DE3445897C2 - Radaranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einer Radaranlage der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Art.

Eine derartige Radaranlage ist beispielsweise in der DE 25 50 699 A1 und der US 44 04 561 beschrieben. Der zweite Koppler, der nur für Empfangssignale wirksam ist, ist als variabler Leistungskoppler ausgeführt. Die über einen Ausgang des zweiten Kopplers einem Empfänger zugeführten Signale entsprechen dem Empfang über ein kombiniertes Diagramm, dessen Form, insbesondere dessen untere Diagrammkante, durch Variation der Signalkopplung in dem zweiten Koppler variabel einstellbar und damit optimal an die jeweilige Cluttersituation anpaßbar ist. Über einen zweiten Empfänger, der an den zweiten Ausgang des variablen Kopplers angeschlossen ist, kann dann zusätzlich eine Unterscheidung von hoch- und tieffliegenden Zielen getroffen werden, je nachdem, ob das Ziel in dem einen oder dem anderen oder in beiden Empfängern detektiert wird.

Aus der Druckschrift Skolnik, Merrill, I.: Radar Handbook New York: McGraw-Hill, 1970, S. 5-19; S. 22-4 ist ein sogenanntes Stacked-Beam-Radar bekannt. Dabei wird ein um die Azimutachse drehbarer Antennenreflektor von mehreren übereinander angeordneten Sende-/Empfangs-Strahlerelementen gespeist, die alle im wesentlichen dasselbe Antennendiagramm, z. B. Keulenform, besitzen. Mit einer solchen Anordnung ist eine räumliche Abtastung möglich.

Aus der Druckschrift Skolnik, Merrill, I.: Introduction to Radar Systems New York: McGraw-Hill, 1980, 2. Aufl., S. 545/546 ist es an sich bekannt, für eine Interferometeranordnung den Elevationswinkel aus der Phasendifferenz der von unterschiedlichen Antennenelementen empfangenen Echosignale zu verwenden.

Aus der US-44 04 561 ist weiterhin eine Radaranlage mit einem Sende-/Empfangs-Strahlerelement und einem zusätzlichen Empfangselement bekannt. Bei den empfangenen Echosignalen erfolgt nach einer Signalauswertung mit Hilfe zweier Quadratur-Phasendetektoren eine Bestimmung der Phasendifferenz zwischen den Echosignalen. Daraus wird der Elevationswinkel eines Zieles bestimmt.

Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Radaranlage der eingangs angegebenen Art für eine genauere Zielelevationsbestimmung, vor allem im Bereich des oberen Diagramms, zu erweitern.

Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist durch die kennzeichnenden Merkmale des Patentanspruchs gegeben.

Durch die Erfindung wird mit geringem Mehraufwand die bei der bekannten Anlage bereits gegebene Anpassungsmöglichkeit an die Bodencluttersituation in vorteilhafter Weise verknüpft mit einer über einen weiten Bereich möglichen Elevationsbestimmung und damit einer Zielhöhenermittlung. Die Trennung von Amplitudenauswertung in einem unteren und Phasenauswertung in einem oberen Elevationsbereich ist für stacked-beam Antennen an sich bekannt.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung noch veranschaulicht. Dabei zeigt

Fig. 1 den prinzipiellen Aufbau einer Radaranlage,

Fig. 2 Amplituden und Phasenbeziehungen als Funktion des Elevationswinkels.

Die Sendesignale des Senders S werden über einen Sende-/Empfangs-Umschalter TR einem ersten Koppler K1 zugeführt. Dieser teilt die Sendeenergie auf zwei Primärstrahlerelemente SK, SC1 einer Reflektorantenne R auf, denen die Antennendiagramme DK und DC1 entsprechen. Im Empfangsfall werden die über die Diagramme DK und DC1 empfangenen Echosignale dem Koppler K1 zugeführt und zu einem Summen- und einem Differenzsignal Σ bzw. Δ zusammen­ gefaßt. Diese beiden Signale werden auf zwei Eingänge eines variabel einstellbaren Kopplers K2 gegeben, an dessen Ausgängen dann zwei Signale K′ und C1′ abgreifbar sind, die dem Empfang über zwei kombinierte Diagramme, die je nach Einstellung des Kopplers mehr oder weniger stark von den Diagrammen DK und DC1 abweichen, entsprechen, wobei das dem Signal C1′ entsprechende Kombinationsdia­ gramm oberhalb des K′ entsprechenden Diagramms liege. Die beiden Signale K′ und C1′ werden zur Auswertung zwei Empfängern E1 und E2 zugeführt. Soweit entspricht die Anordnung der bekannten Radaranlage.

Zusätzlich ist bei der Radaranlage als Einrichtung zur Erzeugung eines weiteren Antennendiagramms DC2, welches höher liegt als das Diagramm DC1 und sich mit diesem teilweise überlappt, ein weiteres Antennenelement SC2 vor dem Antennenreflektor R angeordnet, das nur für den Empfang von Echosignalen vorgesehen ist und direkt mit einem weiteren Empfänger E3 verbunden ist.

Die Empfängerausgangssignale werden einer Quadratur (I/Q)- Demodulation unterzogen und digitalisiert. Nach Vorver­ arbeitung in einem Zielprozessor PR liegen die einzelnen Zielmeldungen mit zusätzlicher Information über Amplituden AK′, AC1′, AC2 und Phasenlagen ΦK′, ΦC1′ und ΦC2 am Aus­ gang des Prozessors vor. Die Information über ΦK′ ist für die hier angewandte Elevationsbestimmung nicht erforder­ lich und kann daher entfallen.

Aus den Amplituden AK′, AC1′, AC2 wird durch qualitativen Vergleich (≷) eine elevationale Grobortung vorgenommen.

Nach Maßgabe dieser Grobortung wird entschieden, ob die Elevationsbestimmung aus Amplitudenverhältnissen oder aus Phasenbeziehungen oder aus beiden mit anschließender Mittelung gebildet wird. Als Ergebnis der Grobortung gibt die erste Vergleichseinrichtung V ein Auswahlsignal W an weitere Vergleichseinrichtungen EL, welche nach Maßgabe des Ergebnisses der Grobortung die Elevationsbestimmung aus Amplitudenverhältnissen und/oder Phasenbeziehungen vornehmen. Das zugrunde liegende Prinzip sei im folgenden unter Aufteilung des Elevationsbereichs in drei Sektoren I, II, III veranschaulicht, wobei die in Fig. 2 skizzier­ ten Diagramme als Beispiel zugrunde gelegt sind. In der Fig. 2 ist für die drei Antennendiagramme, bei denen für das untere (DK′) eine schmale Keulenform, für das mittlere und das obere (DC1′, DC2) eine cosec²-ähnliche Form an­ genommen ist, der Antennengewinn über dem Elevationswinkel R aufgetragen. Zusätzlich eingetragen ist für größere Elevationswinkel die Phasendifferenz ΔΦ = ΦC2 - ΦC1′.

Elevationssektor I:
AK′, AC1′ vorhanden
AC2 nicht vorhanden
Elevationsbestimmung mit der Beziehung

Elevationssektor II:
AC1′<AC2 vorhanden
AK′<AC2 oder gar nicht vorhanden
Elevationswinkelbestimmung mit

(evtl. zusätzlich mit ΦC2-ΦC1′)

Elevationssektor III:
AC2<AC1′
Elevationswinkelbestimmung mit ΦC2-ΦC1
(teilweise zusätzlich mit AC2-AC1′).

Im oberen Teil des Sektors II und im anschließenden unteren Teil des Sektors III kann die Elevationsbestimmung sowohl über die Amplitudenverhältnisse als auch über die Phasendifferenz mit zufriedenstellender Genauigkeit erfolgen.

Für andere Diagrammformen können sich vor allem bei der Grobortung andere Kriterien ergeben. Die erste Vergleichs­ einrichtung V und die weiteren Vergleichseinrichtungen EL können ohne Einschränkung ihrer Funktion in einem Geräte­ teil vereinigt werden.

Claims (1)

1. Radaranlage mit einem elevationalen Doppel-Diagramm, wobei

   • - bezogen auf die Elevationsrichtung, das untere Diagramm eine Keulenform und
   • - das obere Diagramm eine cosec²-ähnliche Form besitzt,
   • - zwei je einem der beiden Diagramme zugeordnete Sende-/Emp­ fangskanäle vorhanden sind, mit einem ersten Koppler zur Aufteilung der Sendeenergie auf die beiden Kanäle und einem zweiten Koppler im Zuge der Empfangskanäle, dessen beide Ausgänge mit je einem von zwei Empfängern verbunden sind mit Mitteln zur Einstellung der Signalkopplung und Empfangsteil und
   • - die Empfänger als Quadraturempfänger ausgeführt sind und die Empfängerausgangssignale digitalisiert werden, dadurch ge­ kennzeichnet,
   • - daß zusätzlich eine nur als dritter Empfangskanal für Echo­ signale vorgesehene Einrichtung (SC2) mit einem daran ange­ schlossenen dritten Empfänger (E3) vorhanden ist,
   • - daß die Einrichtung (SC2) ein oberhalb des oberen Diagramms (DC1) gelegenes Empfangs-Diagramm (DC2), das ebenfalls eine cosec²-ähnliche Form besitzt und das mit dem oberen Diagramm (DC1) teilweise überlappt, besitzt,
   • - daß eine erste Vergleichseinrichtung (V), die aus den Amplituden von Zielmeldungen in einem oder mehreren Emp­ fängern eine elevationale Grobortung vornimmt, vorhanden ist und
   • - daß weitere Vergleichseinrichtungen (EL) vorhanden sind, die nach Maßgabe der ersten Vergleichseinrichtung (V) die Empfänger­ ausgangssignale auswerten und eine Elevationsbestimmung durchführen, wobei
     • - im oberen Elevationsbereich die Phasenbeziehungen,
     • - im mittleren Elevationsbereich die Phasenbeziehungen als auch die Amplitudenverhältnisse, und
     • - im unteren Elevationsbereich die Amplitudenverhältnisse ausgewertet werden.