinen bringt ein Festziel daher das Auftreten von Rauschen mit sich. Einen Eindruck des zugehörigen Spektpjms nach den Impulsdehungsschaltungen vermittelt Fig.2. Messungen haben ergeben, daß Komponenten, die infolge der inneren Bewegung der Störzeichen auftreten, bis zu einer Größenordnung von 300 Hz vorhanden sind, während die System-»Jitter«-Erscheinungen ein mehr oder weniger gleichmäßiges Spektrum, mit einigen kleinen durch die Speisespannungsfrequenz, durch Ventilatoren usw. herbeigeführten Spitzen, zur Folge haben. Außerdem tritt gerade bei der Impulswiederholungsfrequenz f_r eine zusätzliche Spitze auf, die der nicht-idealen Wirkungsweise der Impulsdehungsschaltungen zuzuschreiben sind. Die Dopplerfilter, die diesen Schaltungen in den Kreisen nachgeschaltet sind, dienen dazu, Festziele von Bewegtzielen zu unterscheiden.

Das Durchlaßband jedes der Dopplerfilter ist jedoch verhältnismäßig breit. Dieses verhältnismäßig breite Durchlaßband ist erforderlich, weil verhältnismäßig große Änderungen in der Dopplersignalfrequenz auftreten können, einerseits infolge einer Änderung der Radialgeschwindigkeit des verfolgten Ziels und andererseits dadurch, daß die Impulswiederholungsfrequenz des Senders zur Vermeidung von Blindgeschwindigkeiten z. B. beliebig geändert wird. Zur Veranschaulichung zeigt Fig.3 die Durchlaßcharakteristik des Dopplerfilters. Daraus geht hervor, daß das Durchiaßband unter z. B. 300 Hz und über der halben Impulswiederholungsfrequenz schnell abnimmt. Infolge des verhältnismäßig breiten Durchlaßbandes läßt das Filter nicht nur die Frequenz 4 sondern auch die durch die System-»Jitter«-Erscheinungen herbeigeführten Frequenzkomponenten sowie wenigstens einen Teil der infolge der inneren Bewegung der Störzeichen auftretenden Frequenzkomponenten durch. Die Ausgangssignale des Empfängers sind somit aus je einem gewünschten abgetasteten und grobgefilterten Dopplersignal, einem unerwünschten durch Phasenunstabilitäten (System-Zittern) herbeigeführten Rauschsignal, und einem unerwünschten Rauschsignal zusammengesetzt, das durch die innerhalb des Durchlaßbandes des Filters liegenden Komponenten herbeigeführt wird, die infolge der inneren Bewegung von Störzeichen auftreten. Dies hat zur Folge, daß die Zielverfolgungsleistung des Systems beeinträchtigt wird, weil die Abhängigkeit von dem Signal-/Störzeichen-Verhältnis und der Bandbreite der unterschiedlichen Regelkreise in diese nicht nur Rauschen, sondern auch ein systematischer Fehler eingeführt wird, der von der Lage des Festzieles in bezug auf das verfolgte Bewegtziel abhängig ist

Hierzu wird noch bemerkt, daß durch Änderungen der Impulswiederholungsfrequenz f_r (Zittern der Impulswiederholungsfrequenz oder willkürlich auftretende Impulswiederholungsfrequenz) die Frequenz f₅ im Frequenzspektrum nicht durch eine einzige Linie, sondern durch ein Frequenzband dargestellt wird.

Nach der Erfindung wird daher eine besonders günstige und vorteilhafte Radaranlage erhalten, wenn der Empfänger 4 mit einem Signalgenerator 4t und mit Steuerkreisen 42 und 43 versehen ist, mit deren Hilfe der vorgenannte Signalgenerator derart gesteuert wird, daß dieser ein Ausgangssignal liefert, das in der Frequenz und in der Phase gleich dem gewünschten abgetasteten und grobgefilterten Dopplersignal ist, während ferner Schaltmittel 44 und 45 vorgesehen sind, durch die dem erwähnten Fehlerdetektor 32 bzw. 33 nach Wahl als Bezugssignal entweder das zweite Ausgangssignal

,5 zugeführt wird, wobei das Fehlersignal ohne Unterdrükkung der Rauschsignale erzeugt wird, oder das Signalgenerator-Ausgangssignal, wobei das Fehlersignal dagegen unter Unterdrückung der beiden Rauschsignale erzeugt wird.

Bei der dargestellten Ausführungsform enthält der Signalgenerator 41 einen Spannungsgesteuerten Oszillator 46, dem über den Steuerkreis 42 ein Frequenzsteuersignal und über den Steuerkreis 43 ein Phasensteuersignal zugeführt wird. Das Frequenzsteuersignal, das nur für die Anfangseinstellung des Oszillators 46 erforderlich ist, kann automatisch mit Hilfe einer Vorrichtung erzeugt werden, die den empfangenen Signalen Information über die Radialgeschwindigkeit des erfolgten Zieles entzieht und eine sich mit der erwähnten Radialgeschwindigkeit ändernde Regelgleichspannung liefert.

Bei der gezeigten Ausführungsform ist eine solche Vorrichtung in Form des ersten Integrators 36 des Entfernungs-Servos 8 vorhanden. Dieser Integrator (auch als Miller-Integrator bekannt) liefert nämlich eine der radialen Zielgeschwindigkeiten proportionale Gleichspannung.

Zum Erzeugen des Phasensteuersignals ist der Steuerkreis 43 mit einem phasenempfindlichen Detektor 47 versehen, in dem das zweite Ausgangssignal des Empfängers mit einem vom Oszillatorsignal (46) abgeleiteten Bezugssignal verglichen wird. Es ist dabei erforderlich, daß die Momentanfrequenz des Bezugssignals der Frequenz (f_s) des zweiten Ausgangssignals ähnlich ist.

Da ein phasenempfindlicher Detektor die Eigenschaft hat, daß sein Ausgangssignal erst gleich Null wird, wenn zwischen den verglichenen Signalen ein Phasenunterschied von 90° besteht, wird das Oszillatorsignal (46) über einen 90°-Phasendreher 48 geführt. Dadurch wird erreicht, daß das Ausgangssignal des Oszillators 46, wenn dieser eingeschwungen ist, die gleiche Frequenz fd wie das nicht abgetastete Dopplersignal besitzt. Danach wird das um 90° in der Phase verschobene Ausgangssig-

ss nal des Oszillators 46, ehe es dem genannten phasenempfindlichen Detektor 47 zugeführt wird, in der gleichen Weise wie in der Impulsdehnungsschaltung 26 bzw. wie im Dopplerfilter 28 abgetastet und grobgefiltert. Das um 90° phasenverschobene Ausgangssignal des Oszillators wird dazu über eine Vorrichtung 50, die das Signal mit den Sendersynchronisierimpulsen abtastet, zugeführt Ein Filter 51 mit einem Durchlaßband gleich dem im Empfänger verwendeten Filter, wie z. B. dem Dopplerfilter 28, erhält das abgetastete Signal der

fts Vorrichtung 50 und bildet daraus ein Signal, dessen Frequenz durch die Beziehung f=\fd±nfr\ bestimmt ist Dieses Signal, das jeweils die gleiche Frequenz wie das zweite Ausgangssignal hat wird deshalb als Bezugssig-

nal dem zweiten Eingang des genannten phasenempfindlichen Detektors zugeführt. Gleichwie die Frequenz f_s des ersten und zweiten Ausgangssignals ist, ist auch die Frequenz des Filtersignals (51) infolge der Änderungen der Impulswiederholungsfrequenz (Zittern der Impulswiederholungsfrequenz oder willkürlich auftretende Impulswiederholungsfrequenz), veränderlich. Die Frequenz /"$ und die Frequenz des Filtersignals (28) sind jedoch vor. der gleichen Beziehung f= \fa± nf,\ abgeleitet, so daß diese Frequenzen jeweils miteinander übereinstimmen, wenn der Signalgenerator 41 eingelaufen ist. Das Phasensteuersignal wird einem an den Ausgang des phasenempfindlichen Detektors 47 angeschlossenen Tiefpaß 52 entnommen.

Der Oszillator 46 enthält weiter einen Ausgangskreis !5 mit nacheinander einer Vorrichtung 53, in der das Oszillatorausgangssignal_ gleichfalls mit den Sendersynchronisierimpulsen 5 abgetastet wird, und einem Dopplerfilter 54, dessen Durchlaßband ebenfalls dem im Empfänger verwendeten Dopplerfilter entspricht. Das am Ausgang des Dopplerfilters 54 auftretende Signal bildet das erwähnte dritte Ausgangssignal, dessen Frequenz ebenso durch genannte Beziehung A= |/j± nf,\ bestimmt wird. Wenn der Oszillator 46 infolge der Steuerung der ihm zugeführten Steuersignale eingeschwungen ist, entspricht dieses dritte Ausgangssignal genau dem zweiten Ausgangssignal des Empfängers, jedoch ohne die Rauschsignale, die einen Teil dieses zweiten Ausgangssignals bilden.

Die Schaltmittel bestehen bei der dargestellten Ausführungsform aus den Kontakten 44 und 45 einer Relaisschaltung 55, die in Abhängigkeit von der Größe des Ausgangssignals eines phasenempfindlichen Detektors 56 betätigt wird, in dem das zweite Ausgangssignal, das über die Leitung 49, und das dritte Ausgarigssignal, das über die Leitung 57 dem phasenempfindlichen Detektor 56 zugeführt wird, miteinander verglichen werden. Über einen Integrator 58 und eine Schwellenschaltung 59 wird das Ausgangssignal des phasenempfindlichen Detektors 56 der Relaisschaltung 55 zügeführt, deren Kontakte 44 und 45 sich während der Beginnphase der Zielverfolgung in der dargestellten Lage befinden. In dieser Phase liefert der Empfänger nur die beiden erste": Ausgangssignale und das zweite Ausgangssignal. Die beiden ersten Ausgangssignale werden zur Erzeugung der Winkel- und Entfernungsfehlersignale den phasenempfindlichen Detektoren 32 bzw. 33 zugeführt, wobei das zweite Ausgangssignal des Empfängers als Bezugssignal dient. Das Ziel wird in dieser Phase auf Grund der erzeugten Fehlersignale nach Azimut und Entfernung verfolgt. Die Zielverfolgungsleistung des Systems ist dann jedoch noch nicht optimal, weil sowohl den beiden den erwähnten phasenempfindlichen Detektoren 32 und 33 zugeführten ersten Ausgangssignalen des Empfängers, als auch dem diesen Detektoren als Bezugssignal zugeführten zweiten Ausgangssignal des Empfängers das gleiche Rauschen anhaftet, so daß auch die Ausgangssignale dieser Detektoren einen bestimmten systematischen Fehler aufweisen. Sobald das Ziel verfolgt wird, liefert der erste Integrator 36 des Entfernungs-Servos 8 über den Steuerkreis 42 ein Frequenzsteuersignal an den Oszillator 46. Der Oszillator läuft dann nach Frequenz und Phase auf das nicht abgetastete Dopplersignal ein. Das dabei am Ausgang des Dopplerfilters 54 auftretende Signal wird im phasenempfindlichen Detektor 56 mit dem zweiten Ausgangssignal des Empfängers verglichen. Solange diese verglichenen Signale einen bestimmten Phasenunterschied aufweisen, tritt am Ausgang der Schwellenschaltung eine Ausgangsspannung auf und die Kontakte 44 und 45 bleiben in der dargestellten Lage. Wenn die Schwellenschaltung keine Ausgangsspannung mehr abgibt, bedeutet dies, daß der Signalgenerator eingelaufen ist, und die Kontakte 44 und 45 nehmen die nicht gezeichnete Lage ein, wobei das vom Signalgenerator gelieferte Ausgangssignal des Empfängers über den Kontakt 45 als Bezugssignal den phasenempfindlichen Detektoren 32 bzw. 33 zugeführt wird. Dieses Signalgenerator-Ausgangssignal des Empfängers ist rauschfrei. Es hat daher als Bezugssignal keine Frequenzkomponenten, die den Rauschkomponenten der ersten Ausgangssignale des Empfängers entsprechen. Dadurch haben die Ausgangssignale der phasenempfindlichen Detektoren 32' und 33 keioe systematischen Fehler mehr. Da das Signalgenerator-Ausgangssignal des Empfängers in der gleichen Weise wie das ursprünglich als Bezugssignal verwendete zweite Ausgangssignal des Empfängers abgetastet und gefiltert ist, kann zur Vermeidung von Blindgeschwindigkeiten ohne Bedenken die Sendeimpulswiederholungsfrequenz geändert werden, gegebenenfalls sogar willkürlich von Impuls zu Impuls. Falls eine willkürlich auftretende Impulswiederholungsfrequenz angewendet wird, kann die Obergrenze des Dopplerfilters der Hälfte der maximalen lmpulswiederholungsfrequenz gleich sein.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Monopuls-Radargerät zur automatischen Verfolgung eines Bewegtzieles, versehen mit:

— einer Sendevorrichtung zum Aussenden von Impulsen hochfrequenter elektromagnetischer Energie;

— einer Empfangsvorrichtung zum kohärenten Detektieren, in der Entfernung Selektieren und Filtern der Echosignale, die in mindestens zwei zur Antennensymmetrieachse symmetrisch liegenden Empfangsmustern empfangen sind, zur Erzeugung einerseits — pro Winkelkoordinate — eines NF-Signals mit Information betreffs der Zielablage von der Antennensymmetrieachse und andererseits von zwei NF-Signaisn mit Information über den entfernungsmäßigen Verfolgungsfehler bzw. Entfernungsanzeigefehler, wobei jedes dieser NF-Signale aus einem abgetasteten und grobgefilterten Dopplersignal besteht, sowie aus einem unerwünschten Rauschsignal, das durch die systemeigenen Phasenunstabilitäten (System-Zittern) herbeigeführt wird, und aus einem unerwünschten Rauschsignal, das durch die innerhalb des Durchlaßbandes des Filters liegenden Komponenten hervorgerufen wird, die infolge der inneren Bewegung von Störzeichen auftreten;

— einem Fehlerdetektor und einer Folgeschaltung, sowohl zum Zielfolgen pro Winkelkoordinate wie zum Zielfolgen in Entfernung, wobei deni Fehlerdetektor sowohl ein Bezugssignal als auch das zur betreffenden Winkelkoordinate gehörige NF-Signal bzw. das zum Entfernungsanzeigefehler gehörige NF-Signal zugeführt wird, zwecks Erzeugung eines Fehlcrsignals für die entsprechende Zielfolgeschaltung, —

dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangsvorrichtung (4) einen Signalgeneratcr (41) 40 — aufweist, der mit einer Frequenzsteuerungskette (42) und einer Pnasensteuerungskette (43) sowie mit einem mittels dieser Ketten zu steuernden spannungsgesteuerten Oszillator (46) versehen ist, dessen Ausgangssignal zur Erzeugung eines Signalgeneratorsignals abgetastet (53) und gefiltert wird (54), dessen Frequenz und Phasen denen des genannten Dopplersignals ähnlich sind, wobei in einem ersten Modus die Frequenzsteuerungskette (42) unter Verwendung eines integrators (36) aus dem genannten, für die entfernungsmäßige Folgeschaltung (37, 38) bestimmten Fehlersignal eine gemäß der radialen Geschwindigkeit des Zieles sich ändernde Gleichspannung zur Voreinstellung ge ratorsignals als Bezugssignal für genannte Fehlerdetektoren (32,33) versehen ist

2. Monopuls-Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgenerator (41) mit einer ersten Vorrichtung (53) zur Abtastung des Ausgangssignals des Oszillators durch die Sendersynchronisierimpulse (S) und mit einem an diese Vorrichtung angeschlossenen Riter (54) mit einem Durchlaßband gleich dem der in der Empfangsvorrichtung (4) verwendeten Filter (16, 27, 28) zur Erzeugung des genannten Ausgangssignals des Signalgenerators versehen ist

3. Monopuls-Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Signalgenerator (4t) mit einer Vorrichtung (50) zur Abtastung des Ausgangssignals des Phasendrehers (48) durch die Sendersynchronisierimpu'se und mit einem an diese Vorrichtung angeschlossenen Filter (51) mit einem Durchlaßband gleich dem der in der Empfangsvorrichtung verwendeten Filter (16, 27, 28) zur Erzeugung des genannten zweiten Bezugssignals versehen ist

4. Monopuls-Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß genannte Schaltmittel (44,45,55) gleichzeitig automatisch, in Abhängigkeit von der Größe des Ausgangssignals eines phasenempfindlichen Detektors (56), in dem das sich auf den Entfernungsanzeigefehler beziehende NF-Signal und. das Ausgangssignal des Signalgenerators (41) verglichen werden, betätigt werden.