DE3203677A1

DE3203677A1 - Dauerstrich-radargeraet mit zwischenfrequenzbildung

Info

Publication number: DE3203677A1
Application number: DE19823203677
Authority: DE
Inventors: Kurt Dipl.-Ing. Lindner; Hans-Joachim Dipl.-Ing. 7900 Ulm Mangels
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Priority date: 1982-02-04
Filing date: 1982-02-04
Publication date: 1983-08-11
Also published as: WO1983002830A1; EP0100336A1

Description

Dauerstrich-Radargerät mit Zwischenfrequenzbildung
Die Erfindung betrifft ein Dauerstflch-Radargerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.
Sie ist anwendbar sowohl für Doppler- als auch für FM-CW-Radarsysteme, insbesondere für Kleinradargeräte, beispielsweise für Raketen- oder Munitionssuchköpfe.
Zur Steigerung der Empfindlichkeit von FM-CW-Radarsystemen kann im Empfangsteil eine Zwischenfrequenz gebildet werden.
Diese sogenannte Frequenzablage kann erreicht werden durch PLL-Schaltungen oder Seitenbandsynchronisation. Die Aufbereitung des Uberlagerungssignals kann aber auch durch separate Mischung erfolgen (Skolnik, Introduction to Radar Systems, Seiten 92, 93). Dazu muß å jedoch die notwendige Kohärent zwischen den Oszillatoren des Sende- und des Empfangsteils beachtet werden.
In einem bekannten System nach Figur 1 wird von einem Sendeoszillator 1 eine Sendeschwingung mit der Frequenz f1 erzeugt und über einen Zirkulator 5 zu einer Antenne 8 geleitet und dort abgestrahlt. Ein empfangenes Echosignal mit der Echofrequenz f3 gelangt von der Antenne 8 über den Zirkulator 5 zu einem Empfangsteil mit einem Empfangsmischer 4, einem Hochpaßfilter 7, einem Zwischenfrequenzverstärker 6 und einem Demodulator 3, der an seinem Ausgang Signale im Videoband liefert.
Mit einem Richtkoppler 10 werden Sendeschwingungsanteile ausgekoppelt. Durch Mischung dieser Schwingungen und der Schwingungen eines Uberlagerungsoszillators 2 in einem Hilfsmischer 9 wird eine gemeinsame Rückmischschwingung erzeugt, welche dem Demodulator 3 zugeführt wird, dem kohärente Schwingungen zur Verfügung stehen und der an seinem Ausgang ein Videosignal abgibt. Kohärente Schwingungen stehen dem Demodulator deshalb zur Verfügung, weil durch einen weiteren Richtkoppler 11 auch von den Schwingungen des Uberlagerungsoszillators 2 Anteile ausgekoppelt und dem Empfangsmischer 4 zugeführt werden zur Bildung der Zwischenfrequenz, die über das Hochpaßfilter 7 und den Zwischenfrequenzverstärker 6 zum Demodulator 3 gelangt.
Für Kleinradargeräte, besonders im mm-Wellenbereich, ist es vorteilhaft, den Aufwand im Hochfrequenzteil so gering wie möglich zu machen, um Volumen, Gewicht und Kosten einzusparen. Bei mehrkanaligen Anordnungen kann auch die zur Verfügung stehende Hochfrequenzleistung der mm-Wellen-Oszillatoren ein begrenzender Faktor sein, die dementsprechend möglichst gut ausgenutzt werden muß.
Es ist daher Aufgabe der Erfindung, bei einem Radargerät, dessen Empfindlichkeit durch eine Zwischenfrequenzablage gesteigert ist, den dazu notwendigen schaltungstechnischen Aufwand so gering wie möglich zu machen. Ausserdem sollen die ohnehin geringen Sendeoszillatorleistungen im mm-Wellengebiet optimal genutzt werden.
Diese Aufgabe wird gelöst, durch das Dauerstrich-Radargerät mit den Merkmalen sn des Patentanspruches 1.
Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteransprüchen angegeben.
Anhand der Zeichnungen wird ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel näher beschrieben.
Figur 2 zeigt dementsprechend ein Blockschaltbild eines iM-CW-Radargerätes und Figur 3 ein auf einen bestimmten Frequenzbereich beschränktes Zwischenfrequenzspektrum am Ausgang eines Empfangsmischers.
Soweit Gleichheit besteht, sind in den Figuren 1 und 2 untereinander gleiche Bezugszeichen verwendet worden.
Das in Figur 2 dargestellte Radargerät nutzt den Empfangsmischer 4 insofern zweifach aus, als diesem nicht nur zwei, sondern drei Frequenzen zur Mischung angeboten werden.
Da der Zirkulator 5, welcher den Empfangsmischer 4 von dem Sendeoszillator 1 trennt, üblicherweise nur eine endliche Isolation von 20 dB hat, gelangt vom Zirkulator 5 auch ein Anteil der Sende schwingungen mit der Sendefrequenz f1 in den Empfangsteil. Der Überlagerungsoszillator 2 schwingt mit einer Überlagerungsfrequenz f2, die um den Betrag der Zwischenfrequenz versetzt oberhalb oder unterhalb der Betriebsfrequenz (mittlere Sendefrequenz) liegt. Insgesamt stehen am Empfangsmischer 4 drei Schwingungen mit drei Frequenzen an: Sendefrequenz 1 Überlagerungsfrequenz f2 und Echofrequenz f3. Beim F?I-CW-Radar sind (wegen der Laufzeit vom Radargerät zum Ziel und zurück und der zwischenzeitlichen Frequenzänderung der Sende schwingungen) Sendefrquenz und Empfangsfrequenz (Echofrequenz) verschieden und geben ein Maß für die Ziel entfernung.
Am Ausgang des Empfangsmischers 4 sind deshalb alle möglichen Kombinationen von dessen drei Eingangsfrquenzen meßbar.
Im Zwischenfrquenzverstärker 6 werden nur die Elischprodukte aus £1 und £2 sowie aus f2 und f3 verstärkt, das aus £1 und 3 wird durch das Hochpaßfilter 7 unterdrückt (Figur 3); ebenso entfallen durch das Frequenzverhalten des Zwischenfrequenzverstärkers 6 alle Mischprodukte, die im llikrowellenbereich oberhalb der Nutzempfengsfrquenzen, also oberhalb der nutzbaren Echofreqacnzen liegen.
Das um die Sberlagerungsfrequenz f2 konvertierte Echosignal, genannt Ziel signal mit der Frequenz f3-f2, sowie die Schwingung entsprechend der (mit Hilfe der aus Sende- und tberlagerungsCrequenz gebildeten) Zwischenfrequenz f1-f2 werden nach linearer Verstärkung im Zwischenfrequenzverstärker 6 auf den Demodulator 3 gegeben. Hier findet durch den hohen Pegelunterschied (50-80 dB) der beiden Signale im Demodulator 3 (Mischer) ein Mischprozeß statt. Die Schwingung mit der Zwischenfrequenz f1-f2 dient nach geeignet gewählter Zwischenfrequenzverstärkung als Überlagerungsgröße für das transponierte Echosignal (Zielsignal) mit der Zielfrequenz f3-2 und mischt es abwärts ins Videoband.
Zur Bildung der Zwischenfrequenzablage wird also nur ein Mikrowellenmischer (Empfangsmischer 4) verwendet, indem die Mischung der Sendefrequenz f1 mit der Uberlagerungsfrequenz £2' für welche in Figur 2 noch ein'gesonderter Hilfsmischer 9 erforderlich war, in den Zwischenfrequenzbereich verlegt wird. Auf diese Weise werden zwei Richtkoppler und ein Mischer (Hilfsmischer 9) eingespart. Außerdem wird der Sendeoszillator 1 nicht durch Energie entnahme für einen Hilfsmischer belastet. Trotz der Vereinfachung der Gesamtanordnung sind alle Schwingungen kohärent miteinander verknüpft.
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Claims

Patentansprüche 1. Dauerstrich-Radargerät mit Sendeoszillator (1), Zirkulator (5), Überlagerungsoszillator (2), Empfangsmischer (4) zur Zwischenfrequenzbildung im Empfangsteil und Hochfrequenzfilter (7) mit nachgeschaltetem Demodulator (3) zur Umsetzung in den Videobereich, gekennzeichnet durch folgende Merkmale: - der Zirkulator (5) ist geeignet, Sendeenergie auch zum Empfangsmischer (4) zu führen, - das Rochpaßfilter (7) ist geeignet, die Differenzfrequenz (f3-f1) zwischen de-r Echofrequenz (f 3) und der Sendefrequen (1) weitgehend zu unterdrücken, - der Empfangsteil ist geeignet, Summenfrequenzen oberhalb der Nutzempfangsfrequenzen weitgehend zu unterdrücken, - es ist eine Abwärtsmischung des Zielsignales (f3-f2), das heißt des mit der Uberlagerungsfrequenz (f2) transponierten'Echosignals (f3), mit Hilfe der aus Sende- und t'berlagerungsfrequenz gebildeten Zwischenfrequenz (f1-f2) in das Videoband vorgesehen.
2. Dauerstrich-Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenfrequenz (f1-f2) unterhalb die FrequenZ des Zielsignals (f3-f2) gelegt ist.
3. Dauerstrich-Radargerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Abwärtsmischung der Demodulator (3) vorgesehen ist.
4. Dauerstrich-Radargerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Zielsignal (f3-f2) und die Zwischenfrequenzschwiagung (f1-f2) einen hohen Pegelunterschied aufweisen.