DE3410167C2 - Anordnung zur Frequenzstabilisierung eines gepulsten Impatt-Oszillators - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Frequenzstabilisierung eines Oszillators nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Eine solche Anordnung ist bereits aus der DE 28 48 148 A1 bekannt.

Der Oszillator dieser bekannten Frequenzstabilisierungsanordnung dient als Sendeoszillator in einer Sende/Empfangseinrichtung in Form eines Radargeräts, bei dem die Empfangssignale mit dem frequenzstabilisierten Signal eines Lokaloszillators in einem Empfangsmischer auf eine Zwischenfrequenz herabgemischt werden.

Aus dem Lehrbuch von H. Meinke und F. W. Gundlach: "Taschenbuch der Hochfrequenztechnik", (Springer Verlag, Berlin/Heidelberg/New York, 1968) S. 1509-1513 ist ferner eine Frequenzregelschaltung mit einem Frequenzdiskriminator bekannt, der sich im vorgesehenen Arbeitsbereich oberhalb der Sollfrequenz wie ein Hochpaß verhält, wobei Signalimpulse mit zu hoher Signalfrequenz an einem Kondensator eine Spannung erzeugen, deren Größe von der Frequenz­ verstimmung abhängt. Unterhalb der Sollfrequenz verhält sich der Frequenzdiskriminator dagegen wie ein Tiefpaß, wobei Signalim­ pulse mit zu niedrigerer Signalfrequenz an einem weiteren Kondensator eine Spannung mit entgegengesetzten Vorzeichen erzeugen, deren Größe ebenfalls von der Frequenzverstimmung abhängt.

Die Frequenzstabilität eines inkohärenten Radarsensors wird bestimmt durch die Zeit- und Temperaturdrift der Lokaloszillatorfrequenz und durch die Frequenzdrift des Sendeoszillators. Die Frequenzdrift des Lokaloszillators kann mit geeigneten Kompensationsschaltungen im Bereich unter 10 MHz gehalten werden. Setzt man als Sendeoszilla­ tor gepulste Impatt-Oszillatoren ein, so ergeben sich Frequenzverschiebungen um eine gewählte Betriebsfrequenz von bis zu 1 GHz. Bei Empfängern mit geringen ZF-Band­ breiten führt diese Frequenzdrift des Senders zum Ausfall des Radarsensors. Kohärent arbeitende Sensoren, bei denen sowohl der Lokaloszillator als auch der gepulste Sende­ oszillator an eine Referenzfrequenz gebunden sind und somit nicht in der Frequenzlage auseinander driften können, sind aufwendig und teuer.

Aufgabe der Erfindung ist es daher, eine Anordnung zur Frequenzstabilisierung von Impatt-Oszillatoren, insbe­ sondere in der Anwendung bei inkohärenten Radarsensoren, anzugeben, welche nur geringen Aufwand erfordert.

Die Erfindung ist im Patentanspruch gekennzeichnet.

Die Erfindung geht aus von der Überlegung, daß die ZF- Frequenz stabil gehalten werden muß, bedingt durch eine geringe ZF-Bandbreite. Erfindungsgemäß wird der Sendekreis an den stabilen (CW-)Lokaloszillator angebunden. Dadurch wird die Frequenzdrift des Senders nicht größer als die Frequenzdrift des Lokaloszillators. Mit den üblichen Stabilisierungsmaßnahmen am Lokaloszillator können alle postalischen Auflagen, sowie die Einhaltung eines vor­ gesehenen Frequenzbandes erfüllt werden. Der ZF-Kreis kann schmalbandig ausgeführt werden, was zur Verbesserung der Systemdaten beiträgt.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der Figuren näher erläutert.

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild einer erfindungsgemäßen Anordnung, hier ein inkohärenter Radarsensor mit dem Impatt-Oszillator Imp. Osz. als Sendeoszillator, dem Lokaloszillator LO, einer Antenne mit Sende/Empfangsweiche (Zirkulator) usw. Die beiden weiteren Zirkulatoren mit Richtungsleitung dienen zur Entkopplung der Oszillatoren.

Ein Taktsignal PRF steuert einen Modulator Imp. Mod., der den Impatt-Oszillator mit dem benötigten Betriebspulsstrom versorgt. Das Sendesignal spricht über die Sende/Empfangs­ weiche zum Teil in den Empfängerkreis über, wo am Ausgang des Empfangsmischers (Mischer) ein ZF-Signal entsteht. Dieses wird über einen rauscharmen Vorverstärker auf einen Hochpaß und einen Tiefpaß geführt. Die Durchlaßcharakte­ ristik dieser beiden Filter ist derart gewählt, daß sie jeweils den oberen bzw. den unteren Randbereich der ZF-Bandbreite überdeckt, vgl. Fig. 2.

Hier wird die Frequenzablage von der ZF-Sollfrequenz geprüft. Ist die ZF-Istfrequenz zu hoch oder zu tief, so steht am Ausgang eines der beiden Filter ein pulsförmiges Stellsignal an. So läßt sich die Richtung ermitteln, in die der Sendeoszillator in der Frequenz nachgestellt werden muß. Das Stellsignal ist einem Regler zugeführt, welcher die Grundeinstellung des Modulators Imp. Mod. ändert.

Das Stellsignal steht taktweise so lange am Regler an, wie die ZF-Sollfrequenz nicht erreicht ist. Der Nachstellvor­ gang des Impatt-Oszillators findet somit mit jedem PRF-Takt statt, sobald eine Frequenzabweichung der ZF von ihrem Sollwert am Ausgang des Hochpaß oder des Tiefpaß signalisiert wird.

Bei den üblichen sehr kurzen Sendeimpulsen (50 ns) ist ein Nachstimmen der Frequenz innerhalb der Sendepulsbreite nicht möglich. Mittels einer Taktlogik wird daher vorzugs­ weise sichergestellt, daß der Nachstellvorgang, also die Änderung der Grundeinstellung des Modulators, außerhalb der Sendezeit bei abgeschaltetem Impatt-Oszillator erfolgt. Das Stellsignal wird dazu im Regler zwischengespeichert.

In bevorzugter Ausführung der Erfindung enthält der Regler einen digitalen Zähler. Dessen Zählerstand wird durch ein pulsförmiges Stellsignal vom Tiefpaß her um eins erhöht, bei einem Stellsignal vom Hochpaß her um eins erniedrigt. Der Zählerstand bleibt erhalten bis ein weiteres puls­ förmiges Stellsignal auftritt; der Zähler weist also eine Speicherwirkung auf. Der Zählerstand wird bei abgeschalte­ tem Impatt-Oszillator abgefragt. Er wird in einem Digital/Analog-Wandler in eine Gleichspannung für die Grundeinstellung des Modulators Imp. Mod. gewandelt. Bei größeren Frequenzabweichungen der ZF ergibt sich eine treppenförmige Änderung dieser Gleichspannung, da jedes pulsförmige Stellsignal vom Ausgang eines der beiden Filter den Zählerstand weiter herauf- oder herabsetzt, bis die ZF-Sollfrequenz erreicht ist. Die Sollfrequenz kann jedoch innerhalb weniger Takte erreicht werden.

Da die Frequenznachführung taktweise, stufenweise und nur bei ausgeschaltetem Sendeoszillator erfolgt, kann kein kritischer Regelfall eintreten, der zum Schwingen des Regelkreises führen würde.

Claims (1)

1. Anordnung zur Frequenzstabilisierung eines Oszillators, welcher als Sendeoszillator in einer Sende/Empfangseinrichtung, insbesondere in einem Radarsensor dient, wobei Empfangssignale mit dem frequenzstabilisierten Signal eines Lokaloszillators in einem Empfangsmischer auf eine Zwischenfrequenz herabgemischt werden, gekennzeichnet durch folgende Merkmale:

   • - der Sendeoszillator ist ein gepulster Impatt-Oszillator;
   • - das vom Impatt-Oszillator (Imp. Osz.) erzeugte Sendesignal spricht zu einem Teil in den Empfängerkreis über, wo ein ZF- Signal am Ausgang des Empfangsmischers (Mischer) erzeugt wird;
   • - das ZF-Signal ist über einen rauscharmen Vorverstärker zum einen auf einen Hochpaß, zum anderen auf einen Tiefpaß ge­ führt;
   • - die Durchlaßcharakteristik von Hochpaß und Tiefpaß ist derart gewählt, daß sie jeweils den oberen bzw. den unteren Rand­ bereich der ZF-Bandbreite überdeckt;
   • - ein bei zu hoher oder zu tiefer ZF-Istfrequenz am Ausgang eines der beiden Filter (Hochpaß, Tiefpaß) anstehendes puls­ förmiges Stellsignal ist einem Regler zugeführt, welcher die Grundeinstellung eines dem Impatt-Oszillator (Imp. Osz.) zuge­ ordneten Modulators (Imp. Mod.) nachstellt;
   • - das Stellsignal im Regler wird zwischengespeichert und der Nachstellvorgang erfolgt bei abgeschaltetem Impatt-Oszillator;
   • - der Regler enthält einen digitalen Zähler, dessen Zählerstand durch ein pulsförmiges Stellsignal am Ausgang des Tiefpaß um eins erhöht und durch ein pulsförmiges Stellsignal am Ausgang des Hochpaß um eins erniedrigt wird, und der Zählerstand wird in einem Digital/Analog-Wandler in eine Gleichspannung für die Grundeinstellung des Modulators (Imp. Mod.) gewandelt.