DE2519986B2 - Meßhilfseinrichtung für Radargeräte mit Empfangs- und Rücksendeantenne zum Simulieren entfernter Zielobjekte - Google Patents
Meßhilfseinrichtung für Radargeräte mit Empfangs- und Rücksendeantenne zum Simulieren entfernter ZielobjekteInfo
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Description
κι
Die Erfindung betrifft eine Meßhilfseinrichtung für Radargeräte zum Simulieren von Zielobjekten mit einer
Mikrowellenantenne zum Empfang der von der Antenne des Radargerätes ausgestrahlten Radarsignale
und zur Rücksendung der simulierten Echosignale zur Radarantenne, mit einem eine größere Entfernung der
Zielobjekte simulierenden Dämpfungsmittel für die Signale und mit einem nichtreflektierenden, im Abstand
vor der Mikrowellenantenne angeordneten Schirm.
Wie bekannt, bestehl ein Radargerät aus verhältnismäßig
komplexen elektronischen Einrichtungen und seine technischen Eigenschaften und seine Leistungsfähigkeit
müssen strengen Betriebserfordernissen genügen. Während die verschiedenen Bauelemente und
Sub-Systeme, aus denen die elektronischen Einrichtungen 'zusammengesetzt sind, während der Herstellung
und ir. einem gewissen Grade auch am Einsatzort geprüft werden können, ist es außerordentlich schwierig,
die Gesamt-Betriebseigenschaften auf einfache Weise nachzuprüfen. Eine Möglichkeit, nach der die
Gesamt-Betriebseigenschaften gemessen werden können, ohne daß ein wirkliches Ziel im Fernfeld-Bereich
des Radargeräts (typischerweise mehr als etwa 800 m, und häufig viele Kilometer entfernt) angeordnet werden
muß, erfordert die Verwendung eines simulierten Zieles.
Dazu wird eine Simulations-Einrichtung in der Nähe der Radarantenne angeordnet; nach dem Empfang
verarbeitet diese Simulationseinrichtung das übertragene Radarsignal, bewirkt eine passende Verzögerung,
ändert die Frequenz des Radarsignals (wenn Doppler-Verschiebungen simuliert werden sollen) und strahlt das
sich so ergebende Signal zurück zur Radar-Antenne.
Eine Meßhilfseinrichtung der eingangs genannten Gattung wird also zur Überprüfung der Eigenschaften
von Radargeräten vor deren Installierung am Einsatzort verwendet. Dabei wird das Fernfeld des Radargerätes
dadurch simuliert, daß in der Nähe der Radarantenne des zu überprüfenden Radargerätes eine Simulationseinrichlung
angeordnet wird. Diese Simulationseinrichtung dämpft das von der Antenne dos Radargerätes
abgestrahlte Signal derart, daß das von der Antenne der Simulationseinrichtung empfangene Signal dem Signal
entspricht, das im Fernfeld des zu überprüfenden Radargerätes auftreten würde.
Eine Meßhilfseinrichtung der eingangs genannten Gattung ist bereits in der DE-AS 12 64 539 beschrieben.
Dieses zur Überprüfung von in Flugzeugen eingebauten Radargeräten dienende Gerät bewirkt die eine größere
Entfernung der Zielobjekte simulierende Dämpfung durch einen elektronischen Abschwächer, der entsprechend
der vorgewählten Entfernung und Betriebsfrequenz einstellbar ist. Der nichtreflektierende Schirm ist
hierbei nicht mit der Meßhilfseinrichtung selbst verbunden, sondern wird durch die Radarhaubc des
Flugzeuges gebildet.
In der US-PS 32 54 340 ist eine Vorrichtung zur
Kopplung eines Echosignal-Simulators mit einem Radargerät beschrieben. Zur Vermeidung unerwünschter
Reflexionen ist diese Koppelvorrichtung mit einer im Abstand zur Antenne angeordneten dielektrischen
Linse ausgestattet, wobei die Antenne und die Linse in
einem mit absorbierendem Material ausgeschlagenen Gehäuse angeordnet sind. Die eine Entfernung der
Zielobjekte simulierende Dämpfung wird ebenfalls in der Simulator-Einrichtung mit elektronischen Mitteln
erzielt.
Nachteilig ist bei den bekannten Meßhilfseinrichtungen, daß einerseits bei vertretbarem Aufwand die
Meßgenauigkeit gering ist, da die Dämpfung mit elektronischen Mitteln nur in einem sehr schmalen
Frequenzband mit ausreichender Gleichmäßigkeit erzielbar ist.
Nach dem Stand der Technik ist auch bereits ein Absorber für elektromagnetische Wellen bekannt
(DE-AS 12 80 997), bei dem in Einfallsrichtung der Wellen vor einer vollständig reflektierenden Wand
dielektrische und leitende, in sich geschlossene Schichten in der Weise alternierend aufeinanderfolgen, daß
jede leitende Schicht zwischen zwei dielektrischen Schichten liegt und die Leitwerte der leitenden
Schichten in Richtung auf die reflektierende Wand hin zunehmen. Durch diese Anordnung soll gewährleistet
werden, daß einerseits der Reflexionsfaktor für eine möglichst große Anzahl von Frequenzen der einfallenden
elektromagnetischen Wellen exakt Null ist und zwischen diesen Frequenzen einen geringen Wert
aufweist, und daß andererseits bei großer Eigenfestigkeit ein niedriges Gewicht und eine geringe Dicke
ermöglicht werden. Das Anwendungsgebiet dieses Absorbers liegt in der vollständigen Absorption eines
Mikrowellensignals, wobei verhindert werden soll, daß irgendein auch nur geringer Anteil der Mikrowel'anstrahlung
von einem an sich reflektierenden Körper, der jedoch mit der Absorberschicht bedeckt ist, reflektiert
wird.
Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine Meßhilfseinrichtung der eingangs
genannten Gattung zu schaffen, bei der auf konstruktiv einfache Weise in einem weiten Frequenzbereich eine
hohe Meßgenauigkeit erzielbar ist.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der nichtreflektierende Schirm zugleich als
Dämpfungsmittel dient, in dem er als Dämpfungsschirm ausgebildet ist.
Durch diese erfindungsgemäße Anordnung erreicht man nicht nur eine besonders einfache Lösung der
gestellten Aufgabe, sondern zusätzlich noch bei geringer Baugröße die Möglichkeit, daß der Dämpfungsschirm
durch entsprechende Ausbildung an den jeweiligen Frequenzbereich des Radargeräts ohne
Veränderung der übrigen Aufbauten angepaßt werden kann.
Besonders bevorzugte Weiterbildungen und Ausführungsformen der erfindungsgemäßen Meßeinrichtung
sind in den Unteransprüchen gekennzeichnet.
Die Erfindung wird im folgenden anhand eines Ausführungsbeispies unter Bezugnahme auf die Zeichnung
näher erläutert; es zeigt
F i g. 1 in schematischer Darstellung eine Meßhilfseinrichtung
für Radargeräte gemäß der Erfindung und
Fig. 2 im einzelnen einen in dieser Meßhilfseinrichtung
enthaltenen nichtreflektierenden Dämpfungsschirm.
Wie in F i g. 1 dargestellt ist, ist eine hohle
rohrförmige Kammer 1 mit einer Parabolantenne 2 ausgestattet, die das ansonsten offene Ende der
Kammer abschließt. Die Parabolantenne 2 ist mit einer konkaven gekrümmten Oberfläche, wie dargestellt,
ausgestattet. Die Gestalt des Querschnitts der Kammer
1 ist nicht von kritischer Bedeutung, sie ist in diesem Fall
rechteckig. Am anderen Ende der Kammer 1, entgegengesetzt zu dem Ende, an dem die Antenne 2
angeordnet ist, ist eine weitere, allgemein ähnliche
-, Parabolantenne 3 vorgesehen, die einen Teil des zu
prüfenden Radargeräts bildet. Das Radargerät bzw. Funkmeßgerät ist allgemein mit dem Bezugszeichen 4
versehen, die Simulations-Ausrüstung, die der Antenne
2 zugeordnet ist, ist mit dem Bezugszeichen 21 versehen. Die Eigenschaften bzw. das Wesen und die Wirkungsweise
der Simulations-Ausriistung hängt vollständig von dem zu prüfenden Radargerät ab und kann daher
irgendeine passende Form annehmen. Zwischen den zwei Antennen 2 und 3 ist ein dünner Schirm 5
ι -, angeordnet. Der Schirm 5 ist im einzelnen in der F i g. 2
dargestellt. Er besteht aus einer Mittelplatte 6 aus einem Material, das aus einer Mischung von Harz und
Carbonyl-Pulver besteht, wobei diese Mittelplatte zwischen zwei weitere Platten 7 und 8 eingefügt ist. Die
_>o Platten 7 und 8 sind einander in jeder Hinsicht gleich: sie
weisen die gleiche Dicke auf und sind beide aus massivem Polystyrol.
Die dielektrischen Konstanten der Platten 6, 7 und 8 und die Dicke der Platten 7 und 8 sind so ausgewählt.
>-, daß Mikrowellen-Energie mit einer bestimmten Frequenz,
die a'.if den Schirm 5 einfällt, im wesentlichen von dem Schirm nicht reflektiert wird und durch den Schirm
mit einer vorbestimmten Abschwächung bzw. Dämpfung hindurchgeht, die von den Eigenschaften bzw. der
jo Beschaffenheit der Schichten 6, 7, 8 abhängt. Die
dielektrische Konstante von Polystyrol beträgt etwa 2.5. Anstelle von Polystyrol könnte für die Schichten 7 und 8
auch PTFE (Polytetrafluoräthylen) verwendet werden; dieses Material hat eine dielektrische Konstante von
η etwa 2,1. Diese beiden Materialien zeigen sehr geringe
Verluste, d. h. sie bewirken selbst eine sehr geringe Dämpfung bzw. Abschwächung. Wahlweise könnten die
Platten 7 und 8 aus dem gleichen Harz geformt wurden,
das beim Aufbau der Mittelplatte 6 verwendet wird,
in jedoch ist dieses Material mit größeren Verlusten
behaftet, obwohl es vom Herstelliingsstandpunkt zufriedenstellender sein kann.
Damit der Schirm im wesentlichen nicht reflektierend ist für eine einfallende Energie mit der Wellenlänge /.
π (im Vakuum), muß die Dicke c/für jede der Schichten 7
und 8 gegeben sein durch
ti C/> 1 Il
4;
wobei f/die dielektrische Konstante der Schichten 7 und
8 ist, und angenommen wird, daß die Permeabilität gleich Eins sei. ρ ist eine ganze Zahl, und in einem
praktischen Fall, indem p=0, gilt
,1
Ein zusätzliches Erfordernis für die nichtreflektierende Eigenschaft ist, daß ti = \fei,\ wobei f., die dielektrische
Konstante der Schicht 6 ist.
/*'if diese Weise wird ein passendes dielektrisches
Material für die Schichten 7 und 8 ausgewählt, das einen vorbestimmten Wert von et aufweist, und die Dicke
jeder Lage wird gemäß der oben angegebenen Beziehung für d vorgesehen. In diesem Fall wird der
erforderliche Wert für i-:, durch die Beziehung fi-\'f.,
bestimmt, und der Wert von Ea der Schicht 6 kann durch
das Verhältnis von Carbonyi-Pulver und Harz, aus dem die Schicht zusammengesetzt ist, gesteuert werden. Die
Dicke der Schicht 6 beeinflußt die Reflexionseigenschaften des Schirms nicht und kann ausschließlich unter
Berücksichtigung der Dämpfungseigenschaften der Meßhilfseinrichtng für Radargeräte ausgewählt werden.
Es soll angemerkt werden, daß die Schichten 7 und 8 selbst eine Dämpfung bzw. Abschwächung bewirken,
die bei der Gesamt-Abschwächung bzw. -Dämpfung, die der Schirm aufweist, in Rechnung gestellt werden muß,
obwohl diese zusätzliche Abschwächung bzw. Dämpfung klein sein wird, wenn die Schichten 7 und 8 aus
Polystyrol bestehen, wie oben erwähnt.
Im Betrieb wird das zu prüfende Radargerät 4 am Ende der Kammer 1 befestigt, so daß seine Parabolantenne
in die Kammer 1 hineinsieht. Es ist in Betracht gezogen, daß auf diese Weise Radargeräte mit einer
körperlich kleinen Antenne geprüft werden, z. B. einer Antenne mit einem Durchmesser zwischen etwa 0,3 m
und 0,6 m. Durch entsprechende bzw. geeignete Dimensionierung der Kammer 1 können jedoch auch
Radargeräte mit viel größeren Antennen verwendet werden.
Bei dem in Fig. 1 dargestellten Beispiel beträgt der
Abstand zwischen den zwei Antennen etwa 50 cm und die Querschnitts-Abmessungen der Kammer 1 betragen
etwa 0,6 m χ 0,6 m.
Das Radargerät 4 sendet seine normale Sequenz von Mikrowellen-Frequenz-Stößen oder -Impulsen und
diese durchlaufen den Schirm 5 und werden von der Parabolantenne 2 empfangen. Der Schirm 5 dämpft
bzw. schwächt die Amplitude der Mikrowellen-Signale, er ruft aber, wie oben erwähnt, keine unerwünschten
Reflexionen hervor. Während jedoch der größte Teil der Mikrowellenenergie, der auf die Antenne 2 einfällt,
an die Simulations-Einrichtung 21 weitergeleitet wird, wird ein gewisser Anteil reflektiert. Der reflektierte
Anteil durchdringt den Schirm 5 (und wird dabei ■·. abgeschwächt), fällt auf die Antenne 3 ein, und ein Teil
davon wird zurückreflektiert durch den Schirm 5 an die Antenne 2, wo er eine kurze Zeitspanne nach dem
ursprünglichen Signal eintrifft. Sowohl das ursprüngliche Signal als auch das reflektierte Signal werden an die
ίο Simulations-Einrichtung 21 weitergeleitet. Das reflektieite
Signal ist durch den Dämpfungsschirm 5 zweimal öfter hindurchgetreten als das ursprüngliche Signal, hat
folglich eine viel stärker verminderte Amplitude und kann somit vernachlässigt werden.
i) Wenn es erforderlich ist, den Schirm 6 in einem
verhältnismäßig weiten Frequenzband zu betreiben, können zusätzliche Schichten 7 vorgesehen werden, um
Reflexionen zu verhindern, die über dieses weitere Band erzeugt werden.
.'o Das Mikrowellen-Frequenzband erstreckt sich von
etwa 1000 MHz bis etwa 300 000 MHz. Die Frequenzen, bei denen die Meßhilfseinrichtung für Radargeräte
gewöhnlich verwendet würde, liegen in der Größenordnung von etwa 13 000MHz, wobei die Wellenlänge λ
r> etwa 2 cm beträgt. Da die Dicke dder Schichten 7 und 8
durch den Ausdruck λ/4 st (wie vorstehend gezeigt)
gegeben ist, kann die Abmessung d leicht gehandhabt werden.
Es soll vermerkt werden, daß die Anwesenheit des
!•ι Schirms 5 einen zusätzlichen Laufweg-Verlust zwischen
den beiden Antennen 2 und 3 hervorruft. Dieser Anstieg des Laufweg-Verlustes ist ein konstanter Wert, der beim
Entwurf der Simulations-Einrichtung 21 berücksichtigt werden kann.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (11)
1. Meßhilfseinrichtung für Radargeräte zum Simulieren von Zielobjekten mit einer Mikrowellenantenne
zum Empfang der von der Antenne des Radargerätes ausgestrahlten Radarsignale und zur
Rücksendung der simulierten Echosignale zur Radarantenne, mit einem eine größere Entfernung
der Zielobjekte simulierenden Dämpfungsmittel für die Signale und mit einem nichtreflektierenden, im
Abstand vor der Mikrowellenantenne angeordneten Schirm, dadurch gekennzeichnet, daß der
nichtreflektierende Schirm zugleich als das Dämpfungsmittel dient, indem er als Dämpfungsschirm (5)
ausgebildet ist
2. Meßhilfseinrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsschirm (5)
austauschbar angeordnet ist.
3. Meßhilfseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine
Einrichtung zur Positionierung der Radarantenne (3) des zu prüfenden Radargerätes (4) in einer
vorbestimmten Entfernung vor dem Dämpfungsschirm (5) vorgesehen ist.
4. Meßhilfseinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Dämpfungsschirm
(5) in einer festen, vorbestimmten Entfernung vor der Mikrowellenantenne (2) der
Meßhilfseinrichtung(21) angeordnet ist.
5. Meßhilfseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß in
einem Gehäuse aus leitendem Metall eine an beiden Enden offene Kammer (1) gebildet ist, daß ein Ende
der Kammer (1) durch die als Parabolantenne ausgebildete Mikrowellenantenne (2) verschlossen
ist, wobei der nichtreflektierende Dämpfungsschirm (5) innerhalb der Kammer (1) im Abstand zu der
Antenne (2) angeordnet und zu dieser ausgerichtet ist, und daß an dem von der Mikrowellenantenne (2)
entfernten Ende der Kammer (1) Einrichtungen zur Aufnahme und Lagerung der Radarantenne (3) des
zu prüfenden Radargeräts (4) vorgesehen sind.
6. Meßhilfseinrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß
der Dämpfungsschirm (5) eine erste Schicht (6) von verlustbehaftetem Material zwischen zwei Schichten
(7, 8) aus Material mit geringen Verlusten und gleicher Dicke aufweist, wobei das Verhältnis der
Dielektrizitätskonstanten jeder Schicht (6, 7, 8) derart gewählt ist, daß der Dämpfungsschirm (5)
insgesamt für die Betriebsfrequenzen im wesentlichen nichtreflektierend ist.
7. Meßhilfseinrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schicht (6) aus
homogenen in einem Bindemittel verteiltem, leitendem Pulver oder Partikeln besteht.
8. Meßhilfseinrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Bindemittel ein aushärtbares
Harz ist.
9. Meßhilfseinrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Partikel oder das
Pulver aus Carbonyl-Eisen bestehen.
10. Meßhilfseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Material (7, 8) mit geringen Verlusten aus Polystyrol oder Polytetrafluorethylen besteht.
11. Meßhilfseinrichtung nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß das
Material (7,8) mit geringen Verlusten ein aushärtbares Harz isL
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