DE3245507A1 - Pulssyntheseradar und verfahren dazu - Google Patents

Description

j ζ 4 ο α υ /

HOEGER, L-RCeHT! A]FAJ^TNER

pate ^;i„Ä.y*w

UHLANDSTRASSE 14 c · D 7000 STUTTGART 1

A 45 424 m Anmelderin: Xadar Corporation

, _dö 5818 Port Royal Rode

ΟβΓ Dezember I982 . Springfield, Virginia 22

USA

NACHGEREICHT

Pulssyntheseradar und Verfahren dazu

Einführung

Die Erfindung betrifft eine Möglichkeit, Ziele in ausgedehnten Medien mit Hilfe von Pulsradar festzustellen, und zwar einschließlich natürlicher Erscheinungen wie Öl-, Kohle- und Erzlagerstätten im Erdreich. Die Erfindung betrifft speziell ein

BAD

.3.

A 45 42% m

06. Dezember 1982

Pulsradarsystem, das einen synthetisierten Impuls verwendet, der durch digitalgesteuerte Sender- und Empfängerstufen aus einem Frequenzspektrum erzeugt und wieder empfangen wird.

Stand der Technik

Die Vorteile, die beim Verwenden von Puls- oder Kurzimpulsradar zum Feststellen von Diskontinuitäten in dielektrischen Medien mit sich bringen, sind aus den US-PSen 4 072 942 (Alongi), 4 OO8 469 (Chapman) und 3 806 795 (Morey) bekannt. Systeme von der in diesen Patentschriften beschriebenen Art senden einen Impuls von nur einer Versetzung oder wenigen Versetzungen, wobei der Impuls ein breites Spektrum von Funkfrequenzen enthält; mit dem System ist die Feststellung von Erscheinungszielen stark unterschiedlicher Eigenschaften möglich. Wenn Kurzimpulse in ein dielektrisches Medium gesandt werden, werden sie durch Diskontinuitäten im Medium in einer Weise reflektiert, die es erlaubt, das Impulsecho festzustellen und zu analysieren und eine Information über den Ort und die Größe der Diskontinuität zu erhalten. Das Erzeugen eines Kurzimpulses in Realzeit bringt jedoch zwei beachtliche Nachteile mit sich. Der erste Nachteil ist die Notwendigkeit, die hochfrequenten Daten, mit einem vernünftigen Dynamikumfang aufzuzeichnen, der zweite Nachteil ist die Schwierigkeit eine Antenne zu bauen, die in der Lage ist, die breitbandige Energie wirksam in den Erdboden einzuspeisen.

, - 10 -

- 10 -

A k5 ^2k m

06. Dezember I982

Das erste Problem kann durch die Verwendung eines Überlagerungsempfängers gelöst werden. Das Problem einer wirkungsvollen Sendeantenne ist sehr viel schwerwiegender. Die üblichen Versuche zum Lösen dieses Problems führten zum Bau einer .Breitbandantenne mit einem Minimum an Reflex ionen. Eine solche Antenne speist zwar die Sendeenergie wirksam in das Medium, sie ist aber notwendigerweise eine Antenne geringer Verstärkung.

Einer der früheren Versuche, die Nachteile von Realzeit-Pulsradar zu vermeiden, führte zur Entwicklung eines Pulssyntheseradars. Dabei werden Dauerstrichmessungen bei vielen ausgewählten Frequenzen vorgenommen, die ein Fourierspektrum von Frequenzen definieren, die der Bandbreite eines kurzen Funkfrequenzimpulses äquivalent sind. Dieses bekannte System ist beschrieben in L.A. Robinson et al, "Location and Recognition of Discontinuities in Dielectric Media Using Synthetic RF Pulses," Proceedings of the. IEEE, Vol. 62, No. 1, Januar 19?4, Seiten 36 bis kk, und in L. A. Robinson et al, "An RF Time Domain Reflectometer Not in Real Time", IEEE Transactions on Microwave Theory and Tech., Vol. MTT-20, Seiten 855 bis 857. In dem System, das in diesen Aufsätzen beschrieben ist, wird ein Rechner dazu verwendet, die Meßfolge zu steuern, die gemessenen Parameter zu speichern und die . gespeicherten Parameter zu verarbeiten, dadurch kann ein Syntheseimpulsecho aufgezeichnet werden.

- 11 -

β β O *

1ί -

A k5 ^2.k m

ch-dÖ"

O6. Dezember I982

Da die Amplituden und Phasen der Spektrallinien einzeln gesteuert werden können, kann die Form des Radarsyntheseimpulses so gewählt werden, daß man ein optimales Verhältnis zwischen der Pulsweite des Kurzimpulses, geringen Schwankungen um die Basislinie zwischen den Impulsen und der Über-Alles-Bandweite des Spektrums erhält.

Das System von Robinson umfaßt einen abstimmbaren Oszillator, der einen externen Frequenzstabilisierungskreis erfordert, um den erforderlichen Grad an Frequenzstabilität am Oszillatorausgang zu erhalten. Durch einen solchen Stabilisierungskreis steigen die Kosten und die Kompliziertheit des Pulssynthesesystems, außerdem ist ein abstimmbarer Oszillator mit einer üblichen digitalen Schaltlogik, beispielsweise einem Mikroprozessor-Steuerkreis, nicht kompatibel. Folglich wurde ein digitalgesteuertes Pulssyntheseradar entwickelt, das mit integrierten Steuerkreisbauteilen eher kompatibel war. Ein solches Radargerät ist in der US-PS k 218-678 (Fowler) beschrieben und umfaßt einen Hauptoszillator zum Erzeugen eines periodischen Grundsignals, das einem Synthesizer in einem Sender zugeführt wird. Der Synthesizer erzeugt ein Fourier-Frequenzspektrum für einen gewünschten Radarsyntheseimpuls dadurch, daß er das periodische Grundsignal nacheinander um jede ganze Zahl einer Reihe von ganzen Zahlen vervielfacht, die durch digitale aus einem Mikroprozessor-Steuergerät gewonnene Signale dargestellt werden. Der

- 12 -

• · et

- 12 -

A k5 k2k m

06. Dezember 1982

Sender umfaßt weiter ein Dämpfungsglied zum Steuern der Höhe der periodischen Teilsignale, aus denen das Fourierspektrum in Verbindung mit einem Dämpfungssteuersignal aus dem Mikroprozessor-Basissteuergerät zusammengesetzt werden. Das das Dämpfungsglied verlassende Ausgangssignal wird geeignet verstärkt und über eine Sendeantenne abgestrahlt.

Das System von Fowler umfaßt einen Empfänger, der die charakteristischen Parameter jedes der periodischen Teilsignale ermittelt, die durch den Sender ausgesandt und durch die zu messenden geophysikalischen Erscheinungen moduliert worden .sind. Der Empfänger enthält einen Frequenz-Synthesizer, der dem im Sender verwendeten Synthesizer ähnelt und der das periodische Grundsignal aus dem Oszillator um jede ganze Zahl, die aus dem Mikroprozessor-Basissteuergerät gewonnen wird, vervielfacht. Der Empfänger umfaßt weiter einen Phasenschieberkreis, der die Signale aus dem Frequenz-Synthesizer erhält und sowohl gleichphasige als auch phasenverschobene Bezugssignale produziert, die eine bekannte feste Frequenz gegenüber den periodischen Funk-Teilsignalen aufweisen. Die phasenverschobenen und die gleichphasigen Bezugssignale sind um eine Phasendifferenz von 90° gegeneinander verschoben. Sowohl die gleichphasigen als auch die phasenverschobenen Bezugssignale werden dann mit dem elektrischen Signal gemischt, das charakteristisch ist für denjenigen Teil des periodischen Teilsignals, der von den geophysikalischen

- 13 -

e α

6 »

- 13 -

A 45 424 m

06. Dezember 1982

Erscheinungen zurückgeworfen wird und sowohl Phasen- als auch Amplitudeninformation liefert.

Das Pulssyntheseradarsystem, das in der US-PS 4 2l8 beschrieben ist, vermeidet viel von der unpraktischen. Komplexität der vorhergehenden Systeme und stellt eine deutliche Verbesserung gegenüber solchen Systemen dar« Sogar das verbesserte System verwendet jedoch zum Senden nur eine einzige Frequenz zu einer bestimmten Zeit, und die einzige ausgesandte Frequenz muß im Empfänger genau wiedergegeben werden» Dies begrenzt in einem gewissen Maß die Empfindlichkeit des Systems. Außerdem ergibt das Aussenden nur einer einzigen Frequenz während einer geophysikalischen Überprüfung einen verhältnismäßigen langsamen Datengewinn, der die für die Überprüfung erforderliche Zeit erhöht.

Aufgaben und Vorteile der Erfindung

Eine erste Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein neues und verbessertes digitalgesteuertes Pulssyntheseradargerät und ein Verfahren dazu vorzustellen. Die oben beschriebenen Nachteile des Stands der Technik werden damit vermieden..

Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, ein neues und verbessertes 'Pulssyntheseradargerät vorzuschlagen, das einen Überlagerungsempfänger verwendet, der durch das Vermeiden der Notwendigkeit, die Sendefrequenz des Systems im Empfänger genau zu erhalten, eine

- 14 -

A ^5 ^24 ro

ch-dö

06. Dezember 1982

erhöhte Empfindlichkeit aufweist. Der überlagerungsempfänger arbeitet mit einer festen Zwischenfrequenz, die die Verwendung eines konventionellen 90°-Phasenschieberkreises im Empfängersystem gestattet. Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung ist der _Ä Vorschlag eines neuen und verbesserten Pulssynthese-

~~ radarsystems, das einen Sender umfaßt, der gleich-

zeitig eine Mehrzahl von gewünschten Frequenzen aussenden kann, und ein Empfängersystem mit einer Vielzahl von Einzelempfängern zum Empfang der ausgesandten Frequenzen, die von auszumessenden geophysikalischen Erscheinungen zurückgeworfen werden, und zum Ableiten einer Phasen- und Amplitudeninformation aus den empfangenen Signalen umfaßt.

Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Radarsystems ist seine Eignung zum Verringern der Zeit, die zum Überstreichen eines sich über viele Oktaven er-

?.:. streckenden Frequenzbereichs erforderlich ist, durch

^ das gleichzeitige Erzeugen von in einem harmonischen

Verhältnis zueinander stehenden Frequenzverstellungen. Dies wird durch die Verwendung von Synthesizern sowohl im Sender als auch im Empfänger des Systems ermöglicht, die auf die Ausgangsfrequenz einer der gewünschten Frequenzoktaven abgestimmt sind. Die Synthesizer werden über die ganze Oktave durchgestimmt; mit ihnen verbundene Oberwellengeneratoren produzieren gleichzeitig die zugehörigen Oberschwingungen. Dadurch kann der Empfänger die Phase und die Amplitude aller in einem harmonischen Verhältnis zueinander stehenden Signale bestimmen.

- 15 ORIGINAL

O * «J 1*

Φ 9

- 15 -

A ^5

ch-dö

06. Dezember I982

Ein weiterer Vorteil des vorliegenden Systems ist die Möglichkeit einer gleichzeitigen Abstrahlung einer Mehrzahl von Frequenzen. Sowohl im Sender als auch im Empfänger ist eine Mehrzahl von einzelnen Frequenz-Synthesizern vorgesehen. Jeder Synthesizer erzeugt ein Frequenzspektrum aus einem periodischen

P^₁ Grundsignal. Bei einer sinnvollen Auswahl von gleich

zeitig ausgesandten Frequenzen kann eine beträchtliche Verringerung der unerwünschten Effekte von harmonischen und Intermodulations-Störungen verwirklicht werden.

Das vorliegende Radarsystem enthält in vorteilhafter Weise weiter einen Empfangskreis zum Feststellen von sowohl Amplituden- als auch von Phasenunterschieden zwischen den einzelnen Funksignalen (periodischen Teilsignalen) und den durch den Empfangskreis erzeugten elektrischen Signalen. Die elektrischen Signale sind charakteristisch für die ermittelten

_iSX Teile der periodischen Teilsignale, die von der aus-

^5:5 · zumessenden geophysikalischen Erscheinung zurück

geworfen wurden. Der Erapfangskreis umfaßt einen einfachen Phasenschieberkreis zum Erzeugen von gleichphasigen Bezugssignalen, die ein bekanntes festes Frequenz- und Phasenverhältnis zu einem periodischen Grundsignal haben, wobei das periodische Grundsignal aus einem Hauptoszillator sowohl dem Sender als auch dem Empfänger zugeführt wird. Der Phasenschieberkreis produziert außerdem phasenverschobene Bezugssignale, die die gleiche Frequenz und eine Phasenverschiebung von 90° zu-

- 16 -

ORIGINAL

- 16 -

A k5 424 m

O6. Dezember 19Ö2

einander haben. Sowohl die gleichphasigen Bezugssignale als auch die phasenverschobenen Bezugssignale werden mit dem elektrischen Signal gemischt, das charakteristisch ist für das von der geophysikalischen Erscheinung zurückgeworfene Teilsignal, um sowohl eine Phasen- als auch eine Amplitudeninformation zu erhalten.

Ein weiterer Gegenstand der Erfindung ist das Vorstellen eines Verfahrens zum Ermitteln geophysikalischer Erscheinungen und umfaßt die folgenden Schritte. Es wird ein periodisches Grundsignal einer vorbestimmten Grundfrequenz erzeugt, dann wird eine Folge von digitalen Signalen produziert, die charakteristisch für eine. Reihe von ganzen Zahlen sind. Diese digitalen Signale werden mit der Grundfrequenz vervielfacht. Damit erhält man eine Vielzahl von Frequenzen, die charakteristisch sind entweder für ein vollständiges Fourierspektrum eines gewünschten Radarimpulses öder für einen Teil eines solchen Fourierspektrums. Eine weitere vorteilhafte Ausgestaltung des Verfahrens ist das gleichzeitige Erzeugen und Aussenden einer Mehrzahl von Impulsen, die aus vielen Frequenzen zusammengesetzt sind, und das Empfangen dieser Impulse in Mehrfachempfängern, in denen die Impulse nacheinander verarbeitet werden.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit der Zeichnung.

- 17 -

· ■ · ♦ β 9

«« -βο β ο *

- 17 -

A 45 424 m

06. Dezember 19Ö2

Industrielle Anwendung

Die Kurzimpulsradarsysteme haben eine hohe Auflösung und eine gute Durchdringungsfähigkeit, die sie gut geeignet macht zum Kartographieren der meisten Erzlagerstätten, und solche Systeme sind endlich geeignet, eine beliebige elektrische Diskontinuität zu kartographieren, die mehr als einen Meter Ausdehnung hat. Andere Anwendungsbeispiele sind das Kartographieren der Tiefe von Eisschichten in Polarregionen, der Kartographie der unterirdischen Ausdehnung von Tunneln und Minen und des Ausmessens der Dicke von Kohlenschichten zum Steuern automatischer Bergbaumaschinen. Die Fähigkeit des Systems, viele Frequenzen gleichzeitig auszusenden, erlaubt es, die Einheit auf bewegten Fahrzeugen oder anderen mobilen Geräten zu installieren. Es ist einerseits möglich, das komplette Fourierfrequenzspektrum für jedes Sendesignal auszustrahlen, oder andererseits nur einen Teil des Fourierspektrums auszusenden.

- 18 -

IAD ORIGINAL

O Z.H 'J OU t

- 18 -

A k5 424 m

ch-dö

06. Dezember I982

Zeichnung

Figur 1 zeigt ein Blockdiagramm eines bekannten.

λ Pulssyntheseradarsystems,

S^. Figur 2 ist ein ausführliches Blockschaltbild

eines Überlagerungsempfängers, der in das System nach Figur 1 eingefügt ist, um ein Pulssyntheseradarsystem gemäß gemäß der Erfindung zu erhalten, Figur 3 ist ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen Pulssyntheseradarsystems, das die gleichzeitige Aussendung eines eine Vielzahl von Frequenzen enthaltenden Impulses erlaubt,

Figur 4 ist ein Blockdiagramm eines dritten Aus-■ führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Systems, das ein Überstreichen von mehreren Frequenzoktaven

—·■ durch das gleichzeitige Erzeugen von Frequenzverstellungen, die in einem harmonischen Verhältnis zueinander stehen,

Figur 5 ist ein Blockdiagramm eines Oberwellengeneratorsystems, das in Verbindung mit dem Pulssyntheseradarsystem nach Figur 4 verwendbar ist, Figur 6 ist ein Blockdiagramm eines zweiten Ausführungsbeispiels eines Oberwellengenerators,
Figur 7 ist ein Blockdiagramm eines dritten Ausführungsbeispiels eines solchen Oberwellengenerators, Figur 8 zeigt in einem Blockdiagramm ein viertes Ausführungsbeispiel eines erfindungsgemäßen Pulssyntheseradarsystems mit einer Mehrzahl von Sende-

- 19 -

■ BAD ORIGINAL

A k$ k2k m

ch-dö

O6. Dezember 19&2

und Empfangs-Frequenzsynthesizern in einem Sendesystem, das gleichzeitig eine Vielzahl von Frequenzen benützt. .

Beschreibung der Ausführungsbeispiele

ä Das Pulssyntheseradarsystem nach der Erfindung enthält viele der Anordnungen, die im einzelnen in der US-PS k 2l8 678 beschrieben sind und auf die hier Bezug genommen wird. Das Grundschema dieses bekannten .Systems ist in Figur 1 beschrieben. Man sieht, daß das System in·der Hauptsache einen Sender 2, einen Empfänger Ί und ein Mikroprozessor-Steuergerät 6 enthält. Eine wichtige Eigenschaft des beschriebenen Systems ist seine Kompatibilität mit integrierten Digital-Standard-Logiken. Dadurch werden ein besonderer Frequenzstabilisierungsschaltkreis und/oder Steuersignal-Trennstufen zur Zwischen-

J₂^ schaltung zwischen das Mikroprozessor-Steuergerät

und den Schaltkreis, der den Sender 2 und den Empfänger A bildet, vermieden.

Der Sender 2 erzeugt ein Fourierspektrum von Frequenzen, die einem gewünschten Radar-Syntheseimpuls äquivalent sind. Dieser Syntheseimpuls wird dadurch geformt, daß während einer Mehrzahl von aufeinander folgenden Zeitintervallen eine zugehörige Vielfalt von periodischen Teilsignalen erzeugt -wird, von denen jedes eine einzige diskrete Frequenz aufweist, die ein ganzes Vielfaches einer vorbestimmten Grundfrequenz

- 20 -

A 45 k2k m

ch-dö

06. Dezember 1982

ist. Der Sender 2 umfaßt einen Frequenz-Synthesizer 8 und erhält über die Leitung 10 ein periodisches Grundsignal und über ..die Leitung 12 ein digitales Signal; beide Signale werden miteinander multipliziert, um ein erstes Grundbezugssignal zu erzeugen. Das Ausgangssignal des Synthesizers 8 wird über die

St ■ -

f~ Leitung Ik zu einem Dämpfungssteuerkreis l6 über-

tragen, der die Hohe der vom Sender 2 ausgesandten periodischen Teilsignalen durch ein. Steuern der Dämpfung der durch den Frequenz-Synthesizer 8 erzeugten ersten Grundbezugssignale steuert. Das Ausgangssignal des Dämpfungssteuerkreises l6 wird über die Leitung l8 an einen linieren Leistungsverstärker 20 übertragen. Der Leistungsverstärker 20 führt die periodischen Teilsignale des Radarsyntheseimpulses zur Antenne 22. Der Aufbau und die Wirkungsweise der einzelnen Bauteile des Senders 2 sind im einzelnen in der US-PS Λ 2l8 678 beschrieben.

<s Der Empfänger k' ermittelt charakteristische Merkmale jedes der periodischen Teilsignale, die durch den Sender 2 ausgesandt und durch die auszumessende geophysikalische Erscheinung moduliert wurden. Solche Erscheinungen sind beispielsweise Gefahrenmoraente beim Kohleabbau, unterirdische geologische Merkmale wie Trennschichten zwischen geologischen Schichten, das Material der Schichten, das Vorhandensein von Blöcken, Felsen oder Anhäufungen, die Tiefe einer Überlastung bis zum Untergrund, das Vorhandensein und die Ausdehnung von Höhlungen oder Lücken in Kalkgestein oder anderen Materialien und die Tiefe

- 21 -

α et a a

- 21 -

A k5 k2k m

06. Dezember I982

bis zum Grundwasserspiegel. Andere Erscheinungen, die durch eine Vorrichtung dieser Art festgestellt werden können, sind beispielsweise vergrabene Kunstgegenstände, metallische oder nichtmetallische Versorgungsrohre, elektrische Leitungen, Wasser-, Gas- und Abwasserleitungen sowie andere eingegrabene metallische und nichtmetallische Gegenstände.

Zum Empfänger k gehört eine Empfangsantenne 2k zum Auffangen des zurückgeworfenen Teils eines ausgesandten periodischen Teilsignals und zum Weiterleiten eines Eingangssignals an einen Funkfrequenzverstärker 26. Der Verstärker 26 verstärkt das Antennensignal und stellt ein elektrisches Signal zur Verfugung, das charakteristisch ist für einen Teil der Energie jedes ausgesandten periodischen Teilsignäls, das durch die zu prüfenden geophysikalischen Erscheinungen moduliert wurde«

Der Empfänger k umfaßt ferner einen Frequenz-Synthesizer 28, der dem Frequenz-Synthesizer 8 des Senders 2 darin ähnelt, daß der Synthesizer die Funktion bildet für das Multiplizieren des periodischen Grundsignals, das auf der Leitung 30 ankommt, mit den digitalen Signalen, die aui der Leitung 52 ankommen, und damit ein erstes Grundbezugssignal bildet, das die gleiche Frequenz und Phasenlage wie das periodische Teilsignal hat, das zu irgendeiner gegebenen Zeit durch den Sender 2 ausgesandt wird« Die digitalen Signale, die auf

- 22 -

BAD ORIGINAL

ζ4 DDυ/

- 22 -

A 45 424 m

06. Dezember 1982

den Leitungen 12 und 32 von den Synthesizern 8 und 28 ankommen, können daher als Frequenzauswahlsignale betrachtet werden.

Der Frequenz-Synthesizer 28 unterscheidet sich vom Synthesizer 8 durch den hinzugefügten Phasenschieberkreis 34, der das erste Grundbezugssignal in ein phasengleiches Bezugssignal für die Leitung 36 und ein phasenverschobenes Bezugssignal für die Leitung 38 umwandelt.. Das phasengleiche Bezugssignal muß die gleiche Frequenz und Phasenlage wie das periodische Teilsignal, das zu irgendeiner beliebigen Zeit durch den Sender 2 ausgesandt wird, haben; das phasenverschobene Bezugssignal muß die gleiche Frequenz, aber eine Phasenverschiebung von 90° in Bezug auf das periodische Teilsignal, das zu einer beliebigen gegebenen Zeit durch den Sender 2 ausgesandt wird, haben. Die Art, wie das phasengleiche und das phasenverschobene Bezugssignal durch einen Phasenschieberkreis 34 gebildet werden, ist ebenfalls in der US-PS 4 .218 678 geschildert.

Die Bezugssignale auf den Leitungen 36 und 38 und die elektrischen Ausgangssignale vom Funkfrequenzverstärker 26 auf der Leitung 4o stellen die Eingangssignale für einen Mischkreis 42 dar. Die Aufgabe des Mischers 42 ist es, an die Leitungen 44 und 46 ein Parametersignal abzugeben, das charakteristisch ist für die ermittelten Parameter jedes der zugehörigen Teilsignale, die vom Sender 2

- 23 BAD ORIGINAL

324550?

A 45 424 m

O6. Dezember 1982

ausgesandt wurden. Im einzelnen mischt der Mischer 42 das elektrische Signal von Leitung 4o, das charakteristisch ist für einen Teil der Energie jedes der durch eine geophysikalische Erscheinung modulierten Teilsignale, mit den Bezugssignalen der Leitungen 36 und 38, - um das Parametersignal zu bilden, das eine gleichphasige Komponente auf der Leitung 44 und eine phasenverschobene Komponente auf der Leitung 46 hat. Der Mischer 42 enthält einen Leistungsteiler 48, der das elektrische Signal von der Leitung 4o über die Leitung 52 an einen ersten Mischer 50 und über die Leitung 56 an einen zweiten Mischer 54 weitergibt. Der Leistungsteiler 48 zeichnet sich dadurch aus, daß die an die Leitungen 52 und 56 weitergegebenen Signale in Bezug auf sein vom Verstärker 26 auf der Leitung 4o kommendes Eingangssignal eine Phasenverschiebung von O haben·

Ein synchrones Arbeiten von Sender 2 und Empfänger wird mit Hilfe des Mikroprozessor-Steuergeräts bewirkt, das Frequenzauswahlsignale an die"Leitungen 12 und 32 entsprechend einem vorprogrammierten Frequenzspektrum abgibt. Die Auswahl des Frequenzspektrums kann durch den Benutzer des Systems nach Wunsch eingestellt werden, um den bestmöglichen Radarsyntheseimpuls für einen gegebenen Sata von Arbeitsbedingungen festzulegen. Das Steuergerät erhält außerdem die gleichphasigen und die phasenverschobenen Signale von den Leitungen 44 und

- 24 -

J14 b

r- 24 -

A 45 424 m

ch-db'

06. Dezember I982

Diese Signale werden in Digitalsignale umgewandelt und durch den Mikroprozessor 58 gespeichert, der dann den Kehrwert dieser Signale berechnen und eine Information über eine geophysikalische Erscheinung abgeben kann in der Weise, wie sie in der US-PS

^ 4 218 678 geschildert ist. Das Mikroprozessorsystem

"7 58 gibt weiter DämpfungsSteuersignale an die Leitungen

60 und Verstärkungssteuersignale für den Verstärker an die Leitung 62 ab, und zwar entsprechend der Größe der gleichphasigen und phasenverschobenen Teilsignale, die er über die Leitungen 64 und 66, die ihrerseits mit den Leitungen 44 und 46 verbunden sind, erhält. Das Steuergerät 6 umfaßt einen Hauptoszillator 68 zum Erzeugen des periodischen Grundsignals für die Leitungen 10 und 30 und synchronisiert damit die Funktion von Sender und Empfänger. Die Funktion des Mikroprozessors 58 und des Hauptoszillators 68 kann außerdem dadurch synchronisiert werden, daß das

ψ- Taktsignal des Mikroprozessors über die Leitung 70

^*" dem Oszillator 68 zugeführt wird.

Aus Figur 2 kann man entnehmen, daß das Pulssyntheseradarsystem von Figur 1 entsprechend der vorliegenden Erfindung abgewandelt wurde, es arbeitet jetzt nämlich mit einem Überlagerungsempfänger 72. Für dieses System bleiben der Sender 2 und das Steuergerät 6 die gleichen wie im System nach Figur 1, der Empfänger 4 jedoch ist durch einen vom Sender 2 getrennten Empfänger 72 ersetzt. Der Überlagerungsempfänger 72 umfaßt viele Bauteile, wie sie auch

- 25 BAD ORIGINAL

324550?

A k5 k2k m

06. Dezember 1982

im Empfänger 4 vorhanden sind und die in identischer Weise arbeiten, diese Bauteile sind mit dem gleichen Bezugszeichen versehen wie in Figur 1«,

Im Empfänger 72 erhält im Gegensatz zum Empfänger k
nur ein unabhängiger Frequenz-Synthesizer 7k über
eine Leitung 32 das digitale Signal aus dem Steuergerät 6, dieses Signal veranlaßt den Synthesizer,
das periodische Grundsignal, das er über die Leitung 3D aus dem Hauptoszillator 68 erhält, mit dem für
die Energie stehenden und auf der Leitung 32 ankommenden digitalen Folgesignal zu multiplizieren
und an die Ausgangsleitung 76 ein Bezugsauagangssignal abzugeben. Auf diese Weise arbeitet der unabhängige Synthesizer 7k ähnlich wie der Synthesizer 28 von Figur 1, aber im Gegensatz zum Synthesizer 28 ist der Synthesizer 7k nicht mit einem Phasenschieber verbunden. Der Ausgang des Synthesizers 7k ist statt dessen über die Äusgangsleitung 76 mit einem Empfangsmischer 78 verbunden« Hier wird das Synthesizer-Ausgangssignal mit dem Ausgangssignal des Funkfrequenzverstärkers 26 gemischt und so ein Mischerausgangssignal gebildet, das ein Zwischenfrequenzsignal und
in der Phase kohärent mit dem Signal auf der Leitung 30 ist. Das resultierende Mischerausgangssigtial wird an den Leistungsteiler k8 weitergegeben»

Im Empfänger 72 ist der verhältnismäßig komplizierte Phasenschieberkreis 3k von Figur 1 durch einen einfachen Phasenschieberhybrid konventioneller Bauart

. - 26 -

BAD ORIGIWAL

JZ^DDU/

- 26 -

A 45 424 m

ch-dö

06. Dezember I982

für eine Festfrequenz und 90 Verschiebung ersetzt_t der eine einzige feste Zwischenfrequenz erhält und sowohl ein gleichphasiges Ausgangssignal als auch ein um das gleichphasige Ausgangssignal um 90 verschobenes Ausgangssignal abgibt. Dieser Hybriden . Festfrequenz-Phasenschieber erhält das feste periodische T Grundsignal über die Leitung 30 aus dem Hauptoszillator

68 und liefert aus diesem Signal, die gleichphasigen und phasenverschobenen Ausgangssignale an die Leitungen 36 und 38. Die Verwendung des Phasenschieberhybrids ist deshalb möglich, weil es nicht mehr erforderlich ist, die Sendefrequenz in den mit den Ausgangsklemmen des Phasenschiebers verbundenen Kanälen I und Q zu verdoppeln, und diese Kanäle führen nun eine feste Frequenz, unabhängig von der Sende- oder Empfangsfrequenz.

Die Ausgangssignale des Leistungsteilers 48 auf den ψ- Leitungen 52 und 56 werden mit den gleichphasigen und

den phasenverschobenen Ausgangssignalen auf den Leitungen 36 und 38 in den Mischern 50 und 54 in der gleichen Weise gemischt wie im Empfänger 4 von Figur 1. Der Überlagerungsempfänger 72 unterscheidet sich vom Empfänger 4 hauptsächlich darin, daß er den getrennten Synthesizer 74 und den Empfangsmischer 78 verwendet, wobei dieser Empfangsmischer in seinem Aufbau und seiner Wirkungsweise ähnlich ist wie die Mischer 50 und 54. Diese Abwandlungen bringen gegenüber den bisher mit dem Empfänger 4 gemachten Erfahrungen eine beträchtliche Empfindlichkeitssteigerung mit sich,

- 27 -

BAD ORiQtNAI-

- 27 -

A ^5 ^24 m

06. Dezember 1982

da die Sendefrequenz nicht für den Empfänger benötigt wird. Alles was der Überlagerungsempfänger braucht, ist eine phasenkohärente Zwischenfrequenz vom Hauptoszillator 68, beispielsweise eine Frequenz von 1 MHz.

■
Die Pulssyntheseradarsysteme der Figuren 1 und 2 senden nur eine einzige Frequenz zu einer bestimmten Zeit aus. Es kann jedoch eine !Modifizierte Version dieser Geräte benützt werden, um gleichzeitig mehr als eine Frequenz auszusenden und damit das Pulssynthesekonzept vollendeter zu gestalten. Die Möglichkeit einer Aussendung von vielen vielen Frequenzen gleichzeitig findet seine Anwendung in den Fällen, wo eine lange Integrationszeit benützt wird, oder bei Untersuchungen, wo der Empfänger und/oder der Sender in Bewegung sind. Offensichtlich vergrößert die gleichzeitige Aussendung einer Vielzahl von Frequenzen die Menge der erfaßbaren Daten deutlich gegenüber der mit einem Einfrequenzsystera erfaßbaren Daten.

Figur 5 zeigt ein Pulssyntheseradarsystem 82 zum Verwirklichen einer Vielfachfrequenztechnik, in dem alle gewünschten Frequenzen gleichzeitig ausgesandt werden. Dieses System verwendet die Steuerstufe 6 von Figur 1 und eine Vielzahl von Empfängern, von denen jeder entweder einen Empfänger Λ von Figur 1 oder einen Empfänger 72 von Figur 2 darstellt, vorzugsweise aber Empfänger 9^, wie sie in Figur k verwendet sind·

- 28 -

A k5 k2k m

ch-dö

06. Dezember I982

Diese Empfänger werden\ weiter unten im einzelnen zusammen mit der Beschreibung des Systems von Figur k beschrieben. -

In dem Vielfachfrequenz-Pulssyntheseradarsystem 82 ist der Sender k der Figuren 1 und 2 durch einen

^F Sender 84 ersetzt, der einen Vielfrequenzgenerator

86 enthält; der Vielfrequenzgenerator 86 wird entweder sinusförmig oder durch einen Rechteckmäander aus dem Hauptoszillatör 68 angeregt. Diese Anregung veranlaßt den Oberwellengenerator an seinem Ausgang ein breites Frequenzspektrum an ein Sendefilter 88 abzugeben; das Filter 88 ist so eingestellt, daß es ausgewählte Frequenzen durchläßt, die Vielfache einer Grundfrequenz sind* Wenn der Hauptoszillator beispielsweise eine Bezugsfrequenz von 1 MHz an den Vielfrequenzgenerator liefert, dann das Filter 88 so eingestellt sein, daß es Frequenzen zwischen 20 und kO MHz für eine spätere Verstärkung und Aus-

^y sendung auswählt. Konsequenterweise passieren diese

20 ausgewählten Sendefrequenzen gleichzeitig das Filter 88 und werden gleichzeitig im Verstärker 20 zur Aussendung verstärkt. Diese 20 ausgewählten Frequenzen werden gleichzeitig über die Empfangsantenne 2k empfangen, im Verstärker 26 verstärkt und voneinander getrennt an zwanzig Einzelverstärker 9k bis 9^n weitergegeben. Diese zwanzig Verstärker sind so abgestimmt, daß sie eine der ausgesandten Frequenzen erfassen, und zwangsläufig ermittelt jeder der Empfänger eine Information bezogen auf eine spezifische Empfangsfrequenz.,

■ ' BAD ORIGINAL · ·

A k5 424 m

O6. Dezember I982

Die Empfänger des Vielfachfrequenz-Pulssyntheseradarsystems 82 erhalten ihre Eingangssignale von einem einzigen Empfänger 26, der aus einer einzigen Antenne 24 gespeist wird. Es besteht keine Notwendigkeit, einen extra Verstärker oder eine extra Antenne für'jeden Verstärker vorzusehen»

"■■■'.■ - .

Figur 4 zeigt ein Vielfachfrequenz-Pulssyntheseradarsystem, mit dem Bezugszeichen 90 versehen, das die Zeit verringert, die zum Durchstimmen beim gleichzeitigen Erzeugen harmonischer Bänder erforderlich ist. Im System nach Figur 4 ist die Steuerstufe 6 identisch mit der in Figur 1 gezeigten, aber der Sender 2 und der Empfänger 4 sind durch einen Sender 92 und eine Mehrzahl von Empfängern 94 bis 94n ersetzt. Der Empfänger 92 umfaßt einen Synthesizer 96, der ein Ausgangssignal an den Oberwellengenerator 98 abgibt; der Eingangskreis der Empfänger 94 bis 94n umfaßt einen Synthesizer 100, der ein Ausgangssignal an den Oberwellengenerator abgibt. Die Synthesizer 96 und 100 arbeiten in der gleichen Weise wie die Synthesizer 8 und 28 in Figur 1, beide erzeugen ein Frequenzspektrum abhängig von einem vorbestimmten periodischen Grundsignal aus dem Hauptoszillator 68 und den digitalen Signalen aus dem Mikroprozessor 58. Beide Synthesizer 96 und 100 sind auf den Anfang einer der gewünschten Frequeazoktaven abgestimmt, und zwar auf die ganze Oktave; die Oberwellengeneratoren, 98 und 102 erzeugen gleichzeitig die zugehörigen Oberwellen; dadurch wird die

30 -

A k5 k2k m

ch-dö

O6. Dezember 1982

Phasenlage und die Amplitude aller harmonisch zueinander gehörenden Signale wie gewünscht bestimmt· Im Sender wird'das Ausgangssignal des Oberwellengenerators 98 im Verstärker 20 verstärkt, es wird über die Sendeantenne 22 ausgesandt, über die Empfangsantenne 2k aufgefangen und im Funk-Γ frequenzverstärker 96 verstärkt. · Die gleichzeitig

übertragenen Frequenzen werden dann an die Empfänger 9k bis 9%n weitergeleitet. Es gibt für jede zu empfangende Frequenz einen eigenen Verstärker, und ein Empfängereingangsfilter 10-^ ist auf den Durchlaß der spezifischen Frequenz für den jeweiligen Empfangsbereich abgestimmt. Das Signal, das vom Empfängereingangsfilter IOA durchgelassen wird, wird dann dem Leistungsteiler ^8 und dem ersten und zweiten Mischer 50 und 5k zugeführt. Diese Bauteile sind identisch mit denen in Figur 1 und arbeiten in der gleichen Weise.

Das Aus gangs signal aus dem Oberwellengenerator wird einem Phasenschieberkreis 106 für jeden Empfänger zugeführt, der ein gleichphasiges Signal und ein phasenverschobenes Signal an die ersten und zweiten Mischer in der gleichen Weise abgibt wie die Phasenschieberkreise der Figuren 1 und 2, Der Phasenschieberkreis 106 kann als Phasenschieberhybrid wie der Phasenschieberkreis 80 in Figur 2 ausgeführt sein da dieser Kreis höchstens eine einzige Oktave empfangen muß. .

- 31 -

324550?

A 45 42^έ m

θ6. Dezember 1982

Drei verschiedene OberwelXengeneratorbeispiele, die als Oberwellengeneratoren 9β und 102 geeignet sind, sind in den Figuren 5, 6 und 7 gezeigt. Diese Anordnungen können phasenkohärente Oberwellen mit voneinander unabhängigen Amplituden-wert en erzeugen» Dies ist besonders deshalb wünschenswert, weil unter normalen Betriebsbedingungen im allgemeinen mit steigender Frequenz die Dämpfung stark zunimmt«

In Figur 5 ist ein einfacher Oberwellengenerator gezeigt, der einen Vielfrequenzgenerator (comb line generator) 108 enthält; der Vielfrequenzgenerator 108 wird entweder durch einen Rechteckmäander oder sinusförmig entweder aus dem Synthesizer 96 oder aus dem Synthesizer 100 mit einer angemessenen Synthesizer-Frequenz angeregt. Die vom Synthesizer kommende Eingangsfrequenz Cfο beträgt beispielsweise 20 MHz; das Ausgangssignal des Vielfrequenz-Generators wird einer Mehrzahl von Filtern 110 zugeführt.. Zwar sind in. Figur 5 nur drei Filter gezeigt, die wirkliche Zahl der Filter entspricht aber: der Zahl der Frequenzen, die über den Sender 52 gleichzeitig abgestrahlt werden. Wenn die Synthesizerfrequenz Cfo beispielsweise 20 MHz beträgt, sind die Filter 110 auf den Durchlaß von 20 MHz, kO MHz,. 6o MHz, usw. eingestellt» Die Ausgangssignale der Filter 110 werden dann in Verstärkern 112 verstärkt, und deren jeweiliges Ausgangssignal wird dann jeweils einem zugehörigen Empfänger 9^ zugeleitet.

- 32 -

- 32 -

A 45 k2k m

ch-dö

06. Dezember 1982

Der Oberwellengenerator in Figur 6 ermöglicht eine Technik, die Vorteile der Form der Ausgangsspannung eines konventionellen Synthesizers auszunützen. Im^; vorliegenden Ausführungsbeispiel wird die Synthesizer-Ausgangsspannung Cfο direkt an ein Filter llA und ein Filter II6 angelegt· Das Filter ΙΐΛ stellt eine sinusip förmige Ausgangsspannung mit der Frequenz fo zur Ver-

fügung, die dann in einem Verstärker II8 verstärkt wird, und die gleiche Ausgangs-Sinusspannung wird einem Frequenzverdoppler 120 zugeführt, der die Frequenz 2 fo erzeugt. Die Ausgangsspannung des Frequenzverdopplers wird in einem Filter 122 gesiebt und in einem Verstärker 124 verstärkt.

Das Filter il6 erzeugt unmittelbar die Frequenz 3 fo, diese Ausgangsspannung wird in einem Verstärker 126 verstärkt. ·

Der Oberwellengenerator von Figur 7 erzeugt die ge— \^, wünschten Oberschwingungen des Synthesizer-Ausgangssignals Cfo, beginnend mit der höchsten gewünschten Frequenz des Synthesizers. Diese höchste Synthesizerfrequenz wird über einen Trennverstärker 128 einem Filter 130 zugeführt und in einem Verstärker aus einer Verstärkergruppe 132 verstärkt. Die anderen gewünschten Oktaven stellt man aus dem Synthesizer-Aus gangs signal in einer Teilerkette 13^ her, von der jeder Teiler sein Signal an ein passendes Filter einer Filtergruppe 136 abgibt. Die Ausgangsspannung jedes einzelnen Filters der Filtergruppe wird dann mit Hilfe der Verstärker 132 verstärkt. Die Verstärker-

- 33 -

BAD

324550?

- 33 -

A 45 424 m

ch-dö

06. Dezember I982

kette erzeugt Signale fo/2, fo/4 usw. für die Anzahl der erforderlichen Frequenzen. Mit dieser Technik •werden Signale mit Bruchteilen der ursprünglichen Synthesizer-Frequenz erzeugt, die ein gutes Signal/ Rausch-Verhältnis und eine gute Amplitudenstabilität aufweisen.

Figur 8 zeigt ein anderes Vielfachfrequenz-Pulssyntheseradarsystem, insgesamt.versehen mit dem Bezugszeichen 138» mit einem Sendebereich lAO, einem Empfangsbereich 1A2 und der Steuerstufe 6 von Figur 1. Der Sender umfaßt eine Mehrzahl von Frequenz-Synthesizern 144, deren Anzahl gleich der Zahl der gleichzeixig über die Antenne 22 abgestrahlten Frequenzen ist. Jeder dieser■ voneinander unabhängigen Frequenz-Synthesizer ist auf eine getrennte Frequenz abgestimmt, jeder davon arbeitet aber in der gleichen Art wie der Synthesizer 8 von Figur 1 und stellt ein Freqüenz.spektrum zur Verfügung, wobei er ein periodisches Signal aus dem Hauptoszillator ^- 68 und digitale Signale aus dem Mikroprozessor 58 erhält. Diese, periodischen Grundsignale aus jedem der Synthesizer im sendeseitigen Synthesizerbereich l44 wird in einem Verstärkerbereich 146 in. getrennten Verstärkern verstärkt, und jedes einzelne Verstärkerausgangssignal wird über ein zugehöriges einzelnes Filter, das auf den Durchlaß des speziellen periodischen Grundsignals abgestimmt ist, in die Antenne 22 gespeist. Die abgestimmten Filter sind in einem Filterbereich l48 enthalten. :

■- 34 -

BAD ORIGINAL

A 45 424 m

ch-dö

Ο6. Dezember 1982

Der Empfänger l42 umfaßt eine Mehrzahl von einzelnen Synthesizers, die in einem Synthesizerbereich 150 angeordnet sind; die Anzahl dieser Synthesizer entspricht der Zahl der einzelnen Frequenzen, die gleichzeitig über die Antenne 22 abgestrahlt werden· Diese Empfänger-Synthesizer 150 arbeiten alle in der Weise wie der Synthesizer 28 im Empfänger von Figur 1 und wie die Sende-Synthesizer l44, jeder Empfänger-Synthesizer ist auf eine der ausgesandten Frequenzen abgestimmt. Jeder einzelne Empfänger-Synthesizer gibt eine Ausgangsspannung an den Hybrid-Phasenschieberkreis (106) eines Empfängers 94 im Empfängerbereich 152 ab. Jeder der Empfänger 94 des Empfängerbereichs ist identisch in Aufbau und Wirkungsweise wie der Empfänger 94, der im einzelnen in Figur 4 gezeigt ist. Die Empfangssignale aus der Antenne 24 werden durch einen Verstärker 26 verstärkt und dem Filter (1O4) in jedem der Empfänger 94 zugeführt. Wie bei den Empfänger—

.. Synthesizern sind die Filter (104) für jeden Empfänger

^y auf den Durchlaß eines bestimmten Frequenzbands abgestimmt, auf das auch der zugehörige Empfänger-Synthesizer dieses Empfängers abgestimmt ist. Bei einer vernünftigen Auswahl der gleichzeitig ausgesandten Frequenzen kann eine beträchtliche Verringerung der unerwünschten Effekte von harmonischen Störungen und Störungen durch Intermodulatiön verwirklicht werden.

Claims (6)

1. HOEGER, ^ °i^

   P A T E N T A* N *W A E. T ·Ε *

   • · O O ·· » &■ O β*» · «

   UHLANDSTRASSE 1AcD 7ΟΟΟ STUTTGART ι

   A 45 424 m Anmelderin: Xadar Corporation

   ch-dö 5818 Port Royal Rode

   06. Dezember I982 Springfield, Virginia 22

   USA

   Patentansprüche NACHGEREICHT

   l.y Verfahren· zum Feststellen geophysikalischer Erscheinungen mit Hilfe von. Pulssyntheseradar, gekennzeichnet durch folgende Schritte:

   a. Erzeugung einer Mehrzahl von periodischen Teilsignalen unterschiedlicher Frequenzen mit angenähert wenigstens einem Teil einer Fouriertransformation eines Radarkurzimpulses,

   b. im wesentlichen gleichzeitige Ausseridung der Mehrzahl von periodischen Teilsignalen zur Modulation durch die physikalischen Erscheinungen, ·· .

   c. im wesentlichen gleichzeitiger Empfang der Mehrzahl von periodischen Teilsignalen, von denen jedes einzelne Teilsignal durch die geophysikalischen Erscheinungen moduliert ist,

   d. getrennte Mischung der einzelnen empfangenen periodischen Teilsignalen mit einem Bezugssignal von einer im wesentlichen der ursprünglichen Sendefrequenz der periodischen Teilsignale entsprechenden Frequenz zum Feststellen von für die einzelnen empfangenen periodischen Teilsignale charakteristischen Parametern.

   . ' - 2 BAD ORiG^AL

   A k$ 424 m

   06, Dezember 1982
2. 2. Pulssyntheseradarsystem zum Durchführen des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Sender (84, 92, ΐ4θ) zum Annähern wenigstens eines Teils einer Fouriertransformation eines Radarkurzimpulses, der zur Aussendung in Richtung auf und zur Modulation durch ein geophysikalisches Ziel geeignet ist, durch die Erzeugung einer Mehrzahl von periodischen Teilsignalen, von denen jedes eine eigene diskrete Frequenz aufweist, und einem Empfänger (94, 94n, l42) zum Feststellen der typischen Parameter der einzelnen periodischen Teilsignale durch den Empfang der Mehrzahl der Teilsignale, von denen jedes einzelne durch die geophysikalischen Erscheinungen, die gemessen werden, um eine Ableitung einer Information über die geophysikalischen Erscheinungen zu ermöglichen, moduliert worden ist, dadurch gekenn zeichnet', daß der Sender (84, 92, ΐ4θ) einen Generator (86, 88, 96, 98) für periodische Teilsignale, der zum im wesentlichen gleichzeitigen Erzeugen der Mehrzahl der periodischen Teilsignale dient, und eine Senderendstufe (20, 22), der diese Mehrzahl der periodischen Teilsignale vom Generator (86, 88, 96, 98) zugeführt wird und die eine im wesentlichen gleichzeitige Aussendung der periodischen Teilsignale in Richtung auf die geophysikalischen Erscheinungen bewirkt, und daß der Empfänger (94, 94n, l42) einen Mischer (100, 102, 106, 48, 50, 54) zum getrennten Erzeugen je eines Parametersignals, das für die einzelnen

   , · * ■ ο • to «

   A 45 424 m

   O6. Dezember I982

   ermittelten Parameter jedes einzelnen ausgesandten periodischen Teilsignals durch das Mischen eines ermittelten Signals, das für jedes empfangene, durch die geophysikalischen Erscheinungen modulierte, periodische Teilsignal typisch ist, mit einem Bezugssignal, das eine der ursprünglichen Frequenz des betreffenden durch den Sender (84, 92, l4o) ausgesandten periodischen Teilsignals im wesentliche gleiche Frequenz aufweist, charakteristisch ist, umfaßt. . · .
3. 3· Pulssyntheseradarsystem nach Anspruch 2 mit einer Steuerstufe (6) zum Erzeugen eines periodischen Grundsignals einer einzigen Frequenz für den Sender (84 „ 92, l4O), dadurch gekennzeichnet , daß der Generator (86, 88, 96, 98) für die periodischen Teilsigna.le einen Vielfrequenzgenerator. (comb line generator) (86), der zum Erzeugen eines Signalfrequenzspektrums bei einer Anregung durch das periodische Grundsignal dient, und Filter (88), denen dieses Signalfrequenzspektrum aus dem Vielfrequenzgenerator (86) zugeführt wird, umfaßt, wobei die Filter (88) einen Durchlaß einer Mehrzahl dieser Signale innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbereichs bewirken·
4. 4. Pulssyntheseradarsystem nach Anspruch'2, dadurch geken η zeichnet , daß der Empfänger (94, 94n, l42) eine Mehrzahl von Teilempfängern (94n) umfaßt, deren Zahl wenigstens gleich der Zahl der gleichzeitig durch den Sender (84, 92, l4o) ausgesandten periodischen Teilsignale ist»

   A 45 424 m

   ch-dö

   06. Dezember 1982
5. 5· Pulssyntheseradarsys.tem nach Anspruch 4,

   dadurch gekennzeichnet, daß jeder der Teilempfänger (9^) ein Eingangsfilter (104), das ein Frequenzband einschließlich wenigstens eines der empfangenen periodischen

   W- Teilsignale durchläßt, Phasenschieberkreise (I06),

   die ein Grundbezugssignal mit einer Frequenz, die im wesentlichen gleich der Sendefrequenz des vom Eingangsfilter (104) durchgelassenen periodischen Teilsignals ist, aufnehmen können, wobei die Phasenschieberkreise (1Ö6) ein gleichphasiges Bezugssignal mit der gleichen Frequenz, die das Bezugssignal hat, und ein phasenverschobenes Bezugssignal, das die gleiche Frequenz und eine Phasenverschiebung um 90 gegenüber dem phasengleichen Bezugssignäl aufweist, erzeugt, einen ersten Mischer (50), der die periodischen Teil- -. signale aus dem Eingangsfilter (1O4) und das

   ^ phasengleiche Bezugssignal aufnimmt und mischt,

   und einen zweiten Mischer (52), der das periodische Teilsignal aus dem Eingangsfilter ( 104.) und das phasenverschobene Bezugssignal aufnimmt und mischt, umfaßt.
6. 6. Pulssyntheserädarsystem nach Anspruch 5»

   dadurch gekennzeichnet , daß der Empfänger (94, 9kn) Bezugssignalgeneratoren (100, 102, 150).umfaßt, die im wesentlichen zur gleichen Zeit eine Mehrzahl von Bezugssignalen

   BAD ORIGINAL

   — . 5 —

   A k-5 ^2k m

   06. Dezember 1982

   mit Frequenzen, die den Frequenzen der im wesentlichen gleichzeitig durch den Sender (84j 92, IAO) ausgesendeten periodischen Teilsignalen entsprechen, erzeugt, wobei die Bezugssignalgeneratoren (100, 102, 150) Bezugssignale an jeden,einzelnen der Teilempfänger (94n) abgeben.

   Pulssyntheseradarsystem zum Feststellen geophysikalischer Erscheinungen mit einem Sender (2) zum Annähern wenigstens eines Teils einer Fouriertransformation eines Radarkurzimpulses, der zum Aussenden in Richtung auf und zur Modulation durch ein geophysikalisches Ziel durch ein Erzeugen einer Mehrzahl von·periodischen Teilsignalen geeignet ist, von denen jedes eine eigene diskrete Frequenz aufweist, und einem Empfänger (52) mit Mitteln (24, 26) zum Ermitteln charakteristischer Parameter der einzelnen periodischen Teilsignale durch den Empfang der Mehrzahl der periodischen Teilsignale, von denen jedes durch die zu messenden geophysikalischen Erscheinungen moduliert wurde, um die Ableitung einer Information über die geophysikalischen Erscheinungen zu ermöglichen, gekennzeichnet durch Empfänger (72) mit Eingangsmischern (78) zum Mischen der einzelnen ermittelten modulierten periodischen Teilsignale mit einem Bezugssignal, das eine der ursprünglichen Frequenz des zugehörigen durch den Sender (2) ausgesandten periodischen Teilsignals entsprechende Frequenz aufweist, zum Erzeugen eines Parametersignals durch einen Phasenschieberkreis (80)

   ■ - 6 -■

   A 45 424 πι

   06. Dezember I982

   zum Erzeugen eines gleichphasigen Bezugssignals und einer diskreten Frequenz und eines phasenverschobenen Bezugssignals dieser diskreten Frequenz mit einer Phasenverschiebung von 90 gegenüber dem gleichphasigen Signal, durch einen ersten Mischer (50) zum Misches des gleichphasigen Signals mit dem Parametersignal aus dem Eingangsmischer (78) zum Erzeugen einer gleichphasigen Komponente des Parametersignals, und durch einen zweiten Mischer (54) zum Mischen des phasenverschobenen Bezugssignals mit dem Parametersignal aus dem Eingangsmischer. (78) zum Erzeugen einer phasenverschobenen Komponente des Parametersignals.

   Pulssyntheseradarsystem nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet , daß eine Steuerstufe (6) zum Erzeugen eines periodischen Signals einer einzigen diskreten Frequenz für den Phasenschieberkreis (80) vorgesehen ist.

   Pulssyntheseradarsystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet , daß der Empfänger (72) einen selbständigen Frequenz-Synthesizer (74) zum Erzeugen des Bezugssignals erhält, wobei der selbständige Frequenz-Synthesizer (74) das periodische Grundsignal zugeführt erhält und eine Vervielfachung des periodischen Signals um jede ganze Zahl einer

   A 45 kZk m

   O6. Dezember I982

   Reihe von ganzen Zahlen bewirkt, und daß durch die Steuerstufe (6) ein digitales Signal, das charakteristisch ist für jede der um das periodische Signal vervielfachte ganzen Zahlen, dem selbständigen Frequenz-Synthesizer (7^) zugeführt wird.

   10· Pulssyntheseradarsystem nach Anspruch 9? dadurch gekennzeichnet , daß der Sender Generatoren (8₅ l6) für Teilsignale zum Erzeugen der periodischen Teilsignale durch das Vervielfachen eines periodischen Grundsignals umfaßt, daß die Steuerstufe (6) das digitale Signal und das periodische Grundsignal an die Teilsignalgeneratoren (8, l6) abgibt, daß die Teilsignalgeneratoren (8, l6) einen Synthesizer (8) zum Vervielfachen des periodischen Grundsignals um jede Zahl aus der Reihe von ganzen Zahlen enthält, wobei der Synthesizer (8) einen Eingang (12) für das digitale Signal umfaßt, das für die einzelnen ganzen Zahlen, um die das periodische Grundsignal vervielfachtest, charakteristisch ist.