DE2210225C3 - Anordnung zur Simulation eines Radarzieles mittels über steuerbare Dämpfungsglieder gespeister Strahler - Google Patents

Description

kennzeichnet, daß Modulatoren (M) für das vom 30 Anordnung wird zur Simulierung eines Flächenzicles, gemeinsamen Oszillator (O₁) abgegebene Signal die von zwei Strahlern abgestrahlte Strahlungsleistung

während eines jeden ausgesendeten Radarimpulses

res nach Maßgabe des Soll-Ist-Wert-Vergleichssignals elektronisch steuerbares Dämpfungsglied (RD) die Strahler (S, bis S₄) über die elektronisch steuerbaren Dämpfungsglieder (D, bis D₄) von einem mit dem gemeinsamen Oszillator (O₁) im Zeit- oder Frequenzmultiplex arbeitenden Hilfsoszillator (O₂) gespeist sind.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch ge

vorgesehen sind, über die beliebige elektromagnetische Zieleigenschaften, wie Amplituden-Fluktuationen, Dopplerinformation und die damit verbundenen »Cluttere-Eigenschaften, sowie Störsignale darstellbar sind, und daß die elektronisch steuerbaren Dämpfungsglieder (D₁, D₂, D₃, D₄) unmittelbar in die Hochfrequenzspeiseleitungen der Strahler (S₁, S₂, S.,, S₄) geschaltet sind.

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

Die Frfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Simulation eines Radarzieles in einem Radargerät mit Hi'^r mehrerer örtlich getrennter Strahler, welche über elektronisch steuerbare Dämpfungsglieder von vinem gemeinsamen Oszillator gespeist und mit einem derartigen Abstand zueinander und zu einem Empfängssystem angeordnet sind, daß sich über die Apertur des Empfangssystems in der betrachteten Riehtung eine hinreichend konstante Phasenverteilung ergibt.

Fine solche Anordnung ist aus der Zeitschrift NTZ 1971, Heft 5, S. 244 und 245, bekannt, wobei es mit dieser Anordnung möglich ist, auch ein punktförmiges Radarziel in einer eindeutigen Winkelrichtüng gegenüber einem Empfangssystem zu simulieren. Dieses wird durch die geometrische Anordnung der eines

über die Impulsdauer derart geändert, daß sich ein scheinbar über eine größere Fläche erstreckendes Radarziel ergibt. Mit dieser bekannten Anordnung ist daher also weder die eindeutige Darstellung eines nur punktförmigen Radarzieles in einer festen Winkelrichtung gegenüber einem Empfangssystem 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 Zeildauer eines ausgesendeten Radarimpulses beeinflüssen können. Zwar ist auch bei der bekannten Anordnung vorgesehen, sich bewegende Radarziele zu simulieren, jedoch geschieht dieses über mechanisch verstellte, besondere Dämpfungsglieder, 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 Empfangssystem simulierte Punktziele verbessert ist. Darüber hinaus soll vorzugsweise auch der Empfang von beliebigen elektromagnetische» Zieleigenschaften eines simulierten Radarzieles möglich sein, das also hinsichtlich seiner Strahlungseigenschaften so wirklichkeitsnah 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 W-nkelrefercnzantenne in Form einer an sich bekannten Amplituden-Monopulsantenne 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 steuerbares Dämpfungsglied die Strahler über die elektronisch steuerbaren Dämpfungsglieder von einem mit dem gemeinsamen Oszillator im Zeitoder Frequenzmultiplex arbeitenden Hilfsosziilator gespeist sin J.
Mit Hilfe einer Ampütuden-Moncpuls-Antenne,

fangssystems ohne Schwierigkeit verarbeitet und entsprechend berücksichtigt werden. Damit 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 m den Hochfrequenzspeiseleitungen der Strahler angeordnet, so

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;
vgl. 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 Halbleiter-Absorptions-Modudie Anforderungen bezüglich Dynamik, differentiellem latoren ist eine sehr schnelle und kontinuierliche An-Versiärkungsfehler und differentiellem Phasenfehler
relativ hoch sind. Wird dagegen gemäß der erfindungsgemäßen Lehre die Verstärkungsregelung senderseitig
vorgenommen, so arbeitet der Empfangsverstärker 25
des Fmpiangssystems immer auf einem festen Arbeitspunkt, der optimal gewählt wird. Auf diese Weise ist
nicht nur die Pcilgcnauigkeit, 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 werden 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 Strahlerelementc erfordereinem im Zeit- oder Frequenzmultiplex mit dem das
eigentliche Radarsignai abgebenden Hauptuszillator
arbeitenden Hilfsosziilator übe^r die hinsichtlich der

von ihnen abzustrahlenden Amplituden über die 40 bunden. die ihrerseits über verschiedene Leistungs-Oämpfungsglicdcr in bestimmter Weise gespeisten teiler T_v T.„ Τ_Λ und über eine rückkopplungsfreie Mrahler ein Referenzsignal abgegeben wird, das in Leitungszusammenführung RLZ sowie über ein weiseiner Amplitude zusätzlich so eingeteilt ist, daß teres gemeinsames elektronisch steuerbares Dämpentsprechend dem im Empfangssystem vorgegebenen [ungsglied 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 bestimmterWeise modulieren kann. Über die rückkopplungsfreie Leitungszusammenführung RLZ wirkt auf den Leistungsteiler T₃ außerdem ein zweiter Oszillator O.„ der im Frequenz- oder Zeitmultiplex mit dem Oszillator O₁ arbeitet. Das Ausgangssignal des Oszillators O₂ gelangt dabei über ein weiteres elek-

nen. Dopplcrinformatiun und die damit verbundenen 55 tronisch steuerbares Dämpfungsglied RD auf die »Cluitere-Eigenschaften, sowie Stiirsignale darstell- rückkopplungsfreie Leitungszusammenführung RLZ.

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

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung sind die elektronisch steuerbaren Dämpfungsglieder sogenannte Halbleiter-Absorptions-Modulatoren, wie sie z. B. durch die Bauelemente Typ 8730 Series der Firma Hewlett-Packard gegeben

derung der Dämpfung, d. h. Amplitudenänderung des jeweils über die Dämpfungsglieder gegebenen Hochfrequenzsignals, möglich.

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

Bei dem hier dargestellten Ausführungsbeispiel sind vier Strahler S,, S₂, S₃ und S₄ gegenüber einem

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

lich ist. Die Strahler S₁, S_s, S₃ und S₄ sind jeweils über elektronisch steuerbare Dämpfungsglieder D₁, D₂, D₃ und D₄ mit Hochfrequenzspeiseleitungen ver

Strahlers unabhängiges Winkelsignal ergibt, das den Winkel angibt, unter dem das Empfangssystem den StrahlungssL'hwerpunkt gegenüber einer Bezugsrichtung sieht.

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

Die elektronischen Dämpfungsglieder D₁, D₂, D, und den von einer Steuereinheit SE aus über eine rstc vierfache Steuerleitung L₁ gesteuert, während

bar sind, wobei die elektronisch steuerbaren Dämpfungsglieder unmittelbar in die Hochfrequenzspeiseleitungcn der Strahler geschaltet sind.

Mit Hilfe dieser zusätzlichen Modulatoren kann 60 das elektronische Dämpfungsglied ZP über eine das von dem Hauptoszillator abgegebene Radarsignal andere Steuerleitung L₂ von der Steuereinheit gein beliebiger Weise moduliert werden, wodurch annähernd alle auch bei natürlichen Radarzielen auftretenden elektromagnetischen Zieleigenschaften simuliert werden können. Diese dem abgestrahlten Radar- 65 Oszillator O₁ abgegebenen Signal, auf moduliert wersignal auf modulierten Zieleigenschaften, können dabei den. Eine vierte Steuerleitung L₄ liefert vom Ausgang von der auf einem festen und optimalen Arbeits- des Verstärkers V₂ ein Signal, das dem' jeweiligen nunkt arbeitenden Verstärkerschaltung des Einp- Winkel φ des von der Antenne des Empfängssystems

steuert wird. Über eine dritte Steuerleiturig 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 Rücktransformationsschaltung 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 transformiert 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 RD wird über eine die Kennlinie des Dämpfungsgliedes linearisierende Schaltung LIN von dem Empfangssystem E her gesteuert. Das Empfangssystem E 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 V₂ verstärkt, wobei das vom Verstärker V₂ abgegebene Differenzsignal dem jeweiligen Winkel φ des von der Antenne des Empfangssystems angemessenen Strahlungsschwerpunktes S entspricht. Die Arbeitspunkte der Verstärker V₁ und V₂ werden über eine manuelle Verstärkungsregelung MVR auf einen geeigneten optimalen Wert eingestellt. Das vom Verstärker V₁ abgegebene Summensignal gelangt über einen Gleichrichter G/ 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 LIN, wirkt also auf das weitere elektronische Dämpfungsglied RD für das Ausgangssignal des Oszillators O₂.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Anordnung ist folgende:

Vom Speicher SP gelangt über die Rücktransformation RT eine bestimmte Signalkombination an die Steuereinheit SE, die ihrerseits über die vierfache Steuerleitung L₁ die elektronischen Dämpfungsglieder D₁, D₂, D₃ und D₄ derart einstellt, daß jeweils nur zwei benachbarte Strahler Strahlungsleistung abgeben, und zwar in einem solchen gegenseitigen Verhältnis, daß jeweils zwischen ihnen ein an einem ganz diskreten Ort Hegender Strahlungsschwerpunkt S erscheint. Ein solcher diskret zwischen zwei benachbarten Strahlern liegender Strahlungsschwerpunkt ist von dem Empfangssystem immer nur dann eindeutig zu erkennen, wenn sowohl die Abstände zwischen den benachbarten EmzelstrabJern 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 minde stens der von einem der Strahler abgegebenen Strah lung eine Schwenkung der Phasenfront an der Apertui des Empfangssystems möglich, wobei diese Schwen· kung der Phasenfront einer Wanderung des Strahlungsschwerpunktes zwischen den beiden gerade inBetrieb befindlichen Strahlern entspricht.
Über das weitere elektronische Dämpfungsglied ZF

ίο wird der Strahlungspegel des simulierten Zieles eingestellt. Über den Modulator M können schließlich dem vom Oszillator O₁ abgegebenen Radarsigna] beliebige elektromagnetische Zieleigenschaften, wie Amplitudenfluktationen, Dopplerinformation und der

damit verbundenen Cluttereigenschaften, aufmoduliert werden. Damit dieses in bestimmter Weise charakterisierte Radarsignal in der jeweils gewünschten Weise vollständig empfangen und verarbeitet werden kann, arbeiten die beiden Verstärker K₁ und

V₂ des Empfangssystems E auf einem bestimmter optimalen Arbeitspunkt, der durch die manuelle Verstärkungsregelung MVR vorgewählt wird. Um trot2 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 RD benutzt, übei

das der im Zeitmultiplex oder Frequenzmultiplo arbeitende zweite Oszillator O₉ auf die in bestimmte! Weise über die anderen elektronischen Dämpfungsglieder angesteuerten Strahler wirkt. Da die Normierung des von einer Monopulsantenne abgegebener

Signals über einen Verstärkungsregelkreis für sich bekannt ist (siehe oben), wird auf diese besondert Technik hier nicht weiter eingegangen. Bei der erfindungsgemäßen Schaltung wird im Gegensatz zu dei zum Stand der Technik gehörenden allein empfangs-

seitigen Regelung des Verstärkungsgrades die Sendeleistung des von dem Oszillator O₂ abgegebenen unc über die Strahler abgestrahlten Signals immer derart nach Maßgabe des vorgegebenen Referenzsignals geregelt, daß das von dem zweiten Verstärker V₂ de:

Empfangssystems abgegebene und dem jeweiliger Winkel φ des Strahlungsschwerpunktes 5 entsprechende Signal unabhängig von dem Strahlungspegel des am Strahlungsschwerpunkt scheinbar abgestrahlten Signals ist.

Das vom Oszillator O₁ stammende Zielsignal bleibt von dieser Regelung unberührt, so daß dessen Strahlungspegel nur vom elektronischen Dämpfungsgliec ZP und dem Modulator M beeinflußt wird.

Mit Hilfe dieser sendeseitigen Verstärkungsrege-

lung innerhalb der Simulationsanordnung ist also im Empfangssystem ein konstanter and optimaler Verstärkungsfaktor einstellbar, der eine große Peilgenauigkeit zuläßt, die bei vermindertem technischen Aufwand das hohe Auflösungsvermögen der durch die Anstng 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

«5 Strahlern abgegebenen Strahlungsleistung beeinflussenden elektronisch steuerbaren Dämpfungsglieder in Form von sogenannten Halbleiter-Absorptions-Modulatoren ist dabei eine sehr schnelle und konti-

ÜigLT. sprepcucl rahl-

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

derlich, da nur dann die vom Modulator Λ Hochfrequenzsignal aufmodulierten elektrom sehen Zieleigenschaften wirklichkeitsnah am vorgewählten Strahlungsschwcrpunkt simuliei den können.

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Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche: Strahler zueinander und des Empfangssystems zu dem gemeinsamen geometrischen Ort der Strahler ' bewirkt, die gerade so seiu muß, daß sieh über die linearen Aperturabmessungen des Empfangssystems in der jeweils betrachteten Richtung eine koEstante Phasenverteilung der ankommenden Wellenfront ergibt. Nur beim Auftreten einer solchen Phasenverteilung ist es möglich, durch Änderung der von zwei benachbarten Strahlern abgegebenen Strahlungs-

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 io amplituden die Richtung der Phasenfront am Emp-Empfangssystems in der betrachteten Richtung fangssystem zu ändern, wodurch der Strahlungseine hinreichend konstante Phasenverteilung er- schwerpunkt, der von den beiden benachbarten Strahgibt, dadureh g'ekeη nzeichηeti daß das lern abgegebenen Strahlung unter unterschiedlichen, Empfangssystem (E) eine Winkelreferenzantenne jedoch eindeutig festlegbaren Winkeln erscheint. Mit in Form einer an sich bekannten Amplituden- 15 dieser bekannten Anordnung ist daher zumindest Monopulsantenne enthält, deren Differenz/Summe- theoretisch die Simulation eines Punktzieles an jedem Empfangssignale in füt sich bekannter Weise über beliebigen Ort eines beliebig großen Winkelbereiches einen Verstärkungsregelkreis normiert werden, möglich, wobei durch die Änderung der Lage des wobei jedoch das Winkelreferenzsystem im Emp- Punktzieles in der Zeit eine annähernd beliebig fangssystem (E, A, V_v V_ä) auf einen festen Ver- 20 schnelle Bewegung des simulierten Radarzieles nachstärkungsfaktor eingestellt ist, und über ein weite- gebildet werden kann.

Aus der IJSA.-Patentschrift 3 214 758 ist dagegen eine andere Simulationsanordnung für Radarziele, insbesondere in Amplitudenmonopuis-Radargeräten bekannt, mit der jedoch ausschließlich Flächcnziele simuliert werden können, da die Lage des von einem Empfangssystems her gesehenen Strahlungsschwerpunktes wegen der nichtkonstanten Phasenverteilung nicht eindeutig bestimmbar ist. Bei der bekannten