DE2620990C3 - Verfahren zur Überprüfung von Sende/Empfangs-Umschaltern in Monopuls-Doppler-Radargeräten mittels eines Prüfsignals - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur 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 Empiangssystem zwischen Antenne und nachgeschaltetem Radar-Komparator eingespeisten Mikrowellenprüfsignals, welche Sende/Empfangs-Umschalter zum Schutz von Empfangsteilen während der Einspeisung der Sendeleistung in das Hohlleitersystem dienen.

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 Dämpfungsverluste, zeitliche Verzögerungen und Verzerrungen verursachen.

Besonders hohe Anforderungen an die Sende/Empfangs-Umschalter werden bei Anwendung in auf relativ kleinen Zeilentfernungen arbeitenden Impuls-Radargeräten gestellt. Die entsprechend kurzen Impulslaufzeiten verlangen extrem kurce, reproduzierbare Schaltzeiten. Es ist daher naheliegend, den Funktionszustand 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 Gesamtprüfung eines Radargerätes bekannt. Durch eine Reihe von Messungen, u.a. auch der Empfängerempfindlichkeit können damit Fehler eingegrenzt werden. Ein defekter Sende/Empfangs-Umschalter könnte mit dem entsprechenden, einrichtungsbedingten Aufwand ebenfalls festgestellt werden.

Grundsätzlich können Sende/Empfangs-Umschalter verschiedenartig aufgebaut sein (vgL M.Skolnik, Radar Handbook, McGraw-Hill, 1970, Chapter &S). doch lassen alle Arten durch Messung der relativen Durchlaßdämpfung Rückschlüsse auf ihren Funktionszustand zu. Bei beispielsweise nach dem Glimmentladungsprinzip 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 Regenerationszeiten (Entionisierung) der Röhre nach jedem Sendeimpuls und fährt, 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-Unterhalt gebräuchlichen Mitteln durchführbar 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 Höhenwinkel-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 Sende/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-Umschalter anwenden.

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

Im Schaltbild ist, stark vereinfacht, ein Impuls-Doppler-Radargerät dargestellt

Eine Radarantenne R ist über Hohlleiter a.b. cd mit einem Komparator K verbunden. Hohlleiter d weist eine Testsignal-Einspeisung Td auf. Komparator K ist mit seinen drei Ausgangskanälen Aot, Δλ und Σ zu je einer korrespondierenden Sperrzelle TRo, TRX, TRI mit nachfolgender Mischstufe Met., Mk, ΜΣ geführt Nachgeschaltet sind je eine für sämtliche Kanäle gemeinsame Videosignal-Verarbeitungsstufe W und eine Dopplersignal-Verarbeitungsstufe DV. Die Dopplersignal-Verarbeitungsstufe DVgibt an ihrem Ausgang

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Seitenwinkelinformation βλ und Höhenwinkelinformation ελ ab. Im Sende/Empfangs-Umschalter ΤΗΣ sind von einem Sender 5 abgegebene Sende-lmpulse Sl zugeführt In Mischstufen Moc, MX, ΜΣ ist <än von einem Mikroweilenosziläator Qz erzeugtes Signal fz eingespeist

Die Funktionsweise eines Impuis-Doppler-Radarempfängers ist bekannt; ebenso seine schaltungsmäßige 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, dein Summensignal

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

Δλ = (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 Differenzsignalen sind.

Zur Oberprüfung 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

Σ' =a+b+c+(d+tj) Δ'λ = (a + c)- (b + (d + Δ'Χ = (a + b)- (c+ (d +

auf und wird über die Sende/Empfangs-Umschalter TRx, TRX, TRΣ an die Mischstufen Mx, MX, ΜΣ weitergeführt Die Mischstufen Mx, MX, ΜΣ setzen das Mikrowellensignal in bekannter Weise auf eine Zwischenfrequenz um und behandeln dieses derart gewonnene Mikrowellensignal in der nachfolgenden Videosignal-Verarbeitungsstufe Wund Dopplersignal-Verarbeitungsstufe DV systemgemäß. Dementsprechend stellen sich an den Ausgängen ε<χ und ελ folgende relative Fehlersnannungswerte ein:

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

td

ta
-t.

= 1

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

auf, da die Signale a, b, c, d nunmehr den Wert Null aufweisen, und gelangen in bekannter Weise über die Sende/Empfangs-Umschalter TRoc, TRX, TÄ2 die Mischstufen Mx, MX, ΜΣ, die Videosignal-Verarbeitungsstufe Wund die Dopplersignal-Verarbeitungsstufe DVsystemgemäß.

Dementsprechend stellen sich an den Ausgängen βλ und ελ folgende relative Fehlerspannungswerte ein:

Bei ideal arbeitendem Sende/Empfangs-Umschalter

2s tritt daher beim Messen sowohl mit angeschaltetem Radarsender als auch ohne diesen (S) keine Veränderung der Fehlerspannungswerte auf. Je nach Art der Sende/Empfangs-Umschalter sowie entsprechend ihrem Funktionszustand 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. 1 dB lassen sich mit den üblichen Meßmitteln bereits mit Sicherheit feststellen; somit ergibt sich ein genügend genaues Kriterium für eine Routineprüfung von Sende/Empfangs-Umschaltern.
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, nur teilweiser Bestrahlung eines unbewegten Zieles erfolgen.

Bei Radargeräten, die zusätzliche Winkelfehler-Auswertekanäle besitzen, die zu verschiedenen Zeiten nach dem Sendeimpuls arbeiten, kann ein Realtivvergleich von zwei Fehlerspannungen, gemessen zu verschiedenen Zeiten nach einem einzelnen Sendeimpuls, zur Bestimmung der Regenerationsfähigkeit der Sperrzellen, ausgewertet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Oberprüfung 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 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 Winkelfehlerspannungs- ausgängen (eec, ελ) bei angeschaltetem Radarsender (S) ein erster Seitenwinkel-Fehlerspannucgswert (ε'«) und ein erster Höbenwinkel-Fehlerspannungswert (ε'Λ) und bei nicht angeschaltetem Radarsender ein zweiter Seitenwinkel-Fehlerspannungswert (ε"α) und ein zweiter Höhenwinkel-Fehlerspannungswert (ε"λ) gemessen werden und das Vorhandensein eines Unterschiedes (ε'α-ε"α) zwischen dem gemessenen ersten und dem gemessenen zweiten Seitenwinkel-Fehlerspannungswert und/ oder eines Unterschiedes (ε'λ-ε"λ) zwischen dem gemessenen ersten und dem gemessenen zweiten Höhenwinkel-Fehlerspannungswert als Hinweis auf einen defekten Sende/Empfangs-Umschalter (TRa, TRK, TRZ) verwendet wird.