DE2736654C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf Radarsysteme mit einem modulierbaren Sender zur Erzeugung von über eine Antenne aussendbaren Radarimpulsen, mit einem Zeittaktgenerator zur Steuerung der Radarimpulserzeugung im Sender, mit einem Empfänger zum Empfang reflektierter Radarechoimpulse und mit einer Anzeigeeinrichtung zur Wiedergabe der empfangenen Radarechoimpulse. Radarsysteme dieser Art sind seit geraumer Zeit allgemein bekannt.

Bei den bekannten Radarsystemen wird der Beginn der Wiedergabe durch Triggerimpulse gesteuert, die im allgemeinen mit der Impulsfolgefrequenz des Senders synchronisiert sind und eine bestimmte Zeitverzögerung gegenüber den Sendesignalen aufweisen. Es zeigt sich aber, daß die zeitliche Beziehung zwischen der tatsächlichen Erzeugung der Sendeimpulse und der den Beginn der Wiedergabe empfangener Radarechoimpulse bestimmenden Triggerimpulse nicht konstant ist und abhängig von einer Entfernungsbereichseinstellung sowie abhängig von Alterungserscheinungen an der Modulatorröhre Schwankungen unterliegen kann.

Dies kann dazu führen, daß empfangene Radarechosignale in der Wiedergabe zackig oder außerhalb der richtigen Positionen abgebildet werden.

Etwa aus der US-Patentschrift 37 80 370 bekannte Schaltungen zur Erhöhung der Genauigkeit der Wiedergabe benötigen eine Anzahl von zusätzlichen Schaltkreisen zur Kontrolle und sind daher sehr aufwendig.

Aus der Veröffentlichung "Theory and Practice of Radar" von Ochiai und Mozai, Kaiburdo Co., Ltd., März 1966, Seiten 206 bis 212, ist es ferner bekannt, das Triggersignal zur Auslösung der Wiedergabe in der Anzeigeeinrichtung von einem die Modulatorröhre des Senders speisenden Impulstransformator abzunehmen, so daß durch Schaltungsbauteile unvorhergesehen eingeführte Phasenverzögerungen die Wiedergabe im wesentlichen nicht stören.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Radarsystem der eingangs beschriebenen allgemeinen Art so auszugestalten, daß auch bei einer Alterung von Bauteilen des Senders und bei unterschiedlich wählbaren Entfernungsbereichseinstellungen eine präzise Synchronisation der Sendeimpulserzeugung und des Beginns der Wiedergabe bei einfachem Schaltungsaufbau aufrecht erhalten wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale von Anspruch 1 gelöst.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen eines Radarsystems der hier angegebenen Art sind in den Ansprüchen 2 bis 6 gekennzeichnet.

Aufgrund der Beaufschlagung des Zeittaktgenerators durch ein die tatsächliche Erzeugung eines auszusendenden Radarimpulses meldenden Quittungssignals zwecks Auslösung der Anzeigeeinrichtung wird der Schaltungsaufbau vereinfacht, der es ermöglicht, die Geschwindigkeit, mit der das analoge Videosignal zwecks Digitalisierung abgetastet wird, und die Länge des Zeitabschnittes vom Beginn des Radarimpulses ab, währenddessen das analoge Videosignal digitalisiert wird, abhängig von der festgelegten Reichweiteneinstellung des Radarsystems einzustellen.

Die Schaltung vermeidet Synchronisationsstörungen zwischen der Erzeugung des Quittungssignals und der Radarabtastung. Die Radarechosignale gelangen ohne die Ausbildung zackiger Kanten zur Darstellung.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es stellen dar:

Fig. 1 ein grundsätzliches Blockschaltbild eines Radarsystems der hier angegebenen Art,

Fig. 2 ein mehr ins einzelne gehendes Blockschaltbild des Radarsystems nach Fig. 1,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Teiles des Sendermodulators nach Fig. 2 und

Fig. 4 eine schematische Darstellung des Heizstromkreises für das Magnetron der Schaltung nach Fig. 3.

Anhand der Fig. 1 ist ein Ausführungsbeispiel der Erfindung, angewendet in einem Panorama-Anzeige-Radarsystem, PRI-Radarsystem, anhand eines Blockschaltbildes dargestellt. Das dargestellte Radarsystem besteht aus drei Basiseinheiten: der Indikatoreinheit 140, der MTR-Einheit (modulator- transmitter-receiver/Modulator-Sender-Empfänger) 102 und aus der Antenneneinheit 101. Die Indikatoreinheit 140, welche das Schirmbild mit Radarinformationen versorgt und die Steuerbefehle des Systems enthält, ist normalerweise auf der Brücke des Schiffes angebracht, da dort ein leichter Zugriff besteht und die Benutzung für die Navigatoren damit erleichtert wird. Die Antenneneinheit 101 ist bei der praktischen Anwendung so hoch wie möglich mit einer gesicherten, nicht zu behindernden Ausstrahlungsmöglichkeit zur Erhöhung der Reichweite der Einheit montiert. Die MTR-Einheit 102 ist in einer wettergesicherten Lage möglichst nahe zur Antenneneinheit 101 angebracht, um die Verluste für die Hochleistungssendeimpulse, die zur Antenneneinheit 101 gekoppelt werden und die Verluste der empfangenen Signale, die von der Antenneneinheit 101 zur MTR-Einheit 102 gekoppelt werden, so gering wie möglich zu halten.

Sowohl die Indikatoreinheit 140, als auch die MTR-Einheit 102 enthalten getrennte Versorgungseinheiten 174 bzw. 122. Beide können mit der vorhandenen Schiffsversorgung, 110 Volt Wechselstrom mit 60 Hz oder irgend einer anderen normalen Primäreingabeversorgung betrieben werden, welche dann von diesen Einrichtungen in den entsprechend erforderlichen Gleichspannungen zum Betrieb der verschiedenen elektronischen Stromkreise und elektromechanischen Anordnungen dieser Einrichtungen umgesetzt werden. Außerdem versorgt die MTR-Versorgungseinheit 122 die Antenne 101 zwecks Betrieb des darin enthaltenen, für das Drehen der Antenne vorgesehenen Motors mit Strom. Dadurch, daß für die jede der beiden auf einer gewissen Entfernung angebrachten Hauptsteuereinheiten getrennte Versorgungseinheiten vorgesehen sind, werden die auftretenden Verluste, die in der Verkabelung zwischen den vorgenannten Einrichtungen auftreten, vermieden. Außerdem wird bei dem vorliegenden, erfindungsgemäßen System die Ein/Ausschaltungssteuerung der MTR-Versorgungseinheit 122 von der Indikatoreinheit 140 bewerkstelligt, indem nur Steuerspannungen mit geringer Signalleistung verwendet werden. Die vollständige Steuerung ist deshalb in der Indikatoreinheit konzentriert, ohne daß hohe Leistungsverbrauchsspitzen und Verlust auf lange Kabelwege zwischen den Einrichtungen auftreten.

Jeder Radarpulszyklus geht von der Indikatoreinheit 140 bei der Erzeugung eines MTR-Trigger-Impulses aus, wozu die MTR-Einheit 102 mit der Indikatoreinheit 140 gekoppelt ist. Aufgrund des Empfangs dieses Impulses erzeugt die MTR-Einheit 102 einen Sendeimpuls mit hoher Leistung. Der Sendeimpuls wird zur Antenneneinheit 101 weitergegeben, welche dieses Signal in einem engen Strahl ausstrahlt. Daraufhin werden von Ortungsobjekten Signale reflektiert, die von der Antenneneinheit 101 empfangen und zu dem Empfangsteil der MTR-Einheit 102 weitergeleitet werden. Der Empfangsteil der MTR-Einheit 102 stellt die empfangenen Echosignale fest und verstärkt diese und erzeugt daraufhin ein Videosignal für die Indikatoreinheit 140. Der Beginn des Videosignals wird durch einen in der MTR-Einheit 102 erzeugten Quittungsimpuls gekennzeichnet. Die Indikatoreinheit 140 erzeugt eine optische Darstellung der von den Ortungsobjekten im Strahlungsweg des Radarstrahles zurückgestrahlten Signale entsprechend den Videosignalen. Die Azimut-Lage der Radarantenne wird von der Antenneneinheit 101 direkt zur Antenneneinheit 140 gegeben, um den Winkel auf den Wiedergabeschirm, auf den die reflektierten Signale wiedergegeben werden, zu kennzeichnen.

In der Fig. 2 ist ein detailliertes Blockschema des Radarsystems 100 gemäß Fig. 1 dargestellt. Die Antenneneinheit 101 enthält eine drehbare Antenne 104, welche in der Lage ist, Signale innerhalb der Reichweite der Radarpulse auszustrahlen und zu empfangen. Die Antenne 104 ist drehbar über Wellenleiter 105 mit einem Gerätesatz 108 verbunden. Der Motor 106 ist mechanisch über den Gerätesatz 108 mit der Antenne verbunden und dient zur Drehung der Antenne 104, um einen im voraus festgelegten, konstanten Betrag. Der Antennendrehmelder 112 ist auch über seine Eingangsdrehachse mit dem Gerätesatz 108 und der Antenne 104 verbunden. Die genannte Eingangsdrehachse dreht sich vorzugsweise um den gleichen Betrag wie die Antenne 104.

Die eingehenden und abgehenden Signale der Antenne 104 werden über das Drehgelenk 110 mit der Antenneneinheit 101 über den Wellenleiterteil 115 zum Duplexer 114 gekoppelt. Empfangene Signale werden über den Duplexer 114 und den passiven Begrenzer 116 zum Eingang des Empfängers 120 gegeben. Der Duplexer 114 entkoppelt die von dem Empfänger 120 übertragenen Impulse mit dem Sendemodulator 118 und koppelt die empfangenen Signale ohne wesentliche Verluste direkt vom Wellenleiter 115 zum Eingang des Empfängers 120. Der passive Begrenzer 116 sorgt für eine absolute Amplitudenbegrenzung der Eingabesignale um den Eingangskreis des Empfängers 120 zu schützen gegen Überlastung durch von nahegelegenen Radarübertragern aufgenommene Signale.

Der Sende-Modulator 118 erzeugt aufgrund eines Ein­ gabe-Trigger-Signals des Zeitgenerators 144 in der Indikatoreinheit 140 Radarimpulse. Die Impulsfolgefrequenz IFF der übertragenen Radarimpulse wird lediglich bestimmt durch die Wiederholungsgeschwindigkeit des MTR-Trigger-Signals, welches von dem Zeitgenerator 144 erzeugt wird. Bei bekannten Radarsystemen, bei denen die Impulsfolgefrequenz eine Funktion der Festlegung der Radarreichweite war, war eine Vielzahl von Signalen, welche bezeichnend für verschiedene mögliche, festzulegende Reichweiten sind, zu dem Sendemodulator gekoppelt. Bei diesen Systemen forderte dann ein Dekodierstromkreis eine geeignete Impulsfolgefrequenz für die gewählte Reichweite. Bei dem vorliegenden System ist aber nur ein einziges Trigger-Signal erforderlich.

Die Breite der übertragenen Impulse kann auch eine Funktion der Radarentfernungsteilungseinstellung sein. Es kann beispielsweise wünschenswert sein, eine schmälere Pulsfolge bei einer kürzeren Entfernungsteilung zu wählen, um eine größere Auflösung zu erhalten, als bei der Verwendung längerer Pulsfolgen möglich sein würde, welche notwendig ist um ein annehmbares Signal-Rauschverhältnis bei längeren Reichweiten zu erreichen. Es ist aber festgestellt worden, daß es nicht erforderlich ist, unterschiedliche Impulsbreiten für alle möglichen Entfernungsteilungswerte vorzusehen. Beispielsweise sind bei dem beschriebenen Ausführungsbeispiel der Erfindung zehn verschiedene Entfernungsteilungen zwischen 0,25 und 64 Seemeilen vorgesehen. Es ist festgestellt worden, daß nur drei verschiedene Impulsbreiten von annähernd 60, 500 und 1000 Nanosekunden praktisch erforderlich sind. Es muß dann nur ein digitales Zwei-Bit-Signal zwischen dem Zeitgenerator 144 und dem Sendemodulator 118 gekoppelt werden, um unter den drei Impulsbreiten wählen zu können. Da viel weniger Impulsbreiten gefordert sind als Entfernungsteilungswerte wählbar sind, müssen auch weniger Leitungen oder Signale zwischen dem Zeitgenerator 144 und dem Sendemodulator 118 als bei den bekannten Systemen geführt werden. Bei bereits bekannten Systemen wurde ein Trigger-Impuls in der MTR-Einheit erzeugt, welcher sowohl zum Modulator als auch zum Wiedergabestromkreis weitergeleitet wurde.

Aufgrund bestimmter Diagramme der normalerweise verwendeten Modulatoren kann die Verzögerungszeit zwischen der Anwendung eines Trigger-Impulses und der Erzeugung des tatsächlich übertragenen Impulses unterschiedlich sein. Dies ist insbesondere der Fall zwischen verschiedenen Bereichen. Aufgrund dieser im voraus nicht festlegbaren Verzögerungsunterschiede konnten die Ortungsobjekte in bekannten Radarsystemen manchmal mit einer ungenauen zackigen Flanke wiedergegeben werden, welche entweder durch ein zu frühes oder ein zu spätes Starten des Abtastens verursacht wurde. Bei der erfindungsgemäßen Anordnung wird dieser Nachteil vermieden.

Der Sendemodulator 118 erzeugt einen MTR-Quittungsimpuls zu Beginn jedes Sendeimpulses. Dieser zum Zeitgenerator 144 gekoppelte Quittungspuls kennzeichnet den Beginn des Startes des Radarabtastens für jede der Videosignalsteuerkreise innerhalb der Indikatoreinheit 140. Da der MTR-Quittungsimpuls genau mit dem Beginn jedes Radarimpulses abgestimmt ist, wird für die Festhaltung und Abgrenzung benachbarter Abtastlinien auf den Wiedergabeschirm eine hohe Genauigkeit erreicht. Auf diese Weise werden die tatsächlichen Formen der Ortungsobjekte genau ohne zackige Kanten wiedergegeben, die bei ungenauer Synchronisation des Beginns der Bild-Abtastung mit tatsächlichen Sendepulsen entstehen würden.

Der Sendemodulator 118 erzeugt auch ein genaues Zeitsteuersignal zwecks Steuerung der Verstärkung im Empfänger 120. Bekanntlich wird das genaue Zeitsteuersignal dazu verwendet, die Verstärkung des Empfängers 120 während jeder Radarimpulsfolge zu variieren. Für Signale, die von nahegelegenen Ortungsobjekten empfangen werden, ist die Verstärkung gering. Auf diese Weise ist der Verstärkungsstromkreis im Empfänger 120 gegen Überlastung durch starke Signale nahegelegener Ortungsobjekte und örtlich entstandener Interferenz geschützt und wird eine im wesentlichen konstante klare Wiedergabe erzeugt.

Das analoge am Ausgang des Empfängers 120 erzeugte Videosignal wird in einer seriellen Folge von digitalen Daten durch den Analog/Digital-Umsetzer 148 innerhalb der Indikatoreinheit 140 umgesetzt. Die Geschwindigkeit, mit der das analoge Videosignal zwecks Digitalisierung abgetastet wird, und die Länge des Zeitabschnitts vom Beginn des Radarimpulses, während dessen das analoge Videosignal digitalisiert wird, ist abhängig von der festgelegten Radarreichweiteneinstellung. Für kürzere Reichweiten ist eine höhere Abtastgeschwindigkeit und ein kürzerer Zeitabschnitt zu verwenden.

Das digitalisierte Videosignal wird in einem digitalen Videodatenaufnahmespeicher 150 in Abhängigkeit von Steuertaktimpulsen des Zeittaktgenerators 144 aufgenommen. Der digitale Datenaufnahmespeicher 150 speichert die digitalisierten Videosignale eines vollständigen Radarimpulszeitabschnitts. Die Reichweite zu dem das Signal gespeichert wird, ist selbstverständlich abhängig von der festgelegten Reichweiteneinstellung. Das digitale Videosignal wird aus dem digitalen Videodatenaufnahmespeicher 150 zwecks Wiedergabe auf die Kathodenstrahlröhre 172 während eines zweiten Zeitabschnitts ausgelesen, der ebenfalls durch die Geschwindigkeit der Taktpulse des Zeittaktgenerators festgelegt wird. Die zweite Zeittaktperiode kann größer oder kleiner oder gleich der ersten Zeitperiode sein, während der das Videosignal in den digitalen Videodatenspeicher 150 eingelesen worden ist. Das Herauslesen erfolgt vorzugsweise unmittelbar nach der ersten Zeitperiode und vor Anfang des nachfolgenden Radarzeitabschnitts. In den Ausführungsbeispielen der Erfindung ist der zweite Zeitabschnitt im wesentlichen konstant und unabhängig vom ersten Zeitabschnitt. Auf diese Weise kann mit dem konstanten Auslesezeitabschnitt die Schreib- oder Ablenkgeschwindigkeit des Strahls der Kathodenstrahlröhre 172 auch konstant gehalten werden, so daß die erzeugte Wiedergabe eine konstante Intensität unabhängig der festgelegten Radarentfernungsteilung hat. Für kurze Reichweiten ist der zweite Zeitabschnitt, während dessen die digitalen Signale vom digitalen Videodatenaufnahmespeicher 150 herausgelesen und wiedergegeben werden, im wesentlichen größer als der Zeitabschnitt während dessen die Signale eingelesen wurden. Aufgrund der Vergrößerung des Zeitabschnitts ist die Schreibgeschwindigkeit des Strahls der Kathodenstrahlröhre 172 verringert bezüglich der, die gefordert werden würde, wenn das Videosignal mit der gleichen Geschwindigkeit wiedergegeben werden würde, wie es empfangen wird. Deshalb ist die Breite der Wiedergabe für kurze Reichweiten weit mehr erhöht als bei bereits bekannten Systemen. Wie die Videosignale vorzugsweise digitalisiert, gespeichert und ausgelesen werden, ist in der US-PS-Anmeldung 6 12 882, angemeldet 12. 9. 1975, beschrieben. Die Störungssperrschaltung 152 ist dazu vorgesehen, die Störeffekte, die durch nahegelegene Radarsender, die im gleichen Frequenzband arbeiten, verursacht werden, zu beseitigen. Diese Art von Interferenz, welche durch den Empfang der von nahegelegenem Radar übertragenen Impulse verursacht wird, erscheint als eine Vielzahl von spiralförmigen Armen, die vom Zentrum der Radarwiedergabe ausgestrahlt wird. Die Störungssperrschaltung 152 dient dazu, diese Art von Interferenz aus der Radarwiedergabe herauszunehmen, ohne aber die Wiedergabe der gewünschten Ortungsobjekte im wesentlichen zu beeinflussen. Auf dem Steuerpult 146 ist ein Wähler angebracht, der es der Bedienungsperson ermöglicht, die Störungssperrschaltung 152 nach Wunsch ein- und auszuschalten. Die Details dieser Anordnung der Störungssperrschaltung 152 sind in der US-PS 40 68 233 enthalten. Das schließliche Videoausgangssignal, das am Ausgang der Störungssperrschaltung 152 erzeugt wird, ist über den Videosignaladdierer 160 zum Videoverstärker 166 durchgeschaltet.

Weiterhin ist eine einstellbare Reichweitenkennzeichenschaltung 154 vorgesehen. Diese Schaltung 154 erzeugt ein Ausgangsvideosignal in Form eines kurzen Impulses pro Videosignal um eine kreisförmige Reichweitenringkennzeichnung in einem bestimmten Abstand vom Zentrum der Radarwiedergabe darzustellen und zwar bestimmt durch Einstellung der Reich­ weitenkennzeicheneinstelleinrichtung 156. Die Reichweiten­ kennzeicheneinstelleinrichtung 156 kann Bestandteil des Steuerimpulses 146 sein. Eine Wiedergabeeinrichtung 158 bewirkt ein digitales Auslesen des Abstands zwischen der Radarantenne und dem Ortungsobjekt, auf dem sich die veränderliche Reichweitenkennzeichnung bezieht, und zwar für die Bedienungsperson. Das durch die veränderliche Reich­ weitenkennzeichnungsschaltung 154 übertragene veränderliche Reichweitenkennzeichnungsvideosignal ist über den Videosignaladdierer 160 zum Videoverstärker 166 durchgeschaltet. Der Zeittaktgenerator 144 liefert Takt- und andere Zeitsignale, die für verschiedene Stromkreise in der Indikatoreinheit 140 verwendet werden. Ein interner Oszillator im Zeittaktgenerator 144 erzeugt die Taktpulse zu vorausbestimmten Perioden. Das Ausstrahlungsrichtungssignal des Antennenfunktionsdrehmelders 112, welches jedesmal dann erzeugt wird, wenn der Antennenstrahl die Vorwärtsrichtung des Schiffes passiert, wird durch die Taktimpulse, die durch den Oszillator in den Zeittaktgenerator erzeugt werden erneut getaktet und als einen Videopuls über den Videosignaladdierer 160 zum Videoverstärker 166 durchgeschaltet, um auf diese Weise eine Kennzeichnung auf den Schirm zu erzeugen, damit der Bedienungsperson gekennzeichnet wird, wann der Antennenstrahl den Bug des Schiffes passiert. Der Zeittaktgenerator 144 erzeugt auch das MTR-Trigger-Signal als einen Impuls zu bestimmten festgelegten Intervalle in Abhängigkeit der festgelegten Radarreichweiteneinstellung, als ob dies vom Steuerpult 146 übertragen worden ist. Das MTR-Quittungssignal vom Sendemodulator 118 wird vom Zeittaktgenerator 144 dazu verwendet, ein Abtasttorsignal als logisches Signal zu erzeugen, welches den "high"- oder Aktivzustand im Zeitabschnitt während die Videosignale empfangen werden, annimmt. Das Abtasttorsignal wird sobald das MTR-Quittungssignal empfangen worden ist, in den aktiven Zustand gesetzt und in den "low" oder inaktiven Zustand am Ende des Zeitabschnitts abhängig von der gewählten Reichweiteneinstellung gebracht.

Auf dem Steuerpult 146 sind verschiedene von der Bedienungsperson betätigbare Steuermittel angebracht, die zur Einstellung und Bestimmung der Betätigung verschiedener Stromkreise im Radarsystem dienen. Es ist eine Reichweitensteuerung vorgesehen, die die maximale Reichweite der darzustellenden Ortungsobjekte bestimmt. Dieser Abstand entspricht dem Abstand zum Rand des Kathodenstrahlschirms. Die Ein- und Ausschalteschalter sind zur Steuerung der MTR-Versorgungseinheit 122, des Motors 106 der Antenne 101 über die MTR-Versorgungseinheit 122, der Störungssperrschaltung 152, der einstellbaren Reichweitenkennzeichnungsschaltung 154 und der Indikatorversorgungseinheit 174 vorgesehen. Es ist ein Schalter zur Auswahl zwischen Vorwärtsrichtung (die Richtung, in der das Schiff gesteuert wird) oder Nordrichtung am oberen Ende der Wiedergabedarstellung vorgesehen.

Für die Ansteuerung der Wiedergabeschirme, bei denen Nord lieber als die Vorwärtsrichtung des Schiffes im oberen Teil des Wiedergabeschirmes wiedergegeben wird, modifiziert der Nordstabilisierungsstromkreis 142 die vom Antennenfunktionsdrehmelder 112 empfangene Signale bevor diese zu dem Wieder­ gabeeinstellungsfunktionsmelder 162 durchgeschaltet werden. Andererseits werden für Wiedergabeschirme, bei denen die Vorwärtsrichtung des Schiffs im oberen Teil des Schirms dargestellt wird, die Signale von dem Antennenfunktionsdrehmelder 112 direkt zu dem Wiedergabeeinstellungsdrehmelder 162 durchgeschaltet. Der Wiedergabeeinstellungsdrehmelder 162 empfängt sowohl die Ausgangssignale vom Antennendrehmelder 112, als auch vom Nordstabilisierungsstromkreis 142 in Form von modulierten Sinus- und Kosinuswellen und erzeugt daraus Gleichstromspannungen für jede Radarabtastung, und zwar zur Wiedergabe von X und Y Abtasterhöhungen. Der Abtastwellengenerator 164 erzeugt X und Y Sägezahnwellen, deren maximale Amplituden von den Gleichspannungen des Wie­ dergabeeinstellungsfunktionsdrehmelders 162 bestimmt werden. Die Erzeugung von zwei Sägezahnwellen beginnt zu einem Zeitpunkt, der durch den Beginn des verzögerten Abtasttorsignals der Störungssperrschaltung 152 gekennzeichnet wird, wobei dieses Signal wiederum durch Verzögerung des Abtasttorsignals des Zeittaktgenerators 144 um ein oder mehrere Taktperioden zur Ermöglichung der Funktionsdurchführung durch die Störungssperrschaltung 152, erzeugt wird. Die X und Y Sägezahnwellen sind jeweils zu X und Y Ablenkverstärker 168 durchgeschaltet, wo sie verstärkt und zu X und Y Ablenkspulen 170 zwecks der in bekannter Weise erfolgenden Ablenkung des Strahls der Kathodenstrahlröhre durchgeschaltet werden. Der Ausgang des Videoverstärkers 166 ist zur Kathode 176 der Kathodenstrahlröhre 172 zwecks Modulierung der Strahlenintensität durchgeschaltet.

Die hohe Spannung, die der Beschleunigungsanode der Kathodenstrahlröhre 172 zugeführt wird und alle anderen Steuerspannungen für die verschiedenen Stromkreise in der Indikatoreinheit 140 schließen die Spannungen zur Vorspannung und Steuerung aller enthaltener logischer Stromkreise ein und werden von der Indikatorversorgungseinheit 174 erzeugt. Die Indikatorversorgungseinheit 174 ist wie die MTR-Versorgungseinheit 122 vorzugsweise als schaltender Versorgungszusatz vorgesehen, der an seinem Ausgang eine Vielzahl von Spannungen erzeugen kann, die die erforderlichen Stromlieferungseigenschaften aufweisen. Die Schaltungsfrequenz der Indikatorversorgungseinheit 174 und der MTR-Versorgungseinheit 122 sind intermediär zu der Impulsfolgefrequenz gewählt, wie vom Zeittaktgenerator 144 in Verbindung mit der Reichweiteneinstellung und der Geschwindigkeit der Digitalisierung des Analogvideosignals durch den Analog/Digital-Umsetzer 148 bestimmt wird. Durch die Betätigung der Versorgungseinheiten mit einer Schaltergeschwindigkeit intermediär zu der Impulsfolgefrequenz und zu der Digitalisierungsgeschwindigkeit werden Störungsmöglichkeiten ausgeschlossen.

In der Fig. 3 ist ein Blockschema des Teiles des Sendemodulators 118 gezeigt, das zur Erzeugung von abzugebenden Radarimpulsen mit veränderlichen Impulsbreiten und Impulsfrequenzen verwendet wird. Das Impulsbreitensignal vom Steuerpuls 146 wird als ein Zwei-Bit-Digital-Kode empfangen, wobei beispielsweise 00 die kürzeste Impulsbreite, 01 eine mittlere Impulsbreite und 10 die längste der drei Impulsbreiten kennzeichnet. Dieses digitale Impulsbreitensignal ist zu 2-3 Zeilendekoder 201 durchgeschaltet, der eine der drei Ausgangsleitungen in Abhängigkeit des Binärzustandes des eingetroffenen Impulsbreitensignals wirksam schaltet. Die obere Leitung des 2-3 Zeilendekoders 201 wird in Verbindung mit den kürzesten Impulsen wirksam geschaltet, die mittlere Leitung für die mittlere Impulslänge und die untere Leitung für die längsten Impulse.

Es wird allgemein verlangt, die Impulsbreiten abhängig von der gewählten Reichweite zu verändern. Kürzere Impulse werden für kürzere Reichweiten mit einer hohen Auflösung bevorzugt, während lange Impulse für lange Reichweiten bei hoher Empfindlichkeit bevorzugt werden. Beim Ausführungsbeispiel sind Impulsbreiten mit 0,06 Mikrosekunden, 0,5 Mikrosekunden und 1,0 Mikrosekunden verwendet, aber es können auch andere Impulsbreiten vorgesehen sein. Die Impulsgeneratoren 202 bis 204 sind als monostabile Multivibratoren für externe Impulsbreitensteuerung geeignet, wobei Impulse geeigneter Breite durch Aktivierung beider Eingabeleitungen erzeugt werden. Der eine der ausgewählten Impulsgeneratoren 202-204 wird selbstverständlich durch den Zustand der Ausgabeleitungen des 2-3 Leitungsdekoders 201 bestimmt. Es wird ein Impuls durch den gewählten Generator 144 jeweils dann erzeugt, wenn ein MTR-Trigger-Impulssignal vom Zeittaktgenerator 144 der Indikatoreinheit 140 empfangen wird. Die Potentiometer 205-207 sind so eingestellt, daß ein Impuls geeigneter Breite von jedem der Pulsgeneratoren 202-204 abgegeben werden kann. Die drei Ausgabeleitungen der drei Impulsgeneratoren 202-204 werden von dem ODER-Gatter 208 zu einer einzigen Signalleitung zusammengefaßt. Deshalb erscheint an der Ausgabeleitung des ODER-Gatters 208 eine Reihe von Impulsen der ausgewählten Breite mit der Impulsfolgefrequenz, welche von der Folge der MTR-Trigger-Signale die vom Zeittaktgenerator 144 zugeführt werden, bestimmt.

Das Ausgabesignal des ODER-Gatters 208 wird von seinem logischen Pegel durch den Impulsverstärker 209 auf eine Spannung und auf einem Impedanzpegel verstärkt, der zum Steuern der Primärwicklung des Steuerübertragers 210 ausreicht. Das eine Ende der Sekundärwicklung des Steuerübertragers 210 wird erneut auf eine negative Spannung -V "Halten" zurückeingestellt, ausreichend um die Modulatorröhre 211 bei Abwesenheit eines zuzuführenden Impulses unterhalb des Abschaltepunktes zu halten. Wenn ein Impuls am Ausgang des ODER-Gatters 208 erzeugt wird, wird der Übertrager 210 zwischen dem Ausgang des Impulsverstärkers 209 und dem Steuergitter des Modulators 211 ausreichend angesteuert, um die Spannung des Steuergitters oberhalb -V "Halten" ansteigen zu lassen und deshalb die Ansteuermodulatorröhre 211 auf Sättigung aufzusteuern. Das Ausgabesignal, das an der Platte der Modulatorröhre 211 erzeugt wird, wird über den Kondensator 218 zu der Kathode des Magnetron 212 durchgeschaltet. Das Magnetron 212 erzeugt einen Ausgabeimpuls für den Duplexer 114 jedesmal dann, wenn ein Impuls von der Modulatorröhre 211 empfangen wird.

Die Versorgung für die Heizung des Magnetrons 212 wird durch einen üblichen Heizstromkreis 214 über den Heizübertrager 213 versorgt. Der übliche Heizungsstromkreis 214 sieht eine proportionale Heizungsspannungssteuerung in Verbindung mit der mittleren Anodeneingangsleistung zum Magnetron 212 vor.

Die mittlere Anodeneingangsleistung ist wiederum gleich mit dem Magnetronanschalte-Abschaltearbeitszyklus, welche sowohl durch die Eingabe der Impulsfrequenz, als auch der Impulsbreite verursacht ist. Die Arbeitszykluseinstellung zur Bewirkung der Steuerung der Magnetron-Heizungsleistung wird von dem Kathodenstromkreis der Modulatorröhre 211 durchgeführt. Es kann allgemein festgestellt werden, daß wenn die Arbeitszykluszeit der Modulatorröhre 211 einen vorher festgesetzten Pegel erreicht, die Heizungsspannung des üblichen Heizkreises 214 verringert wird und damit auch die Leistung. Wenn die mittlere Anodenleistung unterhalb des festgesetzten Pegels fällt, was in Abhängigkeit der Alterung des Magnetrons erfolgen kann, wird der Heizstromkreis 214 die Einschaltespannung entsprechend erhöhen. Auch wegen der begrenzten Reaktanz-Auslegung des Heizübertragers 213 die Einschalteanschwelladestromspitze auf einen sicheren Kurzschlußwert für den Startstromkreis begrenzt.

Anhand der Fig. 4 ist eine schematische Darstellung des üblichen Heizstromkreises 214 dargestellt. Die Stromstärke durch die Modulatorröhre 211 wird während der Impulsanschaltezeit über den geringen Widerstand des Widerstandes 340 in Reihe mit der Kathode der Modulatorröhre 311 abgetastet. Das über den Widerstand 340 erzeugte Signal ist zu dem regelbaren Ausgangspunkt des normalen Heizstromkreises 214 über die sättigungsfähige Drossel 310 und die Diode 307, um die Kapazität 306 während der Impulseinschaltezeit zu laden, gekoppelt. Die sättigungsfähige Drossel 310 verhindert kurze Impulse vom aufzuladenden Kondensator 306, um maximale Heizleistung für solche kurzen Impulse zu erhalten. Die über den Kondensator 306 erzeugte Spitzenspannung ist andererseits proportional zur Amplitude des Modulatorröhrenspitzenstromes.

Während der Zwischenpulszeit, wenn die Modulatorröhre 211 nicht leitend ist, ist der Kondensator 309 über den Widerstand 308 durch die Spannung, die bisher während der Impulsanschaltezeit über den Kondensator 306 gespeichert worden ist, geladen. Ein Teil der Spannung am Kondensator 309, bestimmt durch die Einstellung des Potentiometers 314, ist zur Basis des Transistors 317 durchgeschaltet. Der Transistor 317 bildet den Eingang eines D'Arlington-Stromkreises mit einer sehr hohen Impedanz, welche die Transistoren 317-319 enthält. Es besteht eine nahezu lineare Beziehung zwischen der Spannung an der Basis des Transistors 317 und der Magnetronheizspannung mit einer negativen Anstiegsbeziehung. Da die der Basis des Transistors 317 zugeführte Spannung im Verhältnis zum Einschaltearbeitszyklus steht, wird, wenn der Arbeitszyklus gesteigert wird, die Spannung für die Heizung des Magnetrons 212 verringert. Beim Ausführungsbeispiel wird der Heizung der Magnetronröhre eine Nennspannung von 6,3 Volt während Betriebsruhezeiten in Form von kurzen Impulsen zugeführt. Wenn Impulse maximaler Länge verwendet werden, wird die Heizspannung auf einem bestimmten Wert verringert, indem das Potentiometer 314 eingestellt wird. Für lange Impulse kann es auch erforderlich sein, die Heizspannung auf Null oder nahezu Null zu reduzieren, da eine ausreichende Eigenheizung auftritt, welche der pulsweisen Veränderung der Spannung an der Anode zuzuschreiben ist. Es muß aber festgestellt werden, daß durch die Erfindung, auch bei sehr geringen Heizspannungen Änderungen der Ausgangsleistung durch die verwendete Schaltungsanordnung automatisch kompensiert wird.

Der D'Arlington-Stromkreis enthält die Transistoren 317-319, welche die der Basis des Transistors 317 zugeführte Spannung auf einem geringeren Impedanzpegelpuffer als bezüglich des parallel geschalteten Kondensators 321 halten. Die Ausgangsspannung an dem Emitter des Transistors 319 bestimmt die Spitze der als Rechteckwelle der Primärseite des Übertragers 213 zugeführten Signale. Diese Signale werden der Primärseite des Übertragers 213 über einen die Transistoren 329 und 338, als aktive schaltende Elemente, enthaltenden frei schwingenden Multivibrator zugeführt. Die Transistoren 329 und 338 werden abwechselnd in einem 50% Arbeitszyklus durchgesteuert und leitend. Die Oszillationsfrequenz des Multivibrators wird bestimmt durch die Induktivität der Primärwicklungen des Übertragers 213, durch die Kapazität der Kondensatoren 322 und 325 und durch die Widerstandswerte der Widerstände 323 und 324. Beim hier beschriebenen Ausführungsbeispiel wird eine Oszillationsfrequenz von annähernd 40 KHz für eine bestimmte Magnetronröhre erreicht, welche in der Lage ist, eine Spitzenausgangsleistung von annähernd 20 KW zu erzeugen.

Ein Schutz des Übertragers 213 und des damit verbundenen Stromkreises gegen Kurzschlußströme, welche vom Heizelement des Magnetrons verursacht werden, können dadurch erreicht werden, daß für den Übertrager 213 ein solcher Übertrager verwendet wird, dessen induktive und andere Verluste schnell oberhalb der normalen Betriebsfrequenz des Multivibrators ansteigen. Wenn das Heizelement des Magnetrons kurzgeschlossen wird, oder eine sehr geringe Impedanz erhält, wird die Impedanzveränderung in die Primärwicklung des Übertragers 213 zurückreflektiert, wodurch die effektive Induktivität der Primärwicklungen heruntergeht und wodurch damit die Betriebsfrequenz des Multivibrators erhöht wird. Bei dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel und den verwendeten Bauelementen wird die Betriebsfrequenz von annähernd 40 KHz auf annähernd 80 KHz bei kurzgeschlossener Heizung des Magnetrons erhöht. Durch die vom Übertrager 213 verursachten Verluste wird eine höhere Betriebsfrequenz erreicht, was wieder zur Folge hat, daß eine sehr geringe Leistung in den kurzgeschlossenen Magnetronheizstromkreis gegeben oder in den Multivibratorstromkreis reflektiert wird. Der planmäßige Heizstromkreis 214 in Fig. 3 erzeugt auch das Quittungsimpulssignal, das zur Synchronisation des Zeittaktgenerators 114 und für andere Funktionen der Indikatoreinheit 140 verwendet wird. Die Spannung, die im parallelgeschalteten Widerstand 340 erzeugt wird, ist über den Widerstand 302 zu der Kathode der Zenerdiode 301 gekoppelt, deren Anode wiederum auf Gehäuseerde geschaltet ist. Diese gleiche Gehäuseerde ist Bezugspunkt für die Indikatoreinheit 140 in Fig. 2. Der Quittungsimpuls wird koinzident mit der Zuführung der Betriebsleistung zum Ausgang der Magnetronröhre erzeugt und steht deshalb in einer bestimmten Zeitbeziehung mit der Erzeugung der Radarimpulse und der Zeit ihrer tatsächlichen Ausstrahlung. Die Zenerdiode 301 reduziert die parallel zum eingestellten Widerstand 340 erzeugten Amplitude der Spannung auf einen bevorzugten im voraus bestimmten Wert, hier 14 Volt.

Teileliste für Fig. 4 Widerstände

30227 Ω 303680 Ω 308, 327, 340470 Ω 31222 Ω 31450 KΩ 31650 KΩ 323, 324100 Ω, 1 W 3201 KΩ 3262.2 KΩ 334680 Ω, 2 W

Kondensatoren

306, 321, 33510 µF, 75 V 3091 µF, 100 V 322, 3250.047 µF, 600 V 3330.1 µF, 600 V

Transistoren

3172N2222A 3182N2907A 319General Electric D45 329, 3382N3

Dioden

301Zener 14 V, 5 W 307, 315, 328, 331, 332, 336, 337, 339Raytheon 587306-2

Spulen

310Raytheon 168003-1

Übertrager

213Raytheon 167050-1

Alle Widerstände 1/2 Watt, 5% es sei anders angegeben.

Claims (6)

1. Radarsystem mit einem modulierbaren Sender (118) zur Erzeugung von über eine Antenne (105) aussendbaren Radarimpulsen, mit einem Zeittaktgenerator (144) zur Steuerung der Radarimpulserzeugung im Sender, mit einem Empfänger (120) zum Empfang reflektierter Radarechoimpulse und mit einer Anzeigeeinrichtung (164 bis 172) zur Wiedergabe der empfangenen Radarechoimpulse, dadurch gekennzeichnet, daß der Zeittaktgenerator (144) in Abhängigkeit jeweils eines Quittungssignals, das eine vorbestimmte zeitliche Beziehung zur Erzeugung jedes auszusendenden Radarimpulses hat, die Anzeigeeinrichtung (164 bis 172) zur Wiedergabe der jeweiligen empfangenen Radarechoimpulse auslöst (152).

2. Radarsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfänger (120) Ausgangssignale an einen Analog/Digitalumsetzer (148) liefert, der aus den empfangenen Radarechoimpulsen digitale Empfangssignale bildet, die in einen Speicher (150) mit einer ersten Geschwindigkeit einspeicherbar und zur Anzeigeeinrichtung (164 bis 172) hin mit einer zweiten Geschwindigkeit herauslesbar sind und daß der Zeittaktgenerator (144) mittels Taktsignalen den Analog/ Digital-Umsetzer (148) und den Speicher (150) steuert.

3. Radarsystem nach Anspruch 2 mit veränderbarer Radarentfernungsbereichseinstellung, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Geschwindigkeit des Herauslesens der digitalen Empfangssignale aus dem Speicher (150) für mindestens einige Entfernungsbereichseinstellungen kleiner als die erste Geschwindigkeit der Einspeicherung der digitalen Empfangssignale in den Speicher (150) ist.

4. Radarsystem nach Anspruch 2 oder 3 mit veränderbarer Radarentfernungsbereichseinstellung, dadurch gekennzeichnet, daß die zweite Geschwindigkeit des Herauslesens der digitalen Empfangssignale aus dem Speicher (150) zumindest für einige Entfernungsbereichseinstellungen konstant ist.

5. Radarsystem nach einem der Ansprüche 1 bis 4, gekennzeichnet durch eine Fühlereinrichtung (bei 214), welche unmittelbar auf die Radarimpulserzeugung anspricht und zur Bildung des Quittungssignals dient.

6. Radarsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Fühlereinrichtung auf einen charakteristischen Strom eines Modulators des Senders (118), insbesondere auf den Kathodenstrom oder Heizstrom einer den Modulator bildenden Modulatorröhre des Senders (118) anspricht.