DE2929814C2

DE2929814C2 - Einrichtung zur Erzeugung von Dopplerechos

Info

Publication number: DE2929814C2
Application number: DE2929814A
Authority: DE
Inventors: Klaus Dipl.-Ing. 8021 Icking Muth
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-07-23
Filing date: 1979-07-23
Publication date: 1982-09-16
Also published as: DE2929814A1

Description

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Die Erfindung betrifft eine Einrichtung zur Erzeugung von Dopplerechos, bei der an mindestens einer sich um eine Drehachse bewegenden Halterung mindestens ein Tripelreflektor zur Erzeugung eines Radarechos mit Dopplerverschiebung vorgesehen ist

In der Radartechnik ist es bei Messungen an Dopplerradargeräten, z.B. zum Nachweis oder zur Überprüfung des ordnungsgemäßen Betriebszustandes, erforderlich, Radarechos mit Dopplerverschiebung zu erzeugen, d.h. bewegliche und/oder fluktuierende Radarziele zu benutzen oder, z. B. im Falle der Unzugänglichkeit eines Bereiches während der Messung, zu simulieren.

Aus der US-PS 34 38 036 ist bereits eine Reflektoranordnung bekannt, die auf einer geschlossenen Bahn derart bewegbar ist, daß Bewegungskomponenten in Richtung der einfallenden Welle auftreten, wodurch eine Dopplerverschiebung der Frequenz entsteht Ferner ist durch die »Nachrichtentechnische Zeitschrift«, 1967, Heft 10, S,6J0-615 aus dem Bild 10 auf S. 614 eine Rückstreumeßeinrichtung zur experimentellen Oberprüfung der berechneten Streueigenschaften von Radarreflektoren bekannt, die eine um eine Drehachse drehbare und außerdem senkrecht zur Drehachse hin und her bewegbare Trägersäule für ein an der Spitze der Trägersäule in der Drehachse angeordnetes kugelförmiges Meßobjekt aufweist Bei dieser bekannten Rückstreumeßeinrichtung wird dem Meßsignal eine Dopplermodulation aufgeprägt indem das Meßobjekt in der Anstrahlrichtung hin und her bewegt wird

Der Erfindung liegt nun die Aufgabe zugrunde, eine stationäre Einrichtung zur Erzeugung von Dopplerechos zu schaffen, die zur Simulation bewegter und/oder fluktuierender Radarziele gut geeignet ist

Diese Aufgabe wird bei einer Einrichtung der eingangs genannten Art gemäß der Erfindung dadurch gelöst daß sich die Halterung in einer Ebene senkrecht zur Drehachse erstreckt daß der Ort der Befestigung der Tripelreflektoren an der Halterung möglichst weit außerhalb der Drehachse liegt und daß die Reflektorachse jedes Tripeli-eflektors senkrecht zu einer vom Ort der Befestigung des Tripelreflektors zu der Drehachse verlaufenden Verbindungslinie gerichtet ist

Tripelreflektoren, z. B. in Form, von Tripelspiegeln oder Tripelprismen, haben die Eigenschaft, jeden einfallenden Strahl parallel versetzt zu sich selbst zu reflektieren, also eine Ablenkung um 180° zu bewirken. Tripelreflektoren sind somit z. B. zur Reflexion von Signalen als Rückstrahlelemente geeignet Durch die erfindungsgemäße Anordnung solcher Tripelreflektoren an einer Halterung, welche in einer Ebene senkrecht zu einer Drehachse an dieser befestigt ist ergibt sich in vorteilhafter Weise eine rotier« ,ds, stationäre Rückstrahlanordnung, die Radarechos mit Dopplerverschiebung erzeugt und daher zur Simulation bewegter und/oder fluktuierender Radarziele gut geeignet ist ohne daß ein reflektierender Gegenstand eine größere Bewegung in Richtung auf das Radargerät oder von diesem weg vollziehen muß. Die erfindungsgemäße Einrichtung stellt einen meßtechnisch exakten Normreflektor dar, der für jeweils eine Wellenläge einen konstanten, vorherbestimmbaren Reflexionsquerschnitt aufweist und der deshalb definierte Dopplerechos erzeugt Eine erfindungsgemäße Einrichtung ist außerdem sehr einfach aufgebaut Ein weiterer Vorteil liegt in der Möglichkeit einer breitbandigen Anwendung, die sich von langen Radarwellen bis in den optischen Bereich erstreckt

Außerdem ist die erfindungsgemäße Einrichtung in vorteilhafter Weise universell einsetzbar, z. B. zu Meßoder Eichzwecken, oder als Betriebsüberwachungsgerät z.B. zur Überwachung von Sendeleistung und Empfängerempfindlichkeit, insbesondere in schwer zugänglichem Gelände, Weiterhin ermöglicht die erfindungsgemäße Einrichtung die Wahl verschiedener Modulationscharakteristika. Ferner kann bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung durch Abschalten der Drehung auch einer der Tripelreflektoren als gewöhnlicher ruhender Radarreflektor benutzt werden.

Bei einer erfindungsgemäßen Einrichtung sind Tripel-

reflektoren angemessener Größe fest an einer Halterung angeordnet, z, B, am Ende von Stangen, die an einer Drehachse befestigt sind, welche z, B. von einem Motor oder vom Wind angetrieben wird. Durch die Drehung bewegen sich die Tripelreflektoren radial zu dem beobachtenden Radargerät, bei mehr als drei Tripelreflektoren bewegt sich ständig ein Reflektor radial zum Radargerät Ist nur ein Tripelreflektor „ vorhanden, so tritt ein pulsierendes Echo auf, dessen Intensität und Dopplerversciiiebung von fast Null bis zu einem durch Senderfrequenzgröße und Umfangsgeschwindigkeit gegebenem Maximum ansteigt und ^r danach wieder fast zu Null wird. Mit steigender Anzahl von Tripelreflektoren, die in zweckmäßiger Weise auf einem Umkreis um die Drehachse verteilt sind, wird die Tiefe und Dauer der Minima geringer.

Durch Anordnung mehrerer, gegebenenfalls verschieden schnell drehender Ebenen von um die Drehachse rotierenden, aus Halterung und Tripelreflektoren bestehenden Rückstrahlanordnungen können komplexere Dopplerechos erzeugt werden, z. B. zur Simulation von solchen Fahrzeugen, die im wesentlichen Döppiereclios erzeugen, welche der einfachen und doppelten Radialgeschwindigkeit in bezug auf das Radargerät entsprechen. Anordnungen, bei denen mehrere Tripelreflektoren in verschiedenem Abstand von der Drehachse an der Halterung befestigt sind, erzeugen weitere, komplexere Dopplerechos.

Vorteilhafte Ausführungsformen einer erfindungsgemäßen Einrichtung zur Erzeugung von derartigen Dopplerechos ergeben sich aus den in den Unteransprüchen aufgeführten Merkmalen.

An Hand der schematischen Darstellungen der Zeichnung sind verschiedene Ausführungsbeispiele einer erfinungsgemäßen Einrichtung mit entsprechend den gewünschten Eigenschaften des Dopplerechos — einer Reihe unterschiedlicher Anordnungen von rotierenden Tripelreflektoren im folgenden näher beschrieben.

Fig. 1 zeigt die prinzipielle Anordnung einer erfindungsgemäßen Einrichtung in einem ersten Ausführungsbeis_Kiel mit einer rotierenden Reflektorebene.

Fi g. 2 zeigt eine Draufsicht auf den Reflektorteil der Einrichtung nach Fig.).

Fig.3 ein anderes Ausführungsbeispiel mit zwei rotierenden Reflektorebenen und

Fig.4 ein weiteres Ausführungsbeispiel mit einer rotierenden Reflektorebene.

Die Einrichtung nach den F i g. 1 und 2 weist eine z. B. vertikal angeordnete Drehachse 1 auf, welche z. B. mittels eines von einer Batterie 2 gespeisten Motors 3 angetrieben wird. An der Drehachse 1 ist eine Halterung 4 für Tripelrelflektoren 5 befestigt Die Halterung erstreckt sich in einer Ebene senkrecht zur Drehachse und besteht aus zwei oder vier senkrecht zueinander gekreuzten, stangen- oder stabförmigen Halterungselementen 4. Zur Verbesserung der mechanischen Stabilität kann eine derartige Halterung in nicht näher dargestellter Weise, z. B. mittels fachwerkartiger Verstrebungen, zusätzlich abgestützt werden. Die Halterung kann aber auch z. B. aus einer Scheibe bestehen. An jedem Ende der Halterungselemente 4 ist jeweils ein Tripelreflektor 5 befestigt, so daß die vier Reflektoren 5 um 90° gegeneinander versetzt sind und bei gleichlangen Halterungselementen alle den gleichen Abstand von der Drehachse 1 haben, also auf einem Umkreis um die Drehachse als Mittelpunkt liegend angeordnet sind Die Tripelreflektoren bestehen aus einem Radarstrahlung gut reflektierenden Material, z.B. aus ggf. hochglänzend poliertem Blech und sind starr und so an den Halterungselementen 4 befestigt, daß sie die von einer Antenne 6 eines Radargerätes 7 ausgesandte Strahlung empfangen können und wieder in Richtung zur Antenne reflektieren. Eine derartige um die Drehachse 1 rotierende Rückstrahlanordnung mit vier um 90° gegeneinander versetzten Reflektoren, die gleichen Abstand von der Drehachse haben, erzeugt ein Dopplersignal, dessen Frequenz und Amplitude viermal pro Umdrehung von Null auf eine durch Sendefrequenz des Radars, Drehzahl der Anordnung und Abstand der Tripelreflektoren von der Drehachse bestimmte Höhe ansteigt und auf Null abfällt Die Radarstrahlung wird im wesentlichen von nur einem Tripelreflektor reflektiert und es entsteht ein »übersichtliches« Dopplersignal. Bei Anordnungen mit mehr als vier Tripelreflektoren können die Reflexionen von mehr ais einem Reflektor wirksam werden, so daß das Dopplersignal komplexer werden kann.

Bei der Einrichtung nach F i g. 3 si'.vd zwei rotierende TripelreRektoranordnunger. vorgesehen. Die erste Reflektoranordnung 8 ist mit der Halterung 9 am oberen Ende einer vertikalen Drehachse 10 angeordnet und besitzt einen der Reflektoranordnung nach den F i g. 1 und 2 entsprechenden Aufbau. Die zweite Reflektoranordnung 11 ist mit der Halterung 12 in einer zur Ebene der ersten Halterung 9 parallelen Ebene an einer eigenen, zur ersten Drehachse 10 konzentrischen Drehachse 13 befestigt, welche z. B. au^ einer die erste Drehachse 10 umgebenden Hohlachse besteht Die zweite Reflektoranordnung 11 weist als Halterung ebenfalls stangen- oder stabförmige Halterungselemente auf, an deren Enden die Tripelreflektoren, gegebenenfalls in unterschiedlichem Abstand zur Drehachse 13 befestigt sind. Beide Reflektoranordnungen 8 und 11 sind jeweils senkrecht zu ihrer Drehachse HO bzw. 13 an dieser befestigt

Bei einer Einrichtung nach Fig.3 können die Drehachsen 10 und 13 mit unterschiedlicher Drehgeschwindigkeit angetrieben werden, so daß sich die Refwktoranordnungen 8 und 11 verschieden schnell drehen. Die Einrichtung nach F i g. 3 ist zur Erzeugung komplexerer Dopplerechos geeignet

Schließlich zeigt die F i g. 4 noch eine Einrichtung mit einer einzigen rotierenden Reflektorebene. Hierbei sind an den eine Halterung 14 bildenden, senkrecht zueinander gekreuzten Halterungselementen jeweils so zwei Tripelreflektoren 15 bzw. 15a vorgesehen. Dabei ist an den freien Enden der Halterungselemente 14 jeweils ein Tripelreflektor 15 fest angeordnet, während sich die übrigen Tripeireflektoren 15a jeweils zwischen der Drehachse 16 und den. endseitigen Tripelreflektoren 15 beenden und gegebenenfalls in unterschiedlichem Abstand von der Drehachse angeordnet sind.

Bei einer erfindur/gsgemäßen Einrichtung kann im Falle eines elektrischen Antriebes aus einem Akkumulator bei Verwendung eines geeigneten Elektromotors und bei genügender Windgeschwindigkeit der Akkumulator vom Motor ner nachgeladen werden bzw. es können eventuell weitere Verbraucher versorgt werden, Für bestimmte Meßzwecke kann es erforderlich sein, daß festgelegte Dopplerverschiebungen benötigt werden. In diesen Fällen ist der Einsatz eines einstellbaren drehzahlgeregelten Motors sinnvoll.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche;

1. Einrichtung zur Erzeugung von Dopplerechos, bei der an mindestens einer sich um eine Drehachse bewegenden Halterung mindestens ein Tripelreflektor zur Erzeugung eines Radarechos mit Dopplerverschiebung vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß sich die Halterung (4) in einer Ebene senkrecht zur Drehachse (1) erstreckt, daß der Ort der Befestigung der Tripelreflektoren (5) an der Halterung (4) möglichst weit außerhalb der Drehachse (1) liegt und daß die Reflektorachse jedes Tripelreflektors (5) senkrecht zu einer vom Ort der Befestigung des Tripelreflektors (5) zu der Drehachse (1) verlaufenden Verbindungslinie gerichtet ist

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Halterung (4) aus mindestens einer Stange, einem Stab o.dgl. als Halterungselement besteht

3. Einrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder vier senkrecht zueinander gekreuzte Halterungselemente (4) vorgesehen sind.

4. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet daß in einer zur Ebene der ersten Halterung (9) parallelen Ebene mindestens eine weitere Halterung (12) vorgesehen ist

5. Einrichtung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß die weiterer. Halterungen (12) an jeweils einer eigenen, zur ersten Drehachse (10) konzentrischen Drehachse (13) befestigt sind.

6. Einrichtung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet daß die Drehachsen (10,13) mit unerschiedlicher Drehgeschwindigkeit angetrieben sind.

7. Einrichtung nach einer¹ der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet daß an jedem Ende der Halterungselemente (4) jewels ein Tripelreflektor (5) angeordnet ist

8. Einrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß die Tripelreflektoren (5) auf einem Kreis um die Drehachse (1) liegend angeordnet sind.

9. Einrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet daß die Tripelreflektoren (5) in verschiedenem Abstand von der Drehachse (1) an der Halterung (4) angeordnet sind.

10. Einrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet daß an mindestens einem Halterungselement (14) zwischen den Tripelreflektoren (15) an den Enden und der Drehachse (16) ein oder mehrere zusätlichc(r) Tripelreflektor(en) (ISa^ angeordnet ist (sind).