DE2817542A1

DE2817542A1 - Sende-empfangs-geraet fuer radaranlagen

Info

Publication number: DE2817542A1
Application number: DE19782817542
Authority: DE
Inventors: Denton D Riggs; Gene A Wagner
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1977-04-27
Filing date: 1978-04-21
Publication date: 1978-11-02
Also published as: IT7849028A0; JPS53135295A; IT1102000B; NL186198B; IL54477A; FR2389141A1; GB1597329A; NL186198C; FR2389141B1; SE439994B; SE7804488L; JPS5848073B2; NL7804400A; DE2817542C2

Description

Anmelderin; Stuttgart, den 17» April 1978

Hughes Aircraft Company P 5521 S/kg Centinela Avenue and Teale Street

Culver City, Calif., V.St₀A.

Vertreter;

Kohler - Schwindling - Späth Patentanwälte
Hohentwielatraße 41 7000 Stuttgart 1

Sende-JSmpfangs-Gerät für Radaranlagen

Die Erfindung betrifft ein Sende-Ümpfangs-Gerät für Radaranlagen, dessen Sende- und Empfangsteile über eine Sende-Empfangs-Weiche an eine gemeinsame Antenne angeschlossen sind«

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Das gleichzeitige Aussenden und -Empfangen von Signalen bei Radaranlagen ist bekannte Dagegen war es bisher nicht möglich, Signale mit mehreren Trägerfrequenzen auszusenden und gleichzeitig alle außer einem oder mehreren der Signale verschiedener Frequenz, die von einem Ziel reflektiert wurden, zu empfangene

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Sende-Empfangs-G-erät einer Radaranlage so auszubilden, daß es die vorstehend genannte Betriebsart ermöglicht.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß der Sendeteil zur Erzeugung von impulsmodulierten Signalen mit verschiedenen, voneinander unabhängigen Trägerfrequenzen und der Empfangsteil zur Trennung der empfangenen Signale in die die verschiedenen Trägerfrequenzen aufweisenden Anteile ausgebildet ist und daß mit dem Sendeteil und dem Empfangsteil ein Taktgeber gekoppelt ist, der dem Sendeteil erste Taktsignale zuführt, welche die Übertragung der erzeugten impulsmodulierten Signale zur Sende-Empfangs-Weiche in der V/eise steuern, daß die Signale mit den verschiedenen Trägerfrequenzen einzeln nacheinander der Sende-Empfangs-Weiche zugeführt werden, und der dem Empfangsteil zweite Taktsignale zuführt, welche die Übertragung der empfangenen Signale, deren Trägerfrequenz mit derjenigen des gleichzeitig ausgesendeten Signals übereinstimmt, einzeln nacheinander blockiert.

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Durch die Erfindung wird demnach eine Radaranlage geschaffen, die eine erste Einrichtung zum Aussenden impulamodulierter Wellen mit verschiedenen Trägerfrequenzen umfaßt. Mit dem Ausgang dieser ersten Einrichtung ist eine Sende-Empfangs-Vleiche elektronisch verbunden. Eine zweite Einrichtung, die elektrisch mit dem Ausgang der Sende-Empfangs-Weiche verbunden ist, bietet die Möglichkeit, impulsmodulierte VJellen mit den verschiedenen Trägerfrequenzen zu empfangen, während gleichzeitig auf mehreren Frequenzen gesendet wird, ausgenommen impulsmodulierte VJellen solcher Frequenzen, die zu der gleichen Zeit empfangen werden, zu der Signale mit diesen Frequenzen ausgesendet werden.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung umfaßt die erste Einrichtung drei Signalgeneratoren, die Dauerstrichsignale mit drei verschiedenen Frequenzen erzeugen. Diese erste Einrichtung umfaßt auch eine erste elektronische Schalteinrichtung, die von den drei Signalgeneratoren gespeist wird, und einen Summierer, der seinerseits mit der ersten Schalteinrichtung elektrisch verbunden ist und von dieser gespeist wird» Ein Leistungsverstärker, der zu der ersten Einrichtung gehört, wird von dem Summierer elektrisch gespeist und führt sein Ausgangs signal einer Frequenzweiche zu. An den Ausgang der Frequenzweiche ist eine zweite elektronische Schalteinrichtung angeschlossen, der seinerseits sein Ausgangssignal wiederum einem zweiten Summierer zuführt.

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Die zweite Einrichtung umfaßt eine Frequenzweiche, die von der Sende-Empfangs-Weiche gespeist wird, eine von der Frequenzweiche gespeiste elektronische Schalteinrichtung sowie drei Empfangereinheiten, die mit der elektronischen Schalteinrichtung elektrisch verbunden sind und von dieser gespeist werden«.

Eine Impulse erzeugende Einheit führt der ersten und der zweiten Einrichtung jeweils ein dreiphasiges Misgangssignal zu. Diese Einheit ist elektrisch mit der ersten und der zweiten elektronischen Schalteinrichtung der ersten Einrichtung und mit der elektronischen Schalteinrichtung der zweiten Einrichtung verbunden«

Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung des in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels· Die der Beschreibung und der Zeichnung zu entnehmenden Merkmale können bei anderen Ausführungsformen der Erfindung einzeln für sich oder zu mehreren in beliebiger Kombination Anwendung finden«» Es zeigen

Fig«, 1 das schematische Blockschaltbild eines Sende-Empfangs-Gerätes nach der Erfindung für eine Iladaranlage und

Fig. 2 ein Diagramm, das den zeitlichen Verlauf der in dem Gerät nach Fig. 1 verwendeten 5?aktsignale verans chaulic ht _β

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Die Ji⁵Xg. 1 und 2 veranschaulichen das Sende-Eiapfangs-Gerät einer Radaranlage, das in der Lage ist, unter Verwendung eines einzigen Leistungsverstärkers und einer einzigen Antenne eine Anzahl von Signalen mit verschiedener Frequenz auszusenden und zu empfangene Dabei arbeitet; der Leistungsverstärker mit kontinuierlicher Signalübertragung» da der Leistungsverstärker nacheinander auf die verschiedenen Frequenzen umgeschaltet wird· Eine kontinuierliche Leistungsübertragung gestattet es, die Leistung mit geringeren Spitzenwerten auszusenden, als es bisher möglich war_T da der Leistungsverstärker nicht getastet zu werden braucht«

Der Empfang erfolgt gleichzeitig zum Senden auf allen Frequenzen, ausgenommen der— oder denjenigen, die gerade ausgesendet werden» Dabei findet ein Umschalten der Sende- und Empfangsfunktionen statt, so daß Radar— Ausgangsdaten gleichzeitig auf allen Frequenzen erhalten werden· Bei dem veranschaulichten System werden drei verschiedene Frequenzen verwendet» Es versteht sich jedoch, daß jede beliebige Anzahl verschiedener Frequenzen verwendet werden kann»

Das dargestellte Sende-Empfangs-Gerät umfaßt einen Sendeteil 10 zum kontinuierlichen Aussenden impulsmodulierter Wellen oder Signale auf mehreren Trägerfrequenzen« Im einzelnen liefern Signalgeneratoren 11, 12 und 13 Dauerstrichsignale mit den Frequenzen f^., f₂ und f, als Trägerfrequenzen für die impulsmodulierten

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Signale. Die drei Dauerstrichsignale werden jeweils einem von drei elektronischen Schaltex-n 14a, 14b und 14c zugeführt. Die Schalter 14a, 14b und 14c werden von einem Taktgeber 20 so gesteuert, dais die Dauerstrichsignale nacheinander· getastet werden.,

Der Taktgeber 20 bestimmt die Impulsbreite und die Impulsperiode für jede Frequenz und schaltet die Sende— und -Empfangsfunktionen derart um, daß alle Frequenzen während einer Iiapulspex*iode ausgesendet und empfangen werden, jedoch keine Frequenz zu der gleichen Seit empfangen werden kann, zu der sie ausgesendet wird* Der Taktgeber 20 umfaßt einen Impulsgenerator 22, der einen üblichem Kommutator 24 speist, der seinerseits in vorbestimmter Folge die in Fig. 2 dargestellten Signale A, B und G liefert_o Die Signale A, B und G werden jeweils einem elektronischen Inverter 26d, 26e und _f°6f zugeführt, die ihrex'seits Ausgangssignale D, K und F liefern, welche ebenfalls in Fig. 2 veranschaulicht sindo Die Ausgangssignale der Inverter werden dazu benutzt, einzelne elektronische Schalter in dem Empfangsteil zu steuern, wie es unten noch erläutert wird.

Die aus den Schaltern 14a, 14b und 14c bestehende Schalteinrichtung erlaubt es ebenso wie die später noch zu behandelnde, aus Schaltern 18a, 18b und 18c bestehende Schalteinrichtung die Übertragung jeder Sigiialkombination zu einer bestimmten Zeit, v^ie beispielsv/eise die Jignale

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mit den Fx^equenzen f^. unü f _o bzv:, f_o und f-, oder

f- und f-,, oder aber aucli die übertragung nur jeveilö einea Signales. Dies gilt auch für di« von den Schaltern $2d, 32e und 32f im -bmi.-fangs teil gebildete Schalteinrichtung., S¹Ig- 2 veransciiaulieht die leiten, während denen jede Frequenz während einei- Impulsperiode getastet wird« Das üignal A Treranschaulicht die öenneperiode für die Frequenz f-, das üijgaal B für die Frequenz f_o und das Signal G für die Frequenz f^j

Die Ausgangs signale dex^> üchaltex* i4a, 'VVb und liefern Signale mit den Frequenzen f., f_o und f-, in bestimmter Folge an die üicgänge eines iäummierers Ί dessen Ausgangssignal das Eingangssignal eines verstärkers Ί6 bildet.

Der Leistungsverstärker i6 verstärkt alle oignale verschiedener Frequenz auf einen hohen -^eistungspegel, wie er zum Aussenden in dichtung auf ein Ziel benötigt "wirdο Die vom Summierer 15 zugeführten Signale erlauben die Verwendung eines niedrigeren Scheitelwertes, als benötigt TJÜrde, wenn die gleiche mittlere Leistung mit Hilfe eines getasteten Signals erzielt werden müsste« Das vom Summierer 1^? gelieferte Signal vermeidet die Üotwendigkeit, üen Verstärker zu tasten, wie es bisher nötig war«,

Der Leistungsverstärker i£> führt sein alle Frequenzen umfassendes -Ausgangssignal einer Frequenzweiche i? au«, Die Frequenzweiche i7 trennt die einzelnen getasteten

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Signale verschiedener Frequenz und verteilt sie auf verschiedene Leitungen, die demgemäß getastete Signale mit den Trägerfrequenzen ±* , £_n und f-, führen, die zuvor aus den D- uerstrichsignalen mittels der als Funktion der "aktsignale A, B und 0 getasteten ochalter 14a, 14b und 14c erzeugt worden sind₀ Die von der Frequenzweiche gelieferten, getrennten Aungangssignale verschiedener Frequenz werden zugeordneten elektronischen Schaltern 18a, 18b und 18c zugeführt. Diese Schalter werden durch die vom Kommutator 24 gelieferten Tnktsignale A, B und C synchron zu den Schaltern 14a, 14b und 14c gesteuert. Die Schalter 18a, 18b und 18c unterdrücken das Hauschen zwischen den Impulsen ,jeder Frequenz, so daß die in dem iimp fangs teil 30 füi¹ jede Frequenz enthaltene Empfangseinheit in der Lage ist, im Zeitintervall zwischen den Impulsen Signale zu empfangen. Die Schaltwirkung der Schalter 18a, 18b und 18c gestattet die Verstärkung eines kontinuierlichen Signales, das von dem leistungsverstärker 16 geliefert v/ird, im Unterschied von typischen Mehrfrequenz-Kadaranlagen nach dem Stande der Technik, bei denen das 'xⁿaaten der Leistungsverstärker erforderlich war_o

Die Ausgangssignale der Schalter 18a, 18b und 18c werden einem Summierer 19 zugeführt. Der Summierer 19 hat die Aufgabe, die einzelnen getasteten Signale verschiedener Frequenz auf einer gemeinsamen Leitung zu vereinigen, auf der sie einer Sende-L'iapfangs-Vieiche 40 und dann

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einer gemeinsamen, nicht dargestellten Antenne zugeführt werden. Das Aus gangs signal des Summierers 'ί¹) "bildet das Ausgangs signal des Sendettiiles 10 und besteht aus einem kontinuierlichen Signal mit den abwechselnden Trägerfrequenzen f ^,, fp und f., „

Die Sende-Empfangs-Weiche überträgt die Ausgangssigna'le des Sendeteiles zur Antenne und die von der Antenne empfangenen Signale zum Empfangsteil 30_o Die Sende-Empfangs-Weiche isoliert auch den Sendeteil vom Bmpfangsteil und reduziert dadurch ein unerwünschtes Übertragen von Anteilen des ausgesendeten Hochleistungs-Signals in den Empfängsteil_o

Der Empfangsteil 30 empfängt gleichzeitig Signale aller Frequenzen und nimmt sie auf, abgesehen von Signalen der mindestens einen Frequenz, die während der jeweils gleichen Zeitabschnitte ausgesendet werden, so daß Hadardaten gleichzeitig von allen empfangenen Frequenzen er-halten werden. Der empfangsseitige Ausgang der Sende-Empfangs-Weiche 40 ist mit einer Frequenzweiche 31 des Empfangsteiles 30 verbunden.. Die Frequenzweiche 31 -verteilt die empfangenen Signale verschiedener Frequenz auf den einzelnen Frequenzen f., f~ und f.. zugeordnete Leitungen» Diese Leitungen führen zu je einem der elektronischen Schalter 32d, 32e und 32f„ Diese elektronische Schalter verhindern einen Empfang von Signalen mit der Frequenz oder den Frequenzen, die gleichzeitig vom Sendeteil 10

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ausgesendet werden«, Die üperrung erfolgt unter Verwendung von Signalen D, ii und F, die von den Ausgängen der Inverter 26d, 26e und 26f geliefert werden. Die elektronischen Schalter 32d, 52e und 3<-f schalten die zugeführten Signale nacheinander in solcher V/eise, daß die Signale aller Frequenzen übertragen werden, ausgenommen Signale mit der oder den Frequenzen, die zu den gleichen Zeiten ausgesendet werden» Die wirkung der Kombination von Frequenzweiche 31 und Schaltern 32d, 32e und 32f besteht darin, den -Empfang auf gewissen Frequenzen zu gestatten, während andere Frequenzen gleichzeitig ausgesendet verden. Hierdurch unterscheidet sich die Erfindung von iviehrfrequenz-Radaranlagen mit einer gemeinsamen Antenne nach dem Stand der Technik, bei denen es notwendig war, den Empfang auf allen Frequenzen zu unterbrechen, wenn ein Signal beliebiger Frequenz ausgesendet wurde_o

Die Aus gangs signale der elektronischen Schalter 5<;d, $2e und 32f werden einzelnen -^mpfängereinheiten 35» 3^- und zugeführt. Die Funktion der -ümpfängereinheiten 33, 34- und 35 besteht darin, gleichzeitig Radardaten als Misgangssignale zu liefern, die von allen empfangenen Frequenzen stammen- Die Signale aller Frequenzen f., f _o und f-, werden von den einzelnen Umpfängereinheiten unabhängig voneinander verarbeitet und es wird von jeder i^mpfängereinheit ein Ausgangssignal in Form üblicher liadardaten geliefert„

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Die vorstehend behandelten und in der Zeichnung dargestellten. Komponenten, aus denen das erfinduiigsgemäße ti ende -Empfangs -Ge rät besteht, sind als solche bekannt und brauchen daher nicht im einzelnen beschrieben zu werden,,

-^s versteht sich, daß der hier benutzte Ausdruck "Frequenz" auch ggfo das entsprechende üignal bezeichnen soll, das aus Ltodul und Argument besteht«

Um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern, wurde ein Ausführungsbeispiel behandelt, day von drei verschiedenen Trägerfrequenzen Gebrauch machte -^s versteht sich jedoch, daß jede beliebige Anzahl von Frequenzen, die größer ist als ^ins, mit Ergebnissen benutzt werden könnte, die den vorstehend behandelten Ergebnissen entsprechen» Weiterhin wurde bei dem behandelten Ausführungsbeispiel von gleichen Zeitintervallen Gebrauch gemacht» ü« versteht sich jedoch, daß die Anwendung gleicher Zeitintervalle nicht erforderlich ist, solange dafür dorge getragen wird, daß sich die Üende- und -^mpfangsperioden für jede einzelne Frequenz nicht überlappen,,

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Claims

Patentansprüche

1. Sende-Empfangs-Gerät für Hadaranlagen, dessen Sende- und Empfangsteile über eine Sende-Empfangs-Weiche an eine gemeinsame Antenne angeschlossen sind, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeteil (10) zur Erzeugung von impulsmodulierten Signalen mit verschiedenen, voneinander unabhängigen Trägerfrequenzen und der Empfangsteil (30) zur Trennung der empfangenen Signale in die die verschiedenen Trägerfrequenzen aufweisenden Anteile aungebildet ist und daß mit dem Sendeteil (10) und dem Empfangsteil (30) ein Taktgeber (20) gekoppelt ist, der dem Sendeteil (10) erste Taktsignale (A, B, G) zuführt, welche die Übertragung der erzeugten impulsmodulierten Signale zur Sende-Empfangs-Weiche (40) in der V/eise steuern, daß die Signale mit den verschiedenen Trägerfrequenzen einzeln nacheinander der Sende-Empfangs-V/eiche zugeführt werden, und der dem Empfangsteil (30) zweite Taktsignale (D, E, P) zuführt, welche die Übertragung der empfangenen Signale, deren Trägerfrequenz mit derjenigen des gleichzeitig ausgesendeten Signals übereinstimmt, einzeln nacheinander blockiert»

2. Sende-Empfangs-Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeteil (10) eine mit dem Taktgeber (20) gekoppelte, erste Schalteinrichtung und der Empfangsteil (30) eine mit der Sende-Empfangs-Weiche (A-O) gekoppelte erste Frequenzweiche (31)

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umfaßt, die an getrennten Ausgängen die empfangenen Signale mit den verschiedenen Trägerfrequenzen getrennt voneinander gleichzeitig zur Verfügung stellt, und daß mit den Ausgängen der ersten Frequenzweiche (31) eine mit dem Taktgeber (20) gekoppelte, zweite Schalteinrichtung verbunden ist»

Sende-Empfangs-Gerät nach ^vnspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die erste Schalteinrichtung iaehrere erste Schalter (I8a, 18b, 18c) umfaßt, denen jeweils eines der im Sendeteil (10) erzeugten impulsmodulierten Signale mit einer der Trägerfrequenzen zugeführt v/ird, und daß mit den Ausgängen der ersten Schalter (18a, 18b, 18c) ein erster Summierer (19) gekoppelt ist, auf dessen mit der Sende-di)mpfangs-Weiche (40) verbundenen Ausgang alle impulsmodulierten Signale gemeinsam vorliegen₀

4-0 Sende-ilmpfangs-Gerät nach Anspruch ό, dadurch gekennzeichnet, daß der Sendeteil (1O) einen Impulssignalgenerator, der die impulsmodulierten Signale mit den verschiedenen Trägerfrequenzen erzeugt, und einen zwischen den Impulssigmilgenerator und die ersten Schalter (i8a, 18b, 18c) geschalteten Leistungsverstärker (16) umfaßt, so daß die ersten Schalter von dem Leistungsverstärker (16) gelieferte Rauschsignale blockieren.

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5. Sende-Empfangs-Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Impulssignalgenerator eine Signalquelle, welche Dauerstrichsignale mit verschiedenen Frequenzen liefert, und eine mit der Signalquelle verbundene dritte Schalteinrichtung umfaßt, die mit dem Taktgeber (20) gekoppelt ist und in Abhängigkeit von vom Taktgeber (20) gelieferten Taktsignalen (A, B, C) die verschiedenen DauerStrichsignale nacheinander in Form impulsmodulierter Signale überträgt, daß zwischen die dritte Schalteinrichtung und den Leistungsverstärker (16) ein zweiter Summierer (I5) geschaltet ist, der die impulsmodulierten Signale dem Leistungsverstärker (16) zuführt, und daß zwischen den Leistungsverstärker (16) und die ersten Schalter (18a, 18b, 18c) eine zweite Frequenzweiche (17) geschaltet ist.

Sende-Empfangs-Gerät nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Signalquelle einer Anzahl von Dauerstrich-Signalgeneratoren (11, 12, 13) und die dritte Schalteinrichtung eine Anzahl von Schaltern (14a, 14b, 14c) umfaßt, von denen jeweils einer mit einem der Dauerstrich-Signalgeneratoren verbunden ist.

7. Sende-Empfangs-Gerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß den Schaltern der ersten und der dritten Schalteinrichtung von dem Taktgeber (20) die gleichen Taktsignale (A, B, C) derart zugeführt werden, daß ein Signal mit bestimmter Trägerfrequenz von beiden Schalteinrichtungen gleichzeitig übertragen v/ird.

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8. Sende-JSmpfangs-Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 7* dadurch gekennzeichnet, daß die aweite Schalteinrichtung mehrere zweite Schalter (32d, 32e, 32f) umfaßt, von denen jeder mit einem Ausgang der ersten Frequenzweiche (31) verbunden ist und auf Taktsignale (D, E₁ F) des Taktgebers (20) anspricht»

9« üende-Empfangs-Gerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß mit den Ausgängen der zweiten Schalter (32d, 32e, 32f) ümpfängereinheiten (33, 34-, 35) verbunden sind ο

Oo Sende-Empfangs-Gerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Taktgeber (20) einen Impulsgenerator (22) und einen mit dem Impulsgenerator gekoppelten, die Taktsignale liefernden Kommutator (24-) umfaßt«

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