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Die Erfindung geht aus von einem Impulsradargerät wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben.
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Radargeräte für die Betriebsarten "Nachlauf" und "Nachlauf und Schwenken" (track while scan) sind seit langem bekannt.
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Das Buch "Radar Handbook" von Merrill I. Skolnik, McGraw-Hill-Verlag, 1970 gibt einen Überblick über den Stand der Technik. Das Kapitel 21 dieses Buches ist ausschließlich den Radargeräten mit Nachlaufsteuerung gewidmet und informiert über Strahlschwenkung (scanning and lobing), Monopulsnachlauftechniken, konischen Strahlschwenkung und aufeinanderfolgende Keulenumtastung (sequential lobing).
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Die Erfindung gehört in das technische Gebiet der Radargeräte mit Winkelnachlaufsteuerung und aufeinanderfolgender Keulenumtastung. Die Überlagerung einer Strahlschwenkung, die durch Phasen/Frequenzsteuerung erzeugt wird, und einer Strahlschwenkung, die durch eine mechanische Antennenschwenkung (in einer Ebene) verursacht wird, ist an sich bekannt. Im Kapitel 13 des oben erwähnten Buches sind sowohl Strahlschwenkungen, die durch Frequenzvariation als auch Strahlschwenkungen, die durch Phasenvariation verursacht werden und Kombinationen dieser beiden Arten beschrieben.
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Eine mechanisch gedrehte ebene Antennenanordnung, bei der außer der mechanischen Strahlschwenkung noch eine (trägheitslose) elektronische Strahlschwenkung erfolgt, ist beispielsweise durch Kapitel 13, Fig. 17 des oben erwähnten Buches bekannt.
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In dieser Literaturstelle sind weiterhin Phasenschieber und ihre bestimmungsgemäße Anwendung für die Antennenspeisung und für die Steuerung der elektronischen Strahlschwenkung beschrieben. Bei typischen mechanisch gedrehten Radargeräten (wie z. B. das klassische PPI-Radargerät) sind die azimutale Breite der Strahlkeule der Antenne, die Zahl der von dem Ziel reflektierten Echoimpulse und das Signal/Rausch-Verhältnis wichtige Parameter, von denen die azimutale Meßgenauigkeit bestimmt wird. Auch die modernen Radargeräte mit elektronischer Strahlschwenkung sind solchen Beschränkungen unterworfen. Man erhält jedoch einige wichtige Verbesserungen der Genauigkeit, wenn man die Möglichkeiten der trägheitslosen elektronischen Strahlschwenkung ausnutzt.
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Es ist möglich, daß in der Ebene, in der eine mechanische Strahlschwenkung erfolgt (durch mechanische Rotation der Antennenanordnung), auch eine elektronische Strahlschwenkung erzeugt wird, wobei der elektronisch geschwenkte Strahl in der gleichen Ebene über begrenzte Winkelbereiche und entgegengesetzt zu der mechanischen Schwenkung geschwenkt wird. Dadurch kann mehr Energie auf das Ziel gerichtet werden, wodurch eine Verbesserung der Genauigkeit erzielt wird.
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Technisch kann diese elektronische Strahlschwenkung so durchgeführt werden, daß den einzelnen Antennen der ebenen Antennenanordnung sowohl für die Strahlschwenkung in Azimutrichtung als auch für die Strahlschwenkung in Elevationsrichtung individuelle Phasenschieber zugeordnet sind. Diese Lösung ist zwar technisch zufriedenstellend jedoch sehr teuer. Da die ebene Antennenanordnung in jeder Richtung relativ viele Antennen enthält, ist eine entsprechend große Zahl von Phasenschiebern notwendig.
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Bei einer wesentlich billigeren Lösung wird in einer Richtung die elektronische Strahlschwenkung, die durch eine Phasensteuerung erzeugt wird, durch eine elektronische Strahlschwenkung, die durch eine Frequenzsteuerung erzeugt wird, ersetzt. Die Strahlausrichtung oder Steuerung in einer bestimmten Richtung erfolgt durch die bekannte Frequenzvariation. Auf diese Weise kann in zwei Richtungen eine trägheitslose, elektronische Strahlschwenkung erfolgen (normalerweise Azimut und Elevation), ohne daß die außerordentlich hohen Kosten einer Phasensteuerung für beide Richtungen entstehen.
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Bei einem PPI-Radargerät, bei dem in Azimutrichtung eine mechanische Rotation der Antenne erfolgt, kann für die Elevationsrichtung eine elektronische Strahlschwenkung, die durch Phasensteuerung erzeugt wird und für die Azimutrichtung eine elektronische Strahlschwenkung, die durch Frequenzsteuerung erzeugt wird, vorgesehen sein, wobei die letzte als eine Art Feinschwenkung angesehen werden kann, die der Nachlauffunktion des PPI-Radargeräts zugeordnet ist.
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Es ist weiterhin zu bemerken, daß, wenn die Strahlungskeule länger auf einem Ziel verweilen soll als durch die mechanische Strahlschwenkung möglich ist, die Frequenz des abgestrahlten Signals so gesteuert wird, daß die gewünschte Strahlgeometrie in der Nähe eines gegebenen Ziels vorhanden ist.
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Eine wesentliche Beschränkung in der Anwendung der oben beschriebenen Anordnung besteht darin, daß die Azimut-Meßmethode Frequenz-Szintillationen unterworfen ist, d. h. daß, wenn der Rückstrahlquerschnitt eines Ziels von der Frequenz f 1 zur Frequenz f 2 oder von f 2 zu f 3 unterschiedlich ist, das Meßergebnis, das man aus der Verarbeitung der Amplituden der aufeinanderfolgenden Signalechos erhält, unvorhersehbar ist. Eine derartige Technik ist daher nur dann genau, wenn der Rückstrahlquerschnitt des Ziels für alle vom Radargerät abgestrahlten Frequenzen gleich ist.
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Diese idealisierten Reflexionseigenschaften des Ziels sind jedoch in der Wirklichkeit nie vorhanden. Der Rückstrahlquerschnitt ändert sich in der Tat von Impuls zu Impuls und von Impulsgruppe zu Impulsgruppe sehr wesentlich. Die resultierende Frequenzszintillation beeinflußt die Genauigkeit, die zudem noch von vielen anderen Parametern abhängig ist, mehr oder weniger.
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Um die durch die Frequenzszintillation (z. B. in der Azimutebene) verursachten Winkelmeßfehler zu beseitigen, wird ein geeignetes Strahlungsdiagramm für den Nachlaufbetrieb vorgeschlagen, bei dem die Zeitverzögerung bei der mechanischen Antennendrehung (mechanisches Schwenken) ausgenutzt wird. Das Strahlungsdiagramm im Bereich eines gegebenen Ziels besteht aus einem linken und einem rechten Strahlungskeulenpaar bei gleicher Phasenschiebereinstellung (Strahlschwenkung in der Elevationsebene). Das rechte Paar wird beispielsweise um eine Zeit, die (beispielsweise) der halben Strahlbreite einer Antennenrotation entspricht, später abgestrahlt. Somit werden zur Azimutmessung gleiche Frequenzen verwendet. Durch die Frequenzstrahlschwenkung wird im wesentlichen nur der Winkelabstand zwischen den Strahlungskeulen eines Paars jedoch nicht der Winkelabstand zwischen den Paaren selbst erzeugt. Die Zeitverzögerung um &udf53;bs&udf54;@O:¸¸¸:¸¸¸&udf54;&udf53;be&udf54; bildet daher einen Teil der Strahlausrichtfunktion, die somit nicht ausschließlich von dem hierfür vorgesehenen Frequenzprogramm abhängig ist. Da sich hierbei der Radarrückstrahlquerschnitt nicht aufgrund von Frequenzszintillation ändert, ist dieses spezielle Problem, mit dem die bekannten Radargeräte behaftet sind, bei dem neuen Radargerät nicht mehr vorhanden.
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Aus der US-PS 32 66 038 ist es außerdem noch bekannt, in einer ersten Richtung eine "mechanische" und in einer zweiten Richtung eine "elektronische" Strahlschwenkung durchzuführen.
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Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Impulsradargerät anzugeben, bei dem in der Richtung, in der bei dem bekannten Radargerät eine elektronische Strahlschwenkung erfolgt, die Meßgenauigkeit erhöht wird.
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Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt mit den im Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen sind den Unteransprüchen angegeben.
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Bei dem neuen Impulsradargerät erhält man auch dann eine erhöhte Meßgenauigkeit, wenn der Rückstrahlquerschnitt eines Zieles frequenzabhängig ist.
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Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt
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Fig. 1 die Geometrie des bekannten Strahlungsdiagramms (vom Radargerät aus gesehen), das von einem Radargerät abgestrahlt wird, bei dem zur Strahlschwenkung eine Frequenz/Phasensteuerung erfolgt und bei dem die Antenne (wie z. B. bei einem PPI) mechanisch gedreht wird;
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Fig. 2 die Geometrie des Strahlungsdiagramms für das erfindungsgemäße Radargerät (ebenfalls vom Radargerät aus gesehen);
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Fig. 3 ein Zeitdiagramm, das die Signalabstrahlung beschreibt;
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Fig. 4 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen Radargeräts;
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Fig. 5 ein Blockschaltbild für einen Teil der Auswerteeinrichtung des erfindungsgemäßen Radargeräts.
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Bei PPI-Radargeräten oder Radargeräten mit einer Strahlschwenkung in einem bestimmten Winkelbereich, bei denen eine mechanisch gedrehte Antenne vorhanden ist und bei denen eine zusätzliche elektronische Strahlschwenkung vorgesehen ist, liegt es nahe, die Strahlschwenkung in Elevationsrichtung durch Phasenvariation und in Azimutrichtung durch Frequenzvariation zu erzeugen. Soll dann das Strahlungsdiagramm für eine bestimmte Zeit auf ein Ziel gerichtet sein, dann wird die Frequenz des abgestrahlten Signals entsprechend der gewünschten Strahlgeometrie im Zielbereich gesteuert.
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Um bei der Anwendung der mechanischen Strahlschwenkung, der eine elektronische Strahlschwenkung (Phasen/Frequenz-Steuerung) überlagert ist, genaue Zielwinkelwerte zu erhalten, bietet sich zur Strahlsteuerung die aufeinanderfolgende Keulenumtastung (Fig. 1) an. Es sind zwar bei diesem Schwenk/Nachlaufverfahren (scanning/tracking scheme) so teuere Lösungen wie bei dem Monopulsverfahren oder der elektronischen Strahlschwenkung, bei der in beiden Richtungen die Steuerung durch Phasenvariation erfolgt nicht notwendig, die Probleme der Frequenzszintillation sind jedoch vorhanden.
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In Fig. 1 werden von dem linken Strahlungskeulenpaar A und B die Frequenzen f 2 und f 3 abgestrahlt. Auf diese Abstrahlung folgt unmittelbar die Abstrahlung des rechten Paars C und D mit den Frequenzen f 1 und f 2. Der Frequenzunterschied zwischen den aufeinanderfolgenden Paaren ist so, daß ein Weiterschwenken um &udf53;bs&udf54;@O:¸¸¸:¸¸¸&udf54;&udf53;be&udf54; erfolgt, wobei R AZ die tatsächliche azimutale Strahlbreite eines jeden Strahls der Anordnung ist. Der azimutale Abstand der Strahlungskeulen eines Paars ist ebenfalls gleich einer halben Strahlbreite. Es ist weiterhin zu beachten, daß durch die Tatsache, daß bei der Strahlschwenkung durch Frequenzänderung in der Azimutrichtung eine nahezu gleiche Schwenkkomponente in der Elevationsrichtung erzeugt wird, die Achse für die "Frequenzstrahlschwenkung" um angenähert 45° geneigt ist. In Fig. 1 zeigt ein Pfeil die angenommene Richtung der mechanischen Rotation an.
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Bei der Anordnung der Fig. 1 ist die Antenne (z. B. eine planare Antennenanordnung) so gewählt, daß durch geeignete Phasenverschiebungen zwischen der Abstrahlung des Paars A, B bzw. C, D die Geometrie des Strahlungsdiagramms mit der Fig. 1 übereinstimmt. Somit liegen die beiden Keulen, von denen die Frequenz f 2 abgestrahlt wird, übereinander und haben denselben Azimutwert. Eine solche Geometrie bei der aufeinanderfolgenden Keulenumtastung erlaubt es, Elevation und Azimut des Ziels zu bestimmen. In der Elevationsrichtung werden die obere D und untere A f 2-Strahlungskeulen dazu verwendet, frequenzszintillationsfreie Elevationswinkelmessungen in bezug auf die Mittellinie zwischen diesen zwei Keulen (d. h. den mittleren Elevationswert) zu erhalten. In Azimutrichtung werden beide Strahlungskeulen dazu verwendet, einen Azimutwinkelwert zu erhalten indem ein Amplitudenvergleich durchgeführt wird.
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Es wird im weiteren angenommen, daß es sich bei dem Radargerät um ein Impulsradargerät handelt.
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Wie bereits erwähnt, gehört die Anordnung nach Fig. 1 zum Stand der Technik. Bei einer solchen Anordnung sind vor allem deshalb Frequenz-Szintillations-Probleme vorhanden, weil die Frequenz einer jeden Strahlungskeule zwischen aufeinanderfolgenden Paaren in Azimutrichtung nicht gleich ist.
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Anhand der Fig. 2 wird die Funktionsweise der erfindungsgemäßen Einrichtung erläutert.
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Es werden zunächst die Strahlungskeulen A&min; und B&min; mit zwei verschiedenen Frequenzen f 1 und f 2 abgestrahlt. Die Abstrahlung dieser beiden Strahlungskeulen eines Paars erfolgt schnell hintereinander. Jede Abstrahlung dauert τ Mikrosekunden und liegt innerhalb der 2 τ Mikrosekunden des Sender-Moldulationsimpulses. Dementsprechend werden sie mit der gleichen Phase Φ 1 abgestrahlt, denn die Geschwindigkeit der Strahlausrichtung als Funktion der Phasenschiebereinrichtung ist normalerweise nicht so groß wie bei der Frequenzsteuerung.
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Die Frequenzdifferenz f 1-f 2 ist so gewählt, daß sie &udf53;bs&udf54;@O:¸¸¸:¸¸¸&udf54;&udf53;be&udf54;, d. h. einer halben Strahlbreite Azimutdifferenz, entspricht. In Abhängigkeit von der Frequenz und dem Elevationsschwenkwinkel zu einer gegebenen Zeit besteht zwischen den Strahlen A&min; und B&min; eine variable Elevationsdifferenz.
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In dem Zeitdiagramm der Fig. 3 ist die Zeit dargestellt, die benötigt wird, um den Strahl mechanisch um eine halbe Strahlbreite weiterzuschwenken. Im Zusammenhang mit dem Rahmen, der durch die mechanische Rotation bestimmt ist, erfolgen die Abstrahlungen der Strahlungskeulen A und B mit den Frequenzen f 1 und f 2 nahezu gleichzeitig und es werden N Impulse einer jeden Frequenz abgestrahlt entsprechend N Dual-Frequenz 2 τ Mikrosekunden Abstrahlungen. Die Zeit, die der Abstrahlung der N Impulse mit den Frequenzen f 1 und f 2 entspricht und die in Fig. 3 durch Kästchen dargestellt ist, ist verhältnismäßig klein. Sie ist jedoch kein unwesentlicher Bruchteil der Zeit, die dazu benötigt wird, um den Strahl mechanisch um eine halbe Keulenbreite weiterzuschwenken. Demnach kann der Faktor N relativ groß sein. Der tatsächliche Wert dieses Faktors N hängt von den Systemanforderungen, der Rotationsgeschwindigkeit und der PRF (Puls-Repetitions-Frequenz) ab. Dies ergibt sich aus der Funktionsweise des Systems.
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Nach einer Zeit, die notwendig ist, um den Strahl um eine halbe Strahlbreite mechanisch weiterzuschwenken, werden die Strahlungskeulen C&min; und B&min; abgestrahlt; jeweils mit den Frequenzen f 1 und f 2. Dies erfolgt ebenfalls aufeinanderfolgend innerhalb des 2 t Mikrosekunden Sender-Modulationsimpulses. Aus Fig. 3 ist zu entnehmen, daß während der mechanischen Strahlschwenkung im Azimut eine Lücke vorhanden ist, während der keine Abstrahlung erfolgt.
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Während eines einzigen Durchgangs der azimutalen Strahlschwenkung werden die Strahlungskeulenpaare A&min; und B&min; bzw. C&min; und D&min; mit den jeweils gleichen Frequenzen f 1 und f 2 und derselben Phasenschiebereinstellung Φ 1 abgestrahlt. Daraus ist zu ersehen, daß die Azimut-Winkelmessungen mit denselben Strahlungskeulen-Paar-Frequenzen gemacht werden.
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Die einzelnen Baugruppen der erfindungsgemäßen Anordnung nach Fig. 4 sind an sich bekannt. Die ebene Antennenanordnung ist speziell für eine elektronische Strahlschwenkung durch Frequenzsteuerung in der Azimutebene (in der auch die mechanische Strahlschwenkung durch den Rotator erfolgt) und durch Phasensteuerung in der Elevationsebene vorgesehen. Es gibt mehrere verwendbare Arten ebener Antennenanordnungen. Bei einer Ausführungsfrom sind mehrere horizontal angeordnete geschlitzte Hohlleiter in vertikaler Richtung übereinander angeordnet. Bei anderen Ausführungsformen sind serpentinenförmige Hohlleiterspeiseleitungen vorgesehen, die den gewünschten elektrischen Abstand erzeugen, die für die gewünschte Winkel/Frequenzgenauigkeit erforderlich ist. Es ist auch bekannt, mit einer derartigen Hohlleiteranordnung einzelne Dipole zu speisen. Die ebene Antennenanordnung besteht dann aus einer zweidimensionalen Anordnung einzelner Strahler. Ein Beispiel für eine ebene Antennenanordnung, mit der eine elektronische Strahlschwenkung durch Frequenz/Phasensteuerung erfolgt, ist in der US-PS 30 83 360 enthalten.
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In Fig. 4 ist eine Anordnung 12 mit elektrisch gesteuerten Phasenschiebern angegeben, über die den Antennenelementen über Leitungen 13, 14 . . . 19, 20 die Speisespannungen, die zur Steuerung des Elevationswinkels jeweils eine diskrete Phase haben, zugeführt werden.
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Bevor auf den Schwenkmechanismus näher eingegangen wird, wird noch der Azimutwinkelübertrager 22 erwähnt, der über eine Leitung 23 ein Signal abgibt, das stets den jeweiligen Azimutwinkel der Antennenanordnung 10 angibt. Diese Information ist wichtig, um einen Winkel der mechanischen Antennenrotation zu definieren, der der halben azimutalen Strahlbreite entspricht. Dies ist ein Parameter der notwendig ist, um das hier beschriebene neue Strahlausrichtprogramm zu beeinflussen. Die Verbindung zu dem Rotator 11 über 24 mechanisch und der Azimutwinkelübertrager kann irgendein Winkelkodiergerät (analog oder digital) sein.
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Die Anzeige für das neue Radargerät kann analog oder digital sein; dementsprechend werden die Ausgangssignale des Azimutwinkelübertragers, die über die Leitung 23 abgegeben werden, entweder analog oder digital gewählt. Das Signal auf dieser Leitung 23 gibt stets die Rotationsposition der Antennanordnung 10 an; die Genauigkeit und die Auflösung sind entsprechend den anderen Systemparametern gewählt. Das frequenzprogrammierte Signal, das von einem in der Frequenz steuerbaren Sender abgegeben wird, wird auf bekannte Weise erzeugt. Der Sender 28 enthält einen steuerbaren Frequenzsynthesizer mit einem geeigneten Mikrowellenverstärker zur Erzeugung des frequenzmodulierten abzustrahlenden Signals. Dieses Signal wird über einen Duplexer (Zirkulator 29) und eine Leitung 30 zu der Phasenschieberanordnung 12 und dann zu der Antennenanordnung 10 geleitet, wo das Frequenzprogramm die erwähnte Feinpositionierung des Strahls bewirkt. Von der Einrichtung werden die Impulse abgestrahlt. Die Echosignale werden von der Antennenanordnung 10 empfangen und infolge der Reziprozität von Antennenanordnung und Phasenschiebern über die Leitungen 30 und 31 und den Duplexer 29 zu einem Empfänger 32 geleitet. Die tatsächliche Steuerung der abgestrahlten Frequenz oder der von 28 für die Abstrahlung erzeugten Frequenz erfolgt durch eine Frequenzprogrammiereinrichtung 33 und eine Strahlschwenkungssteuerung 24. Die beiden Strahlungskeulen eines Strahlungskeulenpaars werden, wie bereits beschrieben, für eine Dauer τ innerhalb der Zeit 2 τ des abgestrahlten Impulses erzeugt. Die Strahlschwenkungssteuereinrichtung 24 erzeugt Steuersignale, die auf der Leitung 27 weitergeleitet werden und die in einer bestimmten Beziehung zu dem Phasenprogramm für die Elevationsschwenkung stehen, das von einem Programmgeber 21 erzeugt wird und dessen Signale auf der Leitung 34 weitergeleitet werden. Ein geeignetes frequenzverschobenes Signal, das von 33 über die Leitung 35 abgegeben wird, übernimmt im Empfänger 32 auf bekannte Weise die Mischoszillatorfunktion. Das Ausgangssignal des Empfängers 32 wird zu der Signalverarbeitungs- und Anzeigeeinrichtung 36 geleitet. Das Anzeigegerät kann ein bekanntes Rundsichtanzeigegerät (PPI) oder, wenn die mechanische Strahlschwenkung nur in einem bestimmten Bereich erfolgt, ein Sektoranzeigegerät sein. Die Anzeigeeinrichtung erhält Signale aus 22 und die in 36 verarbeiteten Signale, sie ist jedoch an sich kein Teil der Erfindung.
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In der Signalverarbeitungseinrichtung 36 werden die Signale im wesentlichen nach der folgenden Gleichung verarbeitet: °=c:50&udf54;&udf53;vu10&udf54;&udf53;vz4&udf54; &udf53;vu10&udf54;
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Die Werte A&min;, B&min;, C&min;, D&min; sind die Amplituden der empfangenen Signale der vier Strahlungskeulen der Fig. 2, die, wie bereits erwähnt, zu zwei Strahlungskeulenpaaren zusammengefaßt sind. ψ 1 und ψ 2 sind beispielsweise Koeffizienten aus einem Festwertspeicher in 36, aus dem geeigneten Gewichtungswerte ψ i ausgewählt werden. Diese Gleichung ist einfach die Mittelung von zwei unabhängigen Messungen von R AZ (EST) mit dem B&min;, D&min;- bzw. A&min;, C&min;-Paar.
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Da die Winkelposition der Antennenanordnung 10 jederzeit durch die Signale vom Azimutwinkelübertrager 22 auf den Leitungen 23 und 23 a bekannt ist, wird der Winkel R EST sofort mit bezug auf die jeweilige mechanische Schwenkposition berechnet. Durch die weitere Signalverarbeitung ist es möglich, die Strahlmitte einem gegebenen Ziel nachzuführen oder auf ein Ziel einzustellen. Dementsprechend kann auf der Leitung 26 Information in beiden Richtungen fließen. Empfängersignale, die dazu verwendet werden, R EST zu berechnen, können ein Signal erzeugen, das über die Programmiereinrichtung 33 von einem mechanischen Schwenkzyklus zum nächsten die Werte von f 1 und f 2 ändert.
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Die Technik dieser Erfindung ist nicht auf den Winkel R AZ /2 zwischen den Strahlungskeulenpaaren beschränkt. Dieser Winkel ist nur ein angenommener Wert und kann innerhalb bestimmter Grenzen variiert werden entsprechend den Zeitanforderungen anderer Funktionen zwischen den Strahlungskeulenpaaren der Nachlauffolge. Von R AZ /2 unterschiedliche Werte machen lediglich andere ψ-Werte bei der Gleichung für die Winkelbestimmung notwendig.
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Die Strahlschwenksteuereinrichtung 24 kann ein Impulsgenerator sein, der τ-Mikrosekundenimpulse für die Strahlungskeule E erzeugt und zwischen denen sich die 2 τ-Mikrosekunden-Impulse für C&min; und D&min; befinden. Der Strahl E wird mit der Frequenz f 2 (entsprechend dem Strahl D&min;) abgestrahlt; er ist um &udf53;bs&udf54;@O:¸¸¸:¸¸¸&udf54;&udf53;be&udf54; gegen D&min; durch die Phasenschiebereinstellung R 2 verschoben, wobei
(&udf57;°KV&udf56;¤2-&udf57;°KV&udf56;¤1)&udf58;r&udf56;&udf57;°KV&udf56;°T°KEL°t/2@,(II)&udf50;°=b:1&udf54;ist.
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In Übereinstimmung mit dem vorhergehenden kann der Elevationswinkel entsprechend dem Azimutwinkel bestimmt werden. Hierzu wird folgende Gleichung verwendet:
°=c:30&udf54;&udf57;°KV&udf56;°T°KEL (EST)°t = &udf57;q&udf56; @W:°KD&dlowbar;°k^°KE°k:°KD&dlowbar;°k+°KE°k&udf54;@,(III)&udf50;°=b:1&udf54;
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Anhand der Fig. 5 wird die Signalverarbeitungseinrichtung 36 aus Fig. 4 näher erläutert.
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Die in der Fig. 5 dargestellte Schaltung erhält Eingangssignale vom Empfänger 32 über die Leitung 26 von der Strahlschwenksteuereinrichtung und über die Leitung 23 a von dem Azimutwinkelübertrager 22. Die einzelnen Videosignale, die zu den einzelnen Strahlungskeulen des Strahlschwenksystems gehören, werden vom Empfänger 32 der Fig. 4 zu dem Analog/Digital-Wandler 37 der Fig. 5 geleitet. Die Signalverarbeitung in der Auswerteeinrichtung 36 kann analog oder digital erfolgen. Eine digitale Signalverarbeitung ist besonders gut geeignet und digitale Baugruppen, wie sie in der Schaltung nach Fig. 5 benötigt werden, sind an sich bekannt. Auch das Signal auf der Leitung 23 a von dem Azimutwinkelübertrager kann analog oder digital (wie es im vorliegenden Beispiel der Fall ist) sein. Im Ausgangssignal des Analog/Digital Wandlers 37 sind alle Amplituden der Strahlungskeulen der Fig. 2 in digitaler Form enthalten. Ein Signal von der Strahlschwenksteuereinrichtung 24 gelangt zu den Schieberegistern 38 und steuert dort ein einzelnes Register an, um zu ermöglichen, daß dieses auf eine Signalamplitude zu der Zeit, die zu den Strahlidentifikationen A&min;, B&min;, usw. gehört, antwortet. Das Signal auf der Leitung 26 ist im wesentlichen ein Signal, das die Strahlausrichtung steuert und das eine digitale Zahl liefert, die der augenblicklichen Strahlposition entspricht, die durch den Azimutwinkelübertrager 22, korrigiert durch das Frequenzprogramm (und durch das Phasenprogramm, wenn auch eine Elevationsbestimmung erfolgen soll), gegeben ist. Diese Korrektur erfolgt in der Strahlschwenksteuereinrichtung als Ergebnis einer darin vorgenommenen Vorprogrammierung und in Übereinstimmung mit externen Strahlwinkelsignalen, wie sie beispielsweise von einer Rückkoppeleinrichtung einer Nachlaufsteuerung erzeugt werden. Die Strahlschwenksteuereinrichtung ist eine Einrichtung zur Programmierung der Strahlsteuerung.
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Aus den in den Registern 38 gespeicherten Werten der Strahlungskeulenamplituden A', B', C', D' und E' wird mit Hilfe von Subtrahier- und Addierstufen, denen Teilerstufen (mit ψ i moduliert) nachgeschaltet sind, wird R AZ (EST) gemäß Gleichung I berechnet. Der Wert ψ i ist zu jeder Zeit eine Funktion der Bündelung der Strahlungskeule und ist in einem Speicher 45 als eine Funktion des Winkels kodiert. Subtrahierstufen 39 und 40 bilden die Ausdrücke A' minus C' und B' minus D'. Die Ausgangssignale der Subtrahierstufe 39 und Addierstufe 41 werden zu einer Teilerstufe 43 geleitet; in entsprechender Weise werden die Ausgangssignale der Subtrahierstufe 40 und Addierstufe 42 zu einer Teilerstufe 44 geleitet. Die Ausgangssignale dieser Teilerstufen werden mit den Strahlungskeulenschwenkkoeffizienten moduliert, die von dem Festwertspeicher 45 als Werte ψ i (d. h. ψ 1, ψ 2 und c 3 im Beispiel), die Funktionen des Winkels der elektronischen Strahlschwenkung sind, geliefert werden. Die Ausgangssignale dieser Teilerstufen 43 und 44 werden in einer Addierstufe 46 addiert und die Summe wird in einem Teller 47 halbiert. Das Ausgangssignal ist der bereits erwähnte Wert R AZ (EST) in digitaler Form. Dieses Ausgangssignal ist in Antennenkoordinaten angegeben und wird in einer Addierstufe 51 in terrestrische Koordinaten umgewandelt, indem die Antennenkoordinaten zu dem Antennenwinkel, der der Addierstufe 51 über die Leitung 23 a zugeführt wird, addiert werden.
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Zur Bestimmung des Elevationswinkels ist eine zusätzliche Strahlungskeule E notwendig. Über diese Strahlungskeule wird ebenfalls die Frequenz f 2 abgestrahlt und zwar in derselben Zeitperiode, in der auch die Strahlungskeulen C' und D' abgestrahlt werden. Die PRF für E ist zu den PRF-Impulsen der Keulen C' und D' versetzt. Der Impuls für die Strahlungskeule E ist im wesentlichen ein Einfrequenzimpuls und benötigt nur eine Impulslänge τ im Gegensatz zu den 2 τ Zweifrequenzimpulsen, die zur Erzeugung des A', B'- bzw. C', D'-Strahlungspaars notwendig sind. Die Fig. 3 macht dies klar.
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Die Berechnung von R EL (EST) gemäß Gleichung III, erfolgt mit einer entsprechenden Schaltung. In der Schaltung nach Fig. 5 werden die digitalen Amplitudenwerte von B' und E einer weiteren Subtrahierstufe 48 und einer Addierstufe 49 zugeführt, deren Ausgangssignale in der Teilerstufe 50 dividiert und mit dem Faktor ψ 3 aus dem Festwertspeicher moduliert werden. Das digitale Ausgangssignal von 50 gibt den Winkel R EL (EST) an.
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Um einen hohen Senderwirkungsgrad zu erhalten und um die Nachlaufzeit möglichst niedrig zu halten, wird die PRF einer jeden C'-, D'- und E'-Strahlposition und 3/2 erhöht und ineinander verschachtelt. Demgemäß ist die kritische Elevationswinkelmessung weder durch Amplituden- noch durch Frequenzszintillationen beeinflußt. Weiterhin ist die Elevationsmessung unabhängig vom Azimutversatz; sie ist nur mit dem Elevationsteil der Nachlaufgeometrie verbunden, d. h. mit der Beziehung zwischen den Strahlungskeulen D' und E.
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Die Erfindung ist besonders für mechanisch schwenkbare Radargeräte mit Nachlauf/Schwenkbetrieb (track-while-scan), wobei der mechanischen Strahlschwenkung eine elektronische Strahlschwenkung überlagert ist (Phasen(Elevation)/Frequenz (Azimut)-Steuerung), geeignet.