DE2730775C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Vielbetriebsarten-Radarsystem gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Spe­ ziell betrifft die Erfindung ein im Flugzeug mitgeführtes Radarsystem, welches dazu verwendet werden kann, selektiv Wetterbedingungen kartographisch zu erfassen oder um nach Navigations-Funkfeuer anzufragen und die darauf erhaltenen Antworten darzustellen.

Im Flugzeug mitgeführte Wetterradarsysteme sind bereits bekannt, die im X-Band der Mikrowellenfrequenz arbeiten und die Einrich­ tungen enthalten, um einen Radarimpuls in den Raum auszusenden und die von Wetterzellen, wie beispielsweise Wolken, Regenge­ bieten und anderen Formen von Wettererscheinungen, reflektier­ te Radarenergie aufzufangen und darzustellen.

Es ist wünschenswert, daß die Radarverstärkung mit Hilfe auto­ matischer Verstärkungsregelschaltungen (AVR) während jeder Pe­ riode zwischen aufeinanderfolgenden Radarimpulssendungen ein­ gestellt werden kann. Diese Zwischenimpulsperioden-Verstärkungs­ einstellung muß natürlich dann durchgeführt werden, nachdem al­ le interessierenden zurückkehrenden Radarsignale empfangen wur­ den und von dem Radarsystem dargestellt werden, d. h. also nach­ dem Ortungsobjekte innerhalb des maximalen interessierenden Be­ reiches dargestellt wurden.

Da der Zweck der Verstärkungseinstellung darin besteht, die Ge­ räuschsignale auf einem konstanten Pegel zu halten, ist es wichtig, daß die Einstellung während derjenigen Zeit durchgeführt wird, während der kein interessierendes rücklaufendes Signal von dem Radarsystem aufgefangen wird. Es kehren jedoch weiterhin Signale von Ortungs­ objekten zurück, die außerhalb des maximalen interessierenden Bereiches gelegen sind. Diese Signale werden von dem Radarsystem aufgefangen, obwohl derartige Rückkehrsignale auf der Systemanzeigevorrichtung nicht dargestellt werden sollten.

Ein Vielbetriebsarten-Radarsystem, das aus der Kombination eines Sekundärradars mit einem Primärradar besteht, ist aus der Fachliteratur bekannt. Während das Sekundärradar frequenzverschobene Antwortsignale aufnimmt, empfängt das Primärradar reflektierte Echosignale auf der Sende­ frequenz.

Anstatt der Abstandsbildung aufeinanderfolgender Radar­ impulse auf relativ lange Intervalle, um also eine Empfänger-Verstärkungseinstellung nur durchzuführen, nachdem die Radarrückkehrsignale effektiv auf den Geräuschwert gedämpft wurden, wird ein Nebenschritt- oder -sprunggenerator verwendet, der den Überlagerungs­ oszillator nebenschritt- oder nebenstufenmäßig steuert, um dadurch den Radarempfänger von der erwarteten Radar­ rückkehrfrequenz wegzubringen, also fehlabzustimmen. Infolgedessen wird dann, wenn Radarrückkehrsignale aus dem maximalen interessierenden Bereich vom Empfänger empfangen wurden, der Empfänger fehlabgestimmt oder nebengeschaltet, und zwar auf einen freien Abschnitt des Frequenzspektrums, und erst dann die Verstärkung eingestellt.

Ein Radarsystem, das neben den üblichen Echosignalen auf der Sendefrequenz ein frequenzverschobenes Antwortsignal eines Funkfeuers empfängt und während dieser Zeit den Empfang einfacher Echosignale unterdrückt, ist aus der US-PS 35 73 826 bekannt.

Es ist weiter bekannt, daß die Sendefrequenz eines Wetter- Radarsystems vom Konstrukteur des Systems so ausgewählt werden kann, daß sie gleich der genormten Bodenfunkfeuer- Anfrageradarfrequenz ist. Das Wetterradarsystem kann danach in einer Navigationsbetriebsart verwendet werden, um Bodenfunkfeuersignale abzufragen. Bodenfunkfeuer-Antworten auf derartigen Anfragen bestehen aus impulsabstandmodulierten Signalen, die auf einer vorbestimmten Trägerfrequenz gesendet werden, die etwas verschieden von der Anfrage- Trägerfrequenz ist.

Aufgabe der Erfindung ist es, mit minimaler Hardware das im Flugzeug mitgeführte Vielbetriebsarten-Radarsystem dazu zu verwenden, nicht nur Wetterradarrückkehr­ signale bei guter Empfindlichkeit zu empfangen und zu verarbeiten, sondern auch Funkfeuerantworten zu empfangen und zu verarbeiten.

Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.

Das erfindungsgemäße Radarsystem weist in vorteilhafter Weise eine Zeitsteuereinrichtung auf, die den Überlagerungs­ oszillator erst eine bestimmte Zeit nach dem Aussenden eines Radarimpulses fehlabstimmt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung ergibt sich aus dem Unteranspruch.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungs­ beispiels unter Hinweis auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein mit einem Vielbetriebsarten-Radarsystem ausgerüstetes Flugzeug, welches nach Bodenfunkfeuer­ signalen anfrägt und welches Wetterzellen kartographisch registrieren kann;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform eines Vielbetriebsarten-Radarsystems, welches die Möglichkeit bietet, Wetterradarrückkehrsignale und Bodenfunkfeuer­ signale beziehungsweise Antworten selektiv zu empfangen; und

Fig. 3 ein Blockschaltbild, welches veranschaulicht, auf welche Weise ein Seiten- oder Nebenschrittgenerator beim Gegenstand der Erfindung verwendet werden kann.

In Fig. 1 ist ein Flugzeug 10 mit einem Vielbetriebs­ arten-Radarsystem (nicht gezeigt) ausgerüstet. Es sendet Impulse auf einer Frequenz von 9376 MHz, die mit dem Pfeil 10 a bezeichnet sind. Impulse dieser Frequenz bieten, wie der Fachmann weiß, die Möglichkeit, Antworten abzu­ fragen oder diese auszulösen und zwar von einem genormten Flug­ zeug-Navigationsbodenfunkfeuer, welches bei dem gezeigten Aus­ führungsbeispiel als Funkfeuer 12 bezeichnet ist, wobei die Ant­ wort mit dem Pfeil 12 a angegeben ist. Wie der Fachmann weiß, be­ stehen die Funkfeuerantworten auf derartige Anfragen aus zeit­ mäßig kodierten Impulsen mit einer Frequenz von 9310 MHz. Wenn das Gerät so geschaltet ist, daß es um Bodenfunkfeuersignale an­ frägt und die Antwort auf diese Anfragen empfangen kann, so sagt man, daß das Vielbetriebsarten-Radarsystem in einer Funkfeuer­ betriebsart arbeitet. In einer zweiten wetterkartographischen Betriebsart sendet das Radarsystem Impulse mit der gleichen Fre­ quenz von 9375 MHz aus, die hier mit dem Pfeil 10 b bezeichnet sind und zwar in einen vorbestimmten Sektor vor das Flugzeug, wobei Radarrückkehrsignale von Ortungsobjekten eliminiert wer­ den, wie beispielsweise von der Wolke 14, die innerhalb des in­ teressierenden Sektors liegen. Es sei angenommen, daß die Wolke 14 innerhalb des maximalen interessierenden Bereiches oder Ent­ fernung des Vielbetriebsarten-Radarsystems gelegen ist, so daß das rückkehrende Radarsignal, welches mit dem Pfeil 14 a ange­ zeigt ist, im Cockpit des Flugzeugs richtig dargestellt wird und zwar in geeigneter Weise an einer PPI-Kathodenstrahlröhre (CRT) in einer Weise, daß sich der Azimut und die Entfernung zum Flugzeug ergibt. Als Antwort auf den Impuls 10 b erzeugt ein an­ deres Wetter-Ortungsobjekt, wie beispielsweise die Zelle 16, die jenseits des interessierenden Radarbereiches bzw. Entfer­ nung gelegen ist, ein Antwortsignal 16 a, welches eventuell von dem Radarsystem des Flugzeugs zu irgendeinem Zeitpunkt aufgefan­ gen wird, welches von der Entfernung bzw. Zeit abhängig ist, zu welcher es nach dem Zeitrückkehrsignal 14 a von dem Radarsystem des Flugzeugs aufgefangen wird. Da sich das Rückkehrsignal 16 a außerhalb des interessierenden Systembereichs bzw. Entfernung befindet, wird es nicht auf dem Radarbildschirm (CRT) darge­ stellt. Es soll an späterer Stelle gezeigt werden, auf welche Weise die Verstärkung des Radarempfängers eingestellt werden kann und zwar selbst während der Zeit, während welcher die Radarrück­ kehrsignale, die von außerhalb des interessierenden Bereiches stammen, wie beispielsweise das Radarrückkehrsignal 17 a, aufge­ fangen werden.

Gemäß Fig. 2 ist ein Magnetron 18 veranschaulicht, welches in geeigneter Weise auf einer hochstabilen Koaxial-Magnetron be­ steht, welches Energie über den Zirkulator 20 auf 9375 MHz an die Sendeschaltungen des Radarsystems abgibt und eventuell an die Radarantenne (nicht gezeigt), um einen Impuls bzw. Radar­ frequenz auf 9375 MHz auszustrahlen.

Ein örtlicher bzw. Überlagerungsoszillator 22, der auf 9401,6 MHz arbeitet, ist auf das Magnetron 18 bezogen und zwar durch Mittel, wie sie dem Fachmann gut bekannt sind. Während der Pe­ riode zwischen den gesendeten Impulsen werden die rückkehrenden Signale, die von dem Radarsystem aufgefangen werden, von den Antennenschaltungen über den Zirkulator 20 zu einer Mischstufe 24 geleitet, in welcher sie mit dem Frequenzsignal des Überla­ gerungsoszillators überlagert werden. Das resultierende Signal wird von einer automatischen Frequenzsteuerschaltung 25 ver­ wendet, um die Zwischenfrequenz konstant zu halten und gelangt auch über einen Vorverstärker 26 und einen ausgewählten HF-Ver­ stärker 28 und 30 zu den Radarvideoschaltungen. Die Einrichtung zum Auswählen des richtigen HF-Verstärkers ist hier als Schal­ ter 32 veranschaulicht, durch den der HF-Verstärker 28 ausge­ wählt wurde,m der auf 26,6 MHz abgestimmt ist, wenn das Radar­ system in der Wetterkartographiebetriebsart arbeitet, oder wel­ cher den HF-Verstärker 30 auswählt, der auf 91,6 MHz abgestimmt ist, wenn das Radarsystem in der Funkfeuerbetriebsart arbeitet.

Wie sich aus Fig. 1 entnehmen läßt, liegen die Wetterrückkehr­ radarsignale auf im wesentlichen der gleichen Frequenz wie die ausgesendeten Radarsignale, d. h. also bei 9375 MHz, wobei die­ se Frequenzsignale, wenn sie mit der Frequenz des Überlagerungs­ oszillators gemischt werden, eine Differenzfrequenz von 26,6 MHz ergeben, die natürlich der abgestimmten Frequenz des HF- Verstärkers 28 entspricht. Andererseits liegen die Funkfeuer­ antwortsignale bei 9310 MHz, wobei diese Frequenzsignale, wenn sie mit der Frequenz des Überlagerungsoszillators gemischt wer­ den, eine Differenzfrequenz von 91,6 MHz ergeben, wobei diese Frequenz natürlich der Abstimmfrequenz des HF-Verstärkers 30 entspricht.

In Fig. 3 ist ein Magnetron 18 , ein Zirkulator 20, ein Überla­ gerungsoszillator 22, eine Mischstufe 24 und die automatische Frequenzsteuerschaltung 25 gezeigt, die auch in Fig. 2 ent­ halten ist. Die Mischstufe 24 schickt die gemischten Frequenzprodukte des Überlagerungsoszillators 22 und die aufgefangenen Radarrückkehrsignale, wie diese am Zirkulator 20 empfangen werden, zu den Empfängerschaltungen 40, die den Vorverstärker 26, die HF-Verstärker 28 und 30 und den Schalter 32 von Fig. 2 enthalten können. Auch ist eine automatische Verstärkungs­ regelschaltung 42 vorgesehen, die intermittierend arbeitet und zwar in Abhängigkeit von einem von einem Nebenschrittgenerator 44 empfangenen Signal, der in geeigneter Weise eine einfache Zeitsteuerschaltung enthalten kann, die auf einen Anfangswert durch einen Radarimpuls zurückgestellt wird, der von dem Radar­ system ausgesendet wird und die dann eine vorbestimmte Zeit­ periode danach, welche Zeitperiode auf den maximalen interes­ sierenden Radarbereich bzw. Entfernung bezogen ist, auf den Leitungen 44 a und 44 b Signale erzeugt und die diese Signale für wenigstens eine zweite vorbestimmte Zeitperiode wirksam hält. Das Signal auf der Leitung 44 b erregt die automatische Verstärkungsregelungsschaltung 42, um die Verstärkung der Emp­ fängerschaltungen 40 einzustellen. Das Signal auf der Leitung 44 a bewirkt, daß die automatische Frequenzsteuer­ schaltung 25 den Überlagerungs-Oszillator 22 fehlabstimmt, und zwar auf irgendeinen neuen Frequenzwert, der weitab von der normalen örtlichen Frequenz von 9401,6 MHz liegt.

Bei einem verwendeten Vielbetriebsarten-Radarsystem wurde eine Impulsfolgefrequenz von 800 Impulsen pro Sekunde verwendet, um einen Zeitintervall zwischen aufeinander­ folgend gesendeten Impulsen von 1,25 Millisekunden zu erzielen, was einer Entfernung von etwa 100 Seemeilen entspricht. Die tatsächliche interessierende Entfernung betrug 40 Seemeilen. Der Seitenschritt- oder Nebenschritt­ generator 44 wurde daher so ausgeführt, daß er auf den Leitungen 44 a und 44 b während der zweiten Hälfte der Zwischenimpulsperiode zwischen aufeinanderfolgenden Radar­ sendungen Signale erzeugt. Als Antwort auf das Signal auf der Leitung 44 a wird der Überlagerungsoszillator um mehr als eine Bandbreite des HF-Verstärkers 28 fehlabgestimmt, so daß starke Radarrückkehrsignale von den Wetterzellen mit 9375 MHz die Empfängerverstärkung nicht beeinflussen und die Verstärkung somit eingestellt werden kann, während eine Probe von dem Ausgangsgeräusch des Empfängers entnommen wird.

Claims (2)

1. Vielbetriebsarten-Radarsystem mit einer Leistungs­ versorgungsquelle, die auf einer ersten Frequenz arbeitet, das periodisch Signale auf einer ersten Frequenz aussendet, um dadurch Funkfeuer-Antwortsignale auf einer zweiten Frequenz und Radarrückkehrsignale im wesentlichen auf der ersten Frequenz auszulösen, und die Antwortsignale und die Rückkehrsignale aufeinander­ folgend auffängt, bestehend aus einem Überlagerungs­ oszillator, der auf einer ersten Frequenz schwingt, um eine örtliche Überlagerungsfrequenz zu erzeugen, mit einer Mischstufe zum Erzeugen von Frequenzprodukten, aus der Überlagerungsfrequenz einerseits und den Antwortsignalen und den Radarrückkehrsignalen, die von dem Radarsystem aufgefangen wurden, andererseits, mit mehreren abgestimmten Vorrichtungen, von denen eine erste auf die Differenzfrequenz der Überlagerungs­ frequenz und der zweiten Frequenz abgestimmt ist und von denen eine andere auf die Differenzfrequenz der ersten Frequenz und der Überlagerungsfrequenz abgestimmt ist, und einer Auswähleinrichtung zum Auswählen einer der abgestimmten Vorrichtungen, so daß diese vorbestimmte Frequenzprodukte empfängt, mit Empfänger­ schaltungen, die einen Nebenschritt-(Seitenschritt-)Generator, um den Überlagerungsoszillator während wenigstens eines Abschnittes der Zeit zwischen den genannten periodisch gesendeten Signalen umzustimmen (fehlabzustimmen), umfassen, und mit einer Einrichtung zum Einstellen der Verstärkung der Empfängerschaltungen, die eine automatische Verstärkungsregelschaltung umfaßt, die unter der Steuerung des Nebenschritt­ generators steht, um die Einstellung der Verstärkung der Empfängerschaltung während derjenigen Zeit herbeizuführen, während welcher der Überlagerungs­ oszillator umgestimmt (fehlabgestimmt) ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Nebenschrittgenerator (44) eine Zeitsteuereinrichtung enthält, die durch jedes der periodisch gesendeten Signale auf einen Anfangs­ zeitpunkt rückstellbar ist und die danach den Überlagerungsoszillator (22) eine bestimmte Zeit nach der Rückstellung fehlabstimmt.

2. Radarsystem nach Anspruch 1, mit einem begrenzten interessierenden Bereich oder einer begrenzten Reichweite, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmte Zeitdauer, wenigstens gleich der Zeitdauer ist, die von Radarrückkehrsignalen benötigt wird, um von Ortungsobjekten innerhalb des interessierenden Bereichs oder der interessierenden Entfernung zum Radarsystem zurückzugelangen und von ihm aufgefangen zu werden.