DE2225180C3 - Drei-Frequenz-Dauerstrich-Dopplerradargerät mit paarweisem Dopplersignal-Phasenvergleich unter Entfernungsbereichbegrenzung - Google Patents

Description

2 V

f.

Hierin bedeutet

)ie Erfindung betrifft ein Dauerstrich-Doppler-.irgerät, welches ein Sperrsignal in Abhängigkeit 1 Reflexionen \on Ortungsobjekten erzeugt, die •ieiis einer vorgewählten Entfernung gelegen sind, -.'ineiii Sender /um Frzeusen einer veränderlichen

/rf - Dopplerfrequenz,

V ■= die relative Geschwindigkeit,

C — Lichtgeschwindigkeit,

/ -- die übertragene Frequenz.

Die zuvor angegebene Beziehung ist sehr nützlich zur Bestimmung der relativen Geschwindigkeit zwischen zwei sich relativ zueinander bewegenden Gegenständen; sie kann jedoch nicht dazu verwendet werden, um die Entfernung zwischen diesen zwei Gegenständen zu ermitteln. Man hat daher auf dem vorliegenden Gebiet eine Reihe von Doppler-Radarsystemen entwickelt, bei denen zwei bestimmte Frequenzen ausgesendet werden, derart, daß zwei Dopplerfrequenzen am Empfänger eintreffen bzw. dort zur Verfügung stehen. Die Phasenbeziehung zwischen den zwei Dopplerfrequenzen ist dann kennzeichnend für die Entfernung zwischen den Gegenständen, und zwar ergibt sich dabei folgende Beziehung:

Φ ^

Hierin bedeutet

Φ = die relative Phase zwischen den zwei

Dopplersignalen,

R = die Entfernung zum Ortungsobjekt,
C — die Lichtgeschwindigkeit,
/, und /₂ = die zwei gesendeten Frequenzen.

Systeme, bei Jenen zwei bestimmte Dopplerfrequenzen und eine Bestimmung der Ph »senbeziehung zwischen den Dopplerfrequenzen zur Anwendung gelangen, um also die relative Entfernung zwischen den zwei Gegenständen zu bestimmen, sind nur für eine maximale gegebene Entfernung verwendbar. Dies liegt darin begründet, daß der Doppler-Phasenvergleich dann Undefiniert wird, wenn die Phasenverschiebung

3 4

/wischen den zwei Dopplerfreqiienzen grol'er als halb eines beträchtlichen Gebiets außerhalb eines vor-

1SO~ wird. In Abhängigkeit von der Frequcn/differenz gewählter, maximalen Entfernimgsbcreiches vorhanden

/wischen den zwei Dopplerfrequen/en existiert also sind.

ein begrenzter Entfernungsbereich, außerhalb we!, hem Ausgehend von dem Dauerstrich-Dopplerradar-

die Entfernungsmessung vieldemig wird, entsprechend i gerät der eingangs delinierten Art wird diese Aufgabe

</> -- :r Phasenverschiebung in Gleichung (2). gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß an den

Man hat dieses Problem auf dem vorliegenden Ge- zweiten Phasendetektor eine Schwellenschaltung an-

biet erkannt und zahlreiche Versuche unternommen, geschlossen ist. die das Sperrsignal erzeugt, wenn das

um dieses Problem zu lösen. Man hat beispielsweise . Grobentfemungssignal eine Amplitude aufweist, die

versucht, drei Frequenzen auszusenden, um eine in großer als ein vorgegebener Wert ist.

Grobentfernungsmessung und eine Feinentfernungs- Mit Hilfe der drei Dopplerfrequenzen kann man

messung zu erhalten, wobei dann die zwei Entfer- eine genaue Anzeige der Entfernung zum Ortungs-

nungsmessungen kombiniert wurden, um eine genaue objekt innerhalb des vorgewählten Entfernungs-

Entfernungsmessung zu erhalten. bereiches erzielen, indem man einen Phasenvergleich

Gemäß einem älteren Vorschlag werden bei einem 15 der empfangenen Dopplerfrequcnz vornimmt, ind Radarsystem wenigstens zwei, also beispielsweise drei zwar basierend auf der Sendung der höchsten und der Frequenzen aufeinanderfolgend derart gesendet, daß niedrigstens Frequenz. Der Phasenvergleich liefert drei Dopplersignale von dem Empfänger erzeugt dann eine direkte Anzeige der Entfernung zum Orwerden können. Es können beispielsweise drei Dopp- tungsobjekt. Der Empfänger kann gegenüber Ortungslerkanäle vorgesehen sein, die jeweils mit Torschal- 20 Objekten unempfindlich' gemacht werden, die außertungen ausgestattet sind, so daß die Kanäle selektiv halb des vorgewählten Entfernungsbereiches gelegen auf die Mischstufe des Gerätes ansprechen können, sind, indem man die Phase zwischen einer der zwei wobei die Torschaltungen auf die Modulationsein- extremen Dopplerfrequenzen und der dazwischenrichtung derart ansprechen können, daß die Doppler- liegenden Dopplerfreqtienz vergleicht. Da die letztere kanäle der Reihe nach ein- und ausgeschaltet werden, 25 Frequenzdifferenz sehr viel kleiner ist als diejenige der und zwar im Rhythmus, mit dem die diskreten Fre- extremen Dopplerfrequenzen, ist auch der Entfernungsquenzen der Reihe nach gesendet werden. Außerdem bereich, bei welchem eine Mehrdeutigkeit auftritt, ist das Radargerät mit einer Doppler-Phasenv ergleichs- sehr viel größer als derjenige, bei welchem eine Mehreinrichtung ausgestattet, die die Dopplersigrule emp- deutigkeit für die extremen Dopplerfrequenzen auffängt und eine die Entfernung zwischen dem Ortungs- 3° tritt. Demzufolge wird bei dem Radargerät nach der objekt und dem Gerät kennzeichnende Ausgangs- Erfindung eine der zwei Doppler-Zwischenfrequenzgröße erzeugt. Das Radargerät gemäß diesem älteren Differenzen dazu verwendet, um zu bestimmen, daß Vorschlag dient dazu. Informationen über die Ent- die Entfernung jenseits des ausgewählten Maximums fernung," die Entfernungsänderung und die Annähe- liegt. Wenn diese Bedingung auftritt, wird erfindungsrung bzw. Entfernungsvergrößerung des Gerätes 35 gemäß ein Sperrsignal erzeugt, so daß ein durch das relativ zu einem Ortungsobjekt zu gewinnen (offen- Radargerät nach der Erfindung gesteuertes System gelegte deutsche Patentanmeldung P 21 37 206.5). außer Bereitschaft gesetzt werden kann und gegenüber

Bekannt ist ein Radarsystem, bei dem nicht nur empfangenen Signalen unempfindlich gemacht werden eine Vielzahl von Frequenzen gleichzeitig ausgesendet kann. Sobald dann die Entfernung innerhalb des auswerden können, sondern auch statt dessen diese 40 gewählten maximalen Entfernungsbereichs fällt, wird Frequenzen aufeinanderfolgend ausgesendet werden das Sperrsignal nicht langer erzeugt, und das Radarkönnen, also beispielsweise drei Frequenzen aufein- gerät spricht wieder in normaler Weise an.
anderfolgend derart gesendet werden, daß drei Dopp- Gemäß einer vorteilhaften Ausführungsform ist lersignale von dem Empfänger des Radarsystems er- vorgesehen, daß das erste Paar der Dopplersignale, zeugt werden. Dieses bekannte Radarsystem weist 45 welches dem ersten Phasendetektor zugeführt wird, auch drei Üopplerkanäle und schließlich auch einen aus Dopplersignalen besteht, die der höchsten und zweiten Phasendetektor auf, dem ein zweites Doppler- der niedrigsten der drei ausgesendeten Frequenzen signalpaar zugeführt wird und der aus diesem Doppler- entspricht.

signalpaar ein Ausgangssignal erzeugt (britische Patent- Eine vorteilhafte Ausführungsform kennzeichnet

schrift 616 966). 50 sich auch dadurch, daß die Tasteinrichtung eine eine

Obwohl Vorschläge für die Beseitigung der Mehr- Tastspannung erzeugende Vorrichtung enthält, um deutigkeit bei Dopplerentfernungsmessungen existie- einzeln die Dopplerkanäle nur während eines Ab· ren, so kann doch keines der bekannten Systeme das Schnitts der Sendeperiode der entsprechenden gespezielle Problem lösen, welches in Radarsystemen sendeten Frequenz zu öffnen, der die letzte Hälfte auftritt, bei denen die Empfängerunempfindlichkeit 55 jeder Sendeperiode ausmacht.

gegenüber allen Ortungsobjekten, die jenseits einer Schließlich kann der Sender des Radargerätes einer

ausgewählten Entfernung gelegen sind, wünschens- auf eine Spannung ansprechenden Oszillator enthalten

wert ist. Ein derartiges Radargerät soll also auf wobei die Tasteinrichtung eine eine Modulations·

Ortlingsobjekte ansprechen können, die innerhalb spannung erzeugende Vorrichtung enthält, um die

einer maximalen Entfernung gelegen sind, soll jedoch 6" dem Oszillator zugeführte Spannung derart zu ver

gegenüber Ortungsobjekten unempfindlich sein, die ändern, daß die drei Frequenzen aufeinanderfolgenc

außerhalb oder jenseits dieser Entfernung gelegen sind, erzeugt werden,

und zwar ungeachtet der Größe dieser Ortungsobjekte. Im folgenden wird die Erfindung an Hand eine:

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe be- Ausfülmingsbeispiels unter Hinweis auf die Zeichnunj

steht darin, ein Radargerät der eingangs definierten 65 näher erläutert. Es zeigt

Art zu schaffen, welches eine zuverlässige positive F i g. 1 eine bevorzugte Ausführungsform de:

F.ntfernungsbereichbegren/ung aufweist und somit zu- Systems nach der Erfindung,

verlässig nicht auf Ortungsohjokte anspricht, die inner- Fig. 2a und 2b Spannungshereichscharakieristika

die durch einen Phasenvergleich /wischen /wcι Dopplersignalcn mit unterschiedlicher l^;requen/ erhalten werden, und

F i ii. 3 die Modulations-Spamuingswellenform und die Tast-Wellcnformcn. die bei der Schaltung gemäß F i g. 1 verwendet werden.

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. I enthält einen spannungsgesteuerten Oszillator 10, der dazu verwendet wird, um die gesendeten Frequenzen zu erzeugen. Der spannungsgcslcucrte Oszillator 10 ist daher von demjenigen Typ. mit dessen Hilfe unterschiedliche Frequenzen in Abhängigkeit von unterschiedlich angelegten Vorspannungswerten gesendet werden können. Als Beispiel kann der Oszillator 10 aus einer Gimn-Diode, die an einen Varactor gekoppelt ist, bestehen, wobei der Varactor unterschiedliche Vorspannungen empfängt, um dadurch das Senden von verschiedenen Frequenzen durch den Oszillator 10 zu bewirken. Ls sei hervorgehoben, daß der Oszillator 10 auch eine Avalanchc-Diode oder eine Tunnel-Diode aufweisen kann oder irgendein anderer Typ eines Oszillators sein kann, der unterschiedliche Frequenzen in Abhängigkeit von unterschiedlichen Vorspannlingswerten erzeugen kann.

Der Generator 10 ist über ein Spannungsdämpfungsschaltungll mit einer positiven Vorspannung -j V verbunden. Die Dämpfungsschaltiing 11 wird lediglich zu dem Zweck verwendet, die Vorspannung auf die erforderliche Betriebsspannung des Oszillators 10 herabzusetzen, so daß diese optimal gestaltet wird. Wenn gewünscht, so kann ein Spannungsregler verwendet werden, um die dem Oszillator 10 zugeführte Vorspannung zu regeln.

tin Heizelement 12 ist in der Nähe des Oszillators 10 angeordnet und wird ebenfalls durch die Vorspannungsquelle ; I·' betätigt. Das Heizelement 12 wird dazu verwendet, den Oszillator 10 auf einer relativ konstanten Temperatur zu halten, so daß dessen Frequenzausgangsgröße bei allen möglichen Umwcltbedingungcn stabil bleibt. Das Heizelement 12 ist daher optimal.für die gewünschte Stabilität und ebenso für die Umvveltbedingungen ausgelegt, innerhalb welcher das System zur Anwendung gelangt.

Der Ausgang des Oszillators 10 ist an einen Zirkulator 13 gekoppelt, welcher die Ausgangsgröße aus dem Oszillator 10 zu der Antenne 14 koppelt, und zwar mit Hilfe eines Hohlleitcrabschnittes 16. Das HF-Signal, welches vom Oszillator 10 erzeugt wird, wird daher über die Antenne 14 in den freien Raum abgestrahlt, und die von einem Ortungsobjekt reflektierte Energie wird von der Antenne 14 aufgefangen. Der Hohllciierabschniit 16 lenkt die reflektierte Energie zum Zirkulator 13, der diese dann in eine Mischstufe 17 leitet. Der Hohlleiterabschnitt 16 ist absichtlich fehlangepaßt, so daß ein kleiner Abschnitt des HF-Signals aus dem Oszillator 10 zur Mischstufe 17 gelenkt wird. Wenn demzufolge ein reflektiertes Signal von der Antenne 14 aufgefangen wird, so sind gleichzeitig das reflektierte und das gesendete Signal in der Mischstufe 17 vorhanden. Diese Signale werden daher gemischt, woraus man ein Dopplersigna] erhält, dessen Frequenz proportional zur relativen Geschwindigkeit zwischen dem Ortungsobjekt und der Antenne 14 entsprechend der eingangs aneecebenen Gleichung ist. Die Ausgangsgröße der Mischstufe 17 wird einem Dopplcrfrcquenzverstärkcr 18 einccspeist und gelangt dann zu einem getasteten Schaltcrnetzwcrk 21. Der Schalt-Modulationsgencrator 19 er/engt Tastspannungen V₁, V., und l-_;l, um die Dopplersignale auf geeignete Kanäle zu schalten, was im folgenden noch näher beschrieben werden soll.

Da der Oszillator 10 durch eine Spannung abstimmbar ist, läßt sich die gesendete Trägerfrequenz durch Zuführen einer Modulationsspannung zum Oszillator K) mit Hilfe des Schaltmodulalionsgencral'irs 19 steuern. Der Generator 19 besteht aus einer genormten logischen Schallungsanordnung, wie diese dem l-'achmann auf dem vorliegenden Gebiet gut bekannt ist, so daß Einzelheiten dieser Schaltungsanordnung hier nicht beschrieben werden brauchen. Die dem Oszillator 10 ztigeführte Modulationsspannung V_mn,u was also mil Hilfe des Generators 19 geschieht, ist in F i g. 3a gezeigt. Angenommen, der Oszillator 10 enthält eine Varacior-abgeslimmte Gimn-Diode, so wird also die modulierende Wellenform, die dem Varactor zugeführt wird, um das Erzeugen der drei Frequenzen /,. /₂ und /., zu bewirken, in der in der F ig. 3 a gezeigten Weise gestuft. Der erste dem Oszillator 10 zugeführlc Spanniingsvvcrt ist so ausgewählt, daß die Frequenz /, erzeugt wird. Dieser Spannungswert wird für eine vorgewählte Zeitperiode zugeführt, bei deren Ende die Vorspannung nach oben auf den zweiten Spanas nungswert geschaltet wird, so daß von dem Generator IO eine Frequenz /₂ erzeugt wird. Auch dieser /weite Spa η nungswert wird für eine vorgewählte Zcitperiode zugeführt, bei deren Ende dann der dritte Spanniingswert dem Oszillator 10 zugciührt wird, so daß also die Frequenz f., erzeugt wird. Am Ende der Peno.ie des Er/cugcns von /., füllt die Modulationsspannuni: ^mod vvieder zurück auf den ersten Spannungswcii. so daß also die Frequenz /, erneut erzeugt wird, i nc drei Frequenzen /,. /, und /_:i werden also aulcm andcrfolgend gesendet, und zwar in dieser Reihenl.·:- und ebenso sich wiederholend, so daß das System n.i■·!: der Erfindung entsprechend einem getasteten Dai Strichradar arbeitet, und zwar bei jeder der *';, Frequenzen. Diese Modulationsart kann da/u \, wendel werden, um jeden abstimmbaren Oszilla· ■. frequenzmäßig abzustimmen, und zwar ungeacl· ^ welcher Oszillatortyp verwendet wird. Die für J₁.... Frequenz vorgesehenen Spannungswerte können s natürlich für unterschiedliche Oszillatortypen ände:-

Wenn eine varactormäßig abgestimmte 36-Gi i Gunn-Diodc verwendet wird, so können die Sp;: nungen für /„ /₂ und J₃ typisch 6 V, 6,1 V ei·.: 6,2 V betragen.

Gleichzeitig mit dem Erzeugen der Modulating

wellenform V_111n,, erzeugt der Generator 19 die 1. ■ spannungen I₁, I „und I₃, die zum getasteten Schal:; netzwerk 21 geleitet werden. Das Schalternetzwcrk I' besteht aus einer genormten logischen Schalung anordnung, wie sie dem Fachmann gut bekannt ist, ■-·

daß diese hier nicht näher beschrieben werden brauen, Die Tast spa η nungen !-'„ V₂ und V₃ können beispieU-weise den Basisanschlüssen von drei Transistoren '■·- geführt werden, die in Form von cingangsseiu.e parallelgeschalteten Gattern verwendet werden. Dir Transistoren befinden sich im leitenden Zustand, wenn positive Spannungen zugeführt werden, und sie \cibinden dann die Dopplersignale mit Masse. Wenn die Tastspannungen V₁. I_{2 un}d l-'₃ Null betragen, so gelangen die Transistoren in den nichtleitenden Zustand, und die Dopplergrößen werden zu den aktiven Filtern 22, 23 und 24 geleitet. Das Schaltcrnctzwerk 21 empfängt alsn die Tastspannungen I₁, T„ und I ·, und die Dopplcrsignale. und dieses Netzwerk ν er-

7 ^W 8

bindet aufeinanderfolgend und selektiv die Doppler- Weise kombiniert bzw. verbunden, um die gewünschten

signale mit den aktiven filtern 22, 23 und 24, die Teil Ausgangssignale zu liefern.

voiulrei getrennten Dopplerkauälen sind. Die F i g. 3b, Die Dopplerausgangsgrößeu aus den Begrcnzcr-

3c und 3d zeigen Ί aslspannungcn I ,. C₂ und C₁, die verstärkern 26 und 28, die also jeweils /",,, und /'_li;)

dazu verwendet werden, um selekliv das Schaltcmelz- s sind, werden einem linearen Pliasendetcktor 2·) cin-

werk 21 /t\ betätigen, um Dopplersignale zu den gespeist. Der Phascndelektor 29 liefert ein Ansgangs-

I ilterii 22. 23 und 24 zu leiten, so daß die richtigen signal, welches proportional zur Phasendifferenz, /wi-

Dopplcrsignale zu den verschiedenen Dopplerkanälen sehen ikn Dopplcrfreqi.^nzcn /",/, und /',(, ist. Dieses

geleitet werden. Die Tastspannung C₁, die in F i g. 3 b Ausgangssignal stellt daher ein Kennzeichen der Entgezeigt ist. ist für eine Zeilperiode Null, die gleich in fernung /wischen der Anleime 14 und dem Ortungs-

dcr letzten Hälfte der Zeitperiode ist. während welcher objekt dar, welches die ausgesendete Energie rellek-

dic Irequenz /, gesendet wird. Durch die Verwendung tier!.

der Transistor-Sehaltcrtechnik, die zuvor beschrieben Die jeweiligen Dopplerausganasgrößen f,i_x und /V₁

wurde, werden Dopplcrsignale aus dem Verstärker 18 der Begrenzerverstärker 26 und 28 werden ebenso

nur während dieser Zeilperiode dem Filter 23 zu- 15 einem Voreil/Nacheil-Phascndelektor 31 eingespeist,

geführt. Demnach führen nur reflektierte Signale, die Durch Feststellen der Tatsache, ob /^₁ der Doppler-

von der Antenne 14 während der letzten Hälfte der frequenz /',/, vor- oder nacheilt, und durch Erzeugen

Sendezeitperiode von /, empfangen werden, zu der »-ines Signals mit einer Polarität, die von dieser Voreil/

Erzeugung einer Dopplersignalprobc ./".·, in dem Nachcil-Bezichung abhängig ist, kann durch den

aktiven I iltcr 23, und zwar auf Cirund der Vorsleucr- m Phascndetcklor 31 ein Annähcrungs-/Eiilfcnuings-

wirkung oder Tastwirkung des getasteten Schalter- vcrgrößenmgs-Signal erzeugt werden, welches angibt,

nelzwcrkcs21. Das Sehaltcrnelzwerk 21 wird nur für die ob die relative Geschwindigkeit zwischen der Antenne

letzte Hälfte der Erzeugungsperiode jeder Irequenz 14 und dem die Energie reflektierenden Ortungsobjekt

betätigt, um ein iiilerfcrcnzniäBiges Mischen der zu einer Abstandsvergrößcrung oder Abstandsvcr

Signale zu verhindern, die von großen (»rtungsobjektcn 25 klcinerung führt.

empfangen werden, die jenseits oder außerhalb des Die Ausgangsgröße des Begrenzerverstärker 26

vorgewählten Entleinungsbereichcs gelegen sind. wird feiner einem I requenzdctcklor 32 eingegeben.

Dem aktiven Filter 23 werden also derartige Proben Der Detektor 32 liefert ein Aiisgangssignal, welches

der Dopplergrößen jedesmal dann /iigeführl. wenn /, zur Frequenz des Dopplersignals f,i, proportional isl

gesendet wird. Dieses I ilier verwandelt den luipuls/ug 3« und demnach ein Signal darstellt, welches kennzcich-

in ein analoges Dopplersignal.Die Probccntnahmefolgc nend für die relative Geschwindigkeit zwischen der

des Prozesses beträgt cm Vielfaches von der fun listen Antenne 14 und dem die Energie reflektierenden

in dem System vorkommenden Dopplcrfrequenz. Am Orlungsobjekt ist. Es sei hervorgehoben, daß das

Ende der Scndcpcriodc von der I requen/ /', wird die Dopplersignal /',,₃ aus dem Begrenzerverstärker 28

Tastung so gestaltet, daß das Filter 23 eine Doppler- as auch dazu verwendet werden kann, das Geschwindig-

probc bis zur letzten Hälfte der Sendeperiode empfängt. kcitssignal abzuleiten. Offensichtlich kann auch, wenn

in welcher die I requen/. /, erneut gesendet wird. dies gewünscht wird, das Dopplcrsignal /',/₂ aus dem

Die lastspannung I₂ vcihindcit das I inspciscn Begrenzerverstärker 27 dazu verwendet werden, un.

einer Dopplcrgröße in das I ilter 24 bi>- zur lci/'.cn das Geschwindigkcitssignal abzuleiten. Alternativ be-

llälftc derjenigen Periode, während welcher die I rc- 4« steht auch die Möglichkeit, die zwei Dopplersignale /',1,

qiicnz f., erzeugt wird Während der letzten Hälfte und /,/>, beide dazu heranzuziehen, um zwei Ge-

der I rzeugungspeiHide von l\ ei möglicht die last- schwindigkcitssignale zu erhallen, wobei dann die

spannung I₂. d.iß die im Videoverstärker 18 vor- zwei Gcschwindigkcitssignale gcmiltclt werden können

handcnc Dopplcrsignalprobe, die durch Mischen der um eine noch genauere Ablesung vorzusehen.

Trägerfrequenz f, mil dci von einem Orlungsobjekt 45 Ein weiterer linearer Phascndetcklor 33 cmpfäHgi

reflektierten Frequenz /, l,i., eizcugt wurde, in das sowohl das Dopplcrsignal /',,, aus dem Begrenzer

1 ilter 24 gelangen kann Die Ausgangsgröße drs I il- verstärker 26 als auch das Dopplcrsignal f,,₂ aus den

tcrs 24 isl dann das analoge Dopplersignal /",/„. Begrenzerverstärker 27. Die Ausgangsgröße des Pha

Die gleiche Art eines 1 astvorgangcs wird dazu vcr- sendclcktors 33 stellt daher ein Grobentfcrnungssigna

wendet, um das aktive I iltn 22 so /11 speisen, daß es 5" dar, welches kennzeichnend für die PhasendifferciiJ

Dopplcrsignalproben '._(;, empfängt, die lediglich wäh- zwischen den Dopplcrsignalen /_rtt und f,_tl ist. Diese

rcnd der letzten Hälfte des senden·, der Irequenz /_a Signal wird einer Schwellenschaltung 34 zugeführt, diJ

durch die Wirkung der 1 ,,-.!spannung C₁ erzeugt ein Spcrrsignal erzeugt, wenn die Entfernung übe

werden. Es geht Himmeln hei v>:, daß das aufeinander- dem vorgewählten Abstand liegt.

folgende I rzeugcn der drei I icquen/en A₁. /₂ ^u"d h 55 Um ein Beispiel zu geben, so sei die Betricbswcis<|

/u einer unabhängigen Erzeugung dreier analoger des Systems auf der Grundlage der Annahme be

Dopplcrsignale Λ,,, f,i, und /,,, fuhrI. schrieben, daß die Betriebsfrequenz des Oszillators ld

Die drei Dopplcrsignale vmdrii einzeln in Bc- gleich 36 GHz beträgt. Für eine Bereichsbegrenzun

grenzen erstärker 26, 27 und 28 eingegeben Die auf (etwa) 90m sollte die Frequenzdifferenz der zwe

Begrenzerverstärker 26. 27 und 28 begrenzen die Am- 60 Dopplcrsignale 820 kHz betragen. Demzufolge werdei

pliluden der Dopplcrsignale und erzeugen rechteckige /, und /, voneinander um die Frequenzdifferenz voi

Dopplcr-Aiisgangsw'cllcnformcn. Der λ ei bleibende Ab- 820 kHz unterschiedlich ausgelegt. Auch diese Wert

schnitt des Systems isl daher unempfindlich gegenüber sollen nur als Ausführungsbeispiel gelten, um da

Amplitudenschwankiingcn 111 ilen Dopplcrsignalen. Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Wie ii

Darüber hinaus sind Entfernungsmessungen aus diesem 65 F ig. 3 gezeigt ist, wird die Änderung von /_s nach /

Grund von Amplitudenschwankungen unabhängig. Die erreicht, indem man die Vorspannung für den Oszil

begrenzten Ausgangsgrößen aus den Hegien/ervcr- lator 10 von 6 auf 6,2 V ändert (unter Annahme, da

stärkern 26, 27 und 28 werden in cinei ausgewählten eine Varactor-abgestimmlc Gunn-Diodc als Oszillato

»0 j

10 verwendet wird). Die zwiselicnliegende gesendete Frequenz /, liegt irgendwo /wischen den zwei Frequenzen Z₁ und /₃. Wenn die in Fig. 3a gezeigte Vorspann-Wellenform verwendet wird, so liegt die Frequenz /_t in der Mitte zwischen /', und f₃, d. li., sie liegt um 410 kHz oberhalb von f_x und um 410 kHz unterhalb von /₃. Es sei hervorgehoben, daß dies nur als Heispiel zu gelten hat und dall die Frequenz /"₂ nicht notwendigerweise genau /wischen f, und f₃ gelegen sein muß.

Sind also /", und f₃ um S20 kHz voneinander getrennt, so ändert sich die Ausgangsgröße des Phasendetektors 29, der die Phasendifferenz zwischen den Dopplersignalen /,/, und /,/_;, erfaßt, in l£ink!:ing mit der Wellenform, die in F ig. 2a gezeigt ist Wenn die Entfernung Null beträgt, so beträgt die Ausgangsgröße des Phasendetektors 29 ebenfalls Null. Der Ausgangsspannungswert des Phasendetektors29 nimmt linear zu, und zwar ohne Vieldeutigkeit bis 90 m. Demzufolge wird bei allen Entfernungen, die über 90 in hinausgehen, von dem !'Ionendetektor 29 eine mehrdeutige Entfernungsanzeige geliefert. Bei einer Entfernung von 90 m liegen jedoch die Dopplersignale /,/, und Λί:ι ur IKO außer Phase, so daö jenseits dieses Hntfcrnungshcreichcs die Λη/eige mehrdeutig wird. Dies ist deshalb der lall, weil es unmöglich ist, eine Spannung längs der negativ verlaufenden Neigung in F i g. 2a von einem Spanniingswert entlang der positiven Neigung in I i g. 2a zu unterscheiden. Eine weitere Undelinicrbarkeit ergibt sich auf Grund der Tatsache, daß (etwa) /wischen 180 und 270 tu die Ausgangsspanming des Phascndclektors 29 für eine Ausgangsgröße gehalten werden kann, ti ie auch zwischen 0 und 90 m auftritt. Reflexionen win großen Ortungsobjekten, wie beispielsweise Lastwagen, die um die 180-m-Zone gelegen sind, können zu Reflexionen führen, die das System stören. Die Mehrdeutigkeiten können (lurch »lie Verwendung einer mittleren oder /wisehenliegenden Frequenz f\ beseitigt werden.

Wie F ι g. 1 zeigt, werden die aus der Sendung von /, und I₁ resultierenden Dopplersignale zum linearen Phasendetektor 33 gelenkt. Diese zwei Signale weisen gemäß dem hier beschriebenen Aiisfiihrungsbeispicl eine Frequenzdifferenz von 41OkIIz auf. Dem/ufolge weist die Ausgangsgröße des Phasendetektors 33 die in Fig. 2b veranschaulichte Wellenform-!.'harakteristik auf. F ι g. 2b ist sehr ähnlich der F i g. 2a, mit der Ausnahme, daß die Mehrdeutigkeit hei 180 anstatt bei 90 m auftritt. Das Großcnlfcrnungs-Sperrsignal wird durch die Verwendung der Schwellenschaltiing 34 erzeugt. Wie die I-" i g. 2h zeigt, beträgt die Ausgangsgröße »!er Phasendetektors 33 bei Wm etwa 1 ..*» V Die Schwellenschaltiing 34 ist so eingestellt, daß sie bei dieser Stelle bzw diesem Spanmingswert anspricht und keine Ausgangsgröße abgibt, bis das ihr zugeführte Eingangssignal über 1,SV ansteigt Wenn die Mngangsgröße von 1,5 V durch Ortungsobjekte innerhalb des 90-m- bis 270-m-Hereiches überschritten wird, so wird durch die Schwellensch.iiiung 34 eine Ausgangsgröße erzeugt, und diese wird als Großentfernungs-Nperrsignal für das Steuersystem verwendet, an welches das Dopplerradarsystem nach der Erfindung gekoppelt ist. Das System ist daher vollständig unempfindlich gegenüber allen Ortungsobjekten, die jenseits 90 bis 270 m gelegen sind, ungeachtet der Größe des vom Ortungsobjekt her empfangenen Signals. Aus diesem Grunde führen große Ortlingsobjekte, die jenseits 90 und bis 270 m gelegen sind, nicht zu einet ungenauen Anzeige in dem System. Der 270-m- bi> 360-m-Abschnitt der Wellenform, die in Fig. 2t gezeigt ist, liegt unterhalb der gewählten Schwellen spannung, so daß also die Möglichkeit besteht, dat ein Ortungsobjckt innerhalb dieses Entfernungsbereiches zu fehlerhaften Messungen des System; führt. Derartige Reflexionen stellen jedoch kein Problem dar, wenn ein Niederleistungs-Dopplcrradar mil

ίο Schwebiingslückcncmpfang verwendet wird, da die Empfindlichkeit eines derartigen Systems nicht aus reichend ist, um ein Ansprechen auf alle Signale vor Ortungsobjekten zu ermöglichen, die jenseits dei 270-m-Grcnzc gelegen sind.

Das System nach der Erfindung kann derart ab gewandelt werden, daß es an Systeme mit Schwc bungslückenempfang angepaßt ist, die eine aus reichende Empfindlichkeit aufweisen, um auf groß» bewegliche Orlungsobjcklc anzusprechen, und /wa

ao innerhalb der VieldeMtigkeitszone um 360 m herum Bei dem abgewandelten System würde man die Ire quenzdifferenz zwischen /", und f_t kleiner als die er wähnten 41OkIIz wählen. Die Wahl von K^-1OkH/. — 273 kHz Frequenzdifferenz in Verbindi ng mi einem Schwellenwert von 1 V (mit einer 3-V-Spitzen mehrdeutigkeil) würde zu einem Ausschluß vor Ortungsobjeklen führen, die innerhalb dor [-!nt fernungsbereichc von 90 bis 45Om gelegen sind. In Hiniück auf die geforderte höhere Empfindlichkci eines derartigen Systems ist auch das Signal-zu Geräusch-Verhältnis bei dem 90-in-Punkt noch trag bar, um das Sperrsystem bei geringen Synchroni sationsstönmgen zu triggern. Dm ein Mischen be naehbarter Frequenzen bei großen Entfernungs bereichen zu verhindern, kann es vorteilhaft sein derart zu tasten, daß die Kanäle nur während de letzten Viertels der Sendeperiode für jede I requen geöffnet werden.

Bei Systemen mit niedriger Empfindlichkeil kau

4" es vorteilhaft sein, Dopplersignalc aus dem niedrige Dopplcrdifferenzfrcqucnzkanal in einer Phasenvei gleichsstufe zu vergleichen und die Dopplcrsignale au dem mittleren und dem hohen Dopplcrfrcqucnzkan; in einer ähnlichen Vergleichsstiife zu vergleichen im dann die zwei Ergebnisse zu mitteln. Auf diese Weisi erhält man Vorteile hinsichtlich des Signal-zu-Ge lausch-Verhältnisses, und zwar über den Niedrig Iloch-Frequenzmeßkanal. was zu dem Zweck \o Nutzen sein kann, einen Ausschluß gegenüber Ot tungsobjekten mit Grenzwertgrößen zu garantieren Gemäß der vorangegangenen Besehreibung des i

F i g. 1 gezeigten Aiisführungsbeispiels wird die Aus gangsgröße des Oszillators 10 zu einem Zirkulator 1 und einer Mischstufe 17 geleitet. Diese Element können weggelassen werden, wenn eine Diode m einer negativen Widerstandscharakteristik als Os/i lator 10 verwendet wird Wenn demzufolge eine Gum Diode, eine Avalanche-Diode oder eine Tunnel-Diotl als Oszillator 10 verwendet wird, so sind die Miscl stufe 17 und der Zirkulator 13 nicht erforderlich, d jede dieser Dioden eine Selbstmischfunktion aufwei so daß also die Dopplersignale selbst innerhalb deDioden erzeugt werden. Wenn ein derartiges Sysier verwendet wird, dann kann der Eingangsanschluß Jc Verstärkers 18 mit einem Widerstand verbünde werden, der in dem Oszillator enthalten ist, und di Dopplerfrequenzen können direkt von dem Oszillato Mischelement abgegriffen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Dauerstrich-Dopplerradargerät, welches ein Sperrsignal in Abhängigkeit von Reflexionen von Oru:ngsobjekten erzeugt, die jenseits einer vorgewählten Entfernung gelegen sind, mit einem Sender zum Erzeugen einer veränderlichen \usgangsfrequen/. so daß drei diskrete Frequenzen aufeinanderfolgend gesendet werden, weiter mit ic einem Empfänger zum Empfangen der voi. einem Ortungsobjekt, welches eine Relativ geschwindigkeit zu dem Gerät aufweist, reflektierten Signale, um aur. diesen Signalen ein Dopplersignal für jede gesendete Frequenz zu erzeugen, mit drei Doppler- -.3 kanälen, einer Tasteinrichlung, um jedes der Dopplersignale einem individuellen Dopplerkanal zuzuführen, derart, daß getrennte Dopplersignale aus den Kanälen abgegeben werden, weiter mit einem ersten Phasendetcktor, dem ein erstes Paar der Dopplersignale zugeführt wird und der aus diesem Dopplersignalpaar ein Entfernungssignal erzeugt, welches die Entfernung zwischen dem Ortungsobjekt und dem Gerät wiedergibt, sowie mit einem zweiten Phasendetektor, dem ein zweites Dopplersignalpaar zugeführt wird und der aus diesem Dopplersignalpaar ein Grobentfernungssignal erzeugt, welches die Grobentfernung zwischen dem Ortungsobjekt und dem Gerät wiedergibt, dadurch gekennzeichnet, daß an dem zweiten Phasendetektor (33) eine Schwellenschaltung (34) angeschlossen ist, die das Sperrsignal erzeugt, wenn das Grobentfernungssignal eine Amplitude aufweist, die größer als ein vorgegebener Wert ist.

2. Radargerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Paar der Dopplersignale (/,/,, /,/₃), welches dem ersten Phasendetektor (29) zugeführt wird, aus Dopplersignalen besteht, die der höchsten und der niedrigsten (Zi' /3) der drei ausgesendeten Frequenzen (/,, /₂, J₃) entspricht.

3. Radargerät nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Tasteinrichtung (19, 21) eine eine Tastspannung (K₁, K₂, K₃) erzeugende Vorrichtung (19) enthält, um einzeln die Dopplerkanäle (21, 22, 28; 21, 23, 26; 21, 24, 27) nur während eines Abschnitts der Sendeperiode der entsprechenden gesendeten Frequenz zu öffnen, der die letzte Hälfte jeder Sendeperiode ausmacht.

4. Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sender einen auf eine Spannung (K) ansprechenden Oszillator (10) enthält, wobei die Tasleinrichtung (19, 21) eine eine Modulationsspannung erzeugende Vorrichtung (19) enthält, um die dem Oszillator (10) zugeführte Spannung derart zu verändern, daß die drei Frequenzen (/„ /₂, /_a) aufeinanderfolgend erzeugt werden.

60 ALus«Mn«sfrcquenz, so daß drei diskrete Frequenzen aufeinanderfolgend gesendet werden, weiter mit einem Empfänger zum Empfangen der von einem Ortungsubjekt welches eine Relativgeschwindigke.t zu dem Gerät aufweist, reflektierten Signale, um aus die,,; Signalen ein Dopplersignal für jede gesendete 1 ■,-.;-quenz zu erzeugen, mit drei Dopplerkanalen, e:;:r Tasteinrichtung, um jedes der Dopplersignale ejr.un individuellen Do_rp!erkar.al zuzuführen, derart. ^U getrennte Dopplersignale aus den Kanälen abgegor.·.^ werden weiter mit einem ersten Phasendetektor, .km ein erster Paar der Dopplersignale zugeführt wird u;d der aus diesem Dopplersignalpaar ein Entfernung--signal erzeugt, welches die Entfernung zwischen dein Ortunesobjekt und dem Gerät wiedergibt, sowie r.H einem' zveiten Phasendetektor, dem ein zwk-, Dopplersisnalpaar zugeführt wird und der aus die„ m Dopplersignalpaar ein Grobentfernungssignal erzeugt, welches die Gasentfernung zwischen u,m Ortungsobjekt und dem Gerät wiedergibt.

Die Verwendung von Doppler-Radarsystemen /um Bestimmen der Entfernung und Entfernungsänderurig zwischen sich relativ zueinander bewegenden Gegenständen ist gut bekannt. Bei Doppler-Radarsystemen läßt sich die relativ, Geschwindigkeit zwischen iv.ei sich relativ zueinander bewegenden Gegenständen durch folgende Beziehung ausdrücken: