DE2210225B2 - Anordnung zur Simulation eines Radarzieles, mittels über steuerbare Dämpfungsglieder gespeister Strahler - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Simulation eines Radarzieles in einem Radargerät mit Hilfe mehrerer örtlich getrennter Strahler, welche über elektronisch steuerbare Dämpfungsglicder von einem gemeinsamen Oszillator gespeist und mit einem derartigen Abstand zueinander und zu einem Empfangssystem angeordnet sind, daß sich über die Apertur des Empfangssystems in der betrachteten Richtung eine hinreichend konstante Phasenverteilung ergibt.

Eine solche Anordnung ist aus der Zeitschrift NTZ 1971, Heft 5, S. 244 und 245, bekannt, wobei es mit dieser Anordnung möglich ist, auch ein punktförmigcs Radarziel in einer eindeutigen Winkelrichtung gegenüber einem EmpfangssyMem zu simulieren. Dieses wird durch die geometrische Anordnung der zueinander und des Empfangssystems zu iSi geometrischen Ort der Strahler bewirkt die gerade so sein muß, daß sich über die Sen Aperturabmessungen des Empfangssystems

* η Her ieweils betrachteten Richtung eine konstante PhasJnven lung der ankommenden Wellenfront ,r-Sbt Nur beim Auftreten einer solchen Phasenverfeüung ist es möglich, durch Änderung der von zwei benachbarten Strahlern abgegebenen Strab'ungs-

xo amplituden die Richtung der Phasenfront am Empfanessvstem zu ändern, wodurch der Strahlungs-Se%S, der von den beiden benachbarten Strahlern abgegebenen Strahlung unter unterschiedlichen, Sch eindeutig festlegbaren Winkeln erscheint Mit

•s dieser bekannten Anordnung ist daher zumindest theoretisch die Simulation eines Punktzieles an jedem beliebigen Ort eines beliebig großen Winkelbereiches möglich, wobei durch die Änderung der I.a?e des Punktzieles in der Zeit eine annähernd beliebig

schnelle Bewegung des simulierten Radarzieles nachgebildet werden kann.

" Aus der USA.-Patentschnft 3 214 758 ist dagegen eine andere Simulationsanordnung für Radamele. insbesondere in Amplitudenmonopuls-Radargerätcn

*5 bekannt, mit der jedoch ausschließlich Flachenziele simuliert werden körnen, da die Lage des von einem Empfan°ssvstems her gesehenen Strahlungsschwernunktes\veeen der nichtkonstanten Phasenvcrtcilung nicht eindeütie bestimmbar ist. Bei der bekannten

Anordnung wird zur Simulierung eines Flächenzieles, die von zwei Strahlern abgestrahlte Strahlungsleistung während eines jeden ausgesendeten Radanmpulses über die Impulsdauer derart geändert, daß sich ein scheinbar über eine größeie Fläche erstreckendes

Radarziel ereibt. Mit dieser bekannten Anordnung ist daher also weder die eindeutige Darstellung eines nur punktförmigen Radarzieles in einer festen Winkelrichtung gegenüber einem Empfanfe:*ystem möglich, noch ist eine kontinuierliche Änderung der Lage

dieses Punktzieles gegenüber einem Bezugssystem möglich, da die die von den einzelnen Strahlern abgegebenen Strahlungsamplituden ändernden Modulatoren die Strahlungsamplituden allein während der Zeitdauer eines ausgesendeten Radarimpulses beein-

flüssen können. Zwar ist auch bei der bekannten Anordnung vorgesehen, sich bewegende Radarzicle zu simulieren, jedoch geschieht dieses über mechanisch verstellte, besondere Dämpfungsgliedcr. die zwischen den Strahlern und den Modulatoren angeordnet sind.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine neue Anordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Peilgenauigkeit für in diskreten und eindeutig feststellbaren Richtungen gegenüber einem Empfangs-

system simulierte Punktziele verbessert ist. Darüber hinaus soll vorzugsweise auch der Empfang von beliebigen elektromagnetischen Zieieigenschaften eines simulierten Radarzieles möglich sein, das also hinsichtlich seiner Strahlungseigenschaften so wirklich-

keitsnah wie möglich darzustellen ist.

Bei einer Anordnung zur Simulation eines Radarzieles der genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß das Empfangssystem eine Winkelreferenzantenne in Form einer an

sich bekannten Amplituden-Monopulsantenrte enthält, deren Differenz/Summe-Empfangssignale in für sich bekannter Weise über einen Verstärkungsregelkreis normiert werden, wobei jedoch das Winkel-

referenzsystem im Empfangssystem auf einen festen Verstärkungsfaktor eingestellt ist, und über ein weiteres nach Maßgabe des Soll-Ist-Wert-Vergleichsignals elektronisch steuerbqres Dämpfungsglied die Strahler Über die elektronisch steuerbaren Dämpfungsglieder von einem mit dem gemeinsamen Oszillator im Zettoder Frequenzmultiplex arbeitenden Hilfsoszillator gespeist sind.

Mit Hilfe einer Amplituden-Monopuls-Antenne,

fangssystems ohne Schwierigkeit verarbeitet und entspiechend berücksichtigt werden. Damu auch diese simulierten elektromagnetischen Zieleigenschaften in dem jeweils über die elektronisch steuerbaren Dämpfungsglieder vorgewählten Strahlungsschwerpunkt in möglichst wirklichkeitsnaher Weise scheinbar abgestrahlt werden, sind die elektronisch steuerbaren Dämpfungsglieder unmittelbar in den Hochfrequenzspeiseleitungen der Strahler angeordnet, so

lierten Zieleigenschaften aufweist, entsprechend der jeweiligen Einstellung des elektronischen Dämpfungsgliedes in seiner Amplitude geändert wird.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsfonn der Erfindung sind die elektronisch steuerbaren Dämpfungsglieder sogenannte Halbleiter-Absorptions-Modulatoren, wie sie z. B. durch die Bauelemente Typ 87J0 Series der Firma Hewlett-Packard gegeben

deren Ausgangssignal über einen Verstärkungsregel- io daß allein das den Strahlern unmittelbar zugeführte kreis normiert ist, kann in bekannter Weise die je- Hochfrequenzsignal, das also bereits alle aufmoduweilige Peilrichtung, unter der ein Ziel angemessen wird, unabhängig von der von dem jeweiligen Ziel abgegebenen Strahlungsamplitude gemacht werden; vgf. Donald R. Rhodes »Introduction to mono- 15 pulse«, S. 50 und 51, »Class I Detector«. Bei diesem bekannten Amplituden-Monopulsverfahren wird die Verstärkungsregelung jedoch nur im Empfangssystem vorgenommen, wodurch die Empfangsverstärker auf

unterschiedlichen Arbeitspunkten arbeiten und damit 20 sind. Mit Hilfe dieser Halbleittr-Absorptions-Modudie Anforderungen bezüglich Dynamik, di^rerentiellem Iatoren ist eine sehr schnelle und kontinuierliche Än-Verstärkungsfehler und differentiellem Phasenfehler derung der Dämpfung, d. h. Amplitudenärderung des relativ hoch sind. Wird dagegen gemäß der erfindungs- jeweils über die Dämpfungsglieder gegebenen Hochgemäßen Lehre die Verstärkungsregelung senderseitig frequenzsignals. möglich, vorgenommen, so arbeitet der Empfangsverstärker 25 des Empfangssystems immer auf einem festen Arbeitspunkt, der optimal gewählt wird. Auf diese Weise ist nicht nur die Peilgcnauigkeit, d. h. letztlich die Auflösung des jeweils für die Simulation zur Verfügung stehenden Raumes erheblich zu vergrößern, sondern 30 Empfangssystem E angeordnet. Die Strahlerelemente gleichzeitig auch der Empfangsverstärker hinsichtlich wercen zweckmäßig auf einer Kreisbahn für die einseiner Verstärkungseigenschaften für die zu simulierenden elektromagnetischen Zieleigenschaften bei einer gleichzeitigen Verringerung des technischen Aufwandes zu optimieren. Nach der erfindungs- 35 fangssystem angeordnet, wobei jedoch ein zusätzgemäßen Lehre wird dieses dadurch erreicht, daß mit licher Phasenabgleich der Strahlereismente erforder-

An Hand eines in der Zeichnung schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels wird die Erfindung näher erläutert.

Bii dem hier dargestellten \usfühningsbeispiel sind vier Strahler S₁, S₂, S₃ und S₄ gegenüber einem

dimensional oder auf einer Kugelfläche für die zweidimensionale Simulation oder aber auf einem beliebigen anderen geometrischen Ort liegend um das Emp-

einem im Zeit- oder Frequenzmultiplex mit dem das eigentliche Radarsignal abgebenden Hauptoszillator arbeitenden Hilfsoszillator über die hinsichtlich der

lieh ist. Die Strahler S₁, S₂, S_:i und S₄ s.nd jeweils über elektronisch steuerbare Dämpfungsglieder D₁, D₂, D₃ und D_x mit Hochfrequenzspeiseleitungen ver-

von ihnen abzustrahlenden Amplituden über die 40 bunden, die ihrerseits über verschiedene Leistungs-Dämpfungsgliedcr in bestimmter Weise gespeisten teiler T₁, T₂, T₃ und über eine rückkopplungsfreie Strahler ein Referenzsignal abgegeben wird, das in Leitungszusammenführung RLZ sowie über ein wei-Seiner Amplitude zusätzlich so eingestellt ist, daß teres gemeinsames elektronisch steuerbares Dämptntsprechkind dem im Eimpfangssystem vorgegebenen fungsglied ZP mit einem das eigentliche Radarsignal Sollwert sich ein von der Strahlungsintensität des in 45 abgebenden Oszillator O₁ verbunden sind. Zwischen dem jeweiligen Strahlungsschwerpunkt simulierten dem weiteren elektronischen Dämpfungsglied ZP und

dem Oszillator O₁ ist ein Modulator M angeordnet, der das vom Oszillator O₁ abgegebene Radarsignal in bestimmter Weise modulieren kann. Ober die rückkopplungsfreie Leitungszusammenführung RLZ wirkt auf den Leistungsteiler T₃ außerdem ein zweiter Oszillator O₂, der im Frequenz- oder Zeitmultiplex mit dem Oszillator O₁ arbeitet. Das Ausgangssignal des Oszillators O₂ gelangt dabei über ein weiteres elek-

lien, Dopplcrinformation und die damit verbundenen 55 tronisch steueibares Dämpfungsglied RD auf die »Clultere-Eigenschaften. sowie Störsignalc darstell- rückkopplungt/reie Leitungszusammenführung RLZ. |)ar sind, wobei die elektronisch steuerbaren Dämpfungsglteder unmittelbar in die Hochfrequenzspciseleitungen der Strahler g«schaltet sind.

Mit Hilfe dieser zusätzlichen Modulatoren kann Go das von dem Hauptoszillator abgegebene Radarsignal in beliebiger Weirs moduliert werden, wodurch annähernd alle auch bei natürlichen Radarzielen auftrc temlen elektromagnetiwhen Zieleigenschaften simuliert werden können. Diese dem abgestrahlten Radar- 65 Oszillator O₁ abgegebenen Signal aufmoduliert wersigfial nuFmoduliertcn 7-ieIeigenschaften können dabei den. Eine vierte Steuerleitung L_A liefert vom Ausgang von der auf einem festen und optimalen Arbeits- des Verstärkers K, eilt Signal, das dem jeweiligen punkt arbeitenden Verstärkerschaltung des Emp- Winkel φ des von der Antenne des Empfangssystems

Strahlers unabhängiges Winkelsignal ergibt, das den Winkel angibt, unter tiem das Empfangssystem den Strahlungsschwerpunkt gegenüber einer Bezugsrichlung sieht.

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind Modulatoren für das vom Oszillator abgegebene Signal vorgesehen, über die beliebige elektromagnetische Zieleigenschaften, wie Ampütudcnfluktuatio-

Die elektronischen Dämpfungsglicder D₁, D₂, D, und D₄ werden von einer Steuereinheit SE aus über eine erste vierfache Steucrleitung L₁ gesteuert, während das elektronische Dämpfungsglied ZP über eine andere Steuerleitung L₂ von der Steuereinheit gesteuert wird. Über eine dritte St uerleitung L₃ kann schließlich die Steuereinheit an den Modulator M Modulationssignale geben, die dem von dem ersten

angemessenen Strahlungsschwerpunktes S entspricht. Die Steuereinheit SE erhält ihre Signale über eine Rücktrarisformationsschaltung RT von einem Speicher SP, in dem die Signaleigenschaften eines natürlichen Radarsignals sowohl hinsichtlich Lage und Richtung, zeitlicher Änderung und bestimmter elektromagnetischer Zieleigenschaften gespeichert sind. Da diese von einem Ziel abgestrahlten und empfangenen Radarsignale nicht unmittelbar aufgezeichnet werden können, müssen sie zuvor in bestimmter Weise trans- ίο formiert und erst dann eingespeichert werden. Diese Transformation wird mit Hilfe der Rücktransformationsschaltung wieder rückgängig gemacht, so daß die Steuereinheit nach Maßgabe des tatsächlich aufgezeichneten natürlichen Radarsignals die einzelnen elektronischen Dämpfungsglieder und gegebenenfalls den Modulator für das von dem Oszillator O_x abgegebene Radarsignal in geeigneter Weise einstellt bzw. steuert.

Das weitere elektronische Dämpfungsglied AD wird so über eine die Kennlinie des Dämpfungsgliedes linearisierende Schaltung LlN von dem Empfangssystem E her gesteuert. Das EmpfangssystenfrE verfügt über eine sogenannte Amplituden-Monopuls-Antenne A, an deren Ausgängen zwei Signale abnehmbar sind, wovon eines einem Summen- und eines einem Differenzsignal entspricht, die entsprechend zwei unterschiedlichen Strahlungscharakteristiken durch Zusammenschaltung einzelner Strahler der Monopulsantenne gebildet sind. Das Summen- und Differenzsignal werden jeweils getrennt über Verstärker V_x und V_t verstärkt, wobei das vom Verstärker V₂ abgegebene Differenzsignal dem jeweiligen Winkel φ des von der Antenne des Empfangssystems angemessenen Strahlungsschwerpunktes S entspricht. Die 3s Arbeitspunkte der Verstärker V_x und V₂ werden über eine manuelle Verstärkungsregelung MVR auf einen geeigneten optimalen Wert eingestellt. Das vom Verstärker V_x abgegebene Summensignal gelangt über einen Gleichrichter Gl an den einen Eingang eines Differenzverstärkers DV, dessen anderer Eingang eine von einem einstellbaren Referenzsignalgenerator REF abgegebene Referenzspannung zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Differenzverstärkers DV gelangt über ein Filter F als Steuerspannung schließlich an die der Linearisierung dienende Schaltung LlN, wirkt also auf das weitere elektronische Dämpfungsglied RD für -Jas Ausgangssignal des Oszillators O₂.

Die Wirkungsweise der erfimdungsgemäßen Anordnung ist folgende:

Vom Speicher SP gelangt über die Rücktransformation RT eine bestimmte Signalkombination an die Steuereinheit SE, die ihrerseits über die vierfache Steuerleitung L_x die elektronischen Dämpfungsglieder D₁, D₉, D₃ und D₄ derart einstellt, daß jeweils nur zwei benachbarte Strahier Strahlungsleistung abgeben, und zwar in einem solchen gegenseitigen Verhältnis, daß jeweils zwischen ihnen ein an einem ganz diskreten Ort liegender Strahlungsschwerpunkt S erscheint. Ein solcher diskret zwischen zwei benachbarten Strahlern liegender Strahiungsschwerpunkt ist von dem Empfangssystem immer nur dann eindeutig zu erkennen, wenn sowohl die Abstände zwischen den benachbarten Einzelstrahlern als auch die Entfernung zum Empfangssystem derart gewählt wird, daß die von den beiden benachbarten Strahlern abgegebene Strahlung in der betrachteten Richtung mit konstanter Phasenverteilung über der Apertur des Empfangssystems ankommt. Nur auf diese Weise is dann allein durch Änderung der Amplitude mindestens der von einem der Strahler abgegebenen Strahlung eine Schwenkung der Phasenfront an der Apertui des Empfangssystems möglich, wobei diese Schwenkung der Phasenfront einer Wanderung des Strahlungsschwerpunktes zwischen den beiden gerade inBetrieb befindlichen Strahlern entspricht.

Über das weitere elektronische Dämpfungsglied Zt wird der Strahlungspegel des simulierten Zieles eingestellt. Über den Modulator M können schließlich dem vom Oszillator O_x abgegebenen Radarsignal beliebige elektromagnetische Zieleigenschaften, wie Amplitudenfluktationen, Dopplerinformation und der damit verbundenen Outtereigenschaften, aufmoduliert werden. Damit dieses in bestimmter Weise charakterisierte Radarsignal in der jeweils gewünschten Weise vollständig empfangen und verarbeite! werden kann, arbeiten die beiden Verstärker V_x und K₂ des Empfangssystems E auf einem bestimmter optimalen Arbeitspunkt, der durch die manuelle Verstärkungsregelung MVR vorgewählt wird. Um trot? dieser auf einem konstanten Arbeitspunkt arbeitenden Verstärker die bekannte Normierung bei einei Amplituden-Monopuls-Antenne vornehmen zu kön nen, wird das durch Vergleich mit dem von den Referenzsignalgenerator REF vorgegebenen Sollwer gewonnene Differenzsignal zur Steuerung des weiterer elektronischen Dämpfungsgliedes AD benutzt, übei das der im Zeitmultiplex oder Frequenzmultiple? arbeitende zweite Oszillator O, auf die in bestimmtei Weise über die anderen elektronischen Dämpfungs glieder angesteuerten Strahler wirkt. Da die Normie rung des von einer Monopulsantenne abgegebener Signals über einen Verstärkungsregelkreis für siel bekannt ist (siehe oben), wird auf diese besondere Technik hier nicht weiter eingegangen. Bei der erfin dungsgemäßen Schaltung wird im Gegensatz zu dei zum Stand der Technik gehörenden allein empfangsseitigen Regelung des Verstärkungsgrades die Sende leistung des von dem Oszillator O., abgegebenen unc über die Strahler abgestrahlten Signals immer deran nach Maßgabe des vorgegebenen Referenzsignals ge regelt, daß das von dem zweiten Verstärker V, de; Empfangssystems abgegebene und dem jeweiliger Winkel 7 des .Strahlungsschwerpunktes 5 entspre chende Signal unabhängig von dem Strh.ilungspege des am Strahlungsschwerpunkt scheinbar abgestrahlten Signals ist.

Das vom Oszillator O, stammende Zielsignal bleib von dieser Regelung unberührt, so daß dessen Strah lungspegel nur vom elektronischen Dämpfungsgliec ZP und dem Modulator M beeinflußt wird.

Mit Hilfe dieser sendeseitigen Verstärkungsrege lung innerhalb der Simulationsanordnung ist also in Empfangssystem ein konstanter und optimaler Ver Stärkungsfaktor einstellbar, der eine große Peil genauigkeit zuläßt, die bei vermindertem technischer Aufwand das hohe Auflösungsvermögen der durct die Ansteuerung und die geometrische Anordnung der Strahler gegebenen Strahlungsschwerpunktsimulation über den gesamten Für die Simulation zur Verfügung stehenden Ort voll ausnutzt.

Durch die Ausbildung der die von den einzelnen Strahlern abgegebenen Strahlungsleistung beeinflussenden elektronisch steuerbaren Dämpfungsgliedei in Form von sogenannten Halbleiter-Absorptions-Modulatoren ist dabei eine sehr schnelle und konti-

nuieilichc Amplitudcnstciicrung des von den einzelnen Strahlern abgegebenen Signals möglich, wobei unmittelbar das den Strahlern zugeführte Hochfrequenzsignal amplitudenmoduliert wird. Diese Amplitudenmodulation des Hochfrequenzsignals ist erfor-

dcrlich, da nur dann die vom Modulator M < Hochfrcqucnzsignal aufmodulierten clektromagt sehen Ziclcigenschaften wirklichkeitsnah am jev vorgewählten Strahlungsschwcrpunkt simuliert \ den können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Simulation eines Radarzieles in einem Radargerät mit Hilfe mehrerer örtlich getrennter Strahler, welche über elektronisch steuerbare Dämpfungsglieder von einem gemeinsamen Oszillator gespeist und mit einem derartigen Abstand zueinander und zu einem Empfangssystem angeordnet sind, daß sich über die Apertur des Empfangssystems in der betrachteten Richtung eine hinreichend konstante Phasenverteilung ergibt, dadurch gekennzeichnet, daß das Empfangssystem (£) eine Winkelrefcrenzantenne in Form einer an sich bekannten Amplituden-Monopulsantenne enthält, deren Differenz''Summe-Empfangssignale in für sich bekannter Weise über einen Vcrstärkungsregelkreis normiert werden, wobei jedoch iLi Winkelreferenzsystem im Empfangssystem (E, A, K₁, K.,) auf einen festen Verstärkungsfaktor eingestellt ist, und über ein weiteres nach Maßgabe des Soll-Ist-Wcrt-Vergleichssignals elektronisch steuerbares Dämpfungsglied (RD) die Strahler (S₁ bis S₄) über die elektronisch steuerbaren Dämpfungsglieder (D₁ bis D₄) von einem mit dem gemeinsamen Oszillator (O₁) im Zeit- oder Frequenzmultiplex arbeitenden Hilfsoszillator (0.,) gespeist sind.

2. Anordnur"» nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß Modulatoren (Λ/) für das vom gemeinsamen Oszillator !O₁) abgegebene Signal vorgesehen sind, über die beliebige elektromagnetische Zieieigenschaften, wie Α,.-tplitudcn-Fluktuationen, Dopplcrinformation und die damit verbundenen »Cluttere-Eigenschaften, sowie Störsignale darstellbar sind, und daß die elektronisch steuerbaren Dämpfungsglieder (D₁, D.„ D_v D₄) unmittelbar in die Hochfrequenzspeiseleitungen der Strahler (S₁, S.,, S.,, S₄) geschaltet sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die elektronisch steuerbaren Dämpfungsglieder (D₁ bis D₄, ZiD, ZP) sogenannte Halbleiter-Absorptions-Modulatoren sind.