DE3041465C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs. Dabei wird die Trägerfrequenz von einem Impuls zu einem anderen variiert, ohne daß der Auffaßbereich des Radars auf einen gewissen, von der Impulsfolgefrequenz f _PFR bestimmten Bereich begrenzt wird.

Die wichtigste Aufgabe eines Verfolgungsradars ist, nachdem die Position eines gewissen beweglichen Zieles bestimmt wurde, diesem zu folgen, beispielsweise durch Berücksichtigung seiner Entfernung und Information zu geben über die kontinuierliche Bewegung des Zieles, wie z. B. Barton, "Radar System Analysis", Prentice Hall Electrical Engineering Series, 1964, Kapitel 9, Seite 263, zu entnehmen ist. In bekannten Verfolgungsradarsystemen werden Radarimpulse mit gewisser bestimmter Trägerfrequenz gesendet und mit einem solchen Wert der Impulsfolgefrequenz (PRF), daß ein von dem Ziel reflektierter Impuls in einem Zeitintervall, bevor der nächste Impuls gesendet wird, zurückkehrt, das sogenannte Abhörintervall. Die Bedingung, daß der reflektierte Zielechoimpuls innerhalb des Abhörintervalls ankommen muß, ist notwendig, da sonst die Position des Zieles nicht eindeutig angezeigt bzw. bestimmt werden kann.

Es ist weiterhin bereits bekannt, daß gemäß der vorliegenden Erfindung die Trägerfrequenz von Impuls zu Impuls der zum Ziel gesendeten Radarimpulse variiert, siehe beispielsweise die US- Patentschriften 34 13 634 und 33 72 391. Der Zweck dieser Frequenzänderung ist es, zu vermeiden, daß Störechos den Empfang beeinflussen, der Empfangsoszillator des Radarempfängers wird gleichzeitig abgestimmt mit den gesendeten Impulsen und der Frequenz jedes derselben, so da nur erwünschte Echosignale angezeigt werden und unbeeinflußt bleiben durch nichterwünschte Störechos. Bekannte Verfolgungsradarstationen, die dieses Prinzip benutzen, sind jedoch noch an die Bedingung gebunden, daß die Impulsfolgefrequenz (PRF) so gewählt werden muß, daß der Echoimpuls innerhalb des Abhörintervalls zurückkehrt.

Aus der US-Patentschrift 33 24 469 ist es bekannt, Radarimpulse in einem Aufklärungsradarsystem durch eine Serie von Impulsen mit unterschiedlicher Trägerfrequenz und in bezug auf einen vorbestimmten maximalen Bereich zu übertragen. Diese Serie von Impulsen wird während eines Aufklärungsvorganges unverändert beibehalten. Die Frequenzfolgefrequenz ist dann so niedrig zu wählen, daß der entsprechende eindeutige Abstand jenseits des maximalen Bereiches des Radars liegt, d. h., die Anzahl der Frequenzen ist in Abhängigkeit von einem bestimmten maximalen Bereich vorbestimmt. Dieses bekannte Verfahren kann in einem Aufklärungsradar Anwendung finden, ist jedoch für ein Verfolgungsradar nicht geeignet, da die Frequenzfolgefrequenz und somit die Impulsfolgefrequenz nicht hinreichend hoch gewählt werden können, um das gesuchte Ziel zu verfolgen.

Impulsradargeräte mit sich ändernder Trägerfrequenz sind an sich aus den US-Patentschriften 33 83 686 und 38 83 871 bekannt.

Wie oben kurz erwähnt, ist die PRF des Radars, die Folgefrequenz der gesendeten Impulse entscheidend für die eindeutige Berechnung des Zieles, dem das Radar folgen muß, beispielsweise hinsichtlich des Abstandes, der Winkelposition oder der Geschwindigkeit. Liegt das Ziel innerhalb eines gewissen kurzen Abstandes von der Antenne, so kann ein relativ hoher Wert der PRF des Radars ausgewählt werden ohne das Risiko, daß Vieldeutigkeit auftritt, während, falls der Zielabstand groß ist, ein ausreichend niedriger Wert der PRF ausgewählt werden muß. Insbesondere gilt, daß der sogenannte Eindeutigkeitsbereich R₀=c/ 2f _PRF , wobei f _PRF die Impulsfolgefrequenz für die gesendeten Radarimpulse und c die Lichtgeschwindigkeit ist, für welchen Fall die Bedingung f _PRF c/ 2R₀ für eindeutigen Nachweis des Zielabstandes erfüllt sein muß.

Beim Verfolgungsradar ist es jedoch wünschenswert, daß der Wert der f _PRF auf einem möglichst hohen Wert gehalten werden kann, so daß das Ziel besser verfolgt werden kann. Ein hoher Wert bedeutet, daß die Information über die Zielposition öfter empfangen wird, als für den Fall, daß Impulse mit niedrigen Werten der f _PRF gesendet werden. Andererseits schließt ein hoher PRF-Wert gemäß dem Obigen einen kleinen eindeutigen Abstand bzw. Auffaßbereich ein, was einschließen kann, daß ein reflektierter Impuls nicht angezeigt werden kann und daß Vieldeutigkeit über den Zielabstand auftreten kann. Diese beiden widerstreitenden bzw. widersprüchlichen Forderungen bilden das Grundproblem für die Erfindung, das beabsichtigt gelöst zu werden durch das vorgeschlagene Verfahren. Eine Bedingung ist, daß die Zielentfernung zu Beginn bekannt ist mit einer Genauigkeit gleich ±1/2 (ct/2), wobei t die Länge des Abhörintervalls ist.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren für ein Verfolgungsradar zu schaffen, bei dem der eindeutige Abstand größer ist als der Zielabstand, durch Auswählen einer Serie von Impulsen mit unterschiedlichen Trägerfrequenzen und mit einer bestimmten Frequenzfolgefrequenz, die auf einem bekannten gemessenen Zielabstand beruht. Wenn der Zielabstand zugenommen hat, soll eine neue Serie von Impulsen mit einer anderen Frequenzfolgefrequenz gewählt werden, um einen vergrößerten eindeutigen Abstand zu erhalten.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs gelöst.

Gemäß der Erfindung werden Radarimpulse gesendet, deren Trägerfrequenz in einer an sich bekannten Weise von Impuls zu Impuls variiert wird und in Übereinstimmung mit einer gewissen willkürlich ausgewählten Verteilung. Die Anzahl der aus insgesamt N zugänglichen ausgewählten Frequenzen M bildet eine Impulsfolge mit einer gewissen Zeitdauer entsprechend einem gewissen tatsächlichen Zielabstand, der von Anfang an bekannt ist. Man erhält dann einen gewissen Vieldeutigkeitsbereich, der größer ist als der Zielabstand und definiert ist als die Zeit zwischen zwei gesendeten Impulsen mit derselben Trägerfrequenz multipliziert mit dem Faktor c/2. Die Impulsfolgen werden eine nach der anderen mit einer gewissen Frequenz, der sogenannten Frequenzfolgefrequenz f _FRF , gesendet. Wenn sich das Ziel so weit bewegt hat, daß die Zeit zwischen den Impulsen mit der gleichen Trägerfrequenz nicht ausreicht zur Erlangung einer eindeutigen Abstandsbestimmung, so wird eine neue Impulsfolge ausgewählt mit einer größeren Anzahl von Trägerfrequenzen M N, die Frequenzfolgefrequenz wird reduziert, und man erhält einen größeren Eindeutigkeitsbereich (c/2f _FRF ).

Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert, worin

Fig. 1 gemäß dem vorgeschlagenen Verfahren eine Darstellung von gesendeten Radarimpulsen zu verschiedenen Zeitpunkten und mit verschiedenen Frequenzen zeigt,

Fig. 2-4 gesendete und empfangene Radarimpulse in Übereinstimmung mit dem Verfahren schematisch zeigen,

Fig. 5 ein Blockdiagramm des Sender-Empfängerteiles eines Verfolgungsradars, das das erfindungsgemäße Verfahren benutzt, zeigt,

Fig. 6 die von bzw. zu dem Sender-Empfängerteil gesendeten bzw. empfangenen Impulse bei verschiedenen Zielpositionen gemäß Fig. 5 zeigt.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele

Fig. 1 stellt ein Diagramm dar, das eine Anzahl M gesendeter Radarimpulse P 1, P 2, . . . PM zeigt. Jeder Impuls besitzt eine Länge τ, eine Trägerfrequenz f₁, f₂, . . . f _M , die gegenseitig verschieden sind. Die Periode, d. h. die Zeit zwischen zwei Impulsen mit der gleichen Trägerfrequenz wird mit T bezeichnet. Die Zeit zwischen dem Senden zweier Impulse mit verschiedenen Frequenzen, z. B. f₁ und f₂, wird mit t bezeichnet, das Hör- bzw. Abhörintervall wird mit t-τ=t bezeichnet. In Fig. 1 ist die Impulszeit τ zur besseren Klarheit übertrieben bzw. vergrößert dargestellt. Das Abhörintervall bildet das Zeitintervall, in dem ein vom Ziel reflektierter Sendeimpuls mit bestimmter Frequenz empfangen und korrekt angezeigt werden kann zur Messung beispielsweise des Zielabstandes. Außerdem gilt, daß die Impulsfolgefrequenz bzw. die Pulsfrequenz f _PRF=1/t ist und die sogenannte Frequenzfolgefrequenz, die die Frequenz anzeigt, mit der Impulse mit der gleichen Trägerfrequenz frühestens zurückkehren, gleich f _FRF=1/T ist.

Es ist seit kurzem in Pulsradarsystemen bekannt, die Trägerfrequenz von einem gesendeten Radarimpuls zu einem anderen zu verändern. Die PRT des Radars wird jedoch in einem solchen System so ausgewählt, daß man ein ausreichendes Abhörintervall t- τ erhält, damit das Echo von beispielsweise dem Impuls P 1 (Frequenz f₁) rechtzeitig von dem Ziel zum Radarempfänger zurückkehrt, bevor der nächste Impuls P 2 (Frequenz f₂) gesendet wird. Die Impulsfolgefrequenz f _PRF muß daher der vorliegenden Zielentfernung angepaßt werden.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Radarimpulse genauso wie in bekannten Systemen mit gegenseitig ungleicher Frequenz gesendet, aber mit einer derart hohen Pulsfrequenz f _PRF , daß nur ein gewisser Teil der Zielentfernung, die sogenannte Abstandsapertur c/2f _PRF angezeigt wird, die zu einer bekannten Zielposition gehört, d. h., das Verfahren ist nur in einem Verfolgungsradar anwendbar.

Zuerst wird in dem Radar eine grobe Abschätzung des Zielabstandes durchgeführt, z. B. in bekannter Weise durch eine beliebige Bestimmungsart. Dann erhält man einen Wert = R₀. Danach wird aus der Frequenzfolgefrequenz f _FRF ein bestimmter Wert so ausgewählt, daß gilt

c/2f _FRF < R₀ , (1)

d. h.

was anzeigt, daß der eindeutige Abstand größer sein muß als der aufgrund des Zielabstandes R₀ abgeschätzte Wert. Die Auswahl von M verschiedenen Frequenzen, die periodisch wiederholt werden und in gleicher Weise eine Anzahl von Pulsfolgen definieren, wobei jede Folge M verschiedene Frequenzen enthält und mit der Frequenz f _FRF wiederholt wird.

Der Zeitabstand t zwischen zwei Impulsen mit unterschiedlicher Frequenz, die aufeinanderfolgen, bestimmt einen gewissen PRF-Wert f _PRF , der konstant sein soll mit der Ausnahme, die weiter unten behandelt werden wird. Der kleinste Zeitabstand zwischen zwei Impulsen, die die gleiche Frequenz haben, bestimmt bzw. definiert die Frequenzfolgefrequenz f _PRF .

Es wird beabsichtigt, das erfindungsgemäße Verfahren in einem Verfolgungsradar, d. h. einem Radar, das, nachdem ein bestimmtes Ziel angezeigt wird, d. h. die Zielentfernung bekannt ist, dem Ziel folgen wird, zu benutzen. Das Radar wird dann Impulse aussenden mit fester Impulslänge τ und mit stetig veränderbarer PRF.

Ferner müssen in dem Radar N feste Frequenzen verfügbar sein, und M muß sein, wobei M die Anzahl der beim Folgen gesendeten Frequenzen darstellt. Wie später ausführlicher beschrieben werden wird, gibt es eine Steuerschaltung zur Berechnung bestimmter Bedingungen und um die Steuersignale zu den Sendern und Empfängern zu geben.

Es wird angenommen, daß das Radar ein bestimmtes Ziel eingefangen und eine grobe Abschätzung der Zielentfernung R₀ durchgeführt hat. Die Frequenzfolgefrequenz f _FRF wird daraufhin so ausgewählt, daß die Bedingung

c/2f _FRF < R₀ (1)

erfüllt ist.

Ein gewisses kleinstes Abhörsignal tm zwischen zwei gesendeten Impulsen wird bestimmt, und der Wert von tm wird unter Berücksichtigung eines gewissen Zeitverlustes ausgewählt, wie der Frequenzumsetzzeit und der Erholungszeit für den Empfänger. Die Anzahl der ausgewählten Frequenzen M N wird so bestimmt, daß gilt

Mt _m 1/f _FRF , (2)

wobei

R₀ < c Mt _m/2 c/2f _FRF .

Die Bedingung (1) besagt, daß man für einen gewissen ausgewählten Wert von f _FRF einen gewissen eindeutigen Abstand c/2f _FRF (im allgemeinen gültig für einen Impulsradar) erhält. Für einen bestimmten Zielabstand gilt infolgedessen, daß f _FRF einen solchen Wert aufweist, daß dieser eindeutige Abstand erfüllt sein kann für den gemessenen Zielabstand R₀. Die Bedingung (2) begrenzt den Wert der Anzahl der ausgewählten Frequenzen M. Eine dritte Bedingung ist, daß sich das Ziel in einer Abstandsapertur befindet, d. h. daß für einige ganze n gilt

wobei ε ein Maß der Zeitspanne für einen Echoimpuls bestimmt, bis ein neuer Wert von M ausgewählt wird.

Der Faktor 1/Mf _FRF bestimmt die Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Radarimpulsen mit unterschiedlicher Frequenz. Der Faktor n gibt die Anzahl der Impulse an, die gesendet werden zwischen einem bestimmten Sendeimpuls (der nicht gezählt wird) und bis das Zielecho des Sendeimpulses empfangen wird. Der Faktor n/Mf _FRF gibt dann die Zeit an für die gesendeten und reflektierten Impulse, der Faktor (τ+ε) < Abhörintervall wird zu dieser Zeit hinzuaddiert. Fig. 2 zeigt schematisch und in verkleinertem Maßstab das Senden und Empfangen von Impulsen mit gegenseitig verschiedenen Frequenzen innerhalb einer Pulsfolge. Der obere Teil in Fig. 2 zeigt den Sendezeitpunkt, an dem der Sendeimpuls mit der Frequenz f₁ die Antenne A verläßt, und von dem Impuls mit der Frequenz f₄ wird angenommen, daß er ein Ziel m erreicht hat. Der untere Teil zeigt das Empfangen eines Echoimpulses mit der Frequenz f₇ während des Zeitintervalls T 1- τ zwischen zwei Sendeimpulsen. In Fig. 2 korrespondiert n=6 zu der Impulszahl während der Zeit, die vergeht vom Aussenden des Impulses mit der Frequenz f₁ bis zum Empfangen des Impulses mit der Frequenz f₇.

In Fig. 3a wird ein Zeitdiagramm der Sende- und Empfangsimpulse gezeigt von bzw. zu dem Antennensystem des Radars. Das Diagramm zeigt die Position der gesendeten Impulse und der empfangenen Echoimpulse zu den Zeiten t₀, t₀+t, t₀+2t usw. an, tr bestimmt den Referenzpunkt der Zeit (angezeigt durch eine gestrichelte Linie) und gibt die Zeit an, damit, wenn die gesendeten und empfangenen Impulse nicht koinzidieren müssen, der Nachweis in dem Empfänger möglich ist. Zur Zeit t₀ (Fig. 3a) ist die Zeitposition für die gesendeten Impulse so, daß der Impuls mit der Frequenz f₁ gerade gesendet werden soll, nachdem die Impulse mit den Frequenzen f₂, f₃ . . . f₅ usw. gesendet worden sind. Es wird angenommen, daß zur gleichen Zeit (t₀) der Empfängerpuls mit der Frequenz f₁₃ abwechselnd die Antenne erreicht und in dem Empfänger angezeigt wird, bevor die empfangenen Impulse mit den Frequenzen f₁₂, f₁₁ usw. ankommen. Die Sendeimpulse mit den Frequenzen f₁ . . . f₅ usw. haben eine konstante PRF, d. h., das Zeitintervall t ist konstant. Für die Sendeimpulse mit der Frequenz f₁₃, . . . wird angenommen, daß sich das Ziel mit konstanter Geschwindigkeit entfernt, so daß, wenn der Zeitabstand zwischen beispielsweise dem Impuls f₁₃ und f₁₂ gleich t+Δ t ist, der korrespondierende Zeitabstand zwischen den Impulsen f₁₂ und F₁₁ t+2Δ t usw. ist. Beim Anzeigen während des Zeitintervalls t- ist der Empfänger auf die Frequenz f₁₄ abgestimmt, die angezeigt wird, und ein Wert des Zielabstandes R 1 kann bestimmt werden, da der Zeitpunkt für das Senden des Impulses f₁₄ bekannt ist. Zur Zeit t ₀+t (siehe Fig. 3b) ist gerade der Impuls f₁₆ gesendet worden, und der Empfänger ist so abgestimmt worden, daß der Impuls f₁₃ während eines neuen Zeitintervalls t-t angezeigt werden kann, ein neuer Wert R 2 wird auf dem Zielabstand erhalten. Zur Zeit t₀+2t (siehe Fig. 3c) wird der Impuls f₁₅ gesendet, aber gleichzeitig kommt der empfangene Impuls f₁₂ an, was einschließt, daß das Empfangen und Senden gleichzeitig auftritt. Hiermit wird das Sendebild unterbrochen, und eine neue Abschätzung von f _FRF und M wird durchgeführt mittels des aktuellen Wertes des Zielabstandes und gemäß der Bedingung (1)-(3). Alternativ dazu kann eine Änderung der Pulsfolgefrequenz f _PRF ausgeführt werden. Die Änderung in f _FRF und M wird in der Praxis mit niedriger Frequenz auftreten, wenn die Abstandsapertur nicht zu klein ist (z. B. mindestens 100 m), da die tatsächlichen Zielgeschwindigkeiten beispielsweise unter 1000 m/s liegen. Mit den als Beispiel angegebenen Werten wird die Frequenz, um f _FRF und M auf den neuesten Stand zu bringen, kleiner als 10 Hz. Dies kann angesehen werden, eine vernachlässigbare Störung der Radarfunktion einzuschließen, falls f _PRF größer als beispielsweise 1 kHz ist.

Wenn die gemessene Zielentfernung sich einem Wert R=Rk nähert, so daß die Ungleichung (1) nicht länger erfüllt ist, tritt nicht länger ein eindeutiger Nachweis der empfangenen Impulse auf. Fig. 4 beabsichtigt diesen Fall darzustellen. In Fig. 4a ist der Sendeimpuls f₁ gerade gesendet worden, und der zu dem Sendeimpuls f₁₆ korrespondierende Empfangssignale f₁₆ innerhalb der gleichen Pulsfolge ist dabei, anzukommen und angezeigt zu werden. Diese Anzeige wird korrekt sein, weil der Empfangsimpuls f₁₆ eindeutig zum Zielabstand korrespondiert, wenn angenommen wird, daß alle Frequenzen in einer Pulsfolge f₁, . . ., f₁₆ gesendet und reflektiert worden sind. In Fig. 4b, welche die Situation zu der Zeit t₀+t darstellt, wird wiederum ein Sendeimpuls f₁₆ in einer neuen Pulsfolge f₁, . . ., f₁₆ gesendet, und der Empfangsimpuls f₁₅ kommt an. Der zuvor empfangene Impuls f₁₆ gibt dann einen eindeutigen und korrekten Wert der Zielentfernung R. Zur Zeit t₀+2t zeigt jedoch Fig. 4c, daß Zeit existiert für den Sendeimpuls f₁₅, in einer neuen Pulsfolge gesendet zu werden, bevor der Empfangsimpuls f₁₅ in der vorhergehenden Folge empfangen worden ist, und daß ein Nachweis des Zielabstandes gegeben ist. Der Empfangsimpuls f₁₅ liefert daher einen falschen Wert der Zielentfernung, der zu klein sein wird. Der Sendeimpuls f₁₅ sollte daher verworfen und eine neue Folge mit einer größeren Anzahl von Frequenzen sollte gestartet werden, beispielsweise eine Folge f₃₂, f₃₁, . . . Sogar in diesem Fall wird das Sendungsbild unterbrochen werden, und eine neue Abschätzung von f _FRF und M wird gemäß dem Obenstehenden ausgeführt.

Fig. 5 zeigt ein Blockdiagramm des Sender-Empfängerteiles in einem Verfolgungsradar, welches das Verfahren gemäß der Erfindung benutzt. Die Antenneneinheit A des Radars kann beispielsweise aus einer festen, ungerichteten Strahlungsantenne bestehen, die an einem Duplexer SM angeschlossen ist, bestehend aus einem Zirkulator. An den Duplexer ist in an sich bekannter Weise angeschlossen eine Sendeeinheit S und ein Mischer B, dessen Ausgang an den Zwischenfrequenzverstärker MF angeschlossen ist. Ein Empfangsoszillator LO ist an den Mischer B angeschlossen und sendet ein Signal, dessen Frequenz die Summe einer ausgewählten Zwischenfrequenz f _MF bestimmt, und eine Hochfrequenz f _k . Eine Steuereinheit SE ist an die Sendeeinheit S und den Empfangsoszillator LO angeschlossen, um gewisse bestimmte Spannungspegel v 1, v 2, . . . vM als Steuersignale zu liefern. Weiterhin ist eine Signalverarbeitungseinheit SB an die Steuereinheit SE und den Ausgang des Zwischenfrequenzverstärkers MF angeschlossen, um aus den ankommenden Zielechoimpulsen die Zielentfernung R auszurechnen. Die in Fig. 5 dargestellten Einheiten korrespondieren zu denen in einem konventionellen nichtkohärenten Impulsradar mit Ausnahme der Steuereinheit SE und der Sendereinheit S zusammen mit dem Empfangsoszillator LO, wobei die beiden zuletzt genannten Einheiten anders entworfen wurden, aber im Prinzip die gleiche Funktion haben wie in einem konventionellen Impulsradar, wie z. B. Barton, Seiten 383-384, zu entnehmen ist.

Die Sendereinheit S kann beispielsweise aus einem Spannungsregeloszillator, einem sogenannten VCO einer an sich bekannten Art, der die Steuersignale v 1, v 2, . . . von der Steuereinheit SE erhält, bestehen. Die Sendeeinheit S liefert impulsgeformte Sendesignale mit der Pulsfrequenz f _PRF und der Pulslänge τ, die Trägerfrequenz jedes der Impulse ist gegenseitig unterschiedlich und wird bestimmt durch die ankommenden Pegel v 1, v 2, . . . vM. Die Synchronisation und die korrekte Impulslänge werden in an sich bekannter Weise erreicht durch Synchronisationsimpulse von der Steuereinheit SE. Daher wird eine M Frequenzen fn (n=1, 2, . . ., M) enthaltende Impulsfolge an den Duplexer geliefert, die Trägerfrequenz wird von einem Impuls zum anderen verändert gemäß eines ausgewählten, oben beschriebenen Bildes, im Vergleich zu Fig. 2. Zur Synchronisation kann die Sendereinheit beispielsweise eine nichtdargestellte Gatterschaltung enthalten, die durch die Impulse mit der Länge t und der Pulsfolgefrequenz f _PRF gesteuert wird.

Der Empfangsoszillator LO besteht, ähnlich wie die Empfängereinheit S, aus beispielsweise einem Spannungsregeloszillator, VCO, welcher an den Mischer impulsgeformte Signale mit den Frequenzen f _MF+f _k liefert, wobei f _MF die ausgewählte Zwischenfrequenz ist und wobei k eine ganze Zahl ≷n ist, welche zu Beginn jeder Pulsfolge in der Steuereinheit SE ausgewählt wird in Abhängigkeit von der Anzahl M ausgewählter Frequenzen fn (n=1, 2, . . ., m) und dem errechneten Zielabstand R.

Die Fig. 6a-6c zeigen zu verschiedenen Zeiten t₀, t₀+t, t₀+2k die Ordnungszahlen n und k für die Trägerfrequenz (bzw. fn und fk) der gesendeten bzw. empfangenen Impulse. Zur Zeit t₀ wird gemäß der Fig. 6a die Frequenz f₂ (n=2) gesendet, und der Impuls mit der Frequenz f₈ wird gerade an dem Ziel (gestrichelte Linie) reflektiert. Die Impulse mit den Frequenzen f₉-f₁₄ stellen Echoimpulse dar, und der Impuls mit der Frequenz f₁₄ wird gerade empfangen und angezeigt. Der Empfangsoszillator LO gemäß Fig. 5 wird auf diese Weise ein Signal mit der Frequenz f _MF+f₁₄ (k=14) liefern. Zur Zeit t₀+t wird ein Impuls mit der Frequenz f₁ (n=1) gesendet, und ein Echoimpuls mit der Frequenz f₁₃ wird empfangen, weshalb die Frequenz des Empfangsoszillators f _MF+f₁₃ sein sollte. Zur Zeit t₀+2t (Fig. 6c) wird eine neue Folge von Sendeimpulsen gestartet, beginnend mit dem Sendeimpuls mit der Trägerfrequenz f₁₆ (M=16), während der Empfangsoszillator ein Signal f _MF+f₁₂ liefert, das mit dem Sendeimpuls mit der Frequenz f₁₂ der vorhergehenden Folge korrespondiert. In dem Beispiel gemäß der Fig. 6a-6c wird angenommen, daß die Zielgeschwindigkeit im Vergleich zur Pulsfolgefrequenz f _PRF zu klein ist, daß für das Ziel keine Zeit existiert, die es ermöglicht, sich außerhalb des Abhörintervalls 1/f _PRF zu bewegen während der Zeit, in der eine Impulsfolge f₁, . . ., f₁₆ gesendet und empfangen wird.

Die zu Beginn errechnete Zielentfernung R₀ wird an die Steuereinheit SE geliefert. Diese errechnet unter Führung dieses Wertes und gemäß der Bedingung (1), (2) und (3) oben zuerst einen Wert der Frequenzfolgefrequenz f _FRF und danach die Anzahl der Trägerfrequenzen M. In der Steuereinheit ist eine Anzahl von Tabellen gespeichert, wobei jejde Tabelle eine Anzahl von Frequenzen enthält, z. B. M 1, . . ., Mj N, wobei die Zahl Mj abhängt von einem bestimmten Zielabstand Rj. Nach der Auswahl bestimmter Tabellen, die, korrespondierend zu der Zielentfernung Rj (j=0 zu Beginn), die Frequenzen f₁, f₂, . . ., f _Mj enthalten, liefert die Steuereinheit SE die Spannungspegel v 1, . . ., vMj und die Pegel u 1, . . ., uMj an die Empfängereinheit S bzw. an den Empfangsoszillator LO. Danach wird eine Berechnung durchgeführt der Änderung Δ R in dem Zielabstand von dem Ausgangswert R₀. Am Ende jeder Pulsfolge wird festgestellt, ob der neue Wert Rj so geartet ist, daß die gleiche Pulsfolge noch einmal gesendet werden kann, eine Berechnung eines neuen Rj wird ausgeführt. Falls dieser neue Wert mit Bezug auf den ausgewählten Wert von 1/f _FRF zu groß ist, wird aus einer Tabelle eine neue Pulsfolge ausgewählt, die eine größere Anzahl von Trägerfrequenzen f₁, . . ., f _Mj als die vorhergehende Folge enthält.

Das vorgeschlagene Verfahren liefert die folgenden Vorteile:

Hohe Auflösung kann mit kurzer Pulslänge (τ) erreicht werden, die, kombiniert mit einer hohen PRF, eine hohe Datenrate und einen hohen Arbeitsfaktor ergibt. Dies ist ein Vorteil speziell von Halbleitersendern.

Der Frequenzschift in den Trägerfrequenzen (sie sogenannte Frequenzagilität) ergibt Flimmerreduktion im Feuerleitradar und verbesserte Störsenderfestigkeit. Schmalbandstörung von anderen Objekten als dem Ziel ist praktisch unmöglich, weil die wirklich empfangene Frequenz für diese Objekte unbekannt ist.

Niedriger Impulseffekt ist möglich, wenn der Arbeitsfaktor hoch ist. Außerdem ist, beruhend auf dem Frequenzschift, ein ausgedehntes Frequenzspektrum gegeben. Diese Eigenschaften ergeben ein relativ "ruhiges" Radar. Außerdem erhält man, beruhend auf dem Frequenzschift, ähnlich wie bei den in der Einleitung erwähnten bekannten Radarsystemen, keine Störung von nahegelegenen Reflektionen, wie z. B. unerwünschten Bodenechos.

Claims (1)

1. Verfahren für ein Verfolgungsradar zur Ermittlung eines großen eindeutigen Abstandes für ein angezeigtes Ziel, in dem Radarimpulse in einer Folge mit einer hohen Impulsfolgefrequenz (f _PRF), einer bestimmten Impulslänge (τ) und einem Abhörintervall (t-τ) zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen gesendet werden, die Trägerfrequenz von einem Impuls zu dem nächstfolgenden in ein und derselben Folge variiert, aber in der gleichen Ordnung von einer Folge zur nächstfolgenden so wiedererscheint, daß für eine gewisse Folge insgesamt M Frequenzen auftreten, wobei die Anzahl M so ausgewählt wird, daß M · t _m1/f _FRF gilt, und wobei t _m der kleinste Wert des Abhörintervalls (t-τ) und f _FRF die Frequenz ist, mit der die Pulsfolge wiederholt wird, dadurch gekennzeichnet, daß

   • (a) der angezeigte Zielabstand in an sich bekannter Weise mit einer Genauigkeit gemessen wird, die wenigstens zur Hälfte eines Abhörintervalls (t-τ) korrespondiert und ein Anfangswert R₀ erhalten wird,
   • (b) ein bestimmter Wert der Frequenzfolgefrequenz f _FRF so ausgewählt wird, daß die Bedingung c/2f _FRF<R₀ erfüllt ist,
   • (c) nachdem eine oder mehrere Impulsfolgen gesendet worden sind und die korrespondierenden Zielechoimpulse zu einer bestimmten Impulsfolge gehören, die empfangen worden ist, eine neue Messung des Zielabstandes so ausgeführt wird, daß ein neuer Wert R₁ erhalten wird, falls die gemessene Entfernung R₁<Rk ist, wobei Rk der höchste Wert ist, für den c/2f _FRF<Rk gilt, eine neue Folge mit der gleichen Anzahl M Frequenzen und der gleichen Ordnung wie früher gesendet wird, während, falls R₁<RK ist, eine neue Impulsfolge mit einer größeren Anzahl M₁<M Frequenzen, korrespondierend zu einem niedrigeren Wert der Frequenz f _FRF , gesendet wird, und
   • (d) die Anzahl M Frequenzen einer Impulsfolge und der Wert der Frequenz f _FRF so ausgewählt werden, daß für jedes ganze n gilt n/Mf _FRF + τ + ε = 2 R₀/c ,wobei ε<0 eine Messung der Zeitspanne für einen ankommenden Zielechoimpuls zu dem nächsten gesendeten Radarimpuls darstellt und n die Anzahl von Impulsen darstellt, die während der Zeit gesendet werden, die von einem Sendeimpuls vergeht, bis das Echo dieses Sendeimpulses empfangen wird.