DE2620990B2 - Verfahren zur Überprüfung von Sende/Empfangs-Umschaltern in Monopuls-Dopplef-Radargeräten mittels eines Prüfsignals - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betritt ein Verfahren zur r> Überprüfung der Funktionsfähigkeit von in nach dem Monopuls-Summe/Differenz-Prinzip arbeitenden Impuls-Doppler-Radargeräten vorhandenen Sende/Empfangs-Umschaltern durch Messung der relativen Durchlaßdämpfung mittels eines in das Empfangssystem 4» zwischen Antenne und nachgeschaltelem Radar-Komparator eingespeisten Mikrowellenprüfsignals, welche Sende/Empfangs-Umschalter zum Schutz von Empfangsteilen während der Einspeisung der Sendeleistung in das Hohlleitersystem dienen. 4-,

In Radargeräten mit gemeinsamer Sende- und Empfangsantenne finden Sperrzellen (engl. »TR-Tube«, »ATR-Tube« im Duplexer) zur raschen Umschaltung der Antenne zwischen Sender und Empfänger Verwendung. Sende/Empfangs-Umschalter müssen gleichzeitig ■-,» den Empfänger vor der hohen HF-Energie des Senders schützen und dürfen sowohl im Sende- wie auch im Empfangspfad nur minimale Dämpfungsverlusle, zeitliche Verzögerungen und Verzerrungen verursachen.

Besonders hohe Anforderungen an die Sende/Emp- -,-, fangs-Umschalter werden bei Anwendung in auf relativ kleinen Zeilentfernungen arbeitenden Impuls-Radargeräten gestellt. Die entsprechend kurzen Impulslaufzeiten verlangen extrem kurze, reproduzierbare Schaltzeiten. Es ist daher naheliegend, den Funktionszusland w> eines derart wichtigen Elementes periodisch, mindestens jedoch vor Inbetriebnahme eines Radargerätes, zu überprüfen.

Aus DE-AS 10 75 685 ist beispielsweise eine Einrichtung zur periodischen, umfassenden Gesamtprüfling η5 eines Radargerätes bekannt. Durch eine Reihe von Messungen, u.a. auch der Empfängerempfindlichkeit können damit Fehler eingegrenzt werden. Ein defekter Sende/Empfangs-Umschalier könnte mit dem entsprechenden, einrichtungsbedingten Aufwand ebenfalls festgestellt werden.

Grundsätzlich können Sende/Empfangs-Umschaller verschiedenartig aufgebaut sein (vgl. M. S k ο I η i k, Radar Handbook, McGraw-Hill, 1970, Chapter 8.6), doch lassen alle Arten durch Messung der relativen Durchlaßdämpfung Rückschlüsse auf ihren Funktionszustand zu. Bei beispielsweise nach dem Gli/nmentladungsprinzip arbeitenden Sende/Empfangs-Umschaltern (Sperrzellen) können durch Adsorption von Gasmolekülen durch die Elektroden verringerte Gasdrucke im Innern der Sperrzelle bzw. Röhre auftreten. Dies bewirkt entsprechend erhöhte Regi.-nerationszeiten (Entionisierung) der Röhre nach jedem Sendeimpuls und führt, insbesondere bei Kurz-Distanzmessungen, zum Ausfall des Radargerätes. Eine derartige, betriebszeitbedingte Veränderung der Sperrcharakteristik kann rechtzeitig durch Messung der absoluten Durchlaßdämpfung oder durch Vergleichsmessungen (relative Durchlaßdämpfung) bei unterschiedlichen Signalflüssen erfaßt werden.

Die Erfindung hat die Aufgabe, eine periodische Überprüfung von in Impuls-Doppler-Radargeräten der eingangs genannten Art eingebauten Sende/Empfangs-Umschaltern zu ermöglichen. Diese Überprüfung soll mit einfachen, im Radargerät-Unterha-!·. gebräuchlichen Mitteln durchfühl oar sein und einen minimalen Zeitaufwand erfordern. Gleichzeitig soll die Prüfung auch in ein rechnergesteuertes Gesamtprüfprogramm integriert werden können, ohne daß deshalb größere Modifikationen am bereits bestehenden Radargerät erforderlich sind.

Das erfindungsgemäße Verfahren ist dadurch gekennzeichnet, daß an den Winkelfehlerspannungsausgängen bei angeschaltetem Radarsender ein erster Seitenwinkel-Fehlerspannungswert und ein erster Höhenwinkel-Fehlerspannungswert und bei nicht angeschaltetem Radarsender ein zweiter Seitenwinkel-Fehlerspannungswert und ein zweiter ί ,'öhenwinkel-Fehlerspannungswert gemessen werden und daß das Vorhandensein eines Unterschiedes zwischen dem gemessenen ersten und dem gemessenen zweiten Seitenwinkel-Fehlerspannungswert und/oder eines Unterschiedes zwischen dem gemessenen ersten und dem gemessenen zweiten Höhenwinkel-Fehlerspannungswert als Hinweis auf einen defekten Scnde/Empfangs-Umschalter verwendet wird.

Das erfindungsgemäße Verfahren löst die geforderten Aufgaben, gestattet eine sichere Beurteilung der Funktionsfähigkeit der Sende/Empfangs-Umschalter und läßt sich bei jeder Art von Sende/Empfangs-Um-Sfhalter anwenden.

An Hand einer Zeichnung wird nachfolgend in einem Ausführungsbeispiel die Anwendung des erfinderischen Verfahrens gezeigt.

Im Schaltbild ist, stark vereinfacht, ein Impuls-Dopp-Icr-Radargerät dargestellt.

Eine Radarantenne R ist über Hohlleiter a, b, c, d mit einem Komparator K verbunden. Hohlleiter d weist eine Testsignal-Einspeisung Td auf. Komparator K ist mil seinen drei Ausgangskanälen Δα., Δλ und Σ zu je einer korrespondierenden Sperrzelle TRa., TRX, TR2 mil nachfolgender Mischstufe Ma,, MX, ΜΣ geführt. Nachgeschaltet sind je eine für sämtliche Kanäle gemeinsame Videosignal-Verarbeitungsstufe VV und eine Dopplersignal-Verarbcitungsstufc DV. Die Dopplersignal-Verarbeitungsstufe DVgibt an ihrem Ausgang

Seiienwinkelinformaiion κλ und Höhenwinkelinforniation εΧ ab. Im Sende/Empfangs-Umschalter TRl sind von einem Sender S abgegebene Sende-Impulse SI zugeführt. In Mischsiufen Mx, MX, MI ist ein von einem Mikrowellenoszillator Oz erzeugtes Signal f/. eingespeist.

Die Funktionsweise eines Impuls-Doppler-Radarempfängers ist bekannt; ebenso seine schaliungsmäßige Zuordnung zum gesamten Radargerät.

So ist grundsätzlich bekannt, vgl. z. B. Merrill Skolnik: Radar Handbook. Seite 21 - 12, aus den von den vier Primärstrahlern A, B, C, D empfangenen Signalen a, b. c, dem Summensignal

Σ = a + b + c+ d
und zwei Differenzsignale

Δχ = (a + c) - (b + d) ΔΧ = (a+b) - (x + d)

im Radar-Komparator K zu bilden. Dabei ist aus diesem Radar-Handbuch (Seite 21 -26, Zeile 28) ebenfalls bekannt, daß Winkelfehlerspannungen proportional zu den durch ein Summensignal normierten Diiferenzsignalen sind.

Zur Überprüfung der Funktionsfähigkeit der Sende/ Empfangs-Umschalter wird erfindungsgemäß zunächst mit angeschaltetem Radarsender ein beispielsweise von einem Prüf-Oszillator stammendes Mikrowellensignal td mit konstanter Amplitude und Frequenz der Testsignal-Einspeisung Td zugeführt. Entsprechend der bekannten Funktionsweise eines solchen Radar-Komparators tritt das Mikrowellensignal an sämtlichen drei Ausgangskanälen nach den Formeln

auf und wird über die Sende/Empfangs-Umschalter TRtx, TRX. TRI an die Mischstufen Met, MX, Ml weitergeführt. Die Mischstufen Mix, MX, ΜΣ setzen das Mikrowellensignal in bekannter Weise auf eine Zwischenfrequenz um und behandeln dieses derart gewonnene Mikrowellensignal in der nachfolgenden Videosignal-Verarbeitungsstufe VKund Dopplersignal-Verarbeitungsstufe DV .systemgemäß. Dementsprechend stellen sich an den Ausgängen ntx und ?.X folgende relative Fchlerspannungswerte ein:

= I Wird nun der Radarsender ausgeschaltet, so tritt das Mikrowellensignal an sämtlichen drei Ausgangskanälen nach den Formeln

Σ" - ij

auf, 4#"^ie Signale a, b, c, d nunmehr den Wert Null aufweisen.lind gelangen in bekannter Weise über die Sende/Empfangs-Umschalter TRa. TR}., TRI die Mischstufen Mix, MX, ΜΣ, die Videosignal-Verarbeitungsstufe KVund die Dopplersignal-Verarbeitungsstufe D Κ systemgemäß.

Dementsprechend stellen sich an den Ausgängen t/x und tX folgende relative Fehlerspannungswerte ein:

1.1 1.1

da die von Fcst/.eichen stammenden Signale a. b, c, d in den Dopplerfiltern unterdrückt werden. Die Ausgänge ειχ und ελ entsprechen den Seitenwinkel- bzw. Höhenwinkelinformationcn. sogenannten Fehlerspannungen von konstanter, auf die übliche Art im Radargerät, z. B, am Sichtgerät, ablesbarer Höhe,

Bei ideal arbeitendem Sende/Empfangs-Umschilier tritt daher beim Messen sowohl mit angeschaltetem Radarsc.ider als auch ohne diesen (S) keine Veränderung der Fehlerspannungswerte auf. Je nach Art der Sende/Empfangs-Umschalter sowie entsprechend ihrem Funktionszusland ergibt sich jedoch beim Messen mit angeschaltetem Radarsender eine mehr oder weniger große Einwirkung der Sendersignale auf den gesamten Empfänger und bewirkt eine entsprechende Änderung der Fehlerspannungswerte.

Durch die erste Messung ohne angeschaltetes Sendersignal und eine zweite Messung mit angeschaltetem Sendersignal läßt sich eine relative Durchlaßdämpfung bestimmen. Die Genauigkeit des Verfahrens ist hauptsächlich durch die verwendeten Meßmittel bestimmt. Relative Dämpfungsverluste von ca. I dB lassen sich mit den üblichen Meßmitteln bereits mit Sicherheit feststellen; somit ergibt sich ein genügend genaues KriitTium für eine Routineprüfung von Sende/Empiangs-Umichaltern.

Diese Art von Prüfung hat neben den bereits erwähnten Vorteilen den Vorzug einer Messung unter Betriebsbedingungen und verhindert trotzdem, durch Vergleich der Fehlerspannungen nach der Dopplersignal-Verarbeitung DV, eine Störung der Prüfung durch sogenannte Festzeichen. Die beschriebene Prüfung kann folglich bei direkt auf ein unbewegtes Ziel ausgerichteter Radarantenne oder auch bei durch die Seitenkeulen der Antennencharakteristik gegeben, nuteilweiscr Bestrahlung eines unbewegten Zieles erfolgen.

Bei Radargeräten, die zusätzliche Winkelfehler-A u> wcrtekanäle besitzen, die zu verschiedenen Zeilen nach dem Sendeimpuls arbeiten, kann ein Realtivvergleich von zwei Fehlerspannungen, gemessen zu verschiedenen Zeiten nach einem einzelnen Sendeimpuls, zur Bestimmung der Regenerationsfähigkeit der Sperrzöllen, ausgewertet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Oberprüfung der Funkiionsfähigkeit von in nach dem Monopuls-Summe/Oifferenz-Prinzip arbeitenden Impuls-Doppler-Radargeräten vorhandenen Sende/Empfangs-Umschaltern durch Messung der relativen Durchlaßdämpfung mittels eines in das Empfangssystem zwischen Antenne und dem nachgeschalteten Radar-Komparator eingespeisten Mikrowellenprüfsignals, welche Sende/ Empfangs-Umschalter zum Schutz von Empfangsteilen während der Einspeisung der Sendeleistung in das Hohlleitersystem dienen, dadurch gekennzeichnet, daß an den Winkelfehlerspannungsausgängen (eä, ελ) bei angeschaltetem Radarsender (S) ein erster Seitenwinkel-Fehlerspannungswert (ε'α) und ein erster Höhenwinkel-Fehlerspannungswert (ε'λ) und bei nicht angeschaltetem Radarsender ein zweiter Seitenwinkel-Fehlerspannungswert (ε"α) und ein zweiter Höhenwinkel-Fehlerspan nungswert (ε"λ) gemessen werden und das Vorhan densein eines Unterschiedes (ε'α —ε"/χ) zwischen dem gemessenen ersten und dem gemessenen zweiten Seitenwinkel-Fehlerspannungswert und/ oder eines Unterschiedes (ε'λ—ε"λ) zwischen dem gemessenen ersten und derr gemessenen zweiten Höhenwinkel-Fehlerspannungswert als Hinweis auf einen defekten Sende/Empfangs-Umschalter (TRa., TRX, TR2) verwendet wird. so