DE2627783A1

DE2627783A1 - Filtersystem zum aussondern eines bestimmten frequenzbandes, insbesondere fuer radaranlagen

Info

Publication number: DE2627783A1
Application number: DE19762627783
Authority: DE
Inventors: Richard Maynard Marshall
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1975-06-23
Filing date: 1976-06-22
Publication date: 1977-01-13
Also published as: JPS522359A; CH612041A5; DE2627783B2; ES445187A1; FR2315779B1; JPS6128950B2; ES450342A1; US4023166A; FR2315779A1; GB1524894A; AU497362B2; DE2627783C3; NL7600374A; CA1064147A; DE2660472C2; AU1008076A; IT1053412B

Description

& HUFNAGEL

PATENTANWÄLTE

LANDWEHRSTR. 35 OOOO MÜNCHEN 2 T£L. 0 39/55 5719

I München, den 18. Juni 1976

i Anwaltsaktenz.: 27 - Pat. 128

iRaytheon Company, 141 Spring Street, Lexington, Mass. 02173,
'Vereinigte Staaten von Amerika

I Filtersystem zum Aussondern eines bestimmten Frequenzbandes, ins-; besondere für Radaranlagen.

!Die Erfindung bezieht sich auf ein Filtersystem zum Aussondern :eines bestimmten Frequenzbandes aus den von einer Signalschwin- !gungsquelle aufgenommenen Signalen, insbesondere für Radaranla-¹ gen.

Ilochfrequenzoszillatoren großer Leistung, beispielsweise im Impulsbetrieb arbeitende Magnetrongeneratoren, erzeugen ein breites Frequenzspektrum, das sich über den gewünschten, verwendeten !Frequenzbereich hinaus erstreckt. Diese unerwünschten Frequenzjanteile, die bisher in Widerstandsbelastungen absorbiert wurden, erfuhren eine Reflexion in den Magnetrongenerator zurück und hat-I ten hier schädliche Wirkungen, beispielsweise durch Überhitzung 'der Kathode, oder sie wurden, etwa bei Radargeräten, in die Atmosphäre abgestrahlt und verursachten dort Störungen bei anderen Einrichtungen. Bisher bekannte Vorrichtungen zur Absorption der unerwünschten Frequenzanteile waren sehr teuer, wenn es sich um Oszillatoren hoher Leistung handelte und bereiteten Sohwierig-

w Λ —

609882/0818

J lceiten bei der erstmaligen und/oder einer neuerlichen Abstimmung,! wenn sich das Frequenzband des üochfrequenzoszillators leicht verschob, beispielsweise wenn ein durchgebranntes Magnetron in einer vorhandenen Anlage ausgetauscht werden mußte.

Es ist zwar schon bekannt, frequenzempfindliche Einrichtungen j dazu einzusetzen, zwei oder mehr verhältnismäßig großen Spek- ! trumsabstand aufweisende Frequenzen an ein und dieselbe Antenne j anzukoppeln, doch ermöglichten diese Einrichtungen nicht das Ausfiltern von Frequenzkomponenten, welche nahe an dem gewünschten Frequenzband gelegen waren. Andere Maßnahmen zur Ausblendung eines bestimmten Bandbereiches, beispielsweise die Erzeugung von Signalen niedriger Leistung, Ausfiltern der gewünschten Frequenz-)· anteile aus den erzeugten Signalen und nachfolgende Verstärkung ! der resultierenden, gefilterten Signale, waren teuer und machten j eine komplizierte Abstimmung und/oder Nachstimmung erforderlich. ;

Außerdem machen dann, wenn die Filterung unter Ausnutzung einer Resonanz bei hoher Leistung erjblgt, die in dem Resonanzsystem auftretenden Spannungsknoten oder Spannungsmaxima eine Isolation für extrem hohe Spannungen im abgestrahlten elektrischen Feld erforderlich, wobei eine solche Isolation unhandlich, teuer und unter Schwierigkeiten einstellbar war.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Filtersystem zum Aussondern eines bestimmten Frequenzbandes aus den von einer Signalschwingungsquelle aufgenommenen Signalen so auszugestalten, daß die Filterung nicht unter Ausnutzung von Resonanzerscheinungen durchgeführt wird und ein einfacher Aufbau mit einem geringen Isolationsaufwand erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen der Signalschwingungsquelle und einem Verbraucher gelegene, frequenzp-ipfindliche Filtermittel mindestens zwei Kanäle enthalten,

8098B2/0818

welche in bestimmtem Abstand längs dieser Kanäle über mindestens zwei Hybridkoppler oder Richtungskoppler miteinander gekoppelt sind, wobei die Übertragungszeit eines der Kanäle wesentlich ver4-schieden von der Übertragungszeit des oder eines anderen dieser Kanäle ist und die Filtermittel einen größeren Anteil der aufgenommenen Signalschwingung an einen ersten Ausgang und einen kleineren Anteil an einen zweiten Ausgang weitergeben.

Man erkennt, daß die Filtermittel das Frequenzspektrum der Signalschwingungen der Signalschwingungsquelle, etwa eines Hochfrequenzoszillators, in geeigneter Weise formen und dabei unerwünschte Spektrumsanteile zu einer die entsprechende Energie absorbierenden Belastung auskoppeln.

Die hier vorgeschlagenen Filtermittel sind im wesentlichen keine Resonanz!ilter, so daß Signalsehwingungen mit hoher Leistung übertragen werden, ohne daß Bereiche des sich ausbreitenden elektrischen Feldes entstehen, in denen die Feldstärke wesentlich über der mittleren Feldstärke im Filter liegt, so daß die Durchbruchswerte der dielektrischen Isolation in diesen Bereichen herabgesetzt werden können und die Isolation daher leichter und billiger ausgeführt werden kann.

Im einzelnen kann als Signalschwingungsquelle ein Hikrowellengenerator, etwa in Gestalt eines impulsbetriebenen Magnetrons, i vorgesehen sein, dessen Ausgangssignale über einen ersten Hybrid-^ koppler oder Richtungskoppler an eine Anzahl von Kanälen angekoppelt wird, die zu einem zweiten Hybridkoppler oder Richtungskoppler führen, wobei dem einen der Kanäle eine Verzögerung in ! Abstimmung auf das gewünschte, durchzulassende Frequenzband auf-j geprägt ist und der zweite Ilybridkoppler oder Richtungskoppler | einen Verbraucher, beispielsweise die Antenne eines Radarsystems^ speist. Vorzugsweise wird die Verzögerung zwischen zwei Kanälen der Filtermittel ausreichend gewählt, so daß ein Verzögerungsunterschied von einer halben Wellenlänge dem Unterschied zwi- j

6Q98B2/Ü818

sehen der gewünschten Mittenfrequenz des Magnetronausgangs und der Frequenz entspricht, bei welcher von den Filtermitteln im wesentlichen keine Leistung mehr übertragen werden soll. Hierbei wird dann in Spektrumsbereich nahe der Grenzirequenz der Filtermittel sämtliche von dem Magnetron abgegebene Leistung zu einem zweiten Ausgang des oben an zweiter Stelle genannten Hybridkopplers oder Richtungskopplers übertragen und von einem Belastungswiderstand absorbiert.

Wenn beispielsweise ein Impuls von einer Mikrosekunde Dauer mit einem Frequenzspektrum einer Bandbreite von etwa 20 MHz abgegebei. werden soll und als Signalschwingungsquelle ein Magnetron zur Verfugung steht, dessen Bandbreite größer als 20 MHz ist, so wird ein Verzögerungsunterschied zwischen den beiden Kanälen der Filtermittel benötigt, welcher gleich einer ungeraden Zahl von halben Wellenlängen bei der Mittenfrequenz ist. In einem Abstand von 10 MHz von der Mittenfrecjuenz ergibt sich dann eine Verzögerung des Filterkanals entsprechend einer geraden Zahl von halben Wellenlängen, wodurch Frequenzen, deren Abstand von der Mittenfrequenz größer als 10 MHz ist, von dem die gewünschten Signale abgebenden Ausgang zu demjenigen Ausgang hin abgeleitet werden, an den die absorbierende Belastung angeschlossen ist. Die unerwünschten Frequenzanteile werden daher von der Übertragung zu demjenigen Ausgang der Filtermittel ausgeschlossen, welcher mit einem Verbraucher, etwa einer Radarantenne, verbunden ist.

Zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen sind Gegenstand der anliegenden Ansprüche, auf welche hier zur Vereinfachung und Verkürzung der Beschreibung ausdrücklich hingewiesen wird. Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung näher erläutert. Es stellen dar:

609882/0818

Figur 1 ein sehematisches Blockschaltbild einer Radaranlage mit einem Filtersystem der hier vorgeschlagenen Art,

Figur 2 eine Abwandlung gegenüber der in Figur 1 gezeigten Radaranlage,

Figur 5 ein Diagramm, welches die Filterkennlinien des Filtersystems nach den Figuren 1 und 2 verdeutlicht,

Figur 4 ein Diagramm, welches das Frequenzspektrum eines impulsbetriebenen Magnetrons wiedergibt,

Figur 5 eine ähnliche Darstellung wie Figur 4, in welcher bestimmte Grenzen der Feldstärke eingezeichnet sind und

Figur 6 ein Diagramm eines Frequenzspektrums, welches nach Filterung des Frequenzspektrums gemäß Figur 4 in einer Radaranlage erhalten wird, so daß das Frequenzspektrum innerhalb der in Figur 5 eingezeichneten Grenzen liegt.

Figur 1 zeigt eine Radaranlage, in welcher ein Filtersystem der hier vorgeschlagenen Art zur Anwendung kommt· Der Ausgang einer Signalschwingungsquelle, beispielsweise eines Magnetrons 10, ist über eine Sende-Empfangsweiche 12 und einen Bandpaßfilter Ik an eine Antenne 26 angeschlossen. Der Filter Ik enthält einen ersten, vier Anschlüsse aufweisenden Hybridkoppler 16 an sich bekannter Bauart, welcher die Signalschwingungen des Magnetrons iO in zwei gleiche Hälften aufspaltet. Eine Hälfte der Leistung gelangt unmittelbar zu dem Kanal 18, während die andere Hälfte der Leistung über einen Abzweig zu einem Kanal 20 gelangt, wobei eine Phasenverschiebung eingeführt wird, so daß die Schwingungen

609882/0818

- --£ 2627T83

im Kanal 20 denjenigen im Kanal 18 um ft/g, radiant voreilen. Der vierte Anschluß des Richtungskopplers 16 ist mit der charakteristischen Impedanz Z_Q in der aus Figur 1 ersichtlichen Weise abgeschlossen.

Der Kanal 18 ist mit dem ersten Eingangsanschluß eines zweiten Hybridkopplers 22 verbunden, während der Kanal 20 Verbindung zu einem zweiten Eingangsanschluß des Hybridkopplers 22 über eine Verzögerungseinheit 24 hat, die so ausgewählt ist, daß der Kanal 20, bezogen auf die Mittenfrequenz des Magnetrons 10, um eine ungerade Zahl halber Wellenlängen langer als der Kanal 18 ist. Die Verzögerungseinheit 2k kann eine Schaltung mit punktförmig verteilter Verzögerungskonstante sein oder dadurch verwirklicht werden, daß die physikalische Länge der den Kanal 20 bildenden Übertragungsleitung größer als die physikalische Länge des Kanals 18 gemacht wird, so daß sich der gewünschte Unterschied von jeweils halben Wellenlängen ergibt, Es ergibt sich somit, daß bei der gewünschten Mittenfrequenz die Leistung der von dem Magnetron 10 erzeugten Schwingungen zu einem der Ausgänge des Hybridkopplers 22 gelangt und dieser Ausgang ist über an sich bekannte Einrichtungen, welche Drehkupplungen und dergleichen enthalten, mit einer Richtantenne 26 verbunden, während Frequenzanteile in der Ausgangsleistung des Magnetrons 10, für welche der Kanal 20 um eine gerade Zahl halber Wellenlängen langer als der Kanal 18 ist, zu demjenigen Ausgang des Kopplers gelangen, welcher, wie aus Figur 1 ersichtlich, mit dem Widerstand Zq abgeschlossen ist.

Ein die Impulswiederholungsfrequenz vorgebender Impulsgenerator 30 an sich bekannter Bauart liefert Impulse mit einer Wiederholungsfrequenz von beispielsweise 1000 Hz an einen Modulator 32, der die Kathode des Magnetrons 10 mit Hochspannungsimpulsen negativer Polarität und einer Dauer von beispielsweise einer Mikrosekunde beaufschlagt, so daß die Antenne 26 auf einem Richtstrahl Impulse von Mikrowellenenergie abgibt.

- 6 - ■·

609882/0818

Echosignale der abgestrahlten Mikrowellenimpulse, welche von Zielobjekten, beispielsweise einem Plugzeug 28, reflektiert werden, können von der Antenne 26 aufgenommen werden und werden über die Filtermittel 14 zu der Sende-Empfangsweiche 12 zurückübertragen, von wo aus sie an einen Empfänger 34 in üblicher Weise weitergegeben werden. Der Ausgang des Empfängers 34 wird in der jeweils gewünschten Weise weiterverarbeitet, etwa durch Darstellung der Signale auf dem Leuchtschirm einer Kathodenstrahl röhre 36. Die Darstellung kann in Gestalt einer Planpositionsanzeige erfolgen, wobei ein Ablenkimpulsgenerator 38 vorgesehen ist, der von dem zuvor erwähnten, die Impulswiederholungsfrequenz vorgebenden Impulsgenerator 30 gespeist wird und welcher seinerseits eine Ablenkspule 42 speist, welche die Ablenkung des Kathodenstrahls der Kathodenstrahlröhre 36 bewirkt. Die Ablenkspule 42 rotiert synchron mit der Bewegung der Antenne 26, wie in Figur 1 schematisch angedeutet ist. Eine Rücklaufdunkelsteuerung der Kathodenstrahlröhre 36 wird mittels einer Schaltung 40 erreicht, die von dem Impulsgenerator 30 mit Impulsen versorgt i wird.

Die Größe des von der Verzögerungseinheit 24 der Filtermittel 14 i eingeführten Verzögerungswertes hängt von der Seitenbandfrequenz !des Magnetrons 10 ab, bei weloher eine maximale Unterdrückung ■der von der Antenne 26 abgestrahlten elektromagnetischen Energie gewünscht wird. Soll beispielsweise die Antenne 26 einen Impuls von einer Mikrosekunde Dauer bei einer Mittenfrequenz von 3000 MIIz aussenden, wobei eine maximale Unterdrückung derjenigen Frequenzen erfolgen soll, welche von der Mittenfrequenz einen Abstand von 10 MHz im Frequenzband besitzen, so wird zunächst Idas Magnetron 10 durch äen Modulator 32 impulsweise so gesteuert, daß Mikrowellenimpulse von etwa einer Mikrosekunde Dauer abgegeben werden. Ein derartiger, von einem Magnetron herkömmlicher Bauart erzeugter Impuls besitzt Seitenbänder, die sich über eine Bandbreite von 20 MHz hinaus erstrecken oder von der Mittenfre-

609882/0818

guenz einen größeren Frequenzabstand als - 10 ΜΠζ haben, wobei Amplituden auftreten, die größer als die zulässigen Amplitudenwerte der Strahlung sind. Um diese Seitenband er abzudämpfen, wird die Verzögerungseinheit 24 in dem Kanal 20 so eingestellt, daß der Kanal 20 bei einer Frequenz von 3000 MHz eine wirksame elektrische Länge besitzt, welche um einen ungeradzahligen Betrag halber Wellenlängen langer als die elektrische Länge des Kanales 18 ist. Bei einer Frequenz von 3010 MHz besitzt der Kanal 20 eine elektrische Länge, welche um einen geradzahligen Betrag halber Wellenlängen größer als die elektrische Länge des Kanales 18 ist, so daß sämtliche Energie, welche mit einer Frequenz von 3010 MHz oder 2990 MHz auftritt, über den Hybridkoppler 22 an die Widerstandsbelastung Z„ ausgekoppelt wird. Zwar würde Energie mit einer Frequenz, welche einen Unterschied von 20 ΜΠζ von der Mittenfrequenz aufweist, wieder vollständig zu dem Kanal 18 und damit zu der Antenne 26 ausgekoppelt, doch sind diese Seitenbänder bei Magnetronoszillatoren für mittlere Leistungen handelsüblicher Radaranlagen in ihren Amplituden so niedrig, daß keine unzulässigen Störungen anderer Einrichtungen auftreten.

Um eine Verschiebung von */·£■ in der Verzögerungseinheit 2k bei einer Frequenzänderung von 3000 MHz auf 3019 MHz oder ein Teil in 300 zu erhalten, soll die Verzögerungsstrecke eine Länge von 150,5 λ. bei einer Frequenz von 3000 MHz aufweisen.

In Figur 2 ist eine Einrichtung gezeigt, in welcher ein Kaskaden4 Filtersystem für eine Ilochleistungsradaranlage vorgesehen ist, bei der zwei Magnetrons mit unterschiedlichen Frequenzen entweder abwechselnd oder gleichzeitig auf eine gemeinsame Antenne arbeiten. Ein derartiges System kann beispielsweise in Verbindung mit Dualfrequenz-Badarsystemen Anwendung finden, bei welchen jeder Magnetronsender jeweils eine ihm zugeordnete Sende-Empfangsweiche und einen gesonderten Empfänger sowie Wiedergabe-

609882/0818

_ __ - 2B7778T

einrichtungen der in Figur 1 gezeigten Art besitzt.

Im einzelnen ist die Magnetronsender- und Empfängereinheit 50 über einen Kanal 52 direkt mit einer Antenne 5^ gekoppelt, welche vorzugsweise eine Richtantenne der in Figur 1 gezeigten Art ist. Die Magnetronsender- und Empfängereinheit 56 ist über einen Übertragungskanal 58 an eine energieabsorbierende Abschlußimpedanz 60 gelegt, deren Impedanzwert gleich der charakteristischen Impedanz des Übertragungskanales 58 ist. Die Kanäle 52 und 58 sind jeweils an im Abstand voneinander befindlichen Punkten über Richtungskoppler miteinander gekoppelt, welche schematisch bei 62, 64, 66 und 68 angegeben sind. Die Richtungskoppler 62, 64, 66 und 68 sind vorzugsweise drei DB-Koppler oder Hybridkoppler ähnlich den in Figur 1 bei i6 und 22 eingezeichneten Kopplern und bewirken die Ankopplung jeweils einer Hälfte der an einem Kanal eingegebenen Energie zu dem jeweils anderen Kanal, wobei eine Phasenvoreilung von λ/4 radiant in die Schwingungen eingeführt wird, welche über den betreffenden Koppler von einem Kanal zu dem anderen Kanal übertragen werden. Wenn also, wie in Verbindung mit Figur 1 ausgeführt, die Energie in jedem Kanal gleiche Phase und Amplitude an dem jeweiligen Kopplungspunkt besitzt, so kann zwischen den Kanälen im Ergebnis eine Energieübertragung stattfinden. Wenn jedoch die Phase der Energie, welche bereits in dem Kanal vorhanden ist, zu welchem übertragen wird, gegenüber der Energie in dem ursprünglichen Kanal um AW radiant voreilt, so addiert sie sich, weil in Phase liegend, mit derjenigen Energie, die von dem ursprünglichen Kanal zu dem besagten, empfangenden Kanal übertragen wird, während Energie aus dem empfangenden Kanal bei Übertragung zu dem ursprünglichen Kanal eine Phasenvoreilung von \/ty radiant erfährt und daher schließlich gegenüber der im ursprünglichen Kanal vorhandenen Energie eine Phasendifferenz von λ/2 radiant besitzt, also außer Phase ist, so daß sie sich in dem ursprünglichen Kanal auslöscht und sämtliche Energie sich in dem empfangenden Kanal ausbreitet.

609882/0818

In dem System nach Figur 2 sind zwei Filterabschnitte vorgesehen] welche unterschiedliche Verzögerungszeiten besitzen. Der erste Filterabschnitt mit den Richtungskopplern 62 und 64 enthält in dem Kanal 58 zwischen den Richtungskopplern 62 und 64 eine Verzögerungseinrichtung, um die Seitenbänder der Schwingungsimpulse von den einzelnen Magnetrons auszufiltern, welche am nächsten zu der Mittenfrequenz der Magnetrons liegen. Der zweite Filterab— I schnitt wird von dem ersten Filterabschnitt gespeist und besitzt eine Verzögerungsleitung, deren wirksame Länge geringer als diejenige des ersten Filterabschnittes ist, um solche Frequenzen auszufiltern, welche von dem ersten Filterabschnitt noch durchgelassen werden.

Der erste Filterabschnitt enthält in dem Kanal 28 eine Verzögerungseinrichtung 70 zur Einführung einer konstanten Verzögerung und eine veränderbare Verzögerungseinrichtung 72, beispielsweise | in Gestalt zweier über einen Richtungskoppler 74 gleichsinnig gekoppelter Leitungsabschnitte, denen ein beweglicher Kurzschlußbügel zugeordnet ist. Solche mechanisch einstellbaren Leitungs-Abstimmeinriclitungen sind an sich bekannt und können in vielerlei Ausführungsformen verwendet werden. Die Verzögerungsmittel zwischen den Richtungskopplern 66 und 68 des zweiten Filterabschnittes enthalten ein konstantes Verzögerungsleitungsstück 80 und wiederum eine einstellbare Verzögerungseinrichtung 82 mit einem Kurzschlußschieber oder dergleichen und einem Richtungskoppler 86 ähnlich der zuvor erwähnten, veränderbaren Verzögerungseinrichtung 72 im erstgenannten Filterabschnitt.

Figur 3 zeigt eine Aufzeichnung der Betriebsdämpfung oder der EinfügungsVerluste an Schaitungspunkten jeweils hinter den Richtungskopplern 64 bzw. 68. Die durchgezogene Kurve 100 entspricht der Filterbetriebsdämpfung des ersten Filterabschnittes gegenüber einem Signal der Magnetronsender- und Empfangereinheit 50, während die gestrichelte Kurve 102 die Betriebsdämpfung des er-

- 10 -

609882/0818

sten Filterabschnittes gegenüber einem Signal der Magnetronsender- und Emplängereinheit 56 zeigt. Die Kurven 100 und 102

entsprechen den Verhältnissen an dem untersuchten Schaltungspunkt 94 gemäß Figur 2.

Im unteren Teil von Figur 3 entspricht die Kurve 104 den Einfügungsverlusten oder der Betriebsdärapfung des zweiten Filterabschnittes bei einer Messung an dem Schaltungspunkt 96, wenn ein Signal, welches diese Betriebsdämpfung erfährt, an dem Schaltungspunkt 94 eingegeben wird oder wenn das Signal von der Magnetronsender- und Emplängereinheit 50 eingegeben wird, wobei der erste Filterabschnitt dann durch Übertragungsleitungen gleicher elektrischer Länge ersetzt ist. Wenn aber, wie in Figur 2 gezeigt;, beide Filterabschnitte wirksam sind, so ist die Betriebsdämpiung ι an dem Schaltungspunkt 96 gegenüber Signalen der Magnetronsender- und Empiängereinheit 50 die Summe der Kurven 100 und 104.

Figur 4 läßt ein typisches Frequenzspektrum 106 eines MagnetronjSchwingungsimpulses erkennen, welcher eine Mittenfrequenz von !2,7 GHz aufweist, während Figur 5 zusätzlich die Grenzlinien !der zulässigen Grenzen für die Leistung bei bestimmten Frequenzen eines ßadarsystems enthält, wobei zu erkennen ist, daß das jFrequenzspektruEi 106 des Magnetronimpulses teilweise über diese zulässigen Grenzen hinausgeht. Figur 6 zeigt das Spektrum der Ausgangssignale der Magnetronsender- und Empfängereinheit 50 zur Antenne 54 hin nach Durchgang der Signale durch die zwei Abschnitte enthaltenden Filtermittel nach Figur 2. Das Frequenzspektrum ist durch die Kurve 110 verdeutlicht, welche innerhalb der Grenzlinien 108 gelegen ist und auch unter den zusätzlichen Grenzen 112 bleibt, welche zweckmäßig einzuhalten sind, um eine

!störende gegenseitige Beeinflussung mehrerer Radarsysteme oder ,Nachrichtenverbindungskanale zu vermeiden.

- 11 -

609882/0S1S

Die Magnetronsend er- und Empfangereinheit 56 nach Figur 2 kann ,

mit der Antenne 54 ohne wechselseitige störende Beeinflussung ,

mit Bezug auf die Magnetronsender- und Empfangereinheit 50 da- ,

j durch gekoppelt werden, daß die Mittenfrequenz der Einheit 50 j

auf 2,7 GHz an irgend einem Punkt A der Kurve IQk nach Figur 3 i

festgesetzt wird, während die Mittenfrequenz der Magnetronsen- <

der- und Empfangereinheit 56 auf 2,7625 GHz an einem Punkt B j

der Kurve 104 nach Figur 3 festgesetzt wird, wobei die minimale ; Betriebsdämpfung an diesem Punkt B der Kurve 104 einer minimalen | Betriebsdämpfung auf der Kurve 102 entspricht. Signale von der \ Signalschwingungsguelie 56 fließen dann mit der Frequenz ent- | sprechend dem Punkt B zu der Antenne 54 bzw. in umgekehrter Richtung, während Signale von der Signalschwingungsquelle 50 zur An-

I tenne 54 sowie in umgekehrter Richtung mit der Frequenz entspre- ;

• chend dem Punkt A fließen. Die Einstellung der Verzogerungsab- ^: schnitte bewirkt, daß die Frequenzpunkte A für die gewünschte j Frequenz auf der Kurve 104 in Vertikalrichtung mit Frequenzpunk- ^: ten A auf der Kurve 100 fluchten und daß auch die Frequenzpunkte I B entsprechend der gewünschten Frequenz auf der Kurve 104 in

!Vertikalrichtung mit den Frequenzpunkten B der Kurve 102 fluch-

I ten.

J Nun soll noch die Wirkungsweise eines Impulsradarsystems gemäß
: Figur 2 näher untersucht werden. Die Radaranlage gemäß Figur 2 [

ι I

I arbeitet mit zwei verschiedenen Frequenzen. Der erste Abschnitt
i der Filtermittel 14 ist an die beiden Magnetronsender-iin·
¹ Empfangereinheiten 50 und 56 angeschlossen und arbeitet als ein , 'Kombinationsfilter mit außerordentlich schmalem Durchlaßband, ^; I dessen Sperrkennlinie aus dem mit T/p 94 gekennzeichneten Teil
j von Figur 3 ersichtlich ist. Der erste Filterabschnitt stellt ; auch eine Weiche für den gleichzeitigen Betrieb von zwei Sendern j und zwei Empfängern bei unterschiedlichen Frequenzen dar. Die ι ί Frequenzunterschiede zwischen den Sendern können entsprechend !

' einer beliebigen Kombination von Betriebsdämpfungsminima in der j

¹ - 12 -

609882/0818

I periodischen Filterkemilinie gewählt werden, so daß ein Sender

I auf eine Frequenz entsprechend einein Betriebsdämpfungsminimum i

ι j

jam Punkt A und der andere Sender auf eine Frequenz entsprechend !

! einem Betriebsdämpfungsminimuni an einem Punkt B abgestimmt ist. ! Der minimal zuläsäge Abstand A f, welcher in dem ersten Filter- j abschnitt auftritt, ist annähernd 12,5 MHz, doch sind gleich- i zeitig auch Frequenzunterschiede von 37,5 MHz, 62,5 MHz, 87,5 MHz und 112,5 MHz verfügbar. !

S ■ I

I Die charakteristische Periodizität und die geringe Bandbreite ! : der Dämpfungsminima des ersten Filterabschnittes werden durch
idie Verzögerungseinstellung im ersten Filterabschnitt bestimmt,
j Die eine Reihe von Minima aufweisende Kennlinie ermöglicht eine
I gleichzeitige Filterung beider Signalfrequenzen. Die gesamte pe-
!riodische Kennlinie wird in der Frequenzlage im Spektrum nach ! j aufwärts und nach abwärts durch Veränderung der wirksamen Lei- j ¹tungslänge verschoben, was durch einen Richtungskoppler und das i 'Paar mechanisch einstellbarer, gleicher, kurzgeschlossener Lei-

I ;

': tungsabsclmitte geschieht. j

ι ϊ

I 1

I i

j Der zweite Fä* «u*. «Abschnitt ist im wesentlichen genauso ausgebil- : jdet wie der erste Filterabschnitt, jedoch mit der Ausnahme, daß
j die beiden einzugebenden Frequenzen zu dem zweiten Filterabischnitt über einen einzigen Eingangsanschluß gelangen und daher j der zweite Eingangsanschluß des zweiten Filterabschnittes durch j

einen angepaßten Belastungswiderstand der Größe Z_Q abgeschlossen j

,ist und daß die Verzögerungsstrecke in dem zweiten Filterab- i schnitt kürzer als in dem ersten Filterabschnitt ist. Dies be- j j wirkt, daß die Bandbreite der Dämpfungsminima größer ist und die
j Kerben oder die Minima der Dämpfung größeren Abstand voneinander haben. Die Kennlinie des zweiten Filterabschnittes ist so ; : i !gewählt, daß bei einer Ausrichtung mit der Kennlinie des ersten j

I Filterabschnittes, wie in Figur 3 durch den mit T/P 96 bezeichne-^ ' ten Kurventeil deutlich gemacht, die maximale Abdämpfung auf-

- 13 -

609882/0818

ZS77783

grund des zweiten Filterabsclmittes etwa an einem Frequenzpunkt auftritt, welcher in der Kennlinie des ersten Filterabschnittes auf beiden Seiten der betreffenden Mittenfrequenz nahe dem zweiten Dämpfungsminimum gelegen ist.

Dem Fachmann bietet sich im Rahmen des hier aufgezeigten, grundsätzlichen Gedankens eine Anzahl von ¥eiterbildungs- und Abwandlungsmöglichkeiten. Beispielsweise kann das hier angegebene Filtersystem in anderen Mikrowellen-Nachrichtenübertragungsbaueinheiten verxirendet werden. Die Einzelheiten der Koppler können je nach Anwendungsgebiet des Filters verändert werden.

609882/0818

Claims

Patentansprüche

./ Filtersystem zum Aussondern eines bestimmten Frequenzbandes aus den von einer Signalschwingungsquelle aufgenommenen Signalen, insbesondere iür Radaranlagen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen der Signalschwingungsquelle (10 bzw. 50, 56) und einem Verbraucher (26 bzw. 5h) gelegene, frequenzempfindliche Filtermittel (lh bzw. 58) mindestens zwei Kanäle (18, 20 bzw. 52, 58) enthalten, welche in bestimmtem Abstand längs dieser Kanäle über mindestens zwei Hybridkoppler oder Richtungskoppler (l6, 22 bzw. j

j 62, 6h, 66, 68) miteinander gekoppelt sind, wobei die Übertra- ι gungszeit eines der Kanäle wesentlich verschieden von der Über- j tragungszeit des oder eines anderen dieser Kanäle ist und die

j Filtermittel einen größeren Anteil der aufgenommenen Signal- i schwingung an einen ersten Ausgang und einen kleineren Anteil ι an einen zweiten Ausgang weitergeben. j

^! 2. Filtersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß i j die Filtermittel (lh bzw. 52, 58) an ein die Signalsehwingungs- ' ■ quelle bildendes Magnetron (lO bzw, 50) angeschlossen sind. ;

! 3. Filtersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß !

das Magnetron impulsweise betrieben wird. j

h. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge- j ! kennzeichnet, daß den Filtermitteln von der Signalschwingungs- j ' quelle Signale mit einem Frequenzspektrum zugeführt werden, wel- ! ches breiter als das Durchlaßband der Filtermittel ist. ι

- 15 -

609882/0818

~ .^Γ ~ T6777F3

5. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 "bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an den genannten zweiten Ausgang der Filtermittel ein gesonderter Belastungswiderstand (Z_Q bzw. 6o) angeschlossen ist.

6. Piltersystem nach einem der Ansprüche 1 "bis 5, dadurch ge- : kennzeichnet, daß die Übertragungszeit auf den Kanälen (18, 20 j bzw. 52, 58) derart einstellbar ist, daß ein bestimmtes Durchlaßband der Filtermittel entsteht, aufgrund dessen Signalschwill- ^! gungen zu dem Verbraucher (26 bzw. 5^) gelangen, während außer- ; halb des Durchlaßbandes auftretende SignalschwingungsaiiteiIe zu j einem gesonderten Ausgang (Z_Q bzw. 6o) übertragen werden. j

7. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Richtungskoppler (l6, 22 bzw. 62, 64, 66, 68) bei der Übertragung von einem ihrer Anschlüsse zu einem anderen ihrer Anschlüsse den Signalschwingungen eine bestimmte Phasenverschiebung aufprägen.

8. Filtersystem nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Verbraucher eine Radar-Richtantenne ist.

9. Filtersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die. Richtantenne synchron mit einem Wiedergabesystem (36, 38, 42) steuerbar bzw. bewegbar ist, welches von Signalschwingungen gespeist ist, welche über die Richtantenne empfangen und durch die Filtermittel geleitet werden.

- 16 -

609882/0818