DE3330672C2

DE3330672C2 -

Info

Publication number: DE3330672C2
Application number: DE3330672A
Authority: DE
Inventors: Serge Chatenay-Malabry Fr Drabowitch
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1982-08-27
Filing date: 1983-08-25
Publication date: 1992-10-08
Also published as: US4853701A; IT8367848A0; GB2186759A; GB8322785D0; NL8302930A; GB2186759B; FR2594274B1; IT1212992B; DE3330672A1; FR2594274A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Impulskompression durch Raumcodierung sowie eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens. Sie ist insbesondere bei Radargeräten anwendbar.

Es sind bereits mit Impulskompression arbeitende Radargeräte bekannt, die im folgenden als herkömmliche Geräte bezeichnet werden, im Gegensatz zu den Geräten, bei denen das erfindungsgemäße Verfahren angewendet wird. Bei den herkömmlichen, mit Impulskompression arbeitenden Radargeräten werden lange Impulse ausgestrahlt, die linear frequenzmoduliert sind, und Signale derselben Form werden empfangen, welche mittels dispersiven angepaßten Filtern oder Korrelatoren komprimiert werden.

Die angegebene einfache Definition der Impulskompression macht bereits verständlich, daß geeignete Empfänger zum Empfangen von komprimierten Impulsen, die gemäß der obigen Beschreibung erzeugt wurden, relativ komplex sind. Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein einfaches Verfahren zur Impulskompression durch Raumcodierung und die dazugehörige Vorrichtung anzugeben.

Gemäß der Erfindung wird ein neues Verfahren zur Kompression von Impulsen angegeben, bei dem der Raum als Umgebung ausgenutzt wird, in der diese Kompression an einem Sendesignal raum-zeitlich und breitbandig stattfindet.

Gemäß der Erfindung ist das Verfahren zur Impulskompression durch Raumcodierung zur Lösung der Aufgabe dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Impulssignale an mehreren Punkten des Raumes durch entlang einem regelmäßigen linienförmigen Anordnungsmuster angeordnete Strahler während einer Zeitspanne τ₁ gleichzeitig ausgestraht werden, wobei die untereinander kohärenten Frequenzen regelmäßig mit einer Zunahme Δf gleich 1/τ₁ von einem Strahler zum nächsten gestaffelt sind, diese Signale zu Zeitpunkten in Phase sind, die durch konstante Zeitintervalle voneinander getrennt sind, welche gleich τ₁ sind, und wobei die von einem beliebigen Ziel zurückgeworfenen Impulssignale dann im Raume komprimiert sind mit einem Kompressionsverhältnis, das gleich der Anzahl N von gleichzeitig ausgestrahlten Signalen ist, und die Dauer τ₂=τ₁/N aufweisen sowie mit einer linienförmigen Antennengruppe oder einer Mehrfachantenne empfangen werden, deren Empfangskanäle je wenigstens ein Bandfilter mit einer Breite NΔf aufweisen.

Bei der Durchführung des Verfahrens wird offensichtlich, daß der Empfänger Vereinfachung gegenüber den herkömmlichen Empfängern aufweist: ein einfaches Bandfilter der Breite NΔf bildet hier ein geeignetes angepaßtes Filter. Aufwendigere angepaßte Filter, d. h. solche, die z. B. eine Verzögerungszeit aufweisen, die frequenzproportional ist, oder Korrelatoren können entfallen.

Gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung ist das Verfahren zur Impulskompression durch Raumcodierung gekennzeichent durch das gleichzeitige Senden einer Mehrzahl von Impulsen an mehreren Punkten eines linienförmigen Anordnungsmusters von Strahlern und mit entlang dem Anordnungsmuster um Frequenzsprünge Δf zunehmender Frequenz, gefolgt von der gleichzeitigen Aussendung einer zweiten Mehrzahl von Impulsen mit Frequenzen, die regelmäßig entlang dem Anordnungsmuster um Frequenzstufen Δf abnehmen, wobei das Zeitintervall zwischen zwei von einem Ziel empfangenen komprimierten Impulsen proportional dem Sinus des Winkels der Richtung dieses Ziels zur Senkrechten auf dem Anordnungsmuster ist.

Bezüglich der Vorrichtung und die Aufgabe durch eine Vorrichtung mit den Merkmalen des Anspruchs 6 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen folgen aus den Unteransprüchen.

Einzelheiten mehrerer Ausführungsformen der Erfindung ergeben sich aus der folgenden Beschreibung von Ausführungsbeispielen und aus der Zeichnung, auf die Bezug genommen wird. In der Zeichnung zeigt:

Fig. 1 ein linienförmiges Anordnungsmuster von N Strahlern, das bei der Erfindung angewendet wird;

Fig. 2 ein Strahlungsdiagramm, welches die frequenzabhängige Abstrahlung einer solchen Anordnung darstellt;

Fig. 3 eine Darstellung der gesendeten und komprimiert empfangenen Impulse in einem Diagramm, das die Entfernung in Abhängigkeit vom Sinus des Winkels darstellt;

Fig. 4 eine Darstellung eines komprimierten Impulses in einem Diagramm, in dem R, der Faktor des Anordnungsmusters, in Abhängigkeit von der Zeit t gezeigt ist;

Fig. 5 eine Darstellung des Spektrums S(f) der gesendeten Impulse;

Fig. 6 eine Darstellung der Funktion R des Anordnungsmusters in Abhängigkeit vom Sinus des Winkels der Zielrichtung;

Fig. 7 ein Diagramm, das die Entfernung r in Abhängigkeit vom Sinus des Winkels darstellt;

Fig. 8 ein schematisches Diagramm, welches den Empfang für den Fall der anderen Ausführungsform darstellt;

Fig. 9 eine Darstellung der Zeit-Winkel-Mehrdeutigkeitsfunktion;

Fig. 10 die Form der Niveaulinien für eine solche Funktion;

Fig. 11 eine Darstellung eines ebenen Anordnungsmusters;

Fig. 12 eine Darstellung eines ebenen bidimensionalen Anordnungsmusters; und

Fig. 13 ein schematisches Blockschaltbild einer bei der Erfindung verwendbaren Frequenzsyntheseschaltung.

Das erfindungsgemäße Verfahren zur Impulskompression durch Raumcodierung besteht darin, daß im allgemeinen Fall gleichzeitig von N Strahlern, die gemäß einem linienförmigen und regelmäßigen Anordnungsmuster geordnet sind, eine Mehrzahl von N Impulsen gesendet wird, deren Frequenzen regelmäßig mit Frequenzintervallen Δf gestaffelt sind, wobei das Ergebnis darin besteht, daß der empfangene Impuls komprimiert ist mit einem Kompressionsverhältnis, das gleich N, also der Anzahl von gesendeten Impulsen ist.

Diese Impulse werden von einem linienförmigen Anordnungsmuster von N Elementarquellen gesendet, welche von N Sendern gespeist werden, wobei die Sendedauer gleich T=1/Δf ist.

Fig. 1 zeigt schematisch ein linienförmiges Anordnungsmuster von N Quellen S₀ bis S_N-1, während Fig. 2 ein Strahlungsdiagramm eines solchen Anordnungsmusters in Abhängigkeit von der Frequenz zeigt. Jede Quelle ist an einen Sender EM₀ bis EM_N-1 angeschlossen.

Im folgenden wird die Funktionstüchtigkeit des erfindungsgemäßen Verfahrens nachgewiesen.

Bei dem in Fig. 1 dargestellten linienförmigen Anordnungsmuster werden folgende Parameter definiert:

a: Teilung des Anordnungsmusters
L: Länge des Anordnungsmusters
λ: Wellenlänge
f: Frequenz
Δf: Frequenzstufe oder -schritt
N: Anzahl von Strahlern
c: Lichtgeschwindigkeit im freien Raum
R: Winkel der Zielrichtung zur Senkrechten auf dem Anordnungsmuster
r: Entfernung des Ziels vom Referenzstrahler
(R): Diagramm eines Elementarstrahlers; es wird angenommen, daß dieses Diagramm allen Strahlern gemeinsam ist und daß der Vektorcharakter die Polarisation bestimmt
An: Wichtungskoeffizient des Strahlers mit dem Rang n
τ₁: Dauer des gesendeten Primärimpulses
τ₂: Dauer eines komprimierten Impulses.

Wie bereits angegeben wurde, werden die Strahler gleichzeitig durch einen Impuls der in Sekunden ausgedrückten Dauer τ₁ beaufschlagt, der also zwischen den Zeitpunkten -τ₁/2 und +τ₁/2 gesendet wird, und zwar mit Frequenzen, die mit arithmetischer Progression längs des Anordnungsmusters zunehmen. Der Strahler mit dem Rang n wird also mit folgender Frequenz gespeist:

fn = fo + nΔf, mit f = 1/τ₁ (1)

Jeder Strahler sendet also ein Spektrum der Breite Δf, das im allgemeinen in Hertz ausgedrückt wird und folgende Form aufweist:

Dieses Spektrum ist in Fig. 2 dargestellt.

Wenn r und R die Polarkoordinaten eines Punktes M darstellen, der im Raum (Fig. 1) weit entfernt ist und sich in der sogenannten Fraunhoffer-Zone befindet, so wird die Kugelwelle, die zwischen den Zeitpunkten -τ₁/2 und +τ₁/2 durch den Strahler mit dem Rang n gesendet wird, im Punkt M mit einer Verzögerung empfangen, die von dem Abstand r_n zwischen diesem Strahler und dem Punkt M abhängt.

Es sei: r_n = r-n_a sin R (3)

Das Feld im Punkt M aufgrund des Strahlers mit dem Rang n hat also folgende Form:

In dieser Gleichung ist die Funktion Rect im Intervall (-1, +1) gleich Eins und außerhalb dieses Intervalls gleich Null.

Das Gesamtfeld im Punkt M ist die Summe der Teilfelder, die von den verschiedenen Strahlern gesendet werden. Wenn die Größenordnungen der in Betracht kommenden Zahlenanwendungen berücksichtigt werden, so kann angenommen werden, daß nur ein vernachlässigbarer Fehler gemacht wird, wenn der sphärische Dämpfungskoeffizient in 1/r_n gleichgesetzt wird mit 1/r, und daß die Teilkugelwellen im Punkte M alle gleichzeitig empfangen werden.

Das im Punkt M empfangene Gesamtfeld kann folgendermaßen ausgedrückt werden:

Darin hat die Skalarfunktion IR die Funktion des räumlich- zeitlichen Faktors des Anordnungsmusters.

Dieser Faktor des Anordnungsmusters wird folgendermaßen geschrieben:

In dieser Gleichung ist der in dem zwischen eckiger Klammern stehende Faktor enthaltene Term nΔf/fo im allgemeinen gegen 1 völlig vernachlässigbar.

Als nicht einschränkendes Beispiel werden folgende Zahlenwerte betrachtet:

n ≦ 100, fo = 3000 MHz, f = 0,1 MHz

Unter diesen Bedingungen ist nΔf/fo kleiner als 3/1000, was als vernachlässigbar angesehen werden kann. Durch diese Approximierung nimmt der Faktor R des Anordnungsmusters folgende Gestalt an:

mit:

x = eⁱ² ^π ^[ ^Δ ^f(t-r/c)+a/ ^λ ^sin ^R ^] (8)

Die Gleichung (7) vermittelt eine Vorstellung von den Energiekonzentrationszonen. Ihr Betrag ist nämlich maximal, wenn alle Terme der Summe in Phase sind:

Δf(t-r/c) + a/λ sn R = 0 (9)

Diese Beziehung definiert im Raum eine Spiralzone, die sich mit der Geschwindigkeit c entfernt. Diese Zone ist in der in Fig. 3 gewählten Darstellung durch ein Geradensegment verdeutlicht, das die Entfernung r in Abhängigkeit vom Sinus R für einen Teilungswert a=λ/2 wiedergibt.

Der primäre Impuls, also der gesendete Impuls, ist zwischen den Ordinatenwerten A und B dargestellt, und seine Dauer τ₁ liegt zwischen den Werten ct-τ₁/2 und ct+τ₁/2. Der komprimierte Impuls ist seinerseits durch einen Streifen dargestellt, der zwischen den Geradensegmenten BC und DE liegt. Dieser Streifen weist eine Breite von cτ₂ auf, worin τ₂ die Dauer des komprimierten Impulses ist; dieser Streifen bewegt sich im Raume mit der Lichtgeschwindigkeit c.

Wenn ein Sendevorgang die Dauer Dτ1 hätte, worin D eine positive ganze Zahl ist, so würde eine Impulsfolge erhalten, die gegeben ist durch:

r-ct = a/λ cτ1 sin R + kc τ1

worin k eine solche ganze Zahl ist, daß

0 ≦k < D (10)

Ein komprimierter Impuls der Impulsfolge ist in Fig. 3 durch den Streifen AG dargestellt.

Wenn die Form des Faktors des Anordnungsmusters für den besonderen herkömmlichen Fall, daß alle Wichtungskoeffizienten gleich sind, explizit angegeben wird, so ergibt sich gemäß Gleichung (7):

worin der Phasenfaktor ist.

Unter Berücksichtigung der Beziehung (8) ergibt sich bis auf den Phasenfaktor folgende Beziehung:

Wenn ein Punkt P betrachtet wird, der in Fig. 3 durch den Abszissenwert R₀ und durch den Ordinatenwert r₀ definiert ist, so wird dort der in Fig. 4 dargestellte Impuls beobachtet, der in dem Diagramm R(r₀, R, t) in Abhängigkeit von der Zeit gezeigt ist. Der lange gesendete Impuls ist durch das Rechteck LSNQ dargestellt, welches sich über eine Dauer τ₁ zwischen der Zeit r₀/c-τ₁/2 und der Zeit r₀/c+τ₁/2 erstreckt, während der komprimierte Impuls I eine wesentlich größere Amplitude als der lange gesendete Impuls aufweist und eine Dauer τ₂ besitzt, die folgendermaßen bestimmt ist:

Das Impulskompressionsverhältnis ist gleich N, also gleich der Anzahl von Strahlern der beim Senden verwendeten linienförmigen Strahleranordnung.

Das Spektrum dieses Impulses ist die Faltung der Fouriertransformierten der beiden Funktionen

und

worin U den Term Δf(t-r/c)+A/λ sin R wiedergibt. Es handelt sich also um die Faltung des durch die Gleichung (2) und Fig. 2 gegebenen Spektrums für einen Impuls der Dauer τ₁, unter Anwendung einer Kammfunktion, welche die Basisfrequenzen darstellt, d. h. die verschiedenen Sendefrequenzen. Man findet also wieder die Summe der Spektren der gesendeten Impulse, nämlich

deren Darstellung in Fig. 5 gegeben ist. Die Breite des Spektrums ist gleich NΔf.

Bei Untersuchung der Fig. 6, welche die Funktion R der Strahleranordnung in Abhängigkeit vom Sinus des Zielrichtungswinkels, also sin R, darstellt, wird ersichtlich, daß für eine gegebene Entfernung r zu einem gegebenen Zeitpunkt t ein Diagramm herkömmlicher Form erhalten wird, mit dem Öffnungswinkel

R_3dB = λ/Na = λL (14)

und einer Hauptkeule in Richtung des Maximums, also

Wenn die Wichtungskoeffizienten nicht gleich sind, sondern in geeigneter Weise nach üblichen Regeln für Strahlergruppen gewählt werden, wobei der erhaltene Impuls die Faltung ψ des in Fig. 6 gezeigten Impulses mit der Fouriertransformierten der Wichtungsfunktion ist, so ergibt sich eine Dämpfung der nahen Seitenzipfel, und die allgemeine Form des gesendeten Impulses ist dann

In dem nun folgenden Zahlenbeispiel werden für die verschiedenen bereits weiter oben definierten Parameter folgende Werte angenommen:

Anzahl von Strahlern N=100
Teilung der Strahleranordnung a=0/2
Trägerfrequenz fo=3000 MHz
Frequenzabstand Δf=100 KHz oder 10 KHz
Dauer des primären Impulses τ₁=10 µs oder 100 µs
Gesamtfrequenzband NΔf=10 MHz oder 1 MHz
Dauer des komprimierten Impulses τ₂=0,1 µs oder 1 µs.

Die Wiederholungsfrequenz hängt nur von der gewünschten Reichweite ab.

Wenn ein Empfang mit einer mehrstrahligen Antenne betrachtet wird, z. B. mit einer Antenne vom FFC-Typ (FFC: Abkürzung für formation de faisceaux par le calcul, d. h. Strahlbildung durch Berechnung), so ergibt sich ein Öffnungswinkel des Strahls von R₀ ≅ 20 Milliradian = 1,2 Grad, und für einen überwachten Bereich zwischen -45° und +45° beträgt die Anzahl N′ von verwendeten Strahlen oder Bündeln ungefähr 70.

Jedem Empfänger RE (Fig. 1) gehen ein Bandpaßfilter Fi der Breite NΔf sowie ein Duplexer DU voraus.

In einer der Fig. 3 gleichenden Darstellung, also Entfernung in Abhängigkeit vom Sinus R, entspricht die Dauer τ₁ des gesendeten Impulses, die etwa 100 µs beträgt, einer Entfernung in der Größenordnung von 30 km, während der komprimierte Impuls mit τ₂=1 µs einer Entfernung von 300 m entspricht.

Es kann untersucht werden, ob bei dem erfindungsgemäßen Verfahren eine Winkel-Entfernungs-Zweideutigkeit auftritt. Beim Mehrfachstrahlempfang ist diese Zweideutigkeit völlig vernachlässigbar, wobei der verbleibende Rest einer Zweideutigkeit durch Monopulsdiagramme beseitigt werden kann, die nach dem Prinzip der Bildung von Strahlen durch Berechnung leicht gefunden werden können. Der restliche Entfernungsfehler ist das Produkt des 3 dB-Öffnungswinkels des Elementarstrahls mit der "Steigung" der Darstellung des Impulses als Spirale, also

Dieser Fehler entspricht der Länge eines komprimierten Impulses.

Durch Anwendung einer anderen Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens kann diese Zweideutigkeit vermieden werden und können gleichzeitig der Winkel und die Entfernung mit einem einzigen Empfänger gemessen werden, der mit einfachen Korrelatoren versehen ist.

Wie einleitend bereits angegeben wurde, wird gleichzeitig eine erste Mehrzahl von Impulsen gesendet, für welche die längs der Sendegruppe gestaffelten Frequenzen von links nach rechts jeweils um Frequenzschritte Δf zunehmen. Anschließend wird eine zweite Mehrzahl von Impulsen gleichzeitig gesendet, bei denen die Frequenzen entlang der sendenden Strahlergruppe von links nach rechts um Frequenzschritte Δf abnehmend gestaffelt sind. Die beiden gemäß der Erfindung gesendeten Spiralen, welche in Fig. 7 gezeigt sind, die die Zeit t in Abhängigkeit von sin R darstellt, sind einander entgegengesetzt geneigt, wobei die erste mit ab und die zweite mit cd bezeichnet ist. Ein Ziel in der Richtung R sendet also zwei Impulse zurück, die einen Zeitabstand

voneinander haben, worin T die Wiederholungsperiode ist.

Wenn Ziele erfaßt werden sollen, die in dieser Richtung liegen, so wird der erste empfangene Impulszug um die Größe ΔT (R) verzögert und mit dem zweiten Impulszug multipliziert, um allein diejenigen Echos in Erscheinung treten zu lassen, die in der Richtung R liegen.

Für den Empfang reicht in diesem Falle ein einziger Empfänger aus, der einer Antenne mit geringer Richtwirkung oder einer omnidirektionalen Antenne zugeordnet ist. Die Energiebilanz des Oberflächenechos ist dann aber N mal ungünstiger als im Falle einer Mehrfachstrahl-Empfangsantenne. Um aber sowohl die durch die erste Lösung als auch die durch die zweite Lösung gegebenen Vorteile zu nutzen, können die beiden Verfahren kombiniert werden, wodurch die Gesamtrichtung des Systems verbessert wird.

Fig. 8 zeigt ein schematisches Diagramm der Empfangsvorrichtung, die für die andere Ausführungsform der Erfindung verwendet werden kann.

Ausgehend von einer Empfangsantenne 1, die eine geringe Richtwirkung aufweist und sogar omnidirektional sein kann, findet man einen Empfänger 2, der die beiden empfangenen komprimierten Impulse I 1, I 2 verarbeitet und sie z.B. als Zwischenfrequenz abgibt. Dieser Empfänger speist zwei Reihen von Kanälen, nämlich einen direkten Kanal 3 und verzögerte Kanäle 40 bis 4N-1. Jeder dieser verzögerten Kanäle umfaßt eine Verzögerungsvorrichtung 50 bis 5N-1. Die jedem Impuls erteilte Verzögerung beträgt

Jeder verzögerte Kanal ist an einen Kohärenzdemodulator 60 bis 6N-1 angeschlossen, der ferner an den direkten Kanal 3 angeschlossen ist. Jeder Demodulator gibt einen Impuls ab, der aus einer bestimmten Richtung stammt und der einer Auswertungsvorrichtung zugeführt wird. Zum Beispiel gibt also der Demodulator 6n einen Impuls 7 ab, der aus der Richtung Rn stammt.

Im Rahmen der vorliegenden Erfindung kann auch die Zeit- oder Entfernungs-Winkel-Mehrdeutigkeitsfunktion untersucht werden. Sie wird erhalten, indem das Ansprechsignal eines Ziels mit den Koordinaten (r, R) bei einem Korrelator untersucht wird, der auf die Richtung R₀ eingestellt ist.

Gemäß Gleichung (16) hat der erste durch das Ziel zurückgeworfene Impuls folgende Form:

und der zweite hat folgende Form:

Der erste Impuls wird um diejenige Größe verzögert, die der Richtung R₀ entspricht:

Dieser Impuls nimmt folgende Form an:

Das Produkt ist maximal für sin R=sin R₀ und für einen solchen Zeitpunkt t₀, daß

Mit

sin R = sin R₀ + ΔR; t = t₀ + Δt

wird das erhaltene Produkt folgendermaßen geschrieben:

Wenn ein Impuls von praktisch gaußscher Form und mit der Breite τ₂ angenommen wird, gilt:

oder

Man findet also eine Zweideutigkeitsfunktion der Dauer τ₂ entsprechend dem komprimierten Impuls, bei einem Öffnungswinkel λ/L (3 dB-Breite).

Fig. 9 ist eine Darstellung dieser Zweideutigkeitsfunktion im Raume, während Fig. 10 den Verlauf der Niveaulinien für Impulse gemäß sin x/x zeigt.

In den Hauptebenen ergibt sich (sin x/x)².

Ferner ist zu beachten, daß für Mehrfachstrahlempfang die Winkelauflösung verbessert wird, denn das vorgenannte Diagramm gemäß Fig. 9 muß multipliziert werden mit dem Empfangsdiagramm:

Vorstehend wurde ein Verfahren zur Impulskompression durch Raumcodierung beschrieben, bei welchem gleichzeitig von mehreren Punkten des Raumes Signale abgestrahlt werden, die durch eine Frequenz gekennzeichnet sind, die von einem Punkt zum nächsten regelmäßig und zunehmend variieren. Dabei bilden die Strahler eine linienförmig angeordnete Gruppe.

Es kann aber auch eine Mehrzahl von linienförmigen Strahlergruppen übereinander angeordnet werden, um ein ebenes Anordnungsmuster zu bilden. Fig. 11 zeigt schematisch ein solches Anordnungsmuster, das z. B. N linienförmige, übereinander angeordnete Gruppen der in Fig. 1 gezeigten Art enthält. Diese linienförmigen, übereinander angeordneten Gruppen 0, 1, 2 . . . (N-1) werden parallel zueinander durch Sender EM 0 . . . EM(N-1) gespeist, und zwar entsprechend dem unter Bezugnahme auf Fig. 1 erläuterten Prinzip, so daß die auf derselben Senkrechten So 0, So 1 . . . liegenden Strahler mit derselben Frequenz betrieben werden, während von einer Senkrechten zur nächsten die Frequenzen um einen Frequenzsprung Δf variieren, wobei die Strahler So_(N-1) bis S_M(N-1) in der letzten senkrechten Spalte am rechten Ende der Fig. 11 mit der Frequenz fo+(N-1)Δf gespeist werden.

Wenn den verschiedenen Strahlern Phasenschieber zugeordnet werden, so wird mit der Impulskompression eine elektronisch bewirkte senkrechte Verschwenkung, also Höhenwinkelverschwenkung, kombiniert.

Durch eine andere Gruppierung der Strahlergruppen und entsprechende Speisung derselben kann ferner ein sogenanntes zweidimensionales Anordnungsmuster der Strahler erhalten werden, mit N Spalten und M Zeilen, wie es in Fig. 12 dargestellt ist. Geometrisch unterscheidet sich dieses Gruppierungsmuster nicht von der Darstellung nach Fig. 11. Es unterscheidet sich jedoch durch die Art seiner Speisung. Die Strahler werden nämlich mit Frequenzen gespeist, die zeilenweise regelmäßig um den Frequenzsprung Δf zunehmen, so daß ein Strahler Smn, der an der Kreuzung der Zeile m mit der Spalte n liegt, mit folgender Frequenz gespeist wird:

fmn = fo + (n-1)NΔf + mΔf

Der von einer solchen Gruppierung gesendete Impuls wird flächenartig komprimiert mit einem Kompressionsverhältnis τ₂/τ₁=N · M.

In der vorstehenden Beschreibung wurde angegeben, daß die betrachteten Impulssignale kohärente, reine und stabile Frequenzen aufweisen und sich zu Zeitpunkten in Phase befinden, die durch konstante und gleiche Zeitintervalle voneinander getrennt sind. Derartige Signale werden in einer Frequenzsyntheseschaltung erzeugt, deren Ausbildung relativ einfach ist und als Beispiel in Fig. 13 angegeben ist, die ein schematisches Blockschaltbild zeigt.

Die dort gezeigte Syntheseschaltung umfaßt einen Referenzgenerator 130, der Referenzsignale mit stabiler Frequenz abgibt. Er ist quarzgesteuert und gibt die Referenzsignale an alle Untergruppen ab, welche die in Fig. 13 gezeigte Syntheseschaltung enthält. Dieser Generator steuert somit die Syntheseschaltung 133, welche die Lokalschwingungen mit Frequenzagilität erzeugt, welche ein Verteiler 134 dann einerseits an den betreffenden Radarempfänger und andererseits an einen Seitenbandmischer 135-136-137 verteilt, die jeweils in die Kanäle I bis N eingefügt sind, welche die elementaren Antennen speisen, aus denen die linienförmige Strahlergruppe bei dem erfindungsgemäßen Radargeräte gebildet ist. Der erste Kanal I speist z. B. die mittlere Antenne AC ausgehend von dem Mischer 135, während die anderen Kanäle jeweils die beiden Antennen speisen, die symmetrisch in bezug auf die zentrale Antenne liegen. Die anderen Mischer 136, 137 sind somit jeweils über ihre beiden Ausgänge mit den Antennen verbunden, die symmetrisch in bezug auf die zentrale Antenne angeordnet sind, so daß der Mischer 136 die Antennen A_c-1 und A_c+1N speist und der Mischer 137 im Kanal M die Antennen A_c- und A_c+ speist. Der Impulsgenerator BF 132 gibt an die verschiedenen Kanäle die Frequenzerhöhungen Δf bis NΔf ab und wird ebenfalls durch den Referenzgenerator 130 gesteuert, ebenso wie der den Generator 132 steuernde Synchronisationsimpulsgenerator 131.

Claims

1. Verfahren zur Impulskompression durch Raumcodierung, dadurch gekennzeichnet, daß mehrere Impulssignale an mehreren Punkten des Raumes durch entlang einem regelmäßigen linienförmigen Anordnungsmuster (RL) angeordnete Strahler (Si) während einer Zeitspanne τ₁ gleichzeitig ausgestrahlt werden, wobei die untereinander kohärenten Frequenzen regelmäßig mit einer Zunahme Δf gleich 1/τ₁ von einem Strahler zum nächsten gestaffelt sind, diese Signale zu Zeitpunkten in Phase sind, die durch konstante Zeitintervalle voneinander getrennt sind, welche gleich τ₁ sind, und wobei die von einem beliebigen Ziel zurückgeworfenen Impulssignale dann im Raume komprimiert sind mit einem Kompressionsverhältnis, das gleich der Anzahl N von gleichzeitig ausgestrahlen Signalen ist, und die Dauer τ₂=τ₁/N aufweisen sowie mit einer linienförmigen Antennengruppe (RL) oder einer Mehrfachantenne empfangen werden, deren Empfangskanäle (Vi) je wenigstens ein Bandfilter (Fi) mit einer Breite NΔf aufweisen.

2. Impulskompressionsverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das gleichzeitige Ausstrahlen an mehreren Punkten des Raumes durch eine Gruppe von regelmäßigen linienförmigen Anordnungsmustern (RLi) erfolgt, die zueinander parallel sind, konstante Abstände aufweisen und ein ebenes Anordnungsmuster bilden, worin die linienförmigen Anordnungsmuster (RLi) parallel gespeist werden.

3. Impulskompressionsverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Strahler (Si) mit Frequenzen gespeist werden, die von Zeile zu Zeile um eine Frequenzstufe Δf zunehmen, wobei ein zweidimensionales Anordnungsmuster von NM Strahlern gebildet ist, worin N die Anzahl von Strahlern pro linienförmiger Strahlergruppe (RLi) und M die Anzahl von Zeilen von linienförmigen Strahlergruppen ist und wobei ein Strahler fmn an der Kreuzung der m-ten Zeile und der n-ten Spalte mit der Frequenz fmn = fo + (n-1) NΔf + nΔfgespeist wird und der empfangene komprimierte Impuls die Form einer Fläche mit einem Kompressionsverhältnis (τ₂/τ₁) von N · M aufweist.

4. Impulskompressionsverfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß während einer Zeit 1/Δf eine erste Anzahl von Impulssignalen gleichzeitig aisgestrahlt wird, deren Frequenzen regelmäßig in Richtung zu zunehmenden Frequenzen in Frequenzschritten Δf gestaffelt sind, gefolgt vom gleichzeitigen Ausstrahlen einer zweiten Anzahl von Impulssignalen während derselben Zeit 1/Δf, deren Frequenzen regelmäßig und in Richtung von abnehmenden Frequenzen in Schritten Δf gestaffelt sind, wobei die von einem beliebigen Ziel zurückgeworfenen Impulssignale im Raume komprimiert werden, und zwar für die erste Anzahl und für die zweite Anzahl mit einem Kompressionsverhältnis τ₂/τ₁, das gleich der Anzahl von gleichzeitig für die eine oder andere Anzahl ausgestrahlten Signalen ist.

5. Impulskompressionsverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Zeitintervall, welches zwei komprimierte Impulse trennt, die von einem Ziel aus der einen bzw. anderen Anzahl von Signalen empfangen werden, eine Winkelinformation bezüglich des Ziels beinhaltet.

6. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzahl von Sendern (EM₀ bis EM_N-1) umfaßt, die jeweils ein Impulssignal auf einer bestimmten Frequenz senden, wobei diese Frequenzen regelmäßig mit gleichen Frequenzabständen entlang einer sie aussendenden linienförmigen Anordnung (RL) von Strahlern (S₀ bis S_N-1) gestaffelt sind, und wobei das komprimierte Signal empfangen wird durch eine linienförmige Antennengruppe (RL) oder eine Mehrfachstrahlantenne, welche Empfangskanäle (Vi) speist, die wenigstens einen Duplexer (Dni), ein Bandfilter (Fi) und einen Empfänger (REi) enthalten, wovon das Bandfilter eine Breite NΔf aufweist.

7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzahl von linienförmigen regelmäßigen und zueinander parallel mit konstanten Abständen (P) angeordneten Gruppierungen von Strahlern (Sii) und eine Anzahl von Sendern (EM₀ bis EM_N-1) umfaßt, welche die verschiedenen Strahler in den regelmäßigen linienförmigen Gruppierungen parallel speisen.

8. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzahl von regelmäßigen linienförmigen und zueinander parallel in konstanten Abständen angeordnete Gruppierungen (RLi) und eine erste Anzahl von Sendern (EM₀ bis EM_N-1) umfaßt, welche die in den linienförmigen Gruppierungen angeordneten Strahler speisen, sowie eine zweite Mehrzahl von Sendern (E′M₀ bis E′M_M-1) umfaßt, welche die genannten linienförmigen Gruppierungen speisen, und zwar mit von Zeile zu Zeile jeweils um einen Frequenzsprung Δf zunehmenden Frequenzen.

9. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Anzahl von Sendern (EM₀ bis EM_N-1) umfaßt, die jeweils während einer ersten Zeitspanne (1/Δf) ein Impulssignal senden, dessen Frequenz längs des Anordnungsmusters von Strahlern jeweils um eine Stufe (Δf) zunimmt, und während einer zweiten Zeit (1/Δf) ein Impulssignal sendet, dessen Frequenz längs des Anordnungsmusters von Strahlern jeweils um eine Frequenzstufe (Δf) abnimmt, und einen einzigen Empfänger (2) umfaßt, der an eine Empfangsantenne (1) mit geringer Richtwirkung angeschlossen ist, welche nacheinander die beiden im Raume komprimierten Impulse (I₁, I₂) empfängt, wobei ein erster Empfangskanal (3) die genannten Impulse (I₁, I₂) direkt empfängt, ein zweiter Empfangskanal (4) unterteilt ist in eine Anzahl von parallelen Kanälen (4₀ bis 4 _N-1), die jeweils eine Verzögerungsvorrichtung (5₀ bis 5 _N-1) umfassen, welche den ersten empfangenen Impuls (I₁) um eine Verzögerungszeit verzögert, die gleich dem Zeitintervall zwischen dem ersten Impuls (I₁) und dem zweiten Impuls (I₂) ist, und wobei eine Anzahl von Kohärenzdemodulatoren (6₀ bis 6 _N-1) vorgesehen ist, die zum einen mit dem Empfangskanal (3) und zum anderen mit der Anzahl von verzögerten Empfangskanälen (4₀ bis 4 _N-1) verbunden sind, und Echos (7) abgeben, welche sich in der erforschten Richtung (0) befinden, die dem Zeitintervall zwischen den beiden Impulsen (I₁, I₂) entspricht.