DE2838254C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Anordnung in einem Radar­ system zum Verriegeln eines steuerbaren Lokaloszilla­ tors auf das gewünschte Frequenzband nach dem Oberbegriff des Anspruches 1.

In einem Radarsystem muß häufig das Signal aus dem Lokal­ oszillator in Phase und Frequenz mit dem Sendersignal verriegelt werden, das von einem Mikrowellengenerator in dem System erzeugt wird. Verriegelung bedeutet, daß eine bestimmte Frequenzdifferenz zwischen der Frequenz des Lo­ kaloszillators und derjenigen des Generators unabhängig von möglichen Frequenzschwankungen im Ausgangssignal des Mikrowellengenerators (das Sendersignal) gehalten wird. Dies wird im allgemeinen durch eine phasenstarre Schleife bewerkstelligt, die zwischen den Ausgang eines Mischers und einen Steuereingang des Lokaloszillators geschaltet ist. Der Mischer gibt ein Signal ab, dessen Frequenz gleich der Differenzfrequenz zwischen der Sendersignal­ frequenz f 1 und der Frequenz fo des Lokaloszillators ist. Die Differenzfrequenz fm bildet die Zwischenfrequenz in dem System und kann den Wert f 1-fo oder fo-f 1 anneh­ men, abhängig davon, ob f 1 fo oder f o f 1. Es bestehen also zwei Möglichkeiten, die Frequenz des Lokaloszilla­ tors fo auf die Frequenz f 1 des Sendersignals mittels einer phasenstarren Schleife zu verriegeln. Das Ausgangs­ signal des Lokaloszillators muß jedoch so geregelt wer­ den, daß die Verriegelung an einer von zwei Positionen erfolgt, da unter anderem bei einem Verfolgungsradar vom Dopplertyp die Anzeigesignale des Folgesystems in der zweiten Position fehlerhaft sein können.

Aus der US-PS 31 42 022 ist bereits eine Anordnung in einem Radarsystem zur Verriegelung eines steuerbaren Lokaloszillators auf das gewünschte Frequenzband mittels eines Sägezahngenerators bekannt, der eine periodische und lineare Steuerspannung für den Lokaloszillator er­ zeugt. Die bekannte Anordnung enthält einen Mikrowellen­ generator, der in dem Radarsystem enthalten ist und ein Sendersignal erzeugt und gemeinsam mit dem Lokaloszilla­ tor mit einem Mischer verbunden ist, um ein Signal zu er­ zeugen, dessen Frequenz die Zwischenfrequenz des Radarsy­ stems bildet. Es ist ferner auch eine Phasenregelschleife vorhanden, die so ausgebildet ist, daß sie das Signal des Lokaloszillators hinsichtlich der Phase und der Frequenz mit dem Sendersignal verriegelt. In der Phasenregel­ schleife dieser bekannten Anordnung sind Diskriminator­ schaltungen enthalten, um bestimmte Diskriminatorcharak­ teristiken bei bestimmten Frequenzwerten zu erreichen, die den zwei möglichen Werten der Zwischenfrequenz ent­ sprechen und die anzeigen, daß die Verriegelung auf einen dieser Werte erfolgen kann. Bei dieser bekannten Anord­ nung besteht jedoch die Gefahr, daß die Verriegelung auf der falschen Diskriminatorcharakteristik erfolgt, weshalb weitere Schaltungen hinzugefügt werden müssen, um dies zu verhindern.

Aus der GB-PS 9 73 800 ist ein automatisches Frequenzre­ gelsystem bekannt, um eine vorbestimmte Frequenzdifferenz zwischen einem Hochfrequenzsignal und einem örtlichen hochfrequenten Oszillatorsignal aufrechtzuerhalten. Die­ ses bekannte automatische Frequenzregelsystem kann bei einem Impulsradarsystem zur Anwendung gelangen.

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht darin, eine Anordnung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 derart auszubilden, daß sie besonders einfach aufgebaut ist und immer einen gewünschten be­ stimmten Verriegelungszustand gewährleisten kann.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kenn­ zeichnungsteil des Anspruches 1 aufgeführten Merkmale ge­ löst.

Bei der Anordnung nach der Erfindung wird einerseits der Moment erfaßt, bei dem die Frequenz des Ausgangssignals des Lokaloszillators die Frequenz des Sendersignals durchläuft, d. h. wenn die Frequenz des aus dem Mischer gewonnenen Signals den Wert Null durchläuft und anderer­ seits die Zeitpunkte erfaßt, wo die Lokaloszillatorfre­ quenz den Wert durchläuft, der sich von der Sendersignal­ frequenz um die Zwischenfrequenz unterscheidet, wodurch eine korrekte Verriegelung des Ausgangssignals des Lokal­ oszillators auf das gewünschte Frequenzband erreicht wird.

Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildun­ gen der Erfindung sind in den Unteransprüchen 2 und 3 angegeben.

Im folgenden wird die Erfindung anhand von Ausführungs­ beispielen unter Hinweis auf die Zeichnung näher erläu­ tert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm der Anordnung mit Merkmalen nach der Erfindung und

Fig. 2 ein Zeitdiagramm der Charakteristika bestimmter Signale, die bei der Anordnung nach Fig. 1 auftreten.

In dem Blockdiagramm nach Fig. 1 ist ein Oszillator mit 1 bezeich­ net, zweckmäßigerweise ein Kristalloszillator, der über einen Mul­ tiplizierer 2 das Sendersignal mit der Frequenz f 1 des Radarsystems erzeugt, wobei f 1 beispielsweise gleich 9600 MHz beträgt.

Der Block 3 bildet den Lokaloszillator des Systems, der über den Multiplizierer 4 ein Signal mit der Frequenz fo erzeugt. Die Aus­ gangssignale jedes Multiplizierers 2 und 4 werden mit einem Mischer 5 verbunden, der die Differenz /f 1 - fo/ aus der Frequenz des Sendersignals und derjenigen des Lokaloszillatorsignals bildet, um die Zwischenfrequenz des Systems zu erzeugen, beispielsweise 30 MHz. In einem Sender-kohärenten-Radarsystem ist es notwendig, daß die Phse und die Frequenz fo des Lokaloszillators auf die Frequenz f 1 des Sendersignals mit einer bestimmten Differenz ver­ riegelt sind, die gleich der Zwischenfrequenz fm ist. Mit dem Aus­ gang des Mischers 5 ist daher in bekannter Weise eine phasenstarre Schleife verbunden, die aus einem Verstärker 6, einem Phasendetek­ tor 7, einem Tiefpaßfilter 8 und einem zusätz­ lichen Verstärker 9 besteht. Die Phasenregelschleife ist über den Ausgang des Verstärkers mit dem Lokaloszillator über einen Steuereingang s 1 verbunden, wobei das Ausgangssignal des Verstärkers 9 die Steuer­ größe zur Abstimmung der Lokaloszillatorfrequenz fo auf einen be­ stimmten Wert bildet, zweckmäßigerweise durch Verändern des Spannungsabfalls an einer Varactordiode bzw. Kapazitätsdiode, die in dem Lokaloszillator 3 enthalten ist. Die Steuergröße wird da­ durch erhalten, daß in dem Phasendetektor ein Vergleich zwischen der Phase des aus dem Mischer 5 gewonnenen und verstärkten Signals und der Phase eines Referenzsignals Ur erfolgt und anschließend in dem Filter 8 ausgesiebt wird. Dadurch wird erreicht, daß die Lokaloszillatorfrequenz fo der Frequenz des Sendersignals inner­ halb eines bestimmten Bereiches folgt (der sog. Hochziehbereich in der Phasenregelschleife), beispielsweise 2 MHz.

Ein Sägezahngenerator 10 erzeugt eine Säge­ zahnspannung U 1, die an einen weiteren Steuereingang s 2 des Lokal­ oszillators 3 angelegt wird. Die Lokaloszillatorfrequenz fo kann dadurch innerhalb eines großen Frequenzintervalls im Vergleich zu dem Hochziehbereich der Phasenregelschleife verändert werden. Der Säge­ zahngenerator 10 kann wiederum durch ein Signal mit einer bestimmten Polarität am Steuereingang s 3 ausgelöst und angehalten werden.

Mit dem Ausgang des Mischers 5 sind zwei Zweige verbunden, die über eine Logikschaltung 16 ein Signal erzeugen, das dem Steuereingang s 3 des Sägezahngenerators 10 zugeführt werden soll, um die abgegebene Sägezahnspannung anzuhalten, so daß eine Verriegelung des Lokaloszillators 3 auf das gewünschte Frequenz­ band erzielt wird. Der eine Zweig enthält einen ersten selektiven Kreis 11, der aus einem Verstärker gemeinsam mit zugehörigem Be­ grenzer und Tiefpaßfilter besteht. Mit dem Ausgang des Kreises ist ein Hüllkurvendetektor 13 verbunden, dessen Ausgang mit einer monostabilen Kippschaltung 15 verbunden ist. Das Tiefpaßfilter in dem Kreis 11 weist eine obere Grenzfrequenz auf, die beträchtlich niedriger ist als die Zwischenfrequenz des Systems, beispiels­ weise 2 MHz. Der andere Zweig enthält einen zweiten selektiven Kreis 12, der aus einem Verstärker gemeinsam mit zugehörigem Be­ grenzer gebildet ist und anders als der Kreis 11 ein Bandpaßfilter enthält, dessen Durchlaßbereich so ausgelegt ist, daß die Frequenz fo des Lokaloszillators einen Wert innerhalb des Hochziehbereiches der Phasenregelschleife annimmt, und dessen Zwischenfrequenz mit dem Wert der Zwischenfrequenz zusammenfällt, beispielsweise 30 MHz. Der Ausgang der monostabilen Kippschaltung 15 und der Detektor 14 sind mit der Logikschaltung 16 verbunden, die so ausgelegt ist, daß sie ein Ausgangssignal mit einem bestimmten Pegel ("niedrig") liefert, wenn ihre zwei Eingänge denselben Pegel ("hoch") führen und diesen Pegel so lange beibehält, wie der Pegel des einen Ein­ gangssignals U 2 unverändert ist. Die Logikschaltung 16 ist beispiels­ weise aus einem RS-Flip-Flop (Rücksetzen-Setzen) gebildet, die aus zwei nicht- UND-Schaltungen N 2, N 3 und einer weiteren nicht- UND-Schaltung N 1 besteht, welche gemäß Fig. 1 geschaltet sind.

Die Arbeitsweise der Anordnung wird unter Bezugnahme auf das Zeit­ diagramm nach Fig. 2 erläutert. Der Sägezahngenerator 10 gibt eine periodische Sägezahnspannung U 1 ab, und zu dem Zeitpunkt, wo ein Kippvorgang beginnt, steigt die Spannung U 1 linear an. Für kleine Werte von U 1 wird angenommen, daß der Lokaloszillator 3 eine niedrige Frequenz abgibt, während bei hohem Wert von U 1 die Fre­ quenz fo hoch ist. Zwischen dem niedrigsten und höchsten Wert soll der Lokaloszillator 3 so verriegelt werden, daß die Frequenz fo einen Wert innerhalb des gewünschten Frequenzbandes fo-f 1 annimmt, wobei fo<f 1. Wenn die Sägezahnspannung U 1 nach der Zeit fo ansteigt, so wird ein Wert fo zum Zeitpunkt t 1 erhalten, der nach Mischen in dem Mischer 5 eine Zwischenfrequenz fm=f 1-fo (f 1 < fo) ergibt. Dadurch erscheint ein Ausgangssiganal U 2 am Detektor 14, da der selektive Kreis 12 ein Ausgangssignal bei einer Frequenz seines Eingangssignals abgibt, die gleich dem Wert der Zwischenfrequenz ist. Zum Zeitpunkt t 2 besitzt die Differenz f 1 - fo einen so niedrigen Wert (beispielsweise 2 MHz bei obigem Beispiel), daß das Bandpaßfilter in dem Kreis 11 ein Ausgangssignal erzeugt und dieses Ausgangssignal so lange andauert, wie das Signal aus dem Mischer 5 einen Frequenzwert annimmt, der niedriger ist als die obere Grenzfrequenz des Tiefpaßfilters, d. h. /f 1 - fo/2 MHz. Auf diese Weise wird ein Ausgangssignal U 3 aus dem Detektor 13 empfangen, welches die monostabile Kippschaltung 15 aktiviert, so daß ein hochliegendes Signal U 4 aus diesem gewonnen wird. Wenn die Sägezahnspannung U 1 weiter ansteigt, so wird zum Zeitpunkt t 3 ein derartiger Wert für fo erhalten, daß fo - f 1 = fm, wobei nun fo < f 1. Der Mischer 5 gibt dann ein Ausgangssignal ab, dessen Frequenz wie bei Zeitpunkt t 1 gleich der Zwischenfrequenz fm ist, wobei dieses Ausgangssignal den selektiven Kreis 12 aktiviert, jedoch nicht den Kreis 11, so daß ein Ausgangssignal U 2 erneut erscheint. Die Ausgangssignale U 2 und U 4 liegen somit zum Zeit­ punkt t 3 beide hoch und aktivieren die Logikschaltung 16, wodurch ein niedriges Ausgangssignal an den Steuereingang s 3 des Sägezahn­ generators 10 abgegeben wird. Dieses Signal verriegelt den Sägezahn­ generator 10 auf den Wert, der zum Zeitpunkt t 3 abgegeben wurde, wo­ durch die Lokaloszillatorfrequenz fo auf den Wert festgeriegelt wird, für den fo - f 1 = fm gilt (fo < f 1), und der Wert von fo wird nun nur in einem kleinen Frequenzintervall ±2 MHz und in Abhängigkeit von der Steuerspannung aus der Phasenregelschleife 6, 7, 8, 9 verändert. Die Logikschaltung 16 ist so aufgebaut, daß das Aus­ gangssignal U 5 zum Zeitpunkt t 3 beibehalten wird, selbst wenn das Signal U 4 aus der Kippschaltung 15 aufhört. Sollte aus irgendeinem Grunde das Ausgangssignal U 5 verschwinden, so erzeugt der Sägezahn­ generator 10 erneut eine Sägezahnspannung, und der Verriegelungs­ vorgang auf das gewünschte Frequenzband wird wie oben beschrieben wiederholt.

Die vorstehende beschriebene Anordnung bewirkt, daß das Lokaloszillatorsignal auf das obere Frequenzband fo - f 1 (fo < f 1) relativ zu dem Sendersignal verriegelt wird. Die Verriegelung kann jedoch auch auf dem unteren Band f 1 - fo (f 1 < fo) erfolgen, indem die Kipprichtung des Generators verändert wird, so daß die Sägezahnspannung von hohen zu niedrigen Spannungs­ werten durchfahren wird. Die übrige Schaltung bleibt dabei unver­ ändert.

Claims (3)

1. Anordnung in einem Radarsystem zum Verriegeln eines steuerbaren Lokaloszillators auf das gewünschte Fre­ quenzband mittels eines Sägezahngenerators, der eine periodische und lineare Steuerspannung für den Lokal­ oszillator erzeugt, eines Mikrowellengenerators, der in dem Radarsystem enthalten ist und ein Sendersignal erzeugt und der gemeinsam mit dem Lokaloszillator mit einem Mischer verbunden ist, um ein Si­ gnal zu erzeugen, dessen Frequenz die Zwischenfrequenz des Ra­ darsystems bildet, mit einer Phasenregelschleife, die derart ausgebildet ist, daß sie das Lokaloszillator­ signal hinsichtlich der Phase und der Frequenz mit dem Sendersignal verriegelt, dadurch gekennzeichnet, daß zusätz­ lich zu der Phasenregelschleife (6, 7, 8, 9) ein erster selektiver Kreis (11) mit einem Tiefpaßfilter vorhanden ist, dessen Grenzfrequenz kleiner ist als die Zwischenfrequenz, um ein erstes Ausgangssignal zu erzeugen, daß ein zweiter selektiver Kreis (12) mit einem Bandfilter vorhanden ist, dessen Mittenfre­ quenz gleich der Zwischenfrequenz ist, um ein zweites Ausgangssignal zu erzeugen, daß ein erster und ein zweiter Detektor (13, 14) für die Detektion des ersten und des zweiten Ausgangssignals vorhanden ist, daß Logikschaltungen (16) vorhanden sind, die über eine Impulsverlängerungsschaltung (15) mit dem ersten Detektor (13) und mit dem zweiten Detektor (14) verbunden sind, und die ein Anhaltsignal für den Sägezahngenerator (10) während eines Zeitintervalls, das einer Periode der linearen Steuerspannung ent­ spricht, nur dann erzeugen, wenn ein Ausgangssignal von dem zweiten Detektor (14) erhalten wird, nachdem ein Ausgangssignal von dem ersten Detektor (13) er­ halten wurde.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Im­ pulsverlängerungsschaltung (15) aus einer monostabi­ len Kippschaltung besteht, die bei Aktivierung ein Ausgangssignal mit einem bestimmten Pegel während einer langen Zeitspanne abgibt, die wenigstens den Zeitintervall (t 3 - t 2) zwischen den Signalen aus dem ersten und zweiten Detektor (13 bzw. 14) entspricht.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der erste und der zweite selektive Kreis (11 bzw. 12) ferner jeweils einen Begrenzungsverstärker zur Begrenzung der Amplitude des zugehörigen Eingangssignals auf einen bestimmten Wert enthalten.