DE2134678A1 - Sekundäres Radarsystem - Google Patents

Description

VEREENIGDE OCTROOIBUREAUX S-GRAVENHAGE (HOLLAND;

q/ns/ww

35081-1 2134678

5.7.1971

B-E S C H E I I B U I G

zur Patentanmeldung der

Christiaan Huygens Laboratorium N.Y.,

Sitz Noordwijk, (Niederlande)

betreffend» Sekundäres Radarsystem.

Die Erfindung betrifft ein sekundäres Radarsystea, dessen Abfrager an eine Radaranlage gekuppelt ist und dessen Antwortbaken ortsfest oder in beweglichen Objekten angeordnet sind.

Vie allgemein bekannt, ist ein sekundäres Radarsystem ein Radarsystem, bei dem das aufzuklärende Objekt sich technischaktiv an seiner Ortung beteiligt. Diese Beteiligung besteht darin, dass die von der Radaranlage ausgesendeten Wellen von einem im Objekt oder am Ziel angeordneten Empfänger empfangen werden. Die am Ziel empfangenen Wellen (impulse) stossen einen zugehörigen Sender an, dessen Ausaendung durch die Radaranlage empfangen wird. Das au· Impfanger und Sender bestehende Gefüge im Objekt (am Ziel) wird nachstehend "Antwortbake¹¹ oder "Responder¹¹ genannt werden.

Die Antwortiapulse der Antwortbake (dee Reeponders) werden auf einer anderen Frequenz gegeben als die, auf der die Abfragung aus der

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Radaranlage erfolgt. Die bewegliche oder feste Radaranlage wird nachstehend "Radarsender" genannt werden·

Eine übliche Weise der Abfragung ist die, bei der jeder Responder auf ein allgemeines Anrufsignal seine Antwort verschlüsselt zurücksendet, aus der beim Empfang dieses Signals im Radarsender die Identität des Responders (der Antwortbake), und folglich des Zieles, an den sich der Responder befindet, hervorgehen kann, so dass das beobachtete Ziel am Schirm eines auch vorhandenen Suchradars identifiziert worden ist«

In einer Situation, in der entweder viel Ziele vorhanden sind, und/oder der gegenseitige Abstand zwischen den Zielen gering sei» kann, führt dies zu sich überschneidenden Codesignalen im empfängenden Teil des Abfragers im Radarsender.

ψ In Situationen* in denen mehrere Radarsender einen gewählten

Responder abfragen können, kann dies dazu führen, dass der Responder Überfragt wird und die Codesignale gestört werden, was auch wohl„"fruit" genannt wird« Dabei wird an lebhaft beschiffte Zufahrtstrassen nach einem Hafengebiet und an das Hafengebiet selbst gedacht, wo sich also eine Vielzahl von Schiffen mit verschiedenem Kurs und verschiedener Fahr in bezug aufeinander bewegen und wo ein oder mehrere Radar sender am Land die gewünschte Information über die Schiffsbewegungen sammeln und festlegen.

Die Erfindung betrifft daher insbesondere ein sekundäres Radarsystem, das in einer Situation arbeiten kSnnen muss, in der die Ziele sich hauptsächlich in einem engen Verkehrsetrom bewegen, ihre Ansahl _B sich auf einige Dutzende belaufen kann (z.B. 4 Dutzend), die VaJirsche-iH-liohkeit einer Anzahl Ziele in einem kleinen Winkelintervall gross ist (mit einer HSchstzahl von z.B. 10) und der Mindestabstand zwischen den Zielender Größenordnung der Zielabmesvungen ist.

An das erfindungegemass zu schaffende sekundäre Radarsystem ist weiter noch die Forderung zu stellen, dass der Standart jedes Zieles innerhalb einer bestimmten Zeit (t₁ sek.) erneut gemessen wird. Diese Zeit t₁ wird u.a. von der Beweglichkeit der Zielen abhängig sein.

per laehteil von ·1·β «eereehneiaenie* Ceäeaignalea kann euren eine enge Bündelung im Winkel und ausserdem durch eine solche Wahl des Zeit- und Frequenzinhältes der Signale, dass alle Signale einander orthogonal, gegenüberliegen, verringert werden.

Eine Methode., dies zu verwirklichen, würde darin bestehen, dass man die Responder auf ein allgemeines Anrufsignal antworten lässt,

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und zwar auf einer einzigen Tragerfrequenz, aber_mit eiLner_Zeitdauer des Erkennungscodes, die geringer ist als der äquivalente Mindestabstanil zwischen zwei Zielen.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, die Responder mit einem einzigen Signal, dessen Höchstdauer dem äquivalenten Mindestabstand zwischen zwei Zielen gleich ist, antworten zu lassen, während das Signal z.B. aus vier sich zeitlich deckenden Impulsen zusammengesetzt ist, wobei jeder Impuls auf einer anderen Trägerfrequenz moduliert ist. Die Frequenzkombination bestimmt den Erkennungscode. rb

Diese genannten Möglichkeiten sind zu verwirklichen, aber sie führen zu einer verwickelten Apparatur, sowohl im Radarsender als auch in der Antwortbake.

Durch sämtliche obengenannten Methoden kann zwar schnell der Abstand genau gemessen werden aber für eine genaue; Winkelmessung braucht es mÖfde'iliVens die Zeitnah der das Antennenbündel über das Ziel streicht.

Bekannte Methoden der VinkeInessung beruhen auf der Bestimmung des Schwerpunktes einer Anzahl empfangener Impulse, oder auf der Bestimmung des Momentes, das in der Mitte des Antennenbündels auf das Ziel gerichtet ist, mit Hilfe einer Monopulsantenne.

Angesichts der obengenannten zu erwartenden Zielsituation und des Zeitintervalls t.. zwischen zwei Messungen an jedem Ziel ist die Möglichkeit, dass sogar bei sich langsam bewegenden Zielen, wie Schiffe, bei denen z.B. t₁ £3 10 Sek. sein kann, nnd^einer Ahtennenumdrehungsgeschwindigkeit von 20 Umdrehungen pro Minute, diese"¥iftkelmessmeihoden Hl dem gewünschten Resultat führen, gering-«'

Zweck der Erfindung ist es, eine Lösung für sämtliche genannten Nacheile herbeizuführen, und ausserdem auf solche Weise, dass die Orthogonalität zwischen den Signalen erhalten wird, ohne dass eine verwickelte Apparatur in der Antwortbake erforderlich ist. Letzteres ist wesentlich, veil für den Fall einer Anpassung an Bord von Schiffen die Antwortbake leicht von einem Lotsen mitgenommen und angeordnet werden können muss, während für den Fall, dass das sekundäre Radarsystem für Flugzeige verwendet werden müsste, die an Bord befindliche Antwortbake selbstverständlich so klein und so leicht als möglich sein soll. - - ■"'■

Dieser Zweck wird dadurch erreicht, dass zur Erzielung gewünschter Zielangaben» wie Peilung und Abstand vonjvorgewählten Zielen, die Antwortbaken wahrend des Suchganges erfindungsgemäss so eingerichtet

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sind, dass sie wenn sie mit ihrer Adresse angerufen worden sind und diese erkennt haben, mit kurzem Impuls antworten können, und zwar ausschliesslich in dem Zeitpunkt, da sie durch einen Radarimpuls eines primären Radarsystems bestrahlt werden, und dass der Abfrager bezüglich Winkel und Zeit durch eine gemeinsame Radarantenne an das primäre Radarsystem bekuppelt ist·

Der Abfrager besitzt sowohl eine Adressenverschlüsselvorrichtung, .in der die Adressen der während eines Suchganges anzurufenden Antwortbaken in der Rangordnung der Anrufe gespeichert sind, als auch eine Rechenvorrichtung zur Berechnung der Zielpositionen aus den mit den Antwortimpulsen der angerufenen Antwortbaken erhaltenen Peilungen und Abständen und zu der auf diesem Grund erfolgenden Abgabe einer Adressenrangordnung an die Adressenverschlüsselvorrichtung für den nächsten w Suchgang.

Ton dem Radarsender aus können daher alle Ziele, die von diesem Radarsender beobachtet werden, vereinzelt adressiert in der Reihenfolge abgefragt werden, in der die Adressen in einem Speicher aufgelagert sind, der z.B. in der Adressenversohlüsselvorrichtung untergebracht sein kann· Die Abfragungsrangordnung kann in einem allgemeinen Aufsuchverfahren, bei dem anfangs wohl die betreffenden Adressen und noch nicht die zugehörigen Positionen bekannt sind, bestimmt werden·

Es wird klar sein, dass infolge eines verschiedenen Kurses und einer verschiedenen Fahrt der Ziele in bezug aufeinander die Adressenrangordnung in Richtung des Suchganges sich fortwährend ändert. Will Man in der Lage sein, während eines Suchganges alle gewählten Antwortbaken anzurufen und ihre ortsbestimmenden Angaben erhalten, so ist es daher erforderlich, dass zu Beginn jedes Suchganges die betreffenden Adressen in der richtigen Rangordnung in der AdreesenversehlÜsselvorrichtung des Abfragers vorhanden sind. Das ist nur dann möglich, wenn in der Rechenvorrichtung für jede Bake laufend eine Reihe momentaner Positionen berechnet wird, aus denen durch Extrapolation die künftigen Bakenpositionen bestimmt werden können.

Zur jeweiligen Erzielung der momentanen Position jedes angerufenen Responder« ist erfindungsgemSse mit der adreeseneelektiven Abfragung eine Positionsmeesung verbunden, die schnell und mit grosser Genauigkeit dadurch arbeitet, dass der Responder nach Erkennung des Anrufs nur einen einzigen kurzdauernden Impuls aussendet.

Obwohl das erfindungsgemässe System grundsätzlich auf jeder Trägerfrequenz arbeiten kann, bietet die Anwendung von Trägerfrequenzen

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- im Mikrowellenbereioh bestimmte Vorteile. Es kann manchmal auch gewünscht sein, den Code eine3 bestimmten Responders zu ändern. Hierzu besteht die Möglichkeit durch Mitsendung einer Weisung mit der ursprünglichen Adresse, welche die Einstellung des Adressencodes ändert. Danach ist der Responder nur für die neue Adresse zugänglich. Abgesehen Ton Vorteilen ia Zusammenhang mit der gegebenenfalls gewünschten Geheimhaltung der Responderadresse kan dies wesentlich arbeitstechnische Vorteile ergeben· Dadurch, dass man den primären und sekundären Radar ausser in Zeit auch in Winkel kuppelt und dass man eine gleiche Antenne mit schmaler Bündelbreite, niedrigem Seitenschleifniveau und hohen Antennengewinn für beide anwendet, wird es möglich, eine genaue Positionsmessung auf Ziele durchzuführen, die um vieles grosser sind als die Lösungsfähigkeit des primären Radars. Ausserdem werden Objekte, die störende Reflexionen ergeben können, nunmehr lediglich innerhalb eines schmalen Bündels beleuchtet und wird der störende Einfluss auf einen Responder durch benachbarte Radarsender wesentlich verringert.

Da - wie bereits erwähnt - eine genaue Winkelmessung besonders in einem lebhaft beschifften Hafengebiet einen schwerwiegenden Aspekt bildet, empfiehlt es eich, eine Peilantenne mit schmalem Bündel, in nachfolgenden kurz "Peilantenne" genannt, zu benutzen. Mit "Peilantenne" wird eine Antenne gemeint, die in einem vernaltnismässig kleinen Winkelintervall genaue Peilungen einer Vielzahl (z.B. zehn) von Zielen zu liefern vermag. Eine dazu geeignete Peilantenne ist in der niederländischen Patentanmeldung 68.12918 beschrieben worden.

Damit ist es möglich, aus einem einzigen empfangenen Impuls die Richtung (Peilung) eindeutlich mit grosser Genauigkeit zu bestimmen (Genauigkeit von etwa 0 ,1). Dadurch, dass man mit dem Radarsystern nach der Erfindung die Winkelmessung mit kurzem Impuls (impulslänge z.B. 0,1 Mikrosik.) durchführen kann, ist es auch möglich, den Abstand genau genug zu messen.

Man könnte vielleicht an eine Kombination einer Peilantenne mit einem der genannten bekannten Abfragesystem·-denken. Sine nähere Betrachtung wird jedoch klar machen, dass ein Empfang eines zusammengesetzten Signals von zwei oder mehreren Respondern keine eindeutige Winkelmessung ermöglicht, so dass der ganze Effekt der Peilantenne verlorengeht.

Folglich wird mit einer Kombination eines adressenselektiven .Anrufsysteme, bei dem die Antwort aus lediglich ein·« einzigen Kurz-

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impuls besteht, synchron mit dem primären Radar und einer Antenne (Peilantenne), wobei mit einem einzigen Kurzimpuls schon eine eindeutige Winkelmessung möglich ist, ein in hohem Grade genau arbeitendes sekundäres Radarsystem erhalten, das alle gestellten Forderungen optimal erfüllen kann·

Bezüglich des Adressencodes empfiehlt es sich, diesen in einen Ubertragungscode umzuwandeln, der den Kanaleigenschaften angepasst ist, so dass keine nachteiligen Folgen von Impulsverlängerung, Impulsstörung, Fading und Rauschen erfahren werden können. Ausserdem kann der Ubertragungscode derart beschaffen sein, dass verschiedene andere Vorteile, auf die näher zurückgekommen werden wird, erhalten werden.

Es wird die Aufmerksamkeit auf die franzosische Patentschrift 1.4Ο7·415 gelenkt. Aus dieser Patentschrift ist ein sekundäres Radarfe system bekannt, in dem eine selektive Abfragung einer Anzahl Ziele, und mehr insbesondere Flugzeuge, erfolgt, welche einen Responder an Bord haben. Dabei werden einige Nachteile erkannt, die auftreten können, wenn eine Vielzahl von Zielen gemeinsam auf die Abfragung antworten werden. Es wird keine Adressenselektion angewandt. Man hat versucht, die Kachteile durch eine Auswahl in Gruppen zu überwinden, und wo es sich um Flugzeuge handelt, eine Auswahl für Gruppen von Glufzeugen, • die auf einer gleichen H8he fliegen, zu überwinden. Eine Positions— messung wird dabei nicht bezweckt.

Die Erfindung wird unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläutert. Es zeigen darint

Fig. 1 ein Blockschema des erfindungsgemässen Radarsystems; Fig. 2 die vom Radarsender ausgesendeten Signale;

W Fig. 3 den gegenseitigen Zusammenhang der Signale in Antwortbaken;

Fig. 4 ein Blockschema des Empfängers in der Antwortbake;

Fig. 5 das Blockschema der Verschlüsselvorrichtung der Antwortbake ;

Fig. 6 ein Beispiel des angewandten Ubertragungscodes; und Fig. 7 einige Wellenformen des Ubertragungscodes.

Im Blockschema von Fig. 1 ist der Radarsender 1 und eine Antwortbake oder ein Responder 2 bezeichnet. ■

Im Radarsender befindet sich ein Abfragungs- (Adressierung-) kreis, der besteht aus einer Adressenverschlüsselvorrichtung 6 für die Umwandlung z.B. einer dezimalen Adressenzahl in eine Binäradresse, einer Kanalversohlüsselvorrichtung 5 für die Umwandlung der Binäradresse

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in einen Übertragungscode, der den Kanaleigenschaften angepasst ist, und einem Codeaender 4, der den Ubertragungscode 19 (siehe Fig. 2) auf einer Trägerwelle mit Frequenz f2 durch eine Antenne 9 aussendet.

Im Responder 2 ist ein Codeempfänger vorhanden, bestehend aus einer Antenne 10, einem Zirkulator 11, einem Filter 12, einem Detektor 13 und einem Verstärker 14· Weiter enthält der Responder 2 eine Entschlüesel- und Erkennungsvorrichtung 15» mit der die einlaufenden gestörten Signale des Ubertragungscodes rekonstruiert werden und dieser Ubertragungscode in einen Binärcode umgewandelt wird, der mit der Eigenadresse verglichen wird.

Wie bereits erwähnt ist der Abfragungskreis so zusammengestellt, dass jeweils nur ein Responder mit seinem spezifischen Adreeeencode angerufen wird·

Nach Erkennung der eigenen Adresse in der Entschlüssel- und ErkennungsTorrichtung 15 wird ein Torsignal 21 (siehe Fig. 3) dem Torkreis 16 zugeführt.

Dadurch wird es dem Responder 2 möglich, den - auf den Code folgenden - primären Radarimpuls 20, der rom Radarsender 3 »uf einer Trägerfrequenz f2 ausgesendet wird, alt einem Kurzimpuls 22 auf einer Trägerfrequenz f3 zu beantworten·

Dieser Responderimpuls 22 wird am Radarsender 1 durch die Antenne 9 in einem passenden Empfänger 7 empfangen.

Der vom Empfänger 7 empfangene Kurzimpuls 22 wird zur Weiterverarbeitung über einen sog. Inforoationsextraktor ΘΑ an die Rechenvorrichtung 8 weitergegeben. Dieser Extraktor 8A ist ein Pufferspeicher zwischen der schnell arbeitenden Radarantenne und der langsamer arbeitenden Rechenvorrichtung.

Aus der gemessenen Winkelstellung der Antenne 9 - gemessen in einer Weise, wie z.B. in der bereits genannten niederländischen Patentanmeldung 68,12918 umschrieben -, und aus der Zeitdifferenz zwischen dem Moment, da der Radarimpuls 20 ausgesendet wird, und dem Moment, da der Responderimpuls 22 empfangen wird, kann die Reeponderposition in jedem gewünschten Koordinatensystem mittels einer passenden Rechenvorrichtung 8 berechnet werden.

Wie bereits erwähnt, ist die Berechnung der Reeponderposition erforderlich zur Erzielung der Adressenrangordnung, nach der bei jedem Radarsuchgang eine Anzahl Responder angerufen werden müssen. Diese Information wird der Adressenverschlüsselvorriohtung 6 über die Linie

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24 zugeführt.

Das Anrufen eines Zieles soll kurz vor Überstreichen des Zieles durch das Antennenbündel beginnen. Dazu muss die Position des betreffendes ' Zieles bereits aus vorhergegangenen Messungen durch Extrapolation bekannt sein.

Eine erste Ordnung der zu messende Ziele könnte z.B. dadurch erhalten werde, dass man zuerst während einer Umdrehung der Antenne die Ziele, die sich von links nach rechts bewegen, und während der darauffolgenden Umdrehung die Ziele, die sich von rechts naoh links bewegen, misst.

Das Einbringen eines neuen Zieles in das System kann z.B. dadurch erwirkt werden, dass man die programmierte Abfragung während einer Antennenumdrehung unterbricht, um dann während dieser Umdrehung den b Abfragungscode das neuen Zieles gerade so lange auszusenden, bis dieses Ziel antwortet, womit die Position bekannt wird.

Um die Adresse des abzufragenden (aufzuklärenden) neuen Zieles in Form eines Abfragungscodes aussenden zu können, wird es klar sein, dass zunächst einmal in irgendeiner Weise diese Anrufadresse in das System eingebracht werden muss. Das könnte von Hand folgen. Auch wird es klar sein, dass eine erste Positionsmessung erwünschtenfalls von Hand in das System eingeführt werden kann.

Die mit einer Strichlinie gezeichnete Verbindung zwischen dem Empfänger 7 und einem PPI-Schirm 23 gibt eine Möglichkeit an, den Responderimpuls 22 diesem Primärradar-PPI-Schirm zu Überlagern oder aber diese Impulse 22 nur auf diesem Schirm wiederzugeben.

Es wird weiter noch darauf hingewiesen» dass in Fig. 1 die not-" wendigen Verbindungen zwischen den verschiedenen mit Blöcken angegebenen Komponenten nur knapp angegeben sind, um das Schema übersichtlich zu halten.

Soweit die Radaranlage für die Koordinierung verhältnismäesig langsamer Ziele bestimmt ist, was für die Regelung des Schiffsverkehrs in einem Hafengebiet mit Zufahrtstraesen in der Regel der Fall sein wird, brauchen bei jedem Antennesuchgang nicht alle vorhandenen Schiffe abgefragt zu werden. Man kann dann die Rechenvorrichtung so programmieren, dass die Adressen in miteinander verwebte Gruppen gespalten werden, die in einer vorbestimmten Reihenfolge der Suchgänge angerufen werden. Man könnte hier von der Einreihung der Ziele in eine Anzahl Ranglisten sprechen, von denen eine pro Antennensuchgang behandelt wird, und zwar derart, dass in jeder Rangliste die Ziele in der Reihenfolge der

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Peilung geordnet werden, und wobei die Zahl der Ranglisten nicht grosser ist als notwendig, um eine Überschneidung der Abfragungssektoren oder der Abstandstore aufeinanderfolgender Ziele zu vermeiden.

Ausser für die Herbeiführung der erforderliohen Information behufe der Adressenverschlüsselvorrichtung 6 kann die Rechenvorrichtung auch für allerlei andere Aufgaben eingesetzt werden, wie beispielsweise die Abgabe von Information an einen Bildkasten. Auch wird es erforderlich sein, die Information eines bestimmten Zieles einzuziehen und auf ein folgendes Radargebiet zu Übertragen, wenn das Z;Lel das eine Gebiet verlässt und in ein folgendes Gebiet eintritt. Selbstverständlich wird dazu dann eine andere Peilung und ein anderer Abstand gehören.

Obwohl die Programmierung der Rechenvorrichtung nicht zur eigentlichen Erfindung gehört, wird zur Erzielung einer Einsicht in den Verlauf der Dinge eine ungefähre Aufführung einiger Aufgaben gegeben, die man von der Rechenvorrichtung erwarten dürfte. Diese Aufführung ist selbstverständlich nicht erschöpfend.

1. Die Aufbringung von Adresse, Peilung, Abstand, Kurs und Fahrt jedes Zieles;

2. Die Bestimmung eines möglichst kleinen Sektors, innerhalb dessen jedes Ziel bei der folgenden Abfragung erwartet werden kann;

3· Die Einreihung der Ziele in eine Anzahl von Adressenrangordnungen (Ranglisten), von denen jeweils eine pro Antennensuchgang behandelt wird, und zwar derart, dass in jede Rangliste die Ziele in der Reihenfolge der Peilung eingetragen sind, und wobei die Zahl der Ranglisten nicht grosser ist als notwendig, um ein Überschneiden der Abfragungssektoren oder der Abstandstore der aufeinanderfolgenden Ziele zu vermeiden;

4· Die Umwandlung der von jedem Ziel mit dem Primärradar gemessenen Folarkoordinate (Peilung und Abstand) in kartesianisehe Koordinate eines Systems, das aus mehreren Möglichkeiten durch die Rechenvorrichtung selbst anhand der gemessenen Polarkoordinate selektiert wird;

5· Die Umwandlung der unter 4 erhaltenen kartesianisehen Koordinate (Zielposition) in eine Binärdezimalzahl "und die Speicherung dieser Angaben nach Adresse, Peilung und Abstand;

6. Die periodische Beschaffung der unter 5 genannten Information auf Anfrage;

7» Die Umwandlung der unter 5 genannten Information in ein anderes

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Achsensystem (das Bildkastenkoordinatensystem) und die Speicherung der so erhaltenen Information und die Beschaffung dieser Information auf Anfrage;

8. Der periodische Empfang neuer Zielangaben von dem Informationsextraktor, womit die unter 1 genannte Information korrigiert wird;

9· Die Bestimmung von Geschwindigkeitskomponenten aus der periodischen Korrektion der Information unter 4 über 1 und die damit erfolgende Korrektion der Angaben unter 4 zur Verbesserung der Ranglisten unter 3·

Der Adressencode darf jeder Binärcode mit einer festen Anzahl "Bits" sein, z.B. 10.

Der Übertragungscode ist so beschaffen, dass dieser Code trotz ^ auftretender Kanalverzerrung, wie Impulsverlängerung, Impulsstörung, Fading und Geräusch rekonstruiert werden kann»

Dabei ist eine Impulsverlangerung die Folge störender Reflexionen an anderen Zielen, und zwar dadurch, dass diese sich ganz dicht nähern, können, und die Folge von Reflexionen an Teilen des Zieles selbst.

Eine Impulsstörung ist die Folge von Signalen entweder der Radaranlagen, die sich an den Zielen selbst befinden, und die verwendet werden, aber nicht zu dem hier beschriebenen System gehören, oder benachbarter Radaranlagen von in angrenzenden Gebieten wirksamen Sendern.

Weiter ist der Ubertrsgungscode so eingerichtet, dass eine Asynchroncodeübertragung möglich ist.

Das hat den. Vorteil, dass es möglich ist, mittels eines Taktgenerator signals, das nicht an das Taktgeneratorsignal der Kanalverfc schlüsselvorrichtung 5 gekuppelt ist, zu entschlüsseln, wodurch Frequenzschwankungen von einigen Prozenten zulässig werden.

Sas ermöglicht es, die Adressencodensignale, welche nur kurz dauern und bei dem Responder in beliebigen Momenten einlaufen, unverzüglich zu entschlüsseln»

Es ist weiter von Vorteil, den Ubertragungscode so zusammenzustellen, dass eine automatische Stärkenregelung, hiernach A.S.R. genannt, möglich ist.

Durch Benutzung eines Teiles des Codes kann dann die Stärkenre-• gelung bei Entschlüsselung dieses Teiles eingeschaltet wurden und danach ist noch Zeit vorhanden, das A.S.R. einlaufen zu lassen, bevor die eigentliche Adresse empfangen wird. Das ist mit einem Vorimpuls genügender Länge erhalten₉

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Als Beispiel folgt nachstehend ein Code, der die obengenannten Eigenschaften aufwe ist.

Das Codealphabet besteht aus zwei Zeichen ^z.B. ¹¹O" und ^W1^W7· Mit dieses Alphabet werden Codevorter gleichbleibender Länge zusammen- · gestellt, z.B. (6+M) Buchstaben, und zwar in der Formi 00000 1 X.. ...JL., wobei jedes X eine ^H0^M oder "I¹¹ je nach der Adresse bedeutet·

Die Kombination, naal. der Yorimpuls "00000 1^M ist eo beschaffen, dass bei voll offenstehendem Eapfanger eine 100$-ige Impulsverlängerung der Ubertragungscodeimpulse zulässig ist«

Nach der Entschlüsselung der ersten zwei ^wO"-Bit8 wird das A.S.R. aktiv, dessen Regelungsmass durch die gemessene Signalstärke bedingt ist«

Die folgenden drei ^MO^M-Bits dienen als Einlaufperiode dür das A.S.R., während das ^Wlⁿ-Bit eine Kontrolle auf die Regelung vermittelt.

Pur jeden Buchtetaben wird in der KanalverSchlüsselvorrichtung 5 ein Ubertragungscode substituiert, der die Form hati

für den Buchstaben "0" : 1.....1 0 0 0.....0

und für den Buchstaben ^Ml" t 1.....1 1.....1 0.....0

Die Kombination 01....1 ist die Erkennung jedes Ubertragungscodebuchstabens·

Das Auftreten dieser Erkennung bedingt, dass ein Adressenoodebuchstabe entschlüsselt und anschliessend in einen Adressenspeicher eingespeist werden kann·

Impulsverlangerung und ImpulsstBrung kann durch die richtige Entschlüsselung der Kombinationent

"01....1 0....0"
und "01·«..1 1....1"
begegnet werden·

Die am Ende jedes Übertragungscodebuchstabens vorhandene Kombination 0....0 ist erforderlich, um auch bei einer Impulsverlängerung eine ¹¹01...,I"-Kombination in dem folgenden Ubertragungscodebuchstaben zu gewährleisten*

Als Beispiel sind die nachstehenden Ubertragungscodebuchstaben gegeben:

eine "0" ist 11 00 00
eine ^M1^H ist 11 11 00

Wenn bei der Kanalentschlüsselvorrichtung 15 zwei Bemusterungen pro Ubertragungscode-Bit genommen werden, so ist über einen vollen Ubertragungscodebuchstaben eine Taktvariation von + -§■ Taktperiode zulässig,

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so dass die Taktfrequenztoleranz, ohne Impulsverlängerung und vernachlässigbare Steigezeiten ist»

Δ f _ + _L „ + α ις in"²

Eine nähere Beschreibung einer geeigneten Ausführungsform eines zum System gehörigen Responders 2 (Fig. 1) folgt nachstehend.

Die Antenne 10 ist eine vertikal polarisierte Rundstrahlantenne in der Horizontalebene und eine enge Bündelung in der Vertikalebene.

Durch Anwendung vertikaler Polarisation wird immer in erheblichem Masse die Impulsstörung unterdrückt, die von den nicht zum System gehörigen (Schiffs-)radaranlagen herrührt, welche hauptsachlich Horizontalpolarisation verwenden.

Der Zirkulator 11 verursacht eine Trennung zwischen einmal dem Empfangkreis von 10 nach 12 und 2um andern dem Senderkreis vom Sender ) 13 nach 10, und ist wie bekannt hergestellt.

Der Filter 12 ist ein Mikrowellenfilter, der nur die zum System gehörigen Frequenzen durchlässt.

Dabei ist davon auszugehen, dass jeder zum System gehörige Radarsender eine eigene Frequenz f„ aufweist.

Der Detektor 1J und der Verstärker I4 müssen für eine Optimalübertragung des einlaufenden Signale auf den Videoauegang sorgen.

Dieser Verstärker I4 ist ein wesentlicher Teil des Responders, weil in diesem Kreis durch das A.S.R. in Zusammenarbeit mit dem Übertragungscode, Variationen im Ubertragungskanal aufgefangen werden.

Ein Beispiel einer Ausführungsform des Verstärkers I4 ist in Fig. 4 gegeben.

Darin sind I4I und I42 Verstärkungselementen für das Impulssig- ' nal 20 von dem Primärradarsender 3·

Nach Erkennung des Codeempfangs mittels der ersten zwei ^M0^M-Bits wird der Regelverstärker 144 wirksam und regelt das Element I4I und 142.

Durch Anwendung dieser Regelung wird erreicht, dass eine Impulsverlängerung durch Übersteuerung oder durch Reflexionen weiter entfernter Objekte unterdrückt werden.

Dadurch ist die in den Code eingebaute Impulsverlängerungsmarge nach wie vor für Reflexionen gleicher Ordnung wie das direkte Signal verfügbar.

Dadurch, dass man das A.S.R. durch den Code steuern lässt, vermeidet man, dass der Empfänger nicht ohne Grund infolge von Störim-

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pulsen unempfindlich ist.

Die Schaltungen 143 ¹¹¹¹Ol I46 sind Schwellenkreise, die aug analogen einlaufenden Signalen, die grosser sind als der voreingestellte Schwellenwert, genormte Signale machen.

Die Schaltung I45 ist der Verstärker für die Impulssignale des Primärradars.

Diese Signale lassen sich von den Codesignalen durch ihre Stärke und viel grSssere Bandbreite unterscheiden.

Eine nähere Auseinandersetzung der Entschlüsselvorrichtung 15 folgt anhand der Fig. 5·

Die Entschlüssel- und Erkennungsvorrichtung I5 umfasst einen Kanalentschlüsselkreis und einen Nachrichtentsohlüsselkreis. Im Kanalentschlüsselkreis wird jeder Ubertragungscode in eine logische "null" oder eine logische "Eins" umgewandelt oder wird ganz verworfen.

Der Kanalentschlüsselkreis umfasst ein Musterregister 151» einen Synchronisierkreis (154, 1510, 1512), einen Kreis 153 für die Erkennung einer logischen "Eins" in dem tlbertragungscode und einen Rückstellkreis 155.

In dem Musterregister I5I wird mittels eines Taktgenerators 152 das genormte Ausgangssignal I50 des Verstärkers I4 bemustert und eingeschoben.

Der Synchronisierkreis besteht aus einem TTbertragungscodeerkennungskreie 154» einer Invertierschaltung I5IO und einem EN-Tor 1512.

Sobald die Erkennungsbedingung (siehe Fig. 6) im Ubertragungscode im Kreis 154 erkannt wird, wird mittels des invertierten Taktsignals 152· der Schiebeimpuls 154' gebildet.

Durch den Rückstellkreis 155 wird bei einem auftretenden Fehler im Tlbertragungscode, oder in Abwesenheit eines Codes, der Nachrichtentschlüsselkreis zurückgestellt. -

In dieser Weise wird vermieden, dass durch Fehler Nachrichtänderungen entstehen.

Der Nachrichtentschlüsselkreis entsteht aus zwei Registern I56 und 157» eine Vorimpulszeiteinheit 158 und eines Adressenselektor und -erkennungskreis 159·

Weiter ist in die Entschlüsselvorrichtung 15 die Schaltung zur Bildung des Torsignals 21 aufgenommen.

Im Nachstehenden wird näher auf die Wirkung eingegangen werden.

Solange im Register 151 nooh kein Übertragung!οode vorhanden ist, oder nooh nicht erkannt ist, gibt der Rüokstellkreis 155 über das

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EN-Tor 1511 das Rückstellsignal 155* ab, und zwar in Phase mit dem invertierten Taktsignal 152'.

Dieses Rückstellsignal 155' wird verwendet, um das Register I5.6 ganzlich mit logischen "Einsen" und das Register 157 gänzlich mit logischen "Nullen" zu füllen.

Dem Ubertragungscode geht ein Vorimpuls voran, das aus fünf logischen "Nullen" besteht und mit einer logischen "Eins" endigte

Weil beim Erhalt des ersten Ubertragungscodes der Empfänger noch auf seine volle Empfindlichkeit eingestellt ist, dürfte es weitgehend möglich sein, dass durch Störung der Ubertragungscode für die logische "Null" zu einem Code für eine logischen "Eins" verzerrt ist.

Um wahrend der Einregulierungsperiode des Verstärkers trotzdem "Nulle" entschlüsseln zu können, ist eine Sondervorkehrung getroffen worden·

ψ Solange das Rückstellsignal 155' vorhanden und also das Register

I56 nach wie vor mit "Einsen" gefüllt ist, werden über die Schaltung 158 das EN-Tor I5I3 und das EN-Tor 15H geschlossen bleiben.

Im Augenblick der Erkennung des ersten Ubertragungscodes wird ' das Rückstellsignal 155' verschwinden und der Schiebeimpuls 154' wird nun auftreten.

Die EN-Tore 1513 und 1614 bleiben noch geschlossen.

Im Register I56 wird nun bei jeder Ubertragungscodeerkennung eine logische "Null" geschoben.

Nach zwei "Nullen" wird die Schaltung 158 das Steuersignal 1581 bilden, mit dem eine Stärkenregelung des Verstärkers I4 eingeschaltet werden kann.

^ Während drei folgender logischer "Nulle" kann diese Stärkenregulierung einlaufen.

Darauf wird das Signal 1582 hoch und öffnet sich das EN-Tor 1513.

Der letzte Vorimpulsbuchstaben, eine logische "Eins", kann nach Erkennung im Kreis 153 in. das Register I56 eingeschoben werden·

Venn die erste "Null" des Vorimpulses an der letzten Stelle des Registers 156 angelangt ist, öffnet sich das EN-Tor I5I4 und wird es durch einen Rückstellimpuls 155* erst wieder zugemacht.

Die - einlaufende Nachricht wird nun nach Umwandlung in einen Binärcode in das Adressenregister eingeschoben, das aus den Registern 156 und 157 besteht.

Die Schiebeimpulse 154^s für den Adressencode werden immer noch in der beschriebenen Weise gebildet.

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Wenn der letzte Vorimpulsbuchstabe, die logische ^MEins^M am Ende des Registers 157 angelangt ist, während im Register I5I der letzte TJbertragungscode steht, und zwar mit in letzter Stellung gleichfalls einer "Eins", εο öffnet sich das EN-Tor 1519·

Der Torimpuls 21 wird nun dadurch gebildet, dass dieses Signal einige Stellen im Register I5I zurückstellt, wodurch nach zwei Taktiapulsen 152 eine "Null" ans Ende des Registers I5I kommt und das EN-Tor 1519 wieder zugeht.

Durch die Rückstellung einiger Stellen im Register 15I wird auch erreicht, dass keine tJbertragungscodeerkennung auftreten kann, während trotzdem keine Rückstellbedingung vorhanden ist.

Infolgedessen bleibt die Adresse im Register I56 und 157 stehen·

Mittels des Adressenselektors 159 wird die erhaltene Adresse mit einer eingestellten Adresse verglichen.

Wenn beide gleich sind, wird das Erkennungssignal 159* gebildet.

Das Toreignal 21 bleibt bestehen, bis eine Null an der letzten Stelle des Registers 151 erscheint*

Während des Vorhandenseins des Torsignals 21 und das Erkennungssignal 159' kann ein empfangener Radarimpuls 20 über das Tor 16 dem Modulator I7 zugeführt werden (siehe Fig. 1).

Am Ende des Torsignals 21 wird das Register I5I nur Nulle enthalten, wodurch eine der Rüeketellbedingungen erfüllt ist.

Dae Rückstellsignal 155' wird wieder gebildet werden und der Entschlüssler und Empfänger werden für den Empfang eines folgenden übertragungscodes in Bereitschaftsstellung gebracht.

In den Fig. 2 und 5 ist der gegenseitige Zusammenhang einmal des vom Radarsender ausgesendeten TTbertragungssignale I9 des Abfragers und des Messignalβ 20 des Primärradars und zum andern des in dem Responder 2 gebildeten torvorbereitenden Signals 21 und des vom Tor 16 generierten Antwortimpulses 22 angegeben, nachdem das Tor durch das Messignal 20 geöffnet ist.

Wenn davon ausgegangen wird, dass bei langsamen Zielen, wie bei Schiffen, die gegenseitigen Abständen zwischen den Respondern gering sind, x.B. 10 Meter, so muss auch in Anbetracht einer geeigneten Drehgeschwindigkeit der Antenne die Anlage imstande sein, ein Echo zu liefern, um die Gedanken zu bestimmen, alle 4OO /u Sek. Es wird klar sein, dass die Entschlüsselung und Erkennung des Adressenübertragungscodes durch den Responder einen grossen Teil dieser Rast beanspruchen, auf jeden Fall viel mehr Zeit beanspruchen wird als das im Responder erfolgende

Reagieren auf das Radarsignal 20. Dies wird dadurch vorgenommen, dass der Ausgang der Entschltissel- und Erkennungsvorrichtung 15 mit einem EN-Tor 16 verbunden ist, welches Tor zwar dauernd durch die immerfort ausgesendeten Primärradarimpulse 20 getriggert wird, aber erst wirklich zur Generierung einer Antwortsignal geöffnet wird, sobald der TJbertragungscode entschlüsselt und erkannt und ein vorbereitendes Signal 21 am Eingang des Tores.16 gebildet worden ist.

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Claims (2)

ANSPRÜCHE

1.I Sekundäres Radarsystem, mit mindestens einem Abfrager und einer Anzahl mit diesem zusammenwirkender Antwortbaken, wobei der Abfrager in Winkel und Zeit an ein primäres Radarsystem mittels einer gemeinsamen Antenne gekuppelt ist, und die Antwortbaken ortsfest oder in beweglichen Objekten angeordnet sind, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung gewünschter Daten während eines Suchganges, wie Peilung und Abstand einer Anzahl gewählter Objekte, zusammen mit einer Objektanzeige, der Abfrager in einer vorbestimmten Rangordnung die gewählten Objekte Stück für Stück mit einer für jede Antwortbake (2) verschiedenen Adressierung mittels eines nach Kanalverzerrung rekonstruierbaren und für Asynchronübertragung geeigneten TJebertragungscodes anrufen kann und dass die in jedem Objekt angeordnete Antwortbake derart eingerichtet ist, dass diese Bake, nachdem sie mit ihrer Adresse angerufen ist und nachdem sie diese erkannt hat, ausschliesslich zu dem Zeitpunkt, da sie von einem Radarimpuls (20) des primären Radarsysteas bestrahlt wird, einen Kurzimpuls (22) auf einer Trägerfrequenz zurücksendet, die von der Trägerfrequenz des primären Radarimpulses verschieden ist.

2. Sekundäres Radarsystem nach Anspruch 1, bei dem der Abfrager sowohl eine Adressenverschlüsselvorrichtung umfasst, in der die Adressen der während eines Suchgangs anzurufenden Antwortbaken in der Reihenfolge der Anrufe gespeichert sind, als auch eine Reehenvorrichtung zur Berechnung der Positionen der gewählten Objekte aus den erhaltenen Peilungen und Abständen zur Zusammenstellung einer Adressenrangordnung für einen folgenden Suohgang, dadurch gekennzeichnet, dass die Adressenverschlüsselvorrichtung (6) mit einer Kanalverschlüsselvorrichtung (5) zur Umwandlung des Adressencodes in den genannten Uebertragungscode verbunden ist, und dass die Antwortbake eine Entachlüasel- und Erkennungsvorrichtung (15) zur Entschlüsselung und Erkennung dee empfangenen Uebertragungssignals und zur Generierung des kurzen Antwortimpulse a (22) nach dessen Erkennung aufweist, sobald danach ein EN-Tor (16) durch einen primären Radarimpuls (20) geöffnet wird. 3· Sekundäres Radarsystem nach Anspruch 1 oder 2, daduroh gekennzeichnet, dass zur Asynchronübertragung des TJebertragungscodes dieser Code mit einem passenden Vorimpuls (OOOOOI) versehen ist, und an die

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Entschlüsse!- und Erkennungsvorrichtung (15) ei*¹ freilaufender Taktgenerator (152) gekuppelt ist, und dass zum Austasten der ImpulsverlSngerung durch Uebersteuerung oder durch Reflexionen weiter entfernter Objekte eine automatische Starkenregelung (144» 141» 142) in einem Verstärker (14) der Antwortbake (2) angeordnet ist, die während der Entschlüsselung des VorimpulseB einschalten und einlaufen kann, bevor die eigentliche Adresse empfangen wird.

4» Sekundäres Radarsystem nach den Ansprüchen 1 bis 5» dadurch gekennzeichnet, dass die gemeinsame Antenne (9) eine "Peilantenne" isto

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