DE3018362A1

DE3018362A1 - Konstantwellen-radar-antwortsender mit zweistellungenschaltern

Info

Publication number: DE3018362A1
Application number: DE19803018362
Authority: DE
Inventors: Raymond Strauch
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1979-05-16
Filing date: 1980-05-14
Publication date: 1980-11-27
Also published as: US4358763A; JPS55154483A; GB2051522B; FR2435866B1; FR2435866A1; GB2051522A; DE3018362C2; JPS6218024B2

Description

N.V. Philips⁴ e!Q3i!ar:panfebr;shit, ßndheyenf: :*"";■:."- :'

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Konstantwellen-Radar-Antwortsender mit Zweistellungensehaltern.

Die Erfindung- betrifft einen Konstantwel Len— Radar-Antwortsender, der einen frequenz- und ampli ;udenmodulierten Träger empfängt, dessen Mittelfrequenz gleich, einigen Gigahertz ist, mit Mitteln zum Abtasten des erwähnten erhaltenen Trägers mit einer Frequenz, die zumindest gleich, dem Zweifachen der Amplitudenmodulationsfrequenz ist, die zwischen einigen zehn und einigen hundert Kilohertz liegt, mit mindestens einer Antenne, einem Verstärker, einer Laufzeitleitung mit einer Laufzeit "f", zumindest einem ersten Schalter mir zwei Stellungen, der als Abtastanordnung dient, einem Taktgenerator, einem Eingang und einem Ausgang.

Antwortsender oder Baken, von denen Baken einen am Boden angeordneten Antwortsender angeben, werden normalerweise zum Verstärken des Echos und zur Identifizierung von einem Radarsystem eingefangener Luftfahrzeuge benutzt. Derartige Antwortsender können beispielsweise in Zusammenarbeit mit Abstandsmessgeräten vom Typ des Funkhöhenmessers an Bord von Hubschraubern beim Formationsfliegen helfen» Wenn der Antwortsender eine Bake ist und sich an Bord des Hubschraubers ein Funkhöhenmesser befindet, dient der erwähnte Antwortsender beispielsweise beim Landen oder bei der Flugravigation für den Hubschrauber mit einem Bereich, bis zu einigen zehn KiIometern. Die Identifizierung des Antwortsenders kann beispielsweise mit Hilfe eines Amplitudenmodulators oder eines Einsextenbandmodulators erfolgen, der dem Antwortsender zugeordnet ist.

Wenn ein Antwortsender im Zusammenhang mit einem Konstantwellen-Radarsender verwendet wird, beispielsweise mit einem Funkhöhenmesser vom Typ, der in der FR-PS 1 557 670 beschrieben ist und einen Träger mit einer Frequenz von mehreren Gigahertz ausstrahlen kann, ist es

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notwendig, ein bestimmtes Phasenverhältnis zwischen dem empfangenen Träger und dem erneut ausgesandten Träger aufrecl tzuerhalten, so dass im Radarsender die Phasen der von Radar ausgesandten und der vom Antwortsender erneut übertragenen Signale miteinander verglichen werden können.

Bei einem Konstantwellen-Radar-Antwortsender ist es nicht notwendig, einen Verstärker direkt zu verwenden: Es ist möglich, auf eine niedrigere Zwischenfrequenz überzugehen, bei dieser niedrigeren Zwischenfrequenz zu verstärken und erneut mit einer Frequenz auszusenden, die die Frequenz des Trägers sein kann, der vom Antwortsender empfangen wird, oder eine andere. Wie dem auch sei, der vom Antwortsender erhaltene und erneut ausgestrahlte Träger ist in diesem Fall von der gleichen Art, d.h. alle Komponenten des Signals werden aufrechterhalten. Mit der heutigen Technik der Hyperfrequenzverstärker kann man den Übergang auf eine niedrigere Zwi*?„ schenfrequenz vermeiden und direkt verstärken. Die Erfindung bezieht sich insbesondere auf diese Verstärkungsart, die als nicht beschränkendes Beispiel in nachstehender Beschreibung erläutert wird. Für die im Rahmen der Erfindung heranzuziehenden bevorzugten Anwendungsmöglichkeiten und zur Gedankenorientierung für Vergleiche mit der früheren Technik sind die wieder auszusendenden Leistungen beispielsweise in der Grössenordnung von einigen Milliwatt und entsprechen einer Mindestverstärkung zwischen dem empfangenen und dem erneut ausgestrahlten Trädie 80 dB überschreiten kann. Weiter wird in bestimmten Anwendungsmöglichkeiten eine Adresse, die die des Antwortsenders sein kann, von einem Modulator eingeführt und dem wieder ausgestrahlten Signal überlagert, beispielsweise in Form einer Frequenzverschiebung mit einem vorgegebenen Wert.

Das einfachste Schaltbild des bekannten Konstantwellen-Antwortsenders enthält einen Verstärker, dessen Eingang mit einer Empfangsantenne und dessen Ausgang mit einer Sendeantenne verbunden ist. Eine derartige

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Anordnung eignet sich, nicht für die herangezogenen Anwendungsraöglichkeiten, weil die unumgänglichen Verbindungen zwischen den beiden Antennen das System astabil

j machen würden, wenn man sich nicht mit einer seht geringen Verstärkung in der GrossenOrdnung von beispielsweise dB begnügt. Die notwendige Entkopplung zwischen den beiden Antennen muss für die herangezogenen Anwendungen grosser als 8Ö dB sein. Eine derartige Entkopplung ist schwer verwirklichbar sowohl für eine Bake am Boden wegen der am Boden reflektierten Streuträger (Larsen-Effekt) als auch für einen Antwortsender, der an Bord einer Luftfahrzeugs angebracht ist, wegen der Schwierigkeit, die dabei entsteht, die beiden Antennen räumlich voneinander zu trennen.

Es kann wünschenswert sein, nur eine einzige Antenne statt zwei Antennen zu haben, beispielsweise wenn es notwendig ist, zwischen den beiden Antennen keine schwierige genaue ¥inkelanpassung zu verwirklichen oder im Falle eines kleinen verfügbaren Raums an Bord eines Luftfahrzeugs. In diesem Fall verwendet man auf bekannte Weise eine .einfache Empfangsantenne und einen Zirkulator, der die erwähnte Antenne mit dem Eingang und dem Ausgang des Verstärkers verbindet. In einem derartigen Antwortsender sind die Entkopplungsprobleme noch kritischer als in dem im vorigen Absatz beschriebenen Fall, weil es nahezu ausgeschlossen ist, eine Reflektierung zu vermeiden, die ein bestimmtes Stehwellenverhältnis hat, und es ist schwer, ein Stehwellenverhältnis zu bekommen, das niedriger als 1,2 ist, was nur \^c/o der reflektierten Energie entspricht, d.h. eine Entkopplung unter 20 dB. Es wäre also notwendig, einen Verstärker.mit einem Verstärkungs-' faktor unter 20 dB und also immer noch nicht ausreichend zu verwenden.

In einem anderen bekannten Antworteender wird ein Teil des erhaltenen Trägers verstärkt, in einer Laufzeitleitung gespeichert und nach einer zweiten Verstärkung erneut mit einer bestimmten Frequenz ausgestrahlt. Ein derartiger Antwortsender besteht aus der Kaskaden-

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Schaltung eines ersten Verstärkers, dessen erste Stufe auch zum Filtern des Signals dient, einer Laufzeitleitung eines Modulators, der die erwähnte bestimmte Frequenz bestimmt, und eines zweiten Verstärkers. Mit einem Zwei-

,5 Stellungenschaltung, dessen einer erster Anschluss, mit einer Sende/Empfangsantenne verbunden ist, kann diese Antenne mit dem Eingang oder dem Ausgang des Antwortsenders verbunden werden, entweder in der Empfangsstellung oder in der Stellung zum erneuten Ausstrahlen. Die kombinierte Verwendung einer Laufzeitleitung und einer Zweistellun,jenschalters ergibt eine zweckmässige Entkopplung zwischen dem erhaltenen Signal und dem erneut ausgestrahlten Signal durch ihre zeitliche Verschiebung, und ermöglicht es, zwischen diesen beiden Signalen eine Verstär— kung zu verwirklichen, die grosser als 80 dB sein kann. Dieser Vorteil wird durch Abtastung der erhaltenen ¥elle im erwälinten Zweistellungenschalter erhalten, der als Abtastanordnung dient, weil ein Taktgenerator, der aus einem mit einem Oszillator verbundenen Steuerkreis besteht, den Übergang des Schalters zwischen der einen und der anderen Stellung mit einem konstanten vorgegebenen Takt Fd steuert. Eine derartige Abtastung bildet jedoch keinen grossen Nachteil, wenn nur der Zusammenhang zwischen dem empfangenen und dem erneut ausgestrahlten Signal aufrechterhalten wird, d.h. wenn das Abtasttheorem, auch mit « Shannon—Theorem bezeichnet, gilt, mit anderen Worten, wenn diese Abtastung bei einer Frequenz Fd erfolgt, die zumindest gleich dem Zweifachen der maximalen Amplitudenmodulationsfrequenz des vom Impulswiederholer erhaltenen Signals ist. Wenn diese Anforderung berücksichtigt wird, ! was zienlieh leicht ist, wie nachstehend erläutert wird, wird ein derartiger Antwortsender Pseudo-Konstantwellen-Antwortsender genannt. Unter den Konstantwellen-Antwortsendern bezieht sich die Erfindung insbesondere auf die- !

sen Typ von Pseudo-Konstantwellen—Antwortsendern, indem ein Taktgenerator sowohl die Abtsstfrequenz als auch das : Zyklusverhältnis bestimmt, d.h. das Verhältnis zwischen der Empfangszeit und der Gesamtzeit Td, die gleich dem

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umgekehrten Wert der Abtastfrequenz Fd. ist. Der Taktgenerator ist unabhängig, d.h. er macht keine Synchronisation mit einem anderen Signal notwendig. Ein Pseudo-Konstantwellen-Antwortsender dieses Typs ist beispielsweise in der FR-PS 2 348 2^8 und insbesondere in Fig. 9 und 10 dieser Patentschrift beschrieben.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Kosten eines Antwortsenders dieses Typs der eingangs erwähnten Art durch Verkleinerung auf nahezu die Hälfte der Verstärkungsorgane zu reduzieren.

Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht aus der Verbesserung der-Entkopplung zwischen dem erhaltenen und dem wieder ausgestrahlten Signal und der Ermöglichung einer. Erhöhung des Verstärkungsfaktors des AntwortSenders. Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Verbesserung der Filterung des neu auszusendenden.Signals.

Zur' Lösung dieser Aufgaben ist der eingangs erwähnte Antwortsender dadurch gekennzeichnet, dass er ausserdem mit mindestens einem zweiten Zweistellungenschalter versehen ist, wobei die erwähnten Schaltex· je einen ersten Anschluss haben, der mit dem Eingang bzw. dem Ausr gang des erwähnten Verstärkers verbunden ist, und die Wirkungsreihenfolge der Schalter vom erwähnten Taktgenerator derart gesteuert wird, dass jede Abtastung des er— haltenen Signals nacheinander zumindest ein erstes Mal den erwähnten Verstärker, ein erstes Mal die erwähnte Laufzeitleitung und ein zweites Mal den erwähnten Verstärker mit einem Eingangspegel durchläuft, der höher als der des ersten Durchgangs ist.

Der Grundgedanke der Erfindung besteht aus der Verwendung der Laufzeitleitung, die bereits für die Abtastung der erhaltenen Signale notwendig ist, für das mindestens zweifache Durchlaufen eines einfachen Verstärkers durch jede Abtastung des Signals, wodurch die Ver-Stärkung dieses Verstärkers auf etwa die Hälfte zurückgebracht werden kann und dennoch gleiche Ergebnisse in bezug auf einen bekannten Antwortsender nach obiger Beschreibung βΓζϊθ1^3ψ§ϊ»ί3;&η1 -' ' ■

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Nach einer ersten Ausführungsform ist der erfindungsgemässe Antwortsender mit einer Empfangsantenne und einer Sendeantenne ausgerüstet, die mit einem zweiten Anschluss des ersten Zweistellungenschalters bzw. mit ei- · nem dritten Anschlüsse des zweiten Zweistellungenschalters verbunden sind. Diese Ausführungsform eignet sich für eine Antwortsenderbake am Boden, mit deren Hilfe die Antennen ohne Ausrichten ein Strahlungsfeld besitzen, das sie nahezu ausserhalb der Echos bringt, die am Boden oder durch mit den Boden verbundenen Hindernisse verursacht werden.

Nach einer zweiten Ausführungsform ist der Antwortsender mit einer einfachen Empfangs/Sendeantenne ausgerüstet, die an den ersten Anschluss eines dritten Schalters mit zwei Stellungen angeschlossen ist, mit dessen Hilfe die erwähnte Antenne mit dem erwähnten zweiten Anschluss des ersten Zweistellungenschalters oder mit dem erwähnten dritten Anschluss des zweiten Zweistellungenschalters verbunden ist. Ein derartiger Antwortsender kann in einer Bake an Bord eines Luftfahrzeugs, beispielsweise eines Hubschraubers, benutzt werden.

Abhängig von der vom erwähnten Taktgenerator den erwähnten Schaltern auferlegten Reihenfolge kann das erhaltene Signal den erwähnten Verstärker zwei- oder dreimal und die Laufzeitleitung einmal bzw. zweimal durchlaufen. Eine grossere Anzahl von Durchgängen des Signals im Antwortsender ist weder wünschenswert, noch vorteilhaft aus folgenden Gründen: Zunächst verringert die Erhöhung dieser Anzahl den Wert des Zyklusverhältnisses, wodurch der Verstärkungskoeffizient des Verstärkers erhöht werden muss, um den mittleren Pegel des erneut ausgestrahlten Signals nahezu konstant zu halten. Zum anderen würde vom dribten Durchgang durch die Laufzeitleitung an die Abtastung des erneut auszusendenden Signals dem ersten Streuecho überlagert werden, das beim ersten Durchgang dieser Abtastung in der Laufzeitleitung gebildet ist und so von dieser letzten gestört werden würde.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nach-

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stehend an Hand der Zeichnung näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Pseudo-Konstantwellen-Antwortsenders von einem bekannten Typ, Fig. 2 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Wirkung des Antwortsenders nach Fig. 1, .

Fig. 3 das Blockschaltbild einer ersten Ausr führungsform nach der Erfindung mit zwei Antennen,

Fig. 4 eine Abwandlung zur Ausführungsform nach Fig. 3 für den zweifachen Durchgang der Signalabtastung, Fig. 5 ein Zeitdiagramm zur Veranschaulichung der Wirkung des Antwortsenders nach Fig. 4,

Fig. 6 das Blockschaltbild einer zweiten erfindungsgemässen Ausführungsform mit einer einzigen Antenne, Fig. 7 eine Abwandlung zur Ausföhrungsform der Fig. 6 für den zweifachen Durchgang der Signalab tastung.

In Fig. 1 ist ein Pseudo-Konstantwellen-Antwortsender nach der bekannten Technik dargestellt, der eine Empfangs/Sendeantenne 1 enthält, die mit einem ersten Anschluss 3 eines Zweistellungenschalters 2 verbunden ist. Die beiden möglichen Stellungen des Schalters, die den ersten Anschluss 3 mit einem zweiten Anschluss 4 oder mit einem dritten Anschluss .5 verbinden, sind mit I oder II bezeichnet. Zum anderen verbinden zwei Unterbrecher 6 und 7 die Anschlüsse 4 bzw. 5 mit einem Eingangsanschluss 8 und einem Ausgangsanschluss 9 des Antwortsenders. Zwischen den Anschlüssen 8 und 9 sind der Verstärker. 10, der Funkfrequenzsignale in der Grössenordnung von einigen Gigahertz bearbeiten kann, eine Laufzeitleitung 1 1 , die das erhaltene Signal um eine Zeit *t~ in der Grössenordnung von einer Mikrosekunde verzögert und gegebenenfalls ein in der Zeichnung nicht dargestellter Modulator kaskadengeschaltet. Die Ziffern 2, 'i und 7 bezeichnen zum Beispiel einen Schalter und Diode: !.unterbrecher von einem., bekannten Typ.
Die Abwechslung zwischen dem Em >fang und der Neuaussendung wird von dem Schalter 2 versorgt, der eine oder die andere seiner beiden Stellungen .!und II einnehmen kann je-naoii dem Wert eines Steuersignals, das

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von einer Steuerschaltung 12 erzeugt wird und eine feste Frequenz Fd hat, die von einem Quarzoszillator I3 abgeleitet ist, während die Einheit der Elemente 1.2 und 13 einen Taktgenerator bildet. Diese Abwechslung zwischen dem Empfang und der Neuaussendung ermöglicht es, eine wesentliche Verstärkung ohne die Gefahr der Instabilität zu erhalten (unter der Bedingung jedoch, dass diese Verstärkung nicht zu hoch ist), denn die Rtickkopp lungs schleife ist nie geschlossen. Das Öffnen dieser Schleife wird übrigens nötigenfalls durch die Unterbrecher 6 und 7 verstärkt, wobei die in Fig. 1 dargestellten Stellungen der Organe 2, 6 und 7 der Empfangsphase entsprechen. Diese Stellungen werden zum Neuaussenden umgekehrt. In der Empfangsphase besteht der Behandlungskreis des Signals aus folgenden kaskadengeschalteten Organen: Antenne 1, Schalter 2 in Stellung I, Unterbrecher 6 geschlossen, Verstärker 10, Laufzeitleitung 1t, Unterbrecher 7 offen. Da die allgemeine Verstärkung zwischen dem empfangenen Träger und dem neu ausgestrahlten Träger 80 dB betragen kann und ein handelsüblicher Schalter für eine allgemeine Isolation von 50 dB ausgelegt ist, werden die Schalter 6 und 7 im allgemeinen benötigt.

Zum anderen führt die hyperfrequente Laufzeitleitung 11, die eine derartige Abtastung des empfangenen Trägers ermöglicht, durch Einfuhrverluste des Signals zu einer Abschwächung in der Grössenordnung von 4O dB. Dies bedeutet, dass der Verstärker 10 eine sehr hohe Verstärkung in der Grössenordnung von 120 dB haben muss, wodurch er stark verteuert, während er nur einen Bruchteil der Zeit benutzt wird. Der Verstärker 10 enthält beispielsweise 12 Stufen, die je eine Verstärkung von 10 dB geben. Vorzugsweise wird der Verstärker in zwei Teile geteilt, die an beiden Seiten der Laufzeitleitung 11 angeordnet werden, um zu vermeiden, dass sie bei zu hohen Leistungen arbeitet. Der vor der Laufzeitleitung angeordnete Teil des Verstärkers ist beispielsweise mit 6 Stufen, unter denen eine Eingangsstufe, die auch zum Filtern des Signals dient, und der andere Teil des Verstärkers mit 6

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Stufen versehen, unter denen eine oder mehrere Ausgangsstufen, die als Leistungsstufen ausgelegt sind, die ein Signal bei einer Leistung von einigen Milliwatt abgeben» Die Wirkung dieses Antwortsenders wird durch die Diagramme nach Fig. 2 veranschaulicht. Das Diagramm 2a stellt die Form des Steuersignals des Schalters 2 dar: Dieses Steuersignal mit einer Frequenz Fd hat zwei Pegel I und II, die den Stellungen I und II des Schalters entsprechen, und es ist so, dass in jeder Periode Td = i/Fd die Dauer von II (Td - O ) zumindest gleich der Dauer von l(O) ist. Das Diagramm 2b zeigt nit schraffierten Zonen die Zeitintervalle, in denen das; von der Antenne 1 erhaltene Signal der Laufzeitleituni; 11 zugeführt wird. Das Diagramm 2c zeigt mit schraffierten Zonen die Zeit-Intervalle, in denen das erhaltene Signal am Ausgang der Laufzeitleitung 11 erscheint. Die Verzögerung --T-^ der Laufzeutleitung ist derart, dass das verzögerte erhaltene Signal in den ZeitIntervallen auftritt, in denen sich der Schalter in der Stellung II befindet. Es ist klar, dass dabei die Antenne 1 des Antwortsenders erneut das Ganze, um *2^ verzögerte Signal aussendet. Es sei hierbei bemerkt, dass für den Übergang aus der Stellung I zur Stellung II eine Schaltzeit von etwa 50 ns erfordert wird. Unter diesen Bedingungen dauert die Empfangsphase beispielsweise U = 0,95 /us, wenn beispielsweise *2~ = 1 /us. Es sei ebenfalls bemerkt, dass die Abtastung des Eingangssignals Seitenbänder verursacht, aber dass die Kohärenz des erneut ausgesandten Signals aufrechterhalten bleibt, d.h. die Möglichkeit zum Demodulieren dieses Signals unter der Bedingung, dass die Frequenz Fd zumindest gleich dem Zweifachen der Modulationsfrequenz ist (Abtastsätz).

Wenn das erneute Ausstrahlen de3' Signalabtastung beendet ist, beispielsweise eine Ze±v *2~ , nachdem die Elemente 2, 6 und 7 in die Stellung zum erneuten Aussenden gebracht sind (siehe Fig. 2), wird eine bestimmte Zeit, die nahezu gleich Td - f - 0 (bis auf den Schaltzeiten) ist, berücksichtigt, bevor die Elemente 2, 6 und 7 gleichzeitig in die Empfangsstellung zurückkehren, um

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Streureflektionen zu vermeiden. Unter diesen Bedingungen ist der Maximalwert des Zyklusverhältnisses ο /Td, die man erreichen kann, etwas kleiner als i/2. Mit den oben abgegebenen Werten von '"£' und O könnte die Maximalabtastfrequenz 500 kHz sein, was Amplitudenmodulationsfrequenzen bis zu etwa 200 kHz ermöglichen würde. Der Taktgenerator 12, 13 der nötigenfalls zum Variieren des Zyklusverhältaisses innerhalb der von der Dauer f zugelassenen Grenzen regelbar ist, ist unabhängig und fordert keine Synchronisation.

Erfindungsgemäss durchläuft jede Abtastung der empfangenen ¥elle zunächst den Verstärker ein erstes Mal, dann die. Laufzeitleitung und anschliessend den Verstärker ein zweites Mal.

In Fig. 3 ist eine erste Ausftlhrungsform der Erfindung mit zwei Antennen dargestellt. Eine Empfangsantenne 15 ist mit dem Eingang 16 des Antworteenders verbunden. Selbst ist dieser Eingang mit dem zweiten Anschluss eines ersten Zweistellungenschalters 17 verbunden, dessen erster Anschluss 18 mit dem Eingang eines Verstärkers 19 verbunden ist. Der dritte Anschluss des Schalters 17 ist mit dem Ausgang einer Laufzeitleitung 20 verbunden. Der Ausgang des Verstärkers 19 ist mit dem ersten Anschluss eines zweiten Zweistellungenschalters 21 verbunden, dessen zweiter und dritter Anschluss an den Eingang der Laufzeitleitung 20 bzw. an den Ausgang 22 des Antwortsenders angeschlossen sind, der mit einer Sendeantenne 3 verbunden ist. Der Antwortsender nach Fig. 3 ist in der Empfangsphase dargestellt, während die Schalter 17 und 21 ihre Stellungen I einnehmen (elektrische Hyperfrequenzverbindung zwischen dem ersten und dem zweiten Anschluss). Zum Eintreten in die Stellung für das erneute Ausstrahlen kippen die beiden Schalter gleichzeitig in die in Fig. 3 mit II bezeichnete Stellung unter der Steuerung des Taktgenerators 12, 13, der die gleiche Funktion wie in Fig. 1 hat.

Die Wirkungsfolge der Schalter unter der Steuerung des Taktgenerators 12, 13 kann zwei Phasen umfassen,

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für je einen Empfangs- und Neuaussende-Zyklus, und der Folge nach. Fig. 2 identisch, sein, wobei die Empfangs phase eine Dauer O hat, die etwas kürzer als f-ist und wobei die Phase der NeuausSendung, die auch in diesem Fall eine Neuumlaufphase des Signals vom Verstärker I9 ist, öine Dauer Td - O hat, wodurch zumindest das Aussenden der in der Laufzeitleitung gespeicherten Abtastung möglich ist, also eine Dauer, die minimal gleich "£" ist. Die zuvor bestimmte maximale Zyklusverhältnis, das gleich 1/2 war, ist also aufrechterhalten. Der wichtigste Vorteil der Erfindung besteht also in der Verwendung eines Verstärkers 19» dessen Verstärkung G2 von der Verstärkung G1 des Verstärkers 10 nach Fig. 1 na.ch der Formel G-2 = γ G1 , abgeleitet wird.

·" Die Verstärker 10 und 19 müssen Signale gleicher Grosse verarbeiten, weil die empfangenen und neu ausgesandten Signale in beiden Fällen die .gleiche Grosse haben. Der Verstärker 19 hat beispielsweise sechs Stufen, die je eine 10 dB Verstärkung geben, unter denen sich eine Eingangsstufe zum Filtern zur Herabsetzung; des Rauschens und eine Ausgangsleistungsstufe befinden. Dies ist besonders vorteilhaft, weil der Verstärker das teuerste Element in einem Antwortsender vom Typ Pseudo-Konstant— wellen-Antwortsender ist, der an Hand der Fig. 1 bis 3 beschrieben wird, und weil der Preis eines Verstärkers wie 19 nahezu die Hälfte von dem eines Verstärkere; wie 10 ist. Ein weiterer Vorteil der Erfindung besteht darin, dass im Vergleich zum Verstärker 10 der Verstärker I9 öfter verwendet wird, was die Ausbeute vergrössert. ¥eiter ist, wenn man sich eine noch grössere Verstärkung wünscht, d.h. über 80 dB im ausgewählten iahlenbeispiel, das Schema nach Fig. 3 besser als das nacli Fig. 1 geeignet, in der unstabile Faktoren erscheinen wurden und in der die Filterung des Signals schwer realisierbar wäre. In Fig. 4 ist eine" Abwandlung d< r Ausführungsform nach Fig. 3 dargestellt, in der eine Wirkungsfolge für die Empfangs- und Neuaussende-Zyklüs drei Phasen enthält. Das Schaltbild nach Fig. 4 ist fast gleJLch dem nach

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Pig. 3 bis auf dem Ausgang der Steuerschaltung, aber die Wirkung, die in Fig. 5 von Zeitdiagrammen angegeben ist, weicht ab, was durch verschiedene Bezugsziffern dargestellt wird, die bestimmte Elemente tragen, wie der erste Schalter 27, der Verstärker 29, die Laufzeitleitung 30, der zweite Schalter 31» und die Steuerschaltung 26. Die von dem Taktgenerator 13; 26 gesteuerte Reihenfolge mit drei Phasen ist wie folgt entsprechend dem Schaltbild nach Fig. 5.

- Erste Phase: Empfang in einer Zeit Q > die etwas kürzer als ""£" ist. Bei dieser Phase befinden sich beide Schalter in der Stellung I. Diese Phase endet durch das Umkippen des Schalters 27 innerhalb von 50 ns aus der Stellung I in die Stellung II.

- Zweite Phase: Neuumijauf in einer Zeit ⁴^ . Der Schalter 27 besteht in der Stellung II und der Schalter 31 in der Stellung I. Diese Phase endet durch das Umkippen des Schalters 3I innerhalb von 50 ns aus der Stellung I in die Stellung II. Der Antwortsender ist in dieser zweiten Phase dargestellt.

- Dritte Phase: Neuumijauf und Neuaussendung in einer Zeiti die zumindest gleich '£-' ist. Die beiden Schalter nehmen die Stellung II ein. Diese Phase läuft ab durch das gleichzeitige Umkippen der Schalter innerhalb von 50 ns in die Stellung I.

In Fig. 5 ist ein Arbeitszyklus dargestellt (Dauer Td):

bei a das dem Schalter 27 zugefiihrte Steuersignal eines ersten Ausgangs der Steuerschaltung 26, bei b das dem Schalter 3I von einem zweiten Ausgang der Steuerschaltung 26 zugefiihrte Steuersignal, ■ bei c mit Hilfe von schraffierten Zonen die Zeit, in der die herangezogene Signalabtastung auf die Laufzeitleitung 30 übertragen wird,

bei d durch schraffierte Zonen die Zeit, in der die herangezogene Signalabtastung am Ausgang der Laufzeitleitung 30 erscheint. Die drei Yirkungsphasen sind in der Zeichnung mit P1, P2 und P3 bezeichnet.

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Es sei bemerkt, dass in der zweiten Phase das Hauptsignal und das vom ersten Durchgang des Signals bewirkte Echosignal in entgegengesetzter Richtung in des* ,Laufzeitleitung umlaufen, was für das Haupt signal nicht störend ist. Dies wäre nicht mehr der Fall, wenn man eine grössere Anzahl von neuen Umläufen erhalten möchte. In der Praxis muss man sich auf zwei Neuumläufe beschränken, weil die Anhäufung der Einführungsverluste den Gewinn herabzusetzen drohen, die man in der Theorie erreichen kann. Die Dauer der zweiten Phase ist vorzugsweise zumindest gleich "T-" , damit die Abtastung während des zweiten Durchgangs vor dem Neuaussenden in den Laufzeitleitung gespeichert wird. Wenn man davon ausgeher würde, dass ein Antwortsender nach der Erfindung eine Verstärkung von 100 dB hat, hätte der Verstärker 19 einer* Verstärkungskoeffizienten von 75 dB, während der Verstärker 29 einen Verstärkungskoeffizienten von nur 65 dB hätte. In dem Fall nach Fig. 4 arbeitet der Verstärker 29 dreimal je Zyklus und die Entkopplungsprobleme sind noch weniger kritisch als im Fall nach Fig. 5» weil eine Zeitteilung der Schleifenverstärkung in drei Teile statt in zwei Teile erfolgt.

Das Blockschaltbild nach Fig. 5 stellt eine zweite Ausführungsform der Erfindung dar. Dieser Neuumlaufantwortsender ist mit einer einfachen Sende/Empfangsantenne 35 versehen, die an den ersten Anschluss eines Schalters 36 angeschlossen ist, dessen zwiite und dritte Anschlüsse mit dem Eingangsanschluss 16 bsw. dem Ausgan^sanschluss 22 verbunden sind, -Zwischen den Eingangs- und Ausgangsanschlussen sind das Schaltbild und die Wirkung des Antwortsenders gleich denen des an Hand der Fig. 3 beschriebenen Antwort send ers.' In Fig. 6 itst der Taktgeber nicht dargestellt. Er ist dem nach Fig. 3 identisch, sein einziger Ausgang steuert auch den Sehalter 36, der also in der Stellung I in der Empfangsphase und in der Stellung II in der Neuaussendephase befindet.

Der Antwortsender, dessen Blockschaltbild in Fig. 7 dargestellt ist, ist eine Abwandlung der Ausfüh-

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rungsform nach Fig. 6, nach welcher Abwandlung die Wirkungsfolge für einen Zyklus zum Empfang und zum Neuaussenden drei Phasen enthält. Dieser Antwortsender mit Doppelumlauf is b mit einer einfachen Empfangs/Sendeantenne 37 ausgerüstet, die mit dem ersten Anschluss eines Schalters 38 verbunden ist, dessen zweite und dritte Anschlüsse mit dem Eingangsanschluss 16 bzw. mit dem Ausgangsanschluss 2 verbunden sind. Zwischen diesen Eingangs- und Ausgangsanschlussen sind das Schaltbild und die Wirkung des Antwortsenders gleich denen des an Hand der Fig. 4 und 5 beschriebenen Antwortsenders. In Fig. 7 ist der Taktgeber nicht dargestellt. Er ist dem nach Fig. 4 identisch, wobei einer seiner beiden Ausgänge, beispielsweise der Ausgang, der den Schalter 31 steuert, auch den Schalter 38 steuert, der also zumindest in der Empfangsphase in der Stellung I steht und zumindest in der dritten Phase des Neuumlaufs und der Neuaussendung in der Stellung II steht. Der Antwortsender nach Fig. 7 ist in der zweiten Neuumlaufphase dargestellt, wobei der Schalter 38 vom Leiter gesteuert wird, der auch den Schalter 31 . steuert.

Die an Hand der Fig. 1, 3, 4, 6 und 7 beschriebenen Antwortsender sind im allgemeinen mit einem Modulator veräehen. Dieser Modulator kann im verarbeiteten Signal die Adresse des Antwortsenders beispielsweise in Form einer Frequenzverschiebung des Trägers mit einem vorgegebenen charakteristischen Wert einführen.

Im Schaltbild nach Fig. 1 würde sich der nicht dargestellte Demodulator vorzugsweise zwischen der Laufzeitleitung 11 und dem Ausgangsanschluss 9 befinden. In Fig. 3 würde er sich zwischen der Laufzeitleitung 20 und dem Schalter 17 befinden. Es sei dabei bemerkt, dass in diesen beiden Antwortsender die Modulatoren nicht auf den gleichen Leitungspegel arbeiten wurden. Es ist jedoch leicht, diese Leistungspegel anzugleichen, beispielsweise durch Anordnung des Modulators in Fig. 3 zwischen dem Schalter 21 und dem Ausgangsanschluss 22 des Antwortsenders . Diese Stelle des Modulators ist im Antwortsender

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nach Fig. k erforderlich, d.h. zwischen cem Schalter 31 und dem Ausgangsanschluss 22. Denn in diesem Antwortsender läuft die Signalabtastung zweimal in der Neuumlaufschleife um und es ist nicht mehr möglicl·., den Modulator in diese Schleife einzuführen, wenn man ihm nicht so entwickelt, dass er das Signal zweimal statt einmal für jede Abtastung verarbeitet. Hinsichtlich der obigen Beschreibung würde der Modulator vorzugsweise zwischen der Laufzeitleitung 20 und dem Schalter 17 -in Fig. 6 und zwischen dem Schalter 31 und dem Aus gangs anschluss 22 in Fig. 7 angeordnet werden.

Das allgemeine Verfahren der Erfindung beschränkt sich nicht auf die obm beschriebenen Ausfüh-rungsfprmen. Es kann insbesondere in Antwortsenderbaken angewandt werden, die in einem kohärenten Impulsdoppelradarsystem eingesetzt werden, wie sie in der FR - PS 1 563 015 beschrieben sind.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE:

1.) Konstantwellen-Radar-Antwortsender, der einen frequenz- und amplitudenmodulierten Träger empfängt, dessen Mittelfrequenz gleich einigen Gigahertz ist, mit Mitteln zum Abtasten des erwähnten erhaltenen Trägers mit einer Frequenz, die zumindest gleich dem Zweifachen der Amplitudenmodulationsfrequenz ist, die zwischen einigen zehn und einigen hundert Kilohertz liegt, der mit zumindest einer Antenne, einem Verstärker, einer Laufzeitleitung mit einer Laufzeit "^" , zumindest einem ersten Schalter mit zwei Stellungen, der als Abtastanordnung dient, einem Taktgeber, einem Eingang und einem Ausgang versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass er zumindest einen zweiten Zweistellungenachalter enthält, wobei die erwähnten Schalter je einen ersten Anschluss aufweisen, der mit einem Eingang bzw. einem Ausgang des erwähnten Verstärkers verbunden ist, und die Wirkungsfolge der Schalter vom erwähnten Taktgeber derart gesteuert wird, dass jede Abtastung des erhaltenen Signals nacheinander mindestens ein erstes Mal den erwähnten Verstärker, ein erstes Mal die erwähnte Laufzeitleitung und ein zweites Mal den erwähnten Verstärker mit einem Eingangspegel durchläuft, der höher als der des ersten Durchgangs durch den erwähnten Verstärker ist. 2. Radar-Antwortsender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer Empfangsantenne und einer Sendeantenne ausgerüstet ist, die mit dem Eingang bzw. mit dem Ausgang des erwähnten Antwortsenders verbunden sind.
3· Radar-Antwortsender nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er mit einer einfachen Empfangs/ Sendeantenne ausgerüstet ist, der an den ersten Anschluss eines dritten Zweistellungenschalters angeschlossen ist, mit dessen Hilfe die erwähnte Antenne entweder mit dem

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Eingang oder mit dem Ausgang des erwähnten Antwortsenders unter der Steuerung des erwähnten Taktgebers verbunden werden kann.

4. Radar-Antwortsender nach einem der Ansprüche

1 bis 3 j dadurch gekennzeichnet, dass für jede Abtastung des Signals die erwähnte ¥irkungsfolge der erwähnten Schalter eine erste Phase enthält, in der die Empfangs-,, antenne mit der erwähnten Laufzeitleitüng über den Verstärker und die erwähnten Schalter, die in ihrer ersten Stellung stehen, verbunden ist, wobei diese erste Phase, die eine Dauer 0 hat, und etwas kürzer als die Laufzeit

"f ist, fast direkt von einer zweiten Phase mit einer Dauer gefolgt wird, die zumindest gleich der Dauer der ersten Phase ist, und in der die erwähnte Laufzeitleitung mit der erwähnten Sendeantenne über den Verstärker und die erwähnten Schalter verbunden ist, die in ihrer zweiten Stellung stehen.

5. Radar-Antwortsender nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für jede Signalabtastung die erwaKnte Wirkungsfolge der erwähnten Schalter drei Phasen enthält, die nacheinander vom erwähnten Taktgeber gesteuert werden« eine erste Phase, in der die Empfangsantenne mit. der Laufzeitleitung über den ersten Schalter in der ersten Stellung, den Verstärker und den zweiten Schalter in der ersten Stellung verbunden ist, welche Phase eine Dauer O hat und etwas kürzer ist als die Zeit "£~ ; eine zweite Phase mit einer Dauer von ungefähr f , in der der Verstärker über die Laufzeitleitung rückgekoppelt ist, wobei der erste Schalter in der zweiten Stellung und der zweite Schalter in der ersten Stellung steht; eine dritte Phase mit einer Dauer von ungefähr ■·£- -, in der die Laufzeitleitung mit der Sendeantenne über den Schalter in der zweiten Stellung, den Verstärker und den zweiten Schalter in der zweiten Stellung verbunden ist.

6. Radar-Antwortsender nach Anspruch 3> dadurch gekennzeichnet, dass für jede Signalabtastung die erwähnte Wirkungsfolge der erwähnten Schalter die drei aufeinanderfolgenden Phasen unter der Steuerung des er-

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wähnten Taktgebers enthält: eine erste Phase, in der die Empfangs/Sendeantenne mit der Laufzeitleitung über den dritten und ersten Schalter in erster Stellung, den Verstärker und den zweiten Schalter in der ersten Stellung verbunden isτ, welche Phase eine Dauer O hat und etwas kürzer ist als die Zeit ·"£" ; eine zweite Phase mit einer Dauer von ungefähr ">— , in der der Verstärker über die Laufzeitleitung rückgekoppelt ist, wobei der erste Schalter in der zweiten Stellung und der zweite Schalter in der ersten Stellung steht; eine dritte Phase mit einer Dauer von ungefähr "J^- , in der die Laufzeitleitung mit der Empfangs/Sendeantenne über den ersten Schalter in der zweiten Stellung, den Verstärker und den zweiten und den dritten Schalter in der ersten Stellung verbunden ist.

7· Radar-Antwortsender nach einem der Ansprüche 1 bis k, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnte Laufzeitleitung direkt mit einem Modulator verbunden ist. 8. Radar-Antwortsender nach einem der Ansprüche 1, 2, 3» 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass ein Modulator zwischen dem erwähnten zweiten Schalter und dem erwähnten Ausgang des Antwortsenders angeschlossen, ist.

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