DE2744813C2

DE2744813C2 - Monopuls-Radaranlage

Info

Publication number: DE2744813C2
Application number: DE2744813A
Authority: DE
Inventors: Jean Claude Chevreuse Charlot; Laurence Malakoff Salvaudon
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1976-10-05
Filing date: 1977-10-05
Publication date: 1985-05-02
Also published as: DE2744813A1; SE7711062L; IT1090064B; FR2367288B1; GB1532935A; US4143372A; JPS6119949B2; JPS5346297A; SE439383B; FR2367288A1

Description

erzeugt, worin Ai und ki komplexe Koeffizienten sind, die eine Amplitudenverstärkung und eine Phasendrehung darstellen, zwei Begrenzerschaltungen, von denen die eine das Signal S₁, die andere das Signal Sz verarbeitet, und einem Phasendetektor, dessen erster Eingang mit dem Ausgang der einen Begrenzerschaltung und dessen zweiter Eingang mit dem Ausgang der anderen Begrenzerschaltung verbunden ist und dessen Ausgangssignal einer zweiten Auswerteschaltung zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

— zusätz'ich zu der gerichteten Monopulsantenne (1) eine ungerichtete Hilfsantenne (2) vorgesehen ist, welche die Nebenzipfel der Monopulsantenne (1) überdeckt,

— die Hilfsantenne (2) im Zielerfassungsbetrieb an den Eingang des einen Verstärkerkanals des Empfängers angeschlossen ist und das Eingangssignal A liefert, während das Summensignal der Monopulsantenne (1) als Signal 5 dem anderen Kanal zugeführt wird,

— die zweite Auswerteschaltung eine Vergleichsschaltung (25) zum Vergleich des Ausgangssignals des Phasendetektors (23) mi» einem Bezugssignal enthält und

— der Ausgang der Vergleichsschaltung (25) mit einem Steuereingang 416) einer Zielerfassungs- und Zielverfolgungsschaltung (14) verbunden ist, deren Signaleingang (15) das dem einen Verstärkerkanal (15) entnommene Summensignal B zugeführt wird.

2. Monopuls-Radaranlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Vergleichsschaltung (25) eine synchron mit der Steuerung der Entfernungsfenster betriebene Erfassungs-, Abtast- und Filterschaltung (24) vorgeschaltet ist.

Die Erfindung betrifft eine Monopuls-Radaranlage zur Zielerfassung und Zielverfolgung, nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.

Eine solche Monopuls-Radaranlage ist aus der DE-AS 12 73 015 bekannt. Sie enthält eine gerichtete Monopulsantenne und einen Empfänger mit zwei parallelen Verstärkerkanäien, von denen der erste das Summensignal 2 und der zweite das Differenzsignal Δ verstärkt. Nach Verstärkung der beiden Signale und Phasenverschiebung des Differenzsignals um sill werden diese verstärkten Signale an die beiden Eingänge einer Verarbeitungsschaltung angelegt, die aus ihnen zwei neue Signale bildet, nämlich das Signal 2 — jA und das Signal 2 + ja. Diese beiden neuen Signale werden an die beiden Eingänge eines Phasendetektors angelegt, dessen Ausgangssignal dem Cosinus des Phasenverschiebungswinkels zwischen Summensignal und Differenzsignal proportional ist. Das Ausgangssignal des Phasendetektors zeigt durch seinen Wert an, ob ein Zielecho von einem Ziel stammt, welches sich innerhalb oder außerhalb der Winkelzone des Raumes befindet, die durch die Schnittpunkte des Summendiagramms mit dem Differenzdiagramm definiert ist.
Aus der DE-AS 18 03 390 ist es auch bereits bekannt, zyr Eliminierung von Echosignalen aus den Nebenzipfein einer gerichteten Monopulsantenne eine ungerichtete Hilfsantenne zu verwenden, deren Diagramm die Nebenzipfel der Munopulsantenne überdeckt. Die Überschneidung der beiden Diagramme beider Antennen unterteilt den Raum in zwei Gebiete. Die Echos, die aus demjenigen Teil der Hauptkeule stammen, der über das Diagramm der Hilfsantenne hinausgeht, werden durch das Erfassungssystem verarbeitet Die Amplitude dieser Echos ist am Ausgang der Monopulsantenne größer als die Amplitude der von der Hilfsantenne gleichzeitig empfangenen Signale. Bei diesem bekannten Verfahren zur Nebenzipfelunterdrückung wird ein direkter Amplitudenvergleich vorgenommen. Ein solcher direkter Amplitudenvergleich erfordert aber zwei völlig gleiche Verarbeitungskanäle, zwischen denen keine Phasenverschiebung auftreten darf.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Monopuls-Radaranlage der eingangs angegebenen Art dahingehend weiterzubilden, daß die Nebenzipfelunterdrückung unter Anwendung einer ungerichteten Hilfsantenne, jedoch ohne Verwendung von zwei völlig gleichen Verarbeitungskanälen ermöglicht wird.
Diese Aufgabe wird durch die Lehre des Patentanspruchs 1 gelöst.

Die Erfindung geht von der Erkenntnis aus, daß eine vorhandene Monopuls-Radaranlage der eingangs beschriebenen Art im Zielverfolgungsbetrieb ohne Nebenzipfelunterdrückung arbeiten kann, während im Zielerfassungsbetrieb die Nebenzipfelunterdrückung von wesentlicher Bedeutung ist. Im Zielerfassungsbetrieb wird daher dem einen der beiden Verarbeitungskanäle das Empfangssignal der Hilfsantenne zugeführt, während dem anderen Kanal das Summensignal der Monopulsantenne zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Phasendetektors enthält dann die Information darüber, ob das durch die Monopulsantenne empfangene Echosignal aus ihrer HauDtkeule oder aus ihren Nebenzipfeln stammt.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung ist in dem Unteranspruch angegeben.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigt

F i g. 1 die Strahlungsdiagramme einer Monopulsantenne und einer Hilfsantenne, F i g. 2 und 3 Zeigerdarsteliungen der Signale des Haupt- und des Hilfskanals, und

p F i g. 4 ein Brockschaltbild einer Ausführungsform der Monopuls-Radaranlage.

|| F i g. 1 zeigt die Strahlungsdiagramme eines Antennensystems C, das aus einer gerichteten Monopulsantenne,

p'i deren Richtdiagramm eine Hauptkeule P und störende Nebenzipfel S aufweist, und aus einer ungerichteten M Hilfsantenne besteht, die ein ungerichtetes Diagramm Dhat, das die Nebenzipfel Sder Hauptantenne überdeckt. % Das bekannte Problem besteht darin, es zu bewerkstelligen, daß allein die in der Hauptkeule P empfangenen

=§f Echos berücksichtigt werden und jedes unerwünschte Echo, das in irgendeinem der Nebenzipfel S empfangen

fß wird, eliminiert wird.

H Da der Pegel der durch die Hilfsantenne empfangenen Signale größer ist als der der in den Nebenzipfeln der

ί|ί Monopulsantenne empfangenen Signale, genügt es, einen Amplitudenvergleich vorzunehmen, um festzustellen,

lsi ob ein Echo sich in der Hauptkeule oder in einem der Nebenzipfel befindet. Der Schnitt der Diagramme fund D

fs definiert ein kegelförmiges Gebiet 1 des Raumes. Außerhalb dieses Kegels (Gebiet II) sind die Verhältnisse

i| umgekehrt

^ Um aber einen Amplitudenvergleich von zwei Signalen vorzunehmen, ist es im Prinzip erforderlich, daß die

·.; beiden Empfangskanäle gleich sind,d. h. daß sie die gleiche VeiStärkung haben und die gleiche Phasenverschie-

'äl bung erzeugen.

f;| Bei der erfindungsgemäßen Monopuls-Radaranlpge ist hingegen der vorgenommene Amplitudenvergleich

% von der Phasenverschiebung zwischen den Signalen des Haupt- und des Hilfskanals unabhängig. Die anschlie-

.Vi Bend in den Empfangsschaltungen hervorgerufenen Phasenverschiebungen haben keine Bedeutung. Zur Erläuterung sind in F i g. 2 und 3 zwei Signale A und B gleicher Fi equenz als Zeiger dargestellt, die um einen Winkel ψ 'Λ phasenverschoben sind.

F i g. 3 zeigt zwei zusätzliche Signale Si und S₂, die aus den Signalen A und B so konstruiert worden sind, daß -' gilt:

S₁=A + B

S₂ = A - B

Die Verarbeitung der Signale Si und S₂ in einem Phasendetektor ergibt ein Signal, das zu dem Realteil des Produkts von Si und S? (konjugiert Komplexe von S₂) proportional ist:

35 Ä<?{,S,-S₂*} = (A+B)(A-B)* = Is₁HS₂I cos*

= \A \²+\AB\cos(ß-q>)+\AB\ cos (-{?) +|ß|² cos (π)

= |Λ|²-|Ζ?|²

wenn

|Λ|>|β| gilt Re[S₁ · S₂*} >0

wenn

U|<|ß| gilt Re[S_x S₂*}<0

Dieses Ergebnis ist unabhängig von φ gültig.

Selbstverständlich sind weitere Kombinationen der Zeiger A und S möglich. Für diese verschiedenen Kombinationen kann geschrieben werden:

Si=A + k\B

S₂^k₇(A -k,B)

worin k\ und ki zwei komplexe Koeffizienten sind, die entweder eine Amplitudenverstärkung oder eine Phasendrehung oder beides darstellen.

F i g. 4 zeigt eine Schaltungsanordnung, die für die Eliminierung der in dem Gebiet 11 von F i g. 1 empfangenen Echos sorgt. Bei der Verarbeitung der Signale wird von einfachen und bekannten Verfahren Gebrauch gemacht. Die Bildung der Summe und der Differenz der Empfangssignale katin im Höchstfrequenz- oder im Mittelfrequenzbereich erfolgen, und die Phasendetektion ist in zahlreichen Arten von Empfängern üblich.

Außer der Monopulsantenne 1 des Erfassungssystems ist eine ungerichtete Hilfsantenne 2 vorhanden. Ein Sender 5 versorgt diese Antennen über Zirkiilatoren 3 und 4. Die Empfangssignale, die zu den Empfangsschaltungen übertragen Α-erden, werden zuerst an Schutzschaltungen 6 und 7 angelegt. Die Signale des Hilfskanals werden dann an eine Dämpfungsschaltung 8 angelegt, damit ihr Pegel etwas größer als der der in den Nebenzipfeln des Hauptkanals empfangenen Signale eingestellt werden kann. Die Signale der beiden Kanäle werden dann in Mischern 9 und 10 mittels eines empfängerseitigen Oszillators 11 heruntergemischt und dann durch gleiche

Vorverstärker 12 und 13 und diesen nachgeschaltete angepaßte Filter 17 und 18 verstärkt und gefiltert. Eine Verarbeitungsschaltung 19 empfängt das Signal A des llauptkanals und das Signal S des Hilfskanals und liefert die Signale

Ss=A-JB

S₂ = B - jA.

Die Signale S\ und Si werden an Begrenzerverstärker 21 und 20 angelegt. Allein das Signal S₂ erhält eine Ό Phasenverschiebung um 90° in einem Phasenverschieber 22. Anschließend empfängt ein Phasendetektor 23 die beiden Signale S\ und S₂. Er liefert daher ein Signal, dessen Vorzeichen angibt, welches der empfangenen Signale A und Sdas größere ist.

Um eine Verarbeitung in allen Entfernungsbereichen zu ermöglichen, sorgt eine Schaltung 24 für die Erfassung, die Abtastung und die Filterung der Ausgangssignale des Phasendetektors 23 in Synchronismus mit der Steuerung der Entfernungstore des Erfassungssystems. Das gestattet, eine Information über das Vorhandensein eines Ziels in der Hauptkeule der Antenne zu erhalten, und zwar nicht im Verlauf einer einzelnen Sendeperiode, sondern nach Integration über mehrere Sendeperioden. Ein Vergleicher 25, der ein Schwellenwertsignal an einer

empfangen wird oder nicht. Dieses Digitalsignal dient zum Freigeben oder Sperren des entsprechenden Signals, das beispielsweise Zielerfassungs- und Zielverfolgungsschaltungen 14 zugeführt wird, die als einzelner Block summarisch eingezeichnet sind und über einen Signaleingang 15 das Ausgangssignal des Vorverstärkers 12 empfangen. Die Verbindung 27 führt einem Eingang 16 das digitale Ausgangssignal des Vergleichers 25 zu, um die Weiterverarbeitung der Empfangssignale der Monopulsantenne zu sperren oder freizugeben.

Wenn die Radaranlage mit einer Monopulsantenne ausgerüstet ist und außerdem bereits den Summenkana! aufweist, d. h. einen oder zwei Winkelmeßkanäle (Höhenwinkel, Seitenwinkel), ist es möglich, einen dieser Winkelmeßkanäle zu benutzen, um die Mißweisungsechos zu beseitigen. Es genügt dann, der Radaranlage die ungerichtete Hilfsantenne hinzuzufügen, welche die Nebenzipfel <.'·.-.- Hauptantenne überdeckt, und in einem Winkelmeßkanal das Summensignal der Monopulsantenne einerseits und das Signal der Hilfsantenne andererseits zu verarbeiten. Um das gesuchte Ergebnis zu erhalten, muß dann eine Phasenverschiebung von 90° vor einem der Eingänge des Demodulators erzeugt werden. Da während der Phase der Verfolgung eines Ziels das Erfordernis, die Mißweisungsechos zu beseitigen, geringer ist, werden dann in herkömmiichtr Weise die durch die Monopulsantenne abgegebenen Winkelabstandssignale verarbeitet.

Die Erfindung ist bei Radaranlagen an Bord von Flugzeugen mit besonderem Vorteil anwendbar.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Monopuls-Radaranlage zur Zielerfassung und Zielverfolgung, mit einer gerichteten Monopulsantenne und einem zwei Verstärkerkanäle aufweisenden Empfänger, der versehen ist mit einer ersten Auswerteschaltung, die aus dem in dem einen Kanal verarbeiteten Eingangssignal A und dem in dem anderen Kana! verarbeiteten Eingangssignal B zwei Signale

Si=A + kxB
und
ίο S₂=Jt₂(A -Jc₁B)