DE3943459A1 - Zielverfolgungsradarsystem - Google Patents
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf ein Zielverfolgungsradarsystem
und betrifft insbesondere ein statisch geteiltes
Zielverfolgungsradarsystem, kurz "Folgeradar"
genannt, d. h. auf ein Radarsystem, bei dem die Richtwirkung
durch Simultanvergleich von Signalen ermittelt
wird, die an getrennten Ausgängen der Antennenanordnung
abgenommen werden.
Bei einem typischen statisch geteilten Folgeradar,
das in der englischen Fachsprache auch als "static-split
tracking radar system" bezeichnet wird, wird ein Ziel mit
Hilfe einer Mehrelementantenne verfolgt, die eine Anzahl
von HF-Ausgangsgrößen liefert. Diese Ausgangsgrößen
können addiert und subtrahiert werden, um ein Summensignal
und mindestens ein Differenzsignal zu erzeugen, die
dann in einem Mehrkanalempfänger verarbeitet werden, und
der sich ergebenden Zwischenfrequenz(ZF)-Ausgangsgrößen
werden dann in der Amplitude und/oder Phase verglichen,
so daß mindestens ein Ausgangssignal entsteht, welches
die Richtung des Ziels relativ zur Antenne angibt.
Erdacht wurde bereits ein Folgeradar, das sich auszeichnet
durch eine Antennenanordnung, die eine Anzahl
von Ausgangsgrößen liefert, eine Einrichtung, die aus
den Antennenausgangsgrößen ein Summensignal ableitet, das
die Summe der Antennenausgangsgrößen darstellt, und ein
Differenzsignal ableitet, das die Differenz der Antennenausgangsgrößen
darstellt, einen Empfänger zur Verarbeitung
der Summen- und Differenzsignale zur Erzeugung entsprechender
ZF-Summen- und -Differenzsignale, eine Einrichtung
zum Vergleichen des ZF-Summensignals mit dem Ausgangssignal
eines Oszillators in einem ersten Phasenregelkreis
und Verwendung des resultierenden Signals zur
Steuerung der Oszillatorfrequenz, so daß der Oszillator
von der Frequenz des ZF-Summensignals mitgenommen wird,
und einen phasensensitiven Detektor zum Vergleichen des
ZF-Differenzsignals mit dem Ausgangssignal des Oszillators
zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das die Richtung
eines Ziels gegenüber der Antenne darstellt.
Auf diese Weise wirkt der Phasenregelkreis als
schmales Bandfilter, das eine einzige Zwischenfrequenz
(ZF) auswählt, und auf diese Weise zu einer Mehrziel-
oder Mehrtargetdiskriminierung (MZD) beiträgt, d. h. zur
Diskriminierung zwischen Zielen oder Targets, die verschiedene
Dopplerverschiebungen haben.
Der Phasenregelkreis kann jedoch unter gewissen
Umständen sich als nachteilig erweisen. Verfolgt z. B.
ein Flugkörper ein einziges Ziel und ändert sich dabei
plötzlich die Zielfrequenz, wie es beispielsweise der
Fall ist, wenn ein Flugzeug eine scharfe Kehre fliegt,
dann bewegt sich die Frequenz des ZF-Summensignals am
Eingang des Phasenregelkreises aus der Bandbreite des
Phasenregelkreises heraus. Wenn dies schnell erfolgt,
dann wäre der Phasenregelkreis nicht mehr in der Lage,
dem ankommenden ZF-Summensignal zu folgen, und der
Flugkörper würde die Spur verlieren und ziemlich sicher
das Ziel verfehlen.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die oben
geschilderte Schwierigkeit auszuräumen. Diese Aufgabe
wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß ein Zielverfolgungsradarsystem
geschaffen wird, welches enthält:
eine Antennenanordnung mit einer Anzahl von Ausgängen,
eine Einrichtung zum Ableiten aus den Antennenausgängen
ein Summensignal, das die Summe der Antennenausgänge darstellt,
und ein Differenzsignal, das die Differenz der
Antennenausgänge darstellt, einen Empfänger zum Verarbeiten
dieser Signale zum Erzeugen entsprechender ZF-
Summen- und -Differenzsignale, eine Einrichtung zum Vergleichen
des ZF-Summensignals mit dem Ausgangssignal
eines Oszillators in einem Phasenregelkreis und zum
Verwenden des resultierenden Signals zur Steuerung der
Oszillatorfrequenz, so daß der Oszillator mit der
Frequenz des ZF-Summensignals verriegelt wird, einen
phasensensitiven Detektor zum Vergleichen des ZF-Differenzsignals
mit dem Ausgang des Oszillators zum Erzeugen
eines Ausgangssignals, das die Richtung eines Ziels
gegenüber der Antenne darstellt, und eine auf das ZF-
Summensignal ansprechende Bandbreitenänderungseinrichtung
zum Verändern der Bandbreite des Phasenregelkreises.
Vorzugsweise enthält die Bandbreitenänderungseinrichtung
eine Verstärkerschaltung mit veränderbarem Verstärkungsgrad
in dem Phasenregelkreis. In diesem Fall
enthält die Bandbreitenänderungseinrichtung einen rechtwinkelphasensensitiven
Detektor zum Vergleichen des um
π/2 in der Phase verschobenen Ausgangs des Oszillators
und des ZF-Summensignals, eine an den Ausgang des Rechtwinkelphasendetektor
angeschlossene Filter- und Zeitverzögerungsschaltung
und einen an den Ausgang der
Filter- und Zeitverzögerungsschaltung angeschlossenen
Schwellenwertdetektor, wobei ein erstes Ausgangssignal
des Schwellenwertdetektors beim Betrieb den Verstärkungsgrad
der Verstärkungsschaltung mit einstellbarer Verstärkung
ändert, um die Bandbreite des Phasenregelkreises
zu vermindern. Beim Betrieb dieser Schaltung kann ein
zweites Ausgangssignal des Schwellenwertdetektors wirksam
sein, um die Bandbreite des Phasenregelkreises zu
erhöhen.
Das erste Ausgangssignal kann kombiniert werden mit
einem Signal, das die Erfassung eines gültigen Ziels anzeigt,
wobei beide Signale erforderlich sind, bevor die
Bandbreite des Phasenregelkreises vermindert wird.
Die variable Verstärkerschaltung kann eine erste
Umschaltsteuereinrichtung enthalten, um die Aufnahme der
Bandbreite des Phasenregelkreises über eine vorbestimmte
Zeitperiode in einer allmählichen Weise zu steuern. Das
Zielerfassungssignal und das erste Ausgangssignal können
für die Gesamtheit der vorbestimmten Zeitperiode vorhanden
sein.
Die variable Verstärkerschaltung kann eine zweite
Umschaltsteuereinrichtung enthalten, um die Erhöhung
der Bandbreite des Phasenregelkreises in einer schnelleren
Weise über eine Zeitperiode zu steuern, die im Vergleich
zu der vorbestimmten Zeitperiode relativ kurz ist.
Die Einführung der Mehrzieldiskriminierung unter
Verwendung des oben angegebenen Phasenregelkreises kann
auch Probleme aufwerfen in der automatischen Verstärkungsregelung
der Flugkörperempfangsschaltung. Dies deswegen,
weil der Phasenregelkreis sich verriegelt mit der
Frequenz von einem der Ziele mit einer Bandbreite, die
zum Umfassen dieses Zielsignals hinreichend ist, die
aber nicht hinreichend ist, um andere Zielsignale zu umfassen,
die im Summensignal des Emfängers vor dem
Phasenregelkreis verstärkt werden. Die Spektralkomponente
des Ausgangs des Oszillators im Phasenregelkreis hat
daher eine höhere Amplitude als die entsprechende Komponente
im Summensignal des Empfängers, weil die automatische
Verstärkungsregelung das durch den Empfänger geleitete
Geamtsummensignal bearbeitet. Die Winkelskalierung des
gewünschten Zielsignals wird daher vermindert, und die
Erfindung sieht mögliche alternative Systeme vor, um
dieses Problem zu beheben.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung ist daher
ein Zielverfolgungsradarsystem vorgesehen, welches enthält:
eine Antennenanordnung mit einer Anzahl von Ausgängen, eine
Einrichtung zum Ableiten aus den Antennenausgängen ein
Summensignal, das die Summe der Antennenausgänge darstellt,
sowie ein Differenzsignal, das die Differenz der Antennenausgänge
darstellt, einen Empfänger zum Verarbeiten der
Summen- und Differenzsignale zum Erzeugen entsprechender
ZF-Summen- und -Differenzsignale, eine Einrichtung zum
Vergleichen des ZF-Summensignals mit dem Ausgangssignal
eines Oszillators in einem Phasenregelkreis und zum Verwenden
des resultierenden Signals zur Steuerung der Oszillatorfrequenz,
um zu veranlassen, daß der Oszillator mit
der Frequenz des ZF-Summensignals verriegelt wird, ein
phasensensitiver Detektor oder Phasendetektor zum Vergleichen
des ZF-Differenzsignals mit dem Ausgangssignal
des Oszillators zum Erzeugen eines Signals, das die Richtung
eines Ziels in bezug auf die Antenne darstellt, und
ein rechtwinkelphasensensitiver oder Rechtwinkelphasendetektor,
der so angeschlossen ist, daß er das ZF-Summensignal
und das um π/2 in der Phase verschobene Ausgangssignal
des Oszillators miteinander vergleicht, wobei
der Ausgang des Rechtwinkelphasendetektors mit dem Empfänger
zum Vorsehen der automatischen Verstärkungsregelung
verbunden ist.
Gemäß einer Alternative des zweiten Aspekts der Erfindung
ist ein Zielverfolgungsradarsystem vorgesehen,
welches enthält: eine Antennenanordnung mit einer Anzahl
von Ausgängen, eine Einrichtung zum Ableiten aus den Antennenausgängen
ein Summensignal, das die Summe der Antennenausgänge
darstellt, und ein Differenzsignal, das die
Differenz der Antennenausgänge darstellt, einen Empfänger
zum Verarbeiten der Summen- und Differenzsignale zum Erzeugen
entsprechender ZF-Summen und -Differenzsignale,
eine Einrichtung zum Vergleichen des ZF-Summensignals mit
dem Ausgangssignal eines Oszillators in einem Phasenregelkreis
und zum Verwenden des resultierenden Signals zur
Steuerung der Oszillatorfrequenz in einer solchen Weise,
daß der Oszillator veranlaßt wird, sich auf die Frequenz
des ZF-Summensignals zu verriegeln, ein Phasendetektor
zum Vergleichen des ZF-Differenzsignals mit dem Ausgangssignal
des Oszillators zum Erzeugen eines Ausgangssignals,
das die Richtung eines Ziels in bezug auf die Antenne darstellt,
ein Quadratur- oder Rechtwinkelphasendetektor,
der so verbunden ist, daß er das ZF-Summensignal und das
um π/2 in der Phase verschobene Ausgangssignal des Oszillators
miteinander vergleicht, und einen Teiler zum
Teilen des Ausgangs des Phasendetektors durch den Ausgang
des Rechtwinkelphasendetektors, wobei der Ausgang des
Teilers mit dem Empfänger zum Vorsehen der automatischen
Verstärkungsregelung verbunden ist.
Das System enthält vorzugsweise ein Tiefpaßfilter,
das zwischen den Ausgang des Rechtwinkelphasendetektors
und den Teiler geschaltet ist. Die Zeitkonstante des
Filters ist vorzugsweise größer als 100 ms.
Ein weiteres Problem, das bei der Verwendung des
mehrzieldiskriminierenden, schmalbandigen Phasenregelkreises
auftritt, ist die Veränderung in der Skalierung,
die wegen des Wegfalls der normalen Summensignalseitenbänder
erscheint, d. h. Seitenbänder einer festen Frequenz
(Nutationsseitenbänder), die in dem breitbandigen Empfänger
vorhanden sind, jedoch in dem schmalbandigen Ausgang
des spannungsgesteuerten Oszillators im Phasenregelkreis
fehlen.
Die erfinderische Lösung dieses Problems ist die
Einführung von Konstantamplitudenseitenbändern zum Ausgang
des Oszillator-Mehrzieldiskriminierungs-Phasenregelkreises,
welche Seitenbänder dieselbe Phasenbeziehung zum Oszillatorausgangssignal
haben, wie es für die Originalsummensignalseitenbänder
in bezug auf ihren Träger zutrifft.
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung ist ein
Zielverfolgungsradarsystem vorgesehen, welches enthält:
eine Antennenanordnung mit einer Anzahl von Ausgängen, eine
Einrichtung zum Ableiten aus den Antennenausgängen ein
Summensignal, das die Summe der Antennenausgänge darstellt,
sowie ein Differenzsignal, das die Differenz der Antennenausgänge
darstellt, einen Empfänger zum Verarbeiten dieser
Summen- und Differenzsignale zum Erzeugen entsprechender
ZF-Summen- und -Differenzsignale, eine Einrichtung zum
Vergleichen des ZF-Summensignals mit dem Ausgangssignal
eines ersten Oszillators in einem ersten Phasenregelkreis
und zum Verwenden des resultierenden Signals zum Steuern
der ersten Oszillatorfrequenz, um den ersten Oszillator
zu veranlassen, daß er mit der Frequenz des ZF-Summensignals
verriegelt ist, einen zweiten Phasenregelkreis mit
einem zweiten Oszillator, einem Mischer, einem linearen
Multiplizierer und einem Integrator, wobei der Mischer den
Ausgang des ersten Oszillators mit dem Ausgang des zweiten
Oszillator mischt und ein entsprechendes Ausgangssignal
bereitstellt, der Multiplizierer das Ausgangssignal des
Mischers mit dem ZF-Summensignal mischt und ein entsprechendes
Ausgangssignal bereitstellt, das Ausgangssignal
des Multiplizierers über den Integrator an den zweiten
Oszillator gelegt wird, um die Schwingungsfrequenz des
zweiten Oszillators zu steuern, eine Vereinigungsschaltung
zum Vereinigen des Ausgangssignals des Mischers mit
dem Ausgangssignal des ersten Oszillators, wobei das gebildete
vereinigte Signal ein modifiziertes mehrzieldiskriminierendes
ZF-Summensignal ist, und einen phasensensitiven
Detektor zum Vergleichen des ZF-Differenzsignals
mit dem modifizierten ZF-Summensignal zum Erzeugen
eines Ausgangssignals, das die Richtung des Ziels in bezug
auf die Antenne darstellt.
Die gerade beschriebene Vereinigungsschaltung kann
im ersten Phasenregelkreis enthalten sein.
Bei dem obigen dritten Aspekt kann die Vereinigungsschaltung
vorzugsweise ein linearer Addierer sein.
Der dritte Aspekt der Erfindung sieht auch ein Kompensationsverfahren
für Seitenbänder in dem Summensignalkanal
eines Empfängers in einem Flugkörperlenksystem vor,
das mit einer Mehrzieldiskriminierungseinrichtung ausgerüstet
ist, wobei ein relativ breitbandiges ZF-Summensignal
gebildet wird, ein relativ schmalbandiges ZF-Summensignal
aus dem relativ breitbandigen ZF-Summensignal gebildet
wird und zu dem relativ schmalbandigen ZF-Summensignal
Seitenbändersignale addiert werden, die den Seitenbändern
in dem relativ breitbandigen ZF-Summensignal entsprechen.
Ein weiteres Problem, das bei einem Radarlenksystem
auftritt, welches zur Kompensation von Veränderungen in
der Verstärkung der Empfangskanäle von Multiplextechniken
Gebrauch macht, besteht darin, daß Niederfrequenzschwebungen
zwischen Harmonischen der multiplexierenden Frequenz
und Vielfachen der Dopplerdifferenzfrequenz zwischen den
beiden Zielen auftreten können, wenn der Mehrzieldiskriminator
verwendet wird, und auch Vielfachen der Nutationsfrequenz,
oder wenn gewollte Störung die gleichen Effekte
einführt. Die Erfindung sieht ein Verfahren und eine Vorrichtung
zum Kompensieren solcher Effekte vor.
Gemäß einem vierten Aspekt der Erfindung ist vorgesehen
in einem Flugkörperlenkradarsteuersystem ein Verfahren
zum Kompensieren von Störungen, die hervorgerufen werden
durch Niederfrequenzschwebung zwischen Harmonischen
der multiplexierenden Frequenz und Vielfachen der Dopplerdifferenzfrequenz
zwischen zwei oder mehreren Zielen einschließlich
der Verarbeitung der Empfangssignale von zwei
oder mehreren Zielen zum Erzeugen eines multiplexierten
ZF-Summensignals, wobei dieses Signal mit dem multiplexierenden
Signal verglichen wird, das Ergebnis des Vergleichs
überwacht wird und das Ergebnis des Vergleichs verwendet
wird, um die Frequenz des multiplizierenden Signals zu
ändern, wenn die Niederfrequenzschwebung erfaßt wird.
Gemäß einem ersten bevorzugten Ausführungsbeispiel
des vierten Aspekts sieht die Erfindung ein Zielverfolgungsradarsystem
vor, welches enthält: eine Antennenanordnung
mit einer Anzahl von Ausgängen, einer Vereinigungsschaltung
zum Vereinigen von Signalen der Antennenausgänge
zum Erzeugen von wenigstens zwei Empfangseingangssignalen,
deren relative Phasen und/oder Amplituden Information enthalten,
die die Richtung eines Ziels relativ zu der Antennenanordnung
charakterisieren, einen Empfänger mit
zwei Kanälen, an den die Empfängereingangssignale jeweils
gelegt werden, eine Modulationsschwingungsformerzeugungseinrichtung
zum Erzeugen einer modulierenden Schwingungsform,
wobei die Vereinigungsschaltung so angeordnet ist,
daß sie eine Modulation in den Empfängereingangssignalen
synchron mit der modulierenden Schwingungsform so einführt,
daß sich die Empfängereingangssignale periodisch in
der Amplitude und Phase in bezug aufeinander in einer solchen
Weise ändern, daß der Mittelwert ihrer Dfferenz wie
durch einen phasensensitiven Detektor bestimmt über eine
Periode der modulierenden Schwingungsform gleich Null ist,
und einschließlich einer mit dem Ausgang des Empfängers
verbundenen Signalerfassungseinrichtung zum Erfassen von
Störausgangssignalen, die darauf zurückzuführen sind, daß
Empfängerausgangssignale, die in der Frequenz um die Modulationsfrequenz
voneinander beabstandet sind, Harmonische
oder Subharmonische davon sind, und eine auf die Signalerfassungseinrichtung
ansprechende Schalteinrichtung, die
zwischen die Signalerfassungseinrichtung und die Modulationsschwingungsformerzeugungseinrichtung
geschaltet ist,
zum Ändern der Modulationsfrequenz.
Gemäß einem weiteren bevorzugten Ausführungsbeispiel
hat der Empfänger einen Summen- und einen Differenzkanal,
wobei die Signalerfassungseinrichtung mit dem Ausgang
des Summenkanals über ein Tiefpaßfilter verbunden
ist. Vorzugsweise enthält die Signalerfassungseinrichtung
einen phasensensitiven Detektor, wobei das aus dem Summensignal
des Empfängers abgeleitete gefilterte Ausgangssignal
in dem phasensensitiven Detektor mit dem Ausgang
des Modulationsschwingungsformgenerators zum Erzeugen
eines Ausgangssignals der Signalerfassungseinrichtung
verglichen wird.
Ein weiteres Problem, das bei der Verwendung des
mehrzieldiskriminierenden schmalbandigen Phasenregelkreises
auftritt, besteht darin, daß die schmale ZF-Bandbreite in
der Größenordnung von 20 bis 30 Hz sein kann, und man hat
in der Praxis gefunden, daß sich das Spektrum eines gültigen
Zielechosignals bis auf 80 Hz ausdehnen kann, wenn
beispielsweise das Ziel eine plötzliche hohe Seitenbeschleunigung
ausführt. Dies ist auf den Verbreiterungseffekt
des Winkelfluktuationsspektrums zurückzuführen.
Ein Konstant-Schmalband-Phasenregelkreis hat eine verminderte
Verfolgungsfähigkeit bei einem solchen Ziel, und
bei Zielbeschleunigungen über einen gewissen Wert hinaus
kann dies zum Verlust der Verriegelung bzw. Aufschaltung
führen. Dies wiederum verursacht eine Unterbrechung der
Flugkörperlenkung und kann eine große Fehldistanz oder
schwache Zieldiskriminierung zur Folge haben. Es ist nicht
erforderlich, die oben beschriebene Lösung zum Verbreitern
der Bandbreite des Phasenregelkreises auf eine sehr große
Bandbreite wie beim vollständigen Verlust eines Zielsignals
anzuwenden. Die zuvor angegebene Lösung hätte im
Falle von Mehrzielen sehr wahrscheinlich nur zum Ergebnis,
daß sich der Flugkörper auf ein zweites Ziel einstellt,
und falls für diese Einstellung keine hinreichende Zeit
vorhanden ist, würde der Flugkörper möglicherweise alle
Ziele verfehlen. Eine bevorzugte Lösung besteht daher
darin, die Verbreiterung des Zielspektrums zu erfassen
und die Bandbreite des schmalbandigen Phasenregelkreises
um einen vorbestimmten kleinen Betrag zu erhöhen. Bei
einem praktischen Beispiel wird die Bandbreite von 30 Hz
auf 80 Hz erhöht.
Gemäß einem fünften Aspekt sieht daher die Erfindung
ein Zielverfolgungsradarsystem vor, welches enthält:
eine Antennenanordnung mit einer Anzahl von Ausgängen,
eine Einrichtung zum Ableiten aus den Antennenausgängen
ein Summensignal, das die Summe der Antennenausgänge darstellt,
sowie ein Differenzsignal, das die Differenz der
Antennenausgänge darstellt, einen Empfänger zum Verarbeiten
dieser Summen- und Differenzsignale zum Erzeugen entsprechender
ZF-Summen- und -Differenzsignale, eine Einrichtung
zum Vergleichen des ZF-Summensignals mit dem
Ausgangssignal eines Oszillators in einem Phasenregelkreis
und zum Verwenden des sich ergebenden Signals zur Steuerung
der Oszillatorfrequenz derart, daß sich der Oszillator
auf die Frequenz des ZF-Summensignals verriegelt, einen
phasensensitiven Detektor zum Vergleichen des ZF-Differenzsignals
mit dem Ausgangssignal des Oszillators zum Erzeugen
eines Ausgangssignals, das die Richtung eines Ziels
relativ zur Antenne darstellt, und eine Bandbreitenänderungseinrichtung,
die auf das ZF-Summensignal anspricht,
zum Verändern der Bandbreite des Phasenregelkreises, wobei
die Bandbreitenänderungseinrichtung enthält eine Einrichtung
zum Erfassen eines verbreiterten Spektrums eines
einzigen Ziels und eine Einrichtung zum Verbreitern der
Bandbreite des Phasenregelkreises um einen vorbestimmten
Betrag auf eine Bandbreite, die größer als das verbreiterte
Spektrum ist.
Vorzugsweise ist der Phasenregelkreis ein erster
Phasenregelkreis, und die Einrichtung zum Erfassen eines
verbreiterten Spektrums enthält einen weiteren Phasenregelkreis,
dem das ZF-Summensignal zugeführt wird. Der
weitere Phasenregelkreis enthält einen weiteren phasensensitiven
Detektor und einen weiteren Oszillator. Der
weitere phasensensitive Detektor vergleicht das ZF-Summensignal
mit dem Ausgangssignal des weiteren Oszillators.
Das Ausgangssignal des weiteren phasensensitiven Detektors
ist mit einem Vergleicher verbunden, um einen Vergleich
mit einem Referenzvorspannwert vorzusehen. Die
Bandbreite des ersten Phasenregelkreises wird um den
vorbestimmten Betrag verbreitert, wenn der Vergleicherausgang
einen vorbestimmten Schwellenwertpegel überschreitet.
Ein weiteres Problem, das bei der Verwendung des
mehrzieldiskriminierenden schmalbandigen Phasenregelkreises
auftreten kann, besteht darin, daß möglicherweise nicht
alle Arten von Zielsignalen verfolgt werden können. Die
erfindungsgemäße Lösung zu diesem Problem besteht darin,
den mehrzieldiskriminierenden schmalbandigen Phasenregelkreis
zu entriegeln, wenn ein solches Zielsignal erfaßt
wird. Bis zu der Zeit, zu der eine Entscheidung über die
Entriegelung des Phasenregelkreises getroffen worden ist,
kann sich die Dopplerfrequenz des Ziels aus der Bandbreite
der relativ breitbandigen Geschwindigkeitstorfilter innerhalb
des Lenkkörperempfängers herausbewegt haben, so daß es
erforderlich sein mag, die Dopplerüberstreichung wieder
aufzunehmen, um das Zielsignal wieder innerhalb die Bandbreite
des Empfängers zu bringen. Es ist erwünscht, das
Zielsignal so schnell wie möglich wieder zu gewinnen, und
deshalb sieht ein sechster Aspekt der Erfindung eine Einrichtung
vor, die dazu dient, mit der Dopplerablenkung
oder Dopplerüberstreichung zu beginnen, um der am besten
registrierten Frequenzänderung des Ziels zu folgen.
Gemäß dem sechsten Aspekt sieht die Erfindung ein
Zielverfolgungsradarsystem vor, welches enthält: eine
Antennenanordnung mit einer Anzahl von Ausgängen, eine
Einrichtung zum Ableiten aus den Antennenausgängen ein
Summensignal, das die Summe der Antennenausgänge darstellt,
sowie ein Differenzsignal, das die Differenz der Antennenausgänge
darstellt, einen Empfänger zum Verarbeiten der
Summen- und Differenzsignale zum Erzeugen entsprechender
ZF-Summen- und -Differenzsignale, eine Einrichtung zum
Vergleichen des ZF-Summensignals mit dem Ausgangssignal
eines Oszillators in einem Phasenregelkreis und zum Verwenden
des resultierenden Signals zur Steuerung der Oszillatorfrequenz
derart, daß der Oszillator auf die Frequenz
des ZF-Summensignals verriegelt wird, einen phasensensitiven
Detektor zum Vergleichen des ZF-Differenzsignals
mit dem Ausgangssignal des Oszillators zum Erzeugen eines
Ausgangssignals, das die Richtung eines Ziels relativ
zur Antenne darstellt, eine auf das ZF-Summensignal ansprechende
Bandänderungseinrichtung zum Verändern der
Bandbreite des Phasenregelkreises, eine auf die Änderungen
in der Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators
ansprechende Diskriminatorschaltung und eine mit dem Ausgang
der Diskriminatorschaltung verbundene Schaltanordnung,
wobei beim Betrieb die Bandbreitenänderungseinrichtung
eine Änderung auf ein Breitbandsignal zum Aktivieren eines
Zielsuchablenkgenerators vorsieht und wobei die Richtung
der Zunahme oder Abnahme in der Frequenz des Zielsuchablenkgenerators
durch die Schaltanordnung gesteuert wird.
Die Schaltanordnung kann aufgrund einer positiven
Spannung am Ausgang des Diskriminators in einen ersten
Betriebszustand und aufgrund einer negativen Spannung am
Ausgang des Diskriminators in einen zweiten Betriebszustand
gebracht werden.
Die Änderung auf das Breitbandsignal kann wirksam
sein, um einen weiteren Betrieb des Phasenregelkreises
zu vermeiden.
Gemäß allgemeineren Aspekten sieht die Erfindung
auch Flugkörper mit Radarlenksystemen vor, wie sie unter
Bezugnahme auf den ersten, zweiten, dritten, vierten,
fünften oder sechsten Aspekt der Erfindung beschrieben
worden sind.
Ein Radarsystem nach der Erfindung wird im folgenden
an Hand von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen
näher beschrieben. Es zeigt
Fig. 1 eine Vorderansicht der Antenne des Radarsystems,
Fig. 2 ein schematisches Blockschaltbild eines
zuvor erdachten Radarsystems,
Fig. 3 ein Blockschaltbild einer Modifikation
des Schmalband-Phasenregelkreises nach Fig. 2 gemäß der
Erfindung, wobei Fig. 3a und Fig. 3b zugehörige Signalverläufe
darstellen,
Fig. 4 die Phasenbeziehung zwischen dem
phasenverschobenen Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators
in der Schaltung nach Fig. 3 und zwei Zielsignalen,
Fig. 5 das Summenausgangssignal und das Ausgangssignal
des Rechtwinkelphasendetektors für die Schaltung
nach Fig. 3,
Fig. 6 eion Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung
zum Hinzufügen von ersten Seitenbändern konstanter
Amplitude zum Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators
des Schmalband-Phasenregelkreises nach Fig. 3,
Fig. 7 Schwingungsformen, die die verbesserte
Skalierung oder Bereichsänderung des Flugkörperempfängers
darstellen, und zwar bei Modifikation gemäß Fig. 6, wobei
der Schmalband-Phasenregelkreis auf ein einzelnes Ziel
aufgeschaltet ist,
Fig. 8 Schwingungsformen, die die verbesserte
Skalierung oder Bereichsänderung des Flugkörperempfängers
darstellen, und zwar bei einer Modifikation nach Fig. 6,
wobei der Schmalband-Phasenregelkreis auf ein einzelnes
Ziel aufgeschaltet ist,
Fig. 9 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung
zum Hinzufügen von Pseudoseitenbändern zu dem spannungsgesteuerten
Schmalband-Phasenregelkreis-Oszillator
nach Fig. 3,
Fig. 10 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung
zum Beseitigen von Störungen auf der Multiplexfrequenz
des Mehrzieldiskriminators (Schmalband-Phasenregelkreis),
Fig. 11 ein Blockschaltbild einer alternativen
Schaltungsanordnung zum Beseitigen von Störungen auf der
Multiplexfrequenz in einem Flugkörperlenksystem,
Fig. 12 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung
für die automatische Steuerung der Bandbreite des
Schmalband-Phasenregelkreises nach Fig. 3,
Fig. 13 ein Blockschaltbild einer Schaltungsanordnung
zum Entsperren oder Entriegeln des mehrzieldiskriminierenden
Schmalband-Phasenregelkreises nach Fig. 3 und zum
Steuern der Dopplerabtastung,
Fig. 14 einen Schwingungsverlauf der Dopplerabtastung
im Zusammenhang mit der Schaltungsanordnung nach
Fig. 13.
Das nachfolgend beschriebene System ist Teil eines
Zielsuchkopfes für einen Luftkampf-Flugkörper (air-to-air
missile). Es handelt sich um ein halbaktives System, bei
dem das Ziel mit Radiowellen von einer Quelle aus beleuchtet
oder bestrahlt wird, die von dem Flugkörper entfernt ist,
beispielsweise vom Radar eines Flugzeuges, das den Flugkörper
freigesetzt hat.
Das System enthält die in Fig. 1 dargestellte Antennenanordnung
1 mit einer Gruppierung oder einem Array aus
vier Antennenelementen 1a bis 1d, von denen jedes seine
eigene Antennenzuführung und seinen eigenen Reflektor hat.
Die Achsen der vier Elemente 1a bis 1d sind parallel zueinander
ausgerichtet, so daß, wenn ein Radiosignal eines
Ziels durch die Antenne empfangen wird, die von den vier
Elementen gelieferten Ausgangssignale alle im wesentlichen
die gleiche Amplitude, aber unterschiedliche Phase aufweisen,
je nach der Richtung des Ziels gegenüber der Antenne.
Die Antennenanordnung 1 ist kardanisch aufgehängt, so daß
sie mit Hilfe von Servomotoren um ihre Azimut- und Elevationsachse
geschwenkt werden kann.
Fig. 2 zeigt ein Radarsystem, bei dem es sich um
das bereits erdachte System handelt. Die vier Antennenausgangssignale
sind mit A₁, A₂, A₃ und A₄ bezeichnet. Diese
Ausgangssignale werden in einer geeigneten Vergleicherschaltung
2 miteinander addiert und voneinander subtrahiert, um
drei Signale S, Del und Daz wie folgt zu bilden:
S=(A₁+A₂+A₃+A₄)
Del=(A₁+A₂)-(A₃+A₄)
Daz=(A₁+A₃)-(A₂+A₄)
S wird als Summensignal bezeichnet und ist gleich der Summe
der Antennenausgangssignale. Del und Daz werden als Elevations-
und Azimut-Differenzsignale bezeichnet, und ihre
Amplituden sind ein Maß für die Elevations- und Azimutabweichungswinkel
zwischen der Achse der Antenne und dem Ziel.
Wegen einer 90°-Phasenverschiebung in der Vergleicherschaltung
2 befinden sich die Signale Del und Daz etwa in Phase
mit dem Summensignal. Diese drei Signale Del und Daz und S
werden über ein umlaufendes Mikrowellengelenkstück in der
Antennenanordnung 1 der folgenden Schaltungsanordnung zugeführt.
Die beiden Differenzsignale werden in einem Multiplexer
3 multiplext, der durch eine von einem Oszillator 4
gelieferte Rechteckmodulationsschwingung M gesteuert wird.
Der Multiplexer 3 enthält zwei Phasenschalter 5 und 6 zur
Phasenmodulation der Signale Del und Daz. Der Phasenschalter
5 wird direkt vom Ausgang des Oszillators 4 gesteuert
und erzeugt abwechselnd eine Phasenverschiebung von 0° und
180° in dem Del-Signal, und zwar in Phase mit dem modulierenden
Signal M. Der Phasenschalter 6 wird durch den Oszillator
4 über einen 90°-Phasenschieber 7 gesteuert und
erzeugt abwechselnd Phasenverschiebungen von 0° und 180°
in dem Daz-Signal, und zwar um einen rechten Winkel gegenüber
der Modulation des Del-Signals verschoben.
Die Ausgangssignale der Phasenschalter 5 und 6 werden
in einer Hybridschaltung 8 addiert und erzeugen ein multiplexes
Differenzsignal D. Es ergibt sich, daß das Signal D
bei jeder vollen Schwingungsperiode des modulierenden Signals
M der Reihe nach folgende Werte durchläuft:
D1=Del+Daz
D2=Del+Daz
D3=-Del-Daz
D4=-Del+Daz
Das Differenzsignal D wird zusammen mit dem Summensignal S
einer Hybridschaltung 9 zugeführt, die zwei Ausgangssignale
S+D und S-D erzeugt, die den beiden Kanälen eines
Überlagerungsempfängers 10 zugeführt werden. Bis hierher
sind alle Mikrowellen, d. h. Höchstfrequenzsignale
(im Zentriermeterwellenbereich), mit Ausnahme natürlich des
modulierenden Signals M, und sowohl der Vergleicher 2,
die Phasenschalter 5 und 6 sowie die Hybridschaltungen 8
und 9 sind in Mikrowellenbauweise ausgebildet und können
z. B. durch Bandleitungsanordnungen verwirklicht werden.
Der Empfänger 10 enthält einen ersten örtlichen Oszillator
11, dessen Ausgangssignal mit den Signalen S+D
und S-D in Mischstufen 12 und 13 vereinigt wird, um sie
in eine kassende erste Zwischenfrequenz (ZF) umzuwandeln.
Die ZF-Signale werden über ZF-Verstärker 14 und 15 Bandpaßfiltern
16 und 17 zugeführt. Diese Filter sieben nur
einen schmalen Frequenzbereich aus, der dem schmalen Bereich
der Dopplerverschiebung in dem Radio- oder Hochfrequenzsignal
entspricht, das von dem Ziel empfangen wird,
d. h. der dem engen oder schmalen Bereich der Relativgeschwindigkeit
zwischen Ziel und Antenne entspricht. Die
Filter 16 und 17 können daher auch als Geschwindigkeitstore
bezeichnet werden.
Die ausgebildeten Signale werden über weitere ZF-
Verstärker 20 und 21 Mischstufen 24 und 25 zugeführt, in
denen sie mit einem Signal eines zweiten örtlichen Oszillators
16 gemischt werden, um sie in eine geeignete zweite
Zwischenfrequenz (ZF) umzuwandeln. Die zweiten ZF-Signale
werden dann Verstärkungstrimm- und Phasentrimmschaltungen
27 und 28 zugeleitet und mit zweiten ZF-Verstärkern 30
und 31 verstärkt.
Die Ausgangssignale der Verstärker 30 und 31 werden
in einer Summenschaltung 32 und in einer Differenzschaltung
33 verarbeitet, um ZF-Summen- und -Differenzausgangssignale
S¹ und D¹ zu bilden. Es ergibt sich, daß nominell
(d. h. angenommen, daß die beiden Kanäle des Empfängers 10
in bezug auf Verstärkungsgrad und Phasendifferenz gleich
angepaßt sind) das ZF-Ausgangssignal S¹ der Summenschaltung
32 proportional zu dem Hochfrequenz-Summensignal S
ist, während das ZF-Ausgangssignal D¹ der Differenzschaltung
33 proportional zu dem multiplexten Hochfrequenz-
Differenzsignal D ist. Das Signal D¹ durchläuft daher nominell
die vier Werte D₁ bis D₄ und ändert sich daher
periodisch in der Phase gegenüber dem Signal S¹ in
symmetrischer Weise mit einem Mittelwert gleich Null.
Da jedoch ein Teil jedes der Signale S und D jeden der
Empfangskanäle durchlaufen hat, äußert sich eine Fehlanpassung
bezüglich der Verstärkung oder Phasendifferenz
zwischen den Kanälen in den Ausgangssignalen S¹ und D¹.
Wenn daher eine Fehlanpassung bezüglich der Verstärkung
zwischen den Kanälen vorhanden ist, werden die Amplituden
der vier Werte des Signals D¹ in verschiedenen Beträgen
beeinflußt, so daß der Mittelwert des Signals D¹ nicht
mehr Null ist, sondern positiv oder negativ, je nach
dem Kanal, der die größere Verstärkung aufweist. Wenn
eine Fehlanpassung in bezug auf die Phasendifferenz zwischen
den Kanälen vorhanden ist, werden die Phasen der vier
Werte des Signals D¹ in verschiedenem Maße beeinflußt,
so daß der Mittelwert des Signals D¹ ebenfalls nicht länger
gleich Null ist, sondern positiv oder negativ in Abhängigkeit
davon, welcher Kanal die größere Phasendifferenz
aufweist.
Das Signal S¹ wird einer Phasenregelschleife oder
einem Phasenregelkreis 60 zugeführt, der einen phasensensitiven
Detektor 61 aufweist, welcher das Ausgangssignal der
Summenschaltung 32 mit dem Signal eines spannungsgesteuerten
Oszillators 62 vergleicht. Das sich ergebende Signal
des Phasendetektors 61 wird in einem Integrator 63 integriert
und dazu benutzt, die Frequenz des Oszillators 62
zu steuern. Auf diese Weise wird die Frequenz des Oszillators
62 von der Frequenz des ZF-Signals der Summenschaltung
32 mitgenommen bzw. mit dieser Frequenz verriegelt. Das
Ausgangssignal des Oszillators 62 hat daher die gleiche
Frequenz wie das Ausgangssignal des Empfängers, aber eine
wesentlich schmalere Bandbreite. Der Phasenregelkreis 60
hat daher die Wirkung, daß er wie ein sehr schmalbandiges
Bandpaßfilter für das Empfängerausgangssignal arbeitet,
wobei die Bandbreite dieses Filters von der Zeitkonstante
des Integrators 63 abhängt. Dies trägt zur Mehrzieldiskriminierung
bei, d. h. zur Diskriminierung oder Unterscheidung
zwischen Zielen mit dicht beieinanderliegenden Frequenzen,
insbesondere zwischen Zielen, die wenig voneinander beabstandet
sind, und Zielen, die sich in Formation befinden.
Das Ausgangssignal des Oszillators 62 wird zum Speisen
einer Diskriminatorschaltung 45 verwendet. Dieses Signal
wird ebenfalls für einen Vergleich mit dem Ausgangssignal
der Differenzschaltung 33 in dem phasensensitiven
Detektor 34 verwendet, um ein Rückführsignal zur Steuerung
der Verstärkungstrimmschaltung 27 vorzusehen. Nominell ist
das mittlere Ausgangssignal des Detektors 34 gleich Null,
wenn jedoch irgendeine Verstärkungsfehlanpassung vorliegt,
entsteht am Ausgang des Detektors 34 eine Gleichstrom- bzw.
Gleichsignalkomponente. Diese Gleichsignalkomponente wird in
einem Integrator 35 gemessen und als Rückführsignal verwendet,
um die Verstärkungstrimmschaltung 27 in einer solchen
Weise zu steuern, daß die Verstärkung in den beiden Kanälen
einander angepaßt wird und auf diese Weise das Ausgangssignal
des Integrators 35 auf Null vermindert wird.
Wenn die Kanäle bezüglich der Verstärkung und Phasendifferenz
angepaßt sind, ist das Ausgangssignal des Phasendetektors
34 zu der Amplitude des multiplexten Differenzsignals
D proportional und enthält daher Information betreffend
die beiden Differenzsignale Del und Daz und stellt
ein Ausgangssignal dar, das die Richtung eines Ziels gegenüber
der Antenne repräsentiert. Um diese Information zu
trennen, wird das Ausgangssignal des Phasendetektors 34 einem
Demultiplexer 39 zugeführt. Dieser Demultiplexer wird gesteuert
durch das Modulationssignal M des Oszillators 4,
das in einer Verzögerungsschaltung 40 um einen Betrag
verzögert worden ist, der gleich der Gesamtverzögerung ist,
die vom Empfänger 10 eingeführt wird. Der Demultiplexer 39
enthält einen ersten phasensensitiven Detektor 41, in
welchem das Ausgangssignal des Detektors 34 mit dem verzögerten
Modulationssignal verglichen wird, um ein Ausgangssignal
Eel zu erzeugen, das zu der Amplitude des Fehlersignals
Del proportional ist. Der Demultiplexer 39 enthält
auch einen zweiten phasensensitiven Detektor 42, in welchem
das Ausgangssignal des Detektors 34 mit dem verzögerten
Modulationssignal verglichen wird, das in der Phase um 90°
mit Hilfe einer Phasenänderungsschaltung 43 verschoben worden
ist, um ein Ausgangssignal Eaz zu erzeugen, das zu der
Amplitude des Fehlersignals Daz proportional ist.
Die beiden Ausgangssignale Eel und Eaz des Multiplexers
39 werden als Fehlersignale zur Steuerung des Betriebs
von nicht dargestellten Servomotoren verwendet, die die
Antennenanordnung 1 in einer solchen Weise schwenken, daß
die Amplituden der Differenzsignale Del und Daz zu Null werden.
Das Ergebnis davon ist, daß die Antenne 1 veranlaßt
wird, das Ziel zu verfolgen. Die Fehlersignale werden auch
einem Autopiloten (nicht gezeigt) des Flugkörpers zugeführt,
so daß die Bahn des Flugkörpers entsprechend korrigiert wird
und der Flugkörper auf Kollisionskurs mit dem Ziel gehalten
wird.
Das Signal S¹ wird einer der automatischen Verstärkungsregelung
zugeordneten Detektorschaltung 44 zugeführt,
die Verstärkungssteuersignale zur Steuerung der Verstärkungen
der ZF-Verstärker 20, 21, 30 und 31 in einer solchen
Weise erzeugt, daß das Ausgangssignal der Summenschaltung
32 auf einem konstanten Pegel gehalten wird.
Das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators
62 wird an eine Frequenzdiskriminatorschaltung 45
gelegt, die ein Ausgangssignal erzeugt, das der Differenz
zwischen der Frequenz des ZF-Signals des Oszillators 62
und einem vorbestimmten Wert proportional ist. Dieses Ausgangssignal
wird in einem Integrator 46 integriert, und
das Integrationsergebnis wird verwendet, um die Frequenz
eines spannungsgesteuerten Oszillators 47 zu steuern,
dessen Zweck weiter unten noch erläutert wird.
Das System ist beim Betrieb starken Vibrationen
durch den Flugkörpermotor ausgesetzt. Daher besteht die
Gefahr, daß der erste örtliche oder lokale Oszillator 11
stark verrauscht ist, d. h., daß er signifikante Rauschseitenbänder
hat. Dies ist unerwünscht, da die Funktion
des Gesamtsystems in kritischer Weise von der Qualität des
Ausgangssignals des ersten lokalen Oszillators abhängt. Um
diese Schwierigkeit zu überwinden, wird ein sogenannter
Rückfrequenz-Phasenregelkreis 49 verwendet. Eine Rückantenne
50 ist in einer solchen Weise vorgesehen, daß sie einen
gewissen Teil der Beleuchtungsstrahlung des Mutterflugzeugs
- eine der Seitenkeulen der Strahlungsantenne kann man für
diesen Zweck verwenden - als Referenzsignal empfängt. Dieses
Referenzsignal wird mit dem Ausgangssignal des lokalen Oszillators
11 in einer Mischstufe 51 gemischt, um es in
eine Zwischenfrequenz (ZF) umzuwandeln. Das resultierende
ZF-Signal wird durch einen Verstärker 52 und ein Bandpaßfilter
53 geleitet. Die Verstärkung des Verstärkers 52
wird mittels einer Detektorschaltung 54 für automatische
Verstärkungsregelung in einer solchen Weise gesteuert, daß
das Ausgangssignal des Filters 53 auf einem konstanten
Pegel gehalten wird. Das Ausgangssignal des Filters 53
wird in einem phasensensitiven Detektor 55 mit dem Ausgangssignal
des Oszillators 47 verglichen, und das Ergebnis
wird in einem Integrator 56 integriert und zur
Steuerung der Frequenz des lokalen Oszillators 11 verwendet.
Das Ergebnis dieses Vorgangs ist, daß die Frequenz
des lokalen Oszillators 11 in einer festen Beziehung mit
der Frequenz des Referenzsignals verriegelt wird. Insbesondere
wird die Frequenz des lokalen Oszillators auf
einen Wert verriegelt, der gleich der Differenz zwischen
der Referenzsignalfrequenz und der Frequenz des Oszillators
47 ist. Auf diese Weise werden die Vibrationsseitenbänder
des lokalen Oszillators 11 im wesentlichen unterdrückt.
Die AVR-Detektorschaltung 54 (AVR=Automatische
Verstärkungsregelung) steuert eine Triggerschaltung 57,
die ihrerseits die Zeitkonstante des Integrators 56
gemäß dem Pegel des AVR-Signals steuert, um die Bandbreite
des Phasenregelkreises 49 zu vermindern, wenn der Referenzsignalpegel
unter einen gewissen vorbestimmten Wert
abfällt. Auf diese Weise paßt sich der Phasenregelkreis 49
automatisch dem Pegel des Referenzsignals an. Wenn somit
das von der Rückantenne 50 empfangene Referenzsignal
stark ist, ist die Bandbreite des Phasenregelkreises 49
relativ groß, so daß sich eine bedeutende Verminderung der
Stör- und Rauschseitenbänder des lokalen Oszillators 11
ergibt. Ist andererseits die Amplitude des empfangenen
Referenzsignals niedrig, wird die Bandbreite des Phasenregelkreises
49 vermindert, so daß das Herausfiltern des
Referenzsignals aus dem im Verstärker 52 erzeugten
Rauschen unterstützt wird. Der Rauschabstand des Referenzsignals
wird somit verbessert, obwohl dies auf Kosten einer
Verminderung der Fähigkeit des Phasenregelkreises geschieht,
die Rausch- oder Störseitenbänder des lokalen Oszillators
11 zu unterdrücken.
Bei einer abweichenden Ausführungsform kann die
Bandbreite des Phasenregelkreises je nach dem Pegel des
Referenzsignals kontinuierlich verändert werden, anstelle
der Veränderung zwischen zwei Einzelwerten.
Wie bereits oben erwähnt, wird der spannungsgesteuerte
Oszillator 47, der die Frequenz des ersten lokalen
Oszillators 11 steuert, seinerseits mittels des Diskriminators
45 und des Integrators 46 durch die Frequenz
des ZF-Signals vom Ausgang des Empfängers 10 gesteuert.
Diese Schleife dient dazu, die Frequenz des ersten ZF-
Signals (von den Mischstufen 12 und 13) im Zentrum des
Durchlaßbandes der Geschwindigkeitstorfilter 16 und 17 zu
halten, und zwar in der folgenden Weise. Wenn sich die
relative Geschwindigkeit zwischen dem Ziel und dem Flugkörper
oder dem Flugkörper und dem Mutterflugzeug geringfügig
ändert, ändert sich die Dopplerfrequenz der von
der Antenne 1 empfangenen Radiowellen. Dies verursacht
eine Verschiebung in der Frequenz des ersten ZF-Signals
weg von der Mittenfrequenz der Geschwindigkeitstore 16
und 17, was wiederum eine Verschiebung in der Frequenz
des zweiten ZF-Signals am Ausgang des Empfängers verursacht.
Diese Verschiebung wird vom Frequenzdiskriminator 45 erfaßt
und ruft eine Veränderung in der Frequenz des Oszillators
47 hervor, und damit eine Veränderung in der Frequenz
des ersten lokalen Oszillators 11. Dies wiederum
erzeugt eine Änderung in der Frequenz des ersten ZF-
Signals, und die Anordnung ist so getroffen, daß diese
Änderung in einem solchen Sinne erfolgt, daß dieses Signal
zurück zum Zentrum des Durchlaßbandes der Geschwindigkeitstore
16 und 17 gebracht wird.
Man sieht somit, daß die Wirkung dieser Schleife
darin besteht, die Frequenz des ersten ZF-Signals im
Zentrum oder in der Mitte des Durchlaßbandes der Geschwindigkeitstore
16 und 17 festzuhalten. Das System folgt
daher der Dopplerfrequenz des Ziels. Dies gestattet es
dem System, zwischen verschiedenen Zielen zu unterscheiden,
und zwar auf der Grundlage der Differenzen ihrer Geschwindigkeiten,
selbst wenn sie um einen Winkel voneinander
getrennt sind, der für eine winkelmäßige Unterscheidung
zu klein ist.
Das in Fig. 2 gezeigte System unterscheidet sich
daher von üblichen Dopplerverfolgungssystemen, bei denen
die Dopplerverfolgung mit Hilfe eines Oszillators durchgeführt
wird, der in einer ZF-Stufe des Empfängers angeordnet
ist. Bei dem System nach Fig. 2 wird die Dopplerverfolgung
dadurch ermöglicht, daß ein erster lokaler
Oszillator 11 benutzt wird, der es ermöglicht, die Bandpaßfilter
16 und 17 in eine frühe Stufe des Empfängers 10
einzusetzen. Dies bedeutet, daß der Hauptteil des Empfängers
10 nur mit einem kleinen Frequenzbereich zu arbeiten
braucht, wodurch der Aufbau des Empfängers wesentlich
vereinfacht wird.
Das Radarsystem nach Fig. 2 hat den Nachteil, daß,
wenn die Phasenregelschleife oder der Phasenregelkreis 60
auf ein einziges Zielsignal aufgeschaltet ist, die Bandbreite
des Ausgangssignals des spannungsgesteuerten Oszillators
62 durch das Ausgangssignal des Integrators 63
in einer solchen Weise vermindert wird, daß nur dieses
einzige Ziel innerhalb der Bandbreite ist, während alle
anderen Ziele außerhalb der Breite dieses Bandes liegen.
Wenn das Signal von dem erfaßten einzigen Ziel plötzlich
so verschoben wird, daß es außerhalb der begrenzten Bandbreite
des Phasenregelkreises 60 liegt, dann verschwindet
das Eingangssignal von dem spannungsgesteuerten Oszillator
62 für den phasensensitiven Detektor 34 und der
Flugkörper verliert seine Führung oder Lenkung. Um diese
Schwierigkeit zu überwinden, wird der Phasenregelkreis
der Fig. 2 entsprechend der Darstellung nach Fig. 3 abgewandelt.
In Fig. 3 haben die Teile 61, 62 und 63 des ursprünglichen
Phasenregelkreises die gleichen Bezugszeichen,
gleichermaßen wie der phasensensitive Detektor 34. Das
Ausgangssignal des phasensensitiven Detektors 34 wird dann
wie in Fig. 2 dazu benutzt, um die Lenkung des Flugkörpers
beispielsweise über phasenempfindliche Detektoren
wie 41 und 42 zu steuern. Eine variable Verstärkerschaltung
300 wird in die Phasenregelschleife oder
den Phasenregelkreis zwischen dem phasensensitiven Detektor
61 und dem Integrator 63 eingeführt. Ein rechtwinkelphasensensitiver
Detektor 301 ist vorgesehen, um
Eingangssignale vom ZF-Summeneingang S¹ und von einem
π/2-Phasenschiebernetzwerk 302 miteinander zu vergleichen,
das an den Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators
62 angeschlossen ist. Der Ausgang des Rechtwinkelphasendetektors
301 ist über ein Tiefpaßfilter 303
und über eine Schwellenwertschaltung 304 mit einem
"Übergang zum breiten Band"-Eingang der Verstärkerschaltung
300 variabler Verstärkung verbunden. Ein komplementärer
Ausgang der Schwellenwertschaltung 304 ist mit
dem einen Eingang eines UND-Glieds 305 verbunden, das
zwei Eingänge hat und dessen anderer Eingang ein Signal
von der nicht gezeigten Zielerfassungsschaltung erhält.
Die Zielerfassungsschaltung gibt ein Anzeigesignal über
die Erfassung eines Ziels ab, wenn beispielsweise bei
der Führung der Frequenz des Radarsystems über einen
großen Bereich von Frequenzen ein hoher Rauschabstand
erhalten wird. Das Ausgangssignal des UND-Glieds 305 wird
an einen "Übergang zum schmalen Band"-Eingang der variablen
Verstärkerschaltung 300 gelegt.
Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung ist wie
folgt: Wenn sich der Flugkörper im Flug befindet und das
Radarlenksystem beim Überstreichen ist und dementsprechend
Ausschau nach einem Ziel hält, d. h. vor der Erfassung eines
Ziels, ist die variable Verstärkungsschaltung 300 entsprechend
dem Breitbandbetrieb der Phasenregelschleife
auf eine hohe Verstärkung eingestellt. Wird ein Ziel erfaßt,
tritt an dem einen Eingang des UND-Glieds 305 ein
Signal von der Zielerfassungsschaltung auf. Infolge der
π/2-Phasenverschiebung der Schaltung 302 sind die Signale,
die jetzt dem Eingang des Rechtwinkelphasendetektors 301
zugeführt werden, zueinander außer Phase, so daß dieser
Detektor einen Gleichsignalpegel abgibt, der durch die
Filter- und Zeitverzögerungsschaltung 303 gelangt. Dieser
Gleichsignalpegel ist für ein echtes oder gültiges
Zielsignal so bemessen, daß er den Schwellenwert der
Schaltung 304 überschreitet und daher am "Signal vorhanden"-
Ausgang der Schwellenwertschaltung 304 ein Ausgangssignal
erzeugt. Dieses Signal in Verbindung mit dem Zielerfassungssignal
veranlaßt, daß das UND-Glied 305 das "Übergang
zum schmalen Band"-Signal für die variable Verstärkerschaltung
300 erzeugt. Dieses Signal veranlaßt, daß die
variable Verstärkerschaltung 300 die Bandbreite des
Phasenregelkreises einengt, so daß sich der Phasenregelkreis
mit einem einzigen Zielsignal verriegelt.
Sollte dieses einzige Zielsignal verschwinden, beispielsweise
dadurch, daß entweder das Ziel verschwindet
oder sehr schnell seine Richtung ändert, dann ist das
Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators in
einer beliebigen Phasenlage mit dem Eingangssignal des
phasensensitiven Detektors 61 (beide Signale bestehen
hauptsächlich aus Rauschen), und das Ausgangssignal des
rechtwinkelphasensensitiven Detektors 301 wird gleich
Null. Das "Signal vorhanden"-Ausgangssignal, das dem
UND-Glied 305 zugeführt wird, verschwindet, und die
variable Verstärkungsschaltung 300 erhält ein Signal zum
Übergang zum Breitbandbetrieb, so daß der Phasenregelkreis
in die Lage versetzt wird, innerhalb dieses breiteren
Bandes nach einem weiteren Zielsignal zu suchen. Die
Übergänge vom Breitband- zum Schmalbandbetrieb und vom
Schmalband- zum Breitbandbetrieb werden mit unterschiedlichen
Zeitspannen ausgeführt, wie es in Fig. 3a und
3b dargestellt ist. Der Übergang vom Breitband- zum
Schmalbandbetrieb erstreckt sich, wie es in Fig. 3a gezeigt
ist, über eine relativ lange Zeitspanne, um es der
Schleife bzw. dem Phasenregelkreis zu gestatten, sich mit
dem einzigen Zielsignal zu verriegeln. Die Änderung oder
der Übergang vom Schmalband- zum Breitbandbetrieb, erstreckt
sich hingegen, wie es aus Fig. 3b hervorgeht,
über eine relativ kurze Zeitspanne und findet fast
momentan statt, da nach einem Verlust des Zielsignals
es unabdingbar ist, die Bandbreite so schnell wie möglich
zu erhöhen, um ein weiteres Zielsignal aufzufinden,
Die Schaltung, die zur Sicherstellung der richtigen
Umschalt- oder Übergangscharakteristiken erforderlich
ist, befindet sich innerhalb der Verstärkungsschaltung
300 veränderbarer Verstärkung.
Für Eingangssignale mit einem hohen Rauschabstand
wird die Zeitverzögerung der Schaltung 303 auf beispielsweise
0,75 s erhöht, und für Eingangssignale mit
einem niedrigen Rauschabstand wird die Zeitverzögerung
auf 0,2 µs herabgesetzt. Dadurch wird sichergestellt, daß
störende Eingangssignale die Bandbreite der Schleife
nicht notwendigerweise verändern.
Wie es aus Fig. 2 hervorgeht, erhält man das Summensignal
zum Phasendetektor 34 vom Ausgang des spannungsgesteuerten
Oszillators 62, und dieser Umstand kann im
Falle von Mehrfachzielen oder Mehrzielen dazu führen,
daß die Verstärkung des Empfängers nicht richtig eingestellt
ist. Dies deswegen, weil der Phasenregelkreis auf
die Frequenz eines der Ziele verriegelt wird und daher
die spektrale Komponente im Ausgangssignal des spannungsgesteuerten
Oszillators 62 eine größere Amplitude
als die entsprechende Komponente im ursprünglichen
Summenkanal hat, da die automatische Verstärkungsregelung
(AVR) auf das Gesamtsummensignal einwirkt, das
durch den Empfänger läuft. Die Winkelskalierung oder
der Winkelbereich des gewünschten Ziels wird daher vermindert.
Dies bedeutet, daß das AVR-System die Verstärkung
sowohl des Summen- als auch des Differenzkanals vermindert,
um das Gesamtausgangssignal aller spektraler
Komponenten des Summensignals zu steuern. Daher wird die
Amplitude der einzigen Komponente, die von dem Phasenregelkreis
verfolgt wird, vermindert. In Fig. 3 sind zwei
alternative Schaltungsanordnungen dargestellt, um dieses
Problem zu überwinden.
Die erste in gestrichelten Linien eingezeichnete
Möglichkeit besteht darin, das Empfänger-AVR-Signal vom
Ausgang des Rechtwinkelphasendetektors 301 abzunehmen.
Die zweite Möglichkeit ist in strichpunktierten Linien
dargestellt und besteht darin, das Ausgangssignal
des Phasendetektors 34 durch das Ausgangssignal des
Rechtwinkelphasendetektors 301 in einem Teiler- oder
Dividierglied 306 zu teilen, nachdem das Ausgangssignal
des Phasendetektors 34 durch ein Tiefpaßfilter 307 geschickt
worden ist. Auf diese Weise wird das Winkelfehlersignal
vom Differenzkanal durch einen Gleichsignalwert
geteilt, der proportional zu der Komponente des Summensignals
ist, die in Phase mit der spektralen Komponente
im Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators
62 liegt. Durch Teilung des Winkelfehlers durch diesen
Gleichsignalwert wird die Skalierung oder der Bereich
wieder auf den richtigen Wert zurückgeführt. Dieses Verfahren
hat auch den Vorteil, daß es die niedrige Skalierung
oder die Bereichsherabsetzung kompensiert, die
darauf zurückzuführen ist, daß der spannungsgesteuerte
Oszillator sich nicht bei dem richtigen Phasenmittelwert
bezüglich des unerwünschten Zielsignals befindet, und
zwar infolge der Ziehwirkung des unerwünschten Signals.
Zusätzlich zu der Gleichsignalkomponente hat der
Rechtwinkelphasendetektor 301 auch eine Wechselsignalkomponente,
und zwar infolge der Schwebung zwischen dem
Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 62
und dem unerwünschten Signal.
Es wird unterstellt, daß sich zwei Ziele T1 und T2
innerhalb der Geschwindigkeitstorbandbreite befinden.
Dopplerfrequenz|= 10 fn | |
Dämpfung des Phasenregelkreises | = 0,7 |
Zielverhältnis T2/T1 | = 5 |
Der Phasenregelkreis ist auf das kleinere Zielsignal
T1 verriegelt.
Momentane automatische Verstärkungsregelung, und
Verriegelung auf kein echtes oder gültiges Ziel.
Die Kurven sind für eine langsame automatische Verstärkungsregelung
anders, das Grundargument bleibt aber
bestehen.
Fig. 4 zeigt die Phasenlage am π/2-Ausgang des
spannungsgesteuerten Oszillators in Abhängigkeit zu der
Phasenlage von T1 und T2 (bei Abwesenheit von T2 ist der
π/2-Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators in
Phase mit T1). Fig. 5 zeigt die S-Hüllkurve und das Ausgangssignal
des Rechtwinkelphasendetektors. Man sieht, daß
ein Differenzsignal D infolge von T1 einen Gleichsignalwert
am Winkelfehlerphasendetektor von etwa 1/5 · cos 42° · D/S
erzeugt und einen kleinen Wechselsignalwert aufgrund des
Umstands, daß der spannungsgesteuerte Oszillator eine
Phasenmodulation gegenüber der T1-Phase aufweist. Ein
Differenzsignal infolge von T2 erzeugt einen großen Wechselsignalwert
aufgrund der Differenz in der Frequenz der
Hauptlinie des spannungsgesteuerten Oszillators und eine
kleine Gleichsignalgröße infolge der Phasenmodulation des
spannungsgesteuerten Oszillators.
Durch die Verwendung der analogen Teilerschaltung 306
wird der von T2 herrührende Wechselsignalausgang durch den
Wechselsignalwert im Ausgangssignal des Rechtwinkelphasendetektors
301 geteilt, so daß sich ein verhältnismäßig
großer Gleichsignalwert ergibt. Unter den genannten Bedingungen
haben die beiden Wechselsignalwerte nahezu die
gleiche Phase, so daß eine große Reflektorvorspannung in
Richtung auf das zweite Ziel entsteht. Wenn jedoch das
Ausgangssignal des Rechtwinkelphasendetektors durch ein
Tiefpaßfilter 308 ausgefiltert wird, wird das Wechselsignal
gedämpft und die Phase verzögert. Würde die Verzögerung
oder Nacheilung 90° betragen, dann wäre die Gleichsignalvorspannung
gleich Null. Würde die Nacheilung größer als
90° sein, d. h. bei einem Mehrpolfilter, dann wäre der
Reflektor (dish) von dem zweiten Ziel weggelenkt.
Die Aktion der automatischen Verstärkungsregelung
des Empfängers ist ähnlich, obgleich die Wirkung unter den
betrachteten Bedingungen umgekehrt verläuft. Wenn die
Summensignal-S-Hüllkurve am größten ist, wird der Verstärkungsgrad
des Differenzkanals vermindert, wenn man eine
schnelle automatische Verstärkungsregelung annimmt, jedoch
ist das Phasenregelkreissignal S′ konstant, so daß
die Skalierung oder der Bereich vermindert wird und in
ähnlicher Weise ist der Verstärkungsgrad verringert, wenn
die Summensignal-S-Hüllkurve niedrig ist. Dies bewirkt,
daß bei der Wechselsignalschwebung, die davon herrührt,
daß ein Differenzsignal D in Phase mit der Komponente S
bei W2 ist, die positiven Spitzen, entsprechend T2 in
Phase mit dem spannungsgesteuerten Oszillator, vermindert
werden und daß die negativen Spitzen erhöht werden, so daß
sich ein negatives Ausgangssignal ergibt, während T2
allein eine positive Skalierung (D und S in Phase) ergeben
hätte, so daß der Reflektor von T2 wegbewegt wird. Die
Wirkung einer langsamen automatischen Verstärkungsregelung
besteht darin, daß die Phase der Sinusschwingung für die
automatische Verstärkungsregelung um 90° verzögert wird,
so daß sich eine positive Vorspannung ergibt, d. h. in Richtung
auf T2, da die ungefilterte S-Hüllkurve der Schwebung
des Winkelphasendetektors um 42° vorauseilt. Unter den
angegebenen Bedingungen ist die Wirkung der automatischen
Verstärkungsregelung wesentlich kleiner als die Wirkung
der analogen Teilerschaltung, die auf die relative Amplitude
des Wechselsignalwerts zurückzuführen ist, jedoch
braucht dies nicht stets der Fall zu sein.
Das Filter für das Ausgangssignal des Rechtwinkelphasendetektors
sollte nicht eine Zeitkonstante haben, die
wesentlich größer als 100 ms ist, damit der Empfänger
seine Fähigkeit behält, auf Änderungen in der relativen
Zielamplitude anzusprechen.
Eine weitere Abänderung der Schaltung der Fig. 2, die
benutzt werden kann, um die Änderung in der Skalierung oder
im Bereich zu vermindern, die auftritt, wenn der Mehrfach-
oder Mehrzieldiskriminator (MZD) oder der Schmalband-Phasenregelkreis
in Betrieb ist, ist in Fig. 6 dargestellt.
Hier werden Seitenbänder mit konstanter Amplitude dem Ausgangssignal
des spannungsgesteuerten Oszillators des
Mehrzieldiskriminators (MZD) hinzugefügt, welche die
gleiche Phasenbeziehung zum Ausgangssignal des MZD haben
wie die ursprünglichen Summensignalseitenbänder zu ihrem
Träger haben. Dies ergibt einen Bereich von 1,15 bis 0,9
für einen trägerverriegelten MZD und von 1,02 bis 0,64
für einen mit dem ersten Seitenband verriegelten MZD im
Vergleich mit 1,0 bis 0,0 und 0,0 bis 0,64 für den MZD
allein.
Das Blockschaltbild ist in Fig. 6 dargestellt, auf
die jetzt Bezug genommen wird. Die Schaltungsanordnung
nach Fig. 6 erzeugt ein modifiziertes Mehrzieldiskriminatorsummensignal,
das anstelle des Ausgangssignals benutzt
wird, welches von dem spannungsgesteuerten Oszillator 62
geliefert wird. Teile, die gleiche oder ähnliche Funktionen
ausüben, wie diejenigen der Fig. 3, haben die gleichen
Bezugszeichen.
Eine Gegentaktmischstufe 600 erzeugt das erste obere
und untere Seitenband dadurch, daß das Ausgangssignal des
spannungsgesteuerten MZD-Oszillators mit dem Ausgangssignal
eines zweiten spannungsgesteuerten Oszillators 601 bei der
Nutationsfrequenz gemischt wird. Dieser spannungsgesteuerte
Oszillator wird von dem ersten oberen und unteren Seitenband
des Summensignals mitgenommen durch den zweiten Phasenregelkreis,
der eine Mischstufe 600, einen spannungsgesteuerten
Oszillator 601, einen Integrator 602 und ein
lineares Multiplizierglied 603 enthält. Ein Teil des Ausgangssignals
der Gegentaktmischstufe 600 wird dem Ausgangssignal
des Oszillators 62 hinzugefügt, und zwar in
einer Vereinigungsschaltung 604, um ein zusammengesetztes
ZF-Summensignal (modifiziertes Mehrfachzieldiskriminator-Summensignal)
zu erzeugen mit ersten oberen und unteren
Pseudoseitenbändern, die eine konstante Amplitude haben.
Da der durch die Nutationsspannung gesteuerte Oszillator
601 den Summensignaländerungen nicht zu folgen
braucht, kann seine Bandbreite kleingemacht werden, so daß
sie die Seitenbänder von anderen Zielsummensignalen zurückweist.
Bisher wurde angenommen, daß der Mehrzieldiskriminator
(MZD) mit dem spannungsgesteuerten Oszillator 62
von der Hauptlinie des Summensignals mitgenommen wird,
er kann aber auch leicht von einem Seitenband mitgenommen
werden, und in diesem Fall erzeugt das Ausgangssignal
des Gegentaktmischers 600 Linien zu beiden Seiten des
Seitenbandes. Eine Analyse des Verfahrens ergibt folgendes.
Es sei angenommen, daß das Eingangssignal die Form
hat:
A sin [(w-p) t+ψ] + sin (wt) + B sin [(w+p) t + γ]
Das Ausgangssignal des durch eine 500 kHz-Spannung gesteuerten
Oszillators ist dann:
cos (wt),
und das Ausgangssignal des durch eine 64 Hz-Spannung gesteuerten
Oszillators ist:
cos [pt + Φ].
Das Ausgangssignal der Gegentaktmischstufe ist:
1/2 {cos [(w-p) t-Φ] + cos [(w+p) t + Φ]}.
Das Ausgangssignal des phasensensitiven Detektors des Nutationsphasenregelkreises
in Gleichsignalwerten ist:
1/4 {A sin [ψ+Φ] + B sin [γ-Φ]},
welche Gleichsignalwerte gleich Null sein müssen.
Daher:
Das Ausgangssignal der Gegentaktmischstufe ist dann:
cos [pt + Φ] cos (wt) = 1/2 {cos [(w-p) t - Φ] + cos [(w+p) t + Φ]}.
Die neue Summe des Mehrzieldiskriminators MZD ist dann:
K cos [(w-p) t - Φ] + cos (wt) + K cos [(w+p) t + Φ] (2)
Der phasensensitive Hauptdetektor des Empfängers muß
dann in ein Multiplizierglied geändert werden, da eine Begrenzung
entweder des Eingangssignals oder des neuen Mehrzieldiskriminatorsignals
die Seitenbänder unterdrückt.
(Diese Feststellung geht davon aus, daß die Nutationsmodulation
entweder Null oder π rad ist).
Das neue Summensignal muß wie zuvor phasenverschoben
werden, bevor es multipliziert wird mit dem Differenzsignal:
2 E {A sin [(w-p) t + ψ] + C sin (wt) + B sin [(w+p) t - γ]}
Das resultierende Ausgangssignal ist:
E {AK cos (w-Φ) + C + BK cos (w-Φ)} (3)
Wenn der MZD-Phasenregelkreis auf ein einziges Ziel
festgelegt oder verriegelt ist, gilt für das Differenzsignal
unter der Annahme, daß die Nutationsmodulation zwischen Null
und π umgeschaltet wird:
wobei
Φ der Winkel ist, über den die Nutationsphase gleich Null ist,
δ der Phasenwinkel der Nutationsschwingung ist,
m die Zahl der Nutationsharmonischen ist.
Φ der Winkel ist, über den die Nutationsphase gleich Null ist,
δ der Phasenwinkel der Nutationsschwingung ist,
m die Zahl der Nutationsharmonischen ist.
Aus der Gleichung (3) ergibt sich ein Empfängerausgangssignal
von:
Aus der Gleichung (1) ergibt sich:
Φ = -δ.
Auch die Phasenlage des spannungsgesteuerten MZD-Oszillators
62 ändert sich um π rad, wenn sich der Summenträger
um π rad ändert. Dies bewirkt, daß der
nutationsspannungsgesteuerte Oszillator 601 sich um π rad
ändert, um mit dem ersten oberen und unteren Seitenband in
Tritt oder verriegelt zu bleiben, und dies ergibt keine
Phasenänderung der Pseudoseitenbänder, obwohl eine vorübergehende
Phasenverschiebung auftritt, wenn der nutationsspannungsgesteuerte
Oszillator seine Phase ändert.
Hierdurch ergibt sich ein Empfängerausgangssignal von:
In Fig. 7 ist der Empfangsbereich in Abhängigkeit von
Φ für K = 1/ aufgetragen.
Wenn der MZD-Phasenregelkreis mit einem ersten Seitenband
in Tritt oder verriegelt ist, ergibt sich:
Aus Gleichung (1) folgt:
Φ = -δ.
In diesem Falle ändert sich die Phasenlage dieses
spannungsgesteuerten MZD-Oszillators 62 nicht. Da jedoch
beide Linien zu beiden Seiten der Linie, mit der der Mehrzieldiskriminator
MZD verriegelt ist, ihre Phasenlage um π
Grad ändern, ergibt sich als Ausgangssignal des Empfängers:
In Fig. 8 ist der Empfangsbereich aufgetragen über
Φ für K = 1/.
Die Nutationsphasenmodulation wurde zum Umschalten
zwischen Null und π rad benutzt. Dies ergibt gleiche
Amplitudenseitenbänder zu beiden Seiten des Trägers mit
gleichen und entgegengesetzten Phasenwinkeln. Wenn die
Amplitude der beiden Linien zu beiden Seiten des spannungsgesteuerten
MZD-Oszillators 62 nicht gleich sind, sondern
gleiche und entgegengesetzte Phasenwinkel haben, dann haben
die Pseudoseitenbänder die richtigen Phasenwinkel zur Demodulation
des Differenzsignals (d. h. der Mehrzieldiskriminator
ist mit dem ersten Seitenband verriegelt), und eine Verbesserung
wird erzielt; wenn jedoch diese beiden Linien gleiche
Amplitude und Phasenwinkel haben, dann sind die Pseudoseitenbänder
um π/2 rad verschieden von dem obigen Ergebnis,
und es wird keine Verbesserung erzielt.
Wenn die Nutationsmodulation nicht dem entspricht, was
angenommen worden war, dann ist generell die Verbesserung in
der Skalierung oder im Bereich weniger günstig als die gezeigte,
sie sollte aber nicht schlechter sein als für den
Mehrzieldiskriminator MZD allein. Der Bereich des spannungsgesteuerten
Oszillators 601 sollte so klein wie möglich
sein, und bei einem typischen Beispiel wird ein Bereich von
61 bis 67 Hz gewählt, um den möglichen Nutationsfrequenzbereich
zu überstreichen. Hierdurch wird es ermöglicht, daß
die Schleife schnell in Tritt fällt oder verriegelt wird,
und zwar mit einer hinreichend kleinen Bandbreite, um
andere Ziellinien von Mehrfachzielen zurückzuweisen. Da es
erforderlich ist, die beiden Nutationslinien zu beiden Seiten
der mit dem Mehrzieldiskriminator verriegelten Linie zu
verfolgen, ist ein sinusförmiges Ausgangssignal erwünscht,
um zu vermeiden, daß andere Nutations- oder Ziellinien den
Phasenwinkel des spannungsgesteuerten Oszillators beeinflussen.
Wenn Pseudoseitenbänder dem Ausgangssignal des
spannungsgesteuerten MZD-Oszillators 62 innerhalb des MZD-Phasenregelkreises
hinzugefügt werden, wird die Änderung der
Eigenfrequenz und die Dämpfung mit dem Nutationsnutzverhältnis
vermindert, so daß sich eine Verminderung der
Zahl ergibt, wie oft der MZD sich mit anderen Zielsummensignalen
verriegelt, die Frequenzlinien zwischen der
verriegelten oder Mitnahmesummenlinie und den Linien zu
beiden Seiten dieser Linie aufweisen. In Fig. 9 ist das
Blockschaltbild eines solchen Systems dargestellt. Während
des Verriegelungs- oder Einfangvorgangs kann es wünschenswert
sein, die Pseudoseitenbänder am spannungsgesteuerten
MZD-Oszillator auszuschalten.
Eine Verbesserung in den Skalierungs- oder Bereichsänderungen
mit dem Nutationsnutzungsverhältnis kann man
somit dadurch erreichen, daß eine zweite Phasenregelschleife
oder ein zweiter Phasenregelkreis bei der Nutationsfrequenz
zusammen mit einer Gegentaktmischstufe hinzugefügt
wird. Unter der Annahme, daß die Nutationsmodulation die
Phase des Signals zwischen Null und π rad umschaltet, ergibt
sich für die Veränderung in der Skalierung mit diesem System
bei einem K-Wert von 1/ folgendes: 1,15 bis 0,9 bei
Verriegelung des MZD mit dem Träger und 1,02 bis 0,64 bei
Verriegelung des MZD mit dem ersten Seitenband. Ohne dieses
System würden die Werte 1,0 bis 0,0 und 0 bis 0,64 betragen,
und wenn die beste Skalierungsänderung erzielt wird, indem
man die beste MZD-Verriegelungsbedingung einhält, d. h.
Verriegelung mit dem Träger oder den ersten Seitenbändern,
1,0 bis 0,54.
Die Pseudoseitenbänder kann man, wie beschrieben,
dem spannungsgesteuerten MZD-Oszillator innerhalb des MZD-Phasenregelkreises
hinzufügen, und zwar mit dem Ergebnis
einer Verminderung in der Änderung der Schleifenbandbreite
mit dem Nutationsnutzungsverhältnis und einer möglichen
Verminderung in der Anzahl der Übergänge der Zielverfolgung
bei einer Mehrzielsituation.
Eine weitere Schwierigkeit, die bei dem System nach
Fig. 2 auftreten kann, besteht darin, daß niederfrequente
Schwebungen zwischen Harmonischen der Multiplexfrequenz
und Vielfachen der Dopplerdifferenzfrequenz zwischen zwei
Zielen und auch Vielfachen der Nutationsfrequenz in Erscheinung
treten können. Die resultierenden niederfrequenten
Störungen verursachen eine störende Beschleunigungsanforderung
und vermindern die Leistungsfähigkeit des multiplexierten
Empfängers. Die Schaltungsanordnung nach Fig. 10
dient dazu, die niederfrequenten Schwebungen zu erfassen
und die Multiplexfrequenz so umzuschalten, daß Koinzidenz
mit der Dopplerdifferenz- und Nutationsfrequenz vermieden
wird.
In Fig. 10 sind Teile, die gleiche oder ähnliche
Funktionen wie diejenigen der Fig. 2 und 3 haben, mit den
gleichen Bezugszeichen versehen. Das Ausgangssignal des
quadraturphasensensitiven oder rechtwinkelphasensensitiven
Detektors (Q.PH.D.) 301 des Mehrzieldiskriminators, welcher
Detektor Frequenzkomponenten hat, die gleich der Dopplerdifferenz
und Nutation, sofern vorhanden, sind, wird über
ein Filter 1002 einem weiteren phasensensitiven Detektor
1001 zugeführt, an dessen anderen Eingang das Multiplexschwingungssignal
gelegt ist. Wenn Vielfache dieser Signalfrequenzen
sich einer Koinzidenz nähern, dann durchläuft
die niederfrequente Störung ein Filter 1003 und schaltet die
Multiplexfrequenz von beispielsweise 40 Hz auf 35 Hz oder
45 Hz um, um eine Koinzidenz zu vermeiden. Durch die Umschaltung
wird der Filterausgang für eine kurze Zeit geerdet,
nachdem die bistabile Stufe ihren Zustand geändert
hat, um zu verhindern, daß ein Überschwingen der Störungsumschaltung
die Multiplexfrequenz zurück in die Koinzidenz
bringt.
Als Alternative für die Anordnung nach Fig. 10 ist
es auch möglich, das erfaßte Summeneingangssignal als Eingangssignal
zum phasensensitiven Detektor 101 zwecks Vergleich
mit dem Multiplexsignal zu verwenden, wie es in
Fig. 11 dargestellt ist. Das Ausgangssignal des AVR-Detektors
44 (vgl. Fig. 2), dem das Empfängersummensignal direkt
zugeführt wird, ist ausgangsseitig mit dem Filter 1002 verbunden.
Ein Schwellenwertdetektor 1004 ist mit dem Ausgang
des Filters 1003 verbunden, so daß die Multiplexfrequenz nur
dann geändert wird, wenn das Ausgangssignal des Filters den
Schwellenwert übersteigt.
Die Schaltungsanordnung zur Änderung der Multiplexfrequenz
kann in ein Lenksystem für Flugkörper mit oder
ohne Mehrzieldiskriminator MZD eingebaut sein. Wenn eine
MZD-Möglichkeit vorhanden ist, wie beispielsweise der
Schmalband-Phasenregelkreis 60, kann das Multiplexfrequenzänderungssystem
mit oder ohne Berücksichtigung der Maßnahme
zur Veränderung des Verstärkungsgrades ausgeführt
sein, die eine Verbreiterung der Bandbreite des Schmalband-Phasenregelkreises
ermöglicht.
Eine weitere Schwierigkeit, die bei der Verwendung
des Schmalband-Phasenregelkreises bei der Schaltungsanordnung
nach Fig. 2 eintreten kann, ist, daß die schmale Bandbreite
in der Größenordnung von 20 bis 30 Hz liegt. Man
hat gefunden, daß das Spektrum eines Zielechos sich bis auf
80 Hz verbreitern kann, wenn das Ziel plötzlich eine hohe
seitliche Beschleunigung erfährt (infolge einer Frequenzbanderweiterung
durch Winkelfluktuation). Ein schmalbandiger
Phasenregelkreis mit konstanter Bandbreite neigt dazu, daß
bei einem solchen Ziel die Verfolgungsfähigkeit vermindert
ist, und bei einer Beschleunigung über einen bestimmten Wert
kann dies zu einem Verlust der Mitnahme, Verriegelung bzw.
Aufschaltung führen. Dies bewirkt unter Umständen eine Unterbrechung
der Lenkung und kann zu einer großen Fehlabweichung
oder schlechten Zieldiskrimination führen. Die Schaltungsanordnung
nach Fig. 12 stellt die Erweiterung des Zielspektrumechos
fest und verbreitert die Bandbreite des Schmalband-Phasenregelkreises
in geeigneter Weise für die Dauer des
transienten Zustands, so daß ein Mitnahme- oder Verriegelungsverlust
vermieden wird.
In Fig. 12 sind diejenigen Teile der Schaltungsanordnung,
die gleiche oder ähnliche Funktionen haben wie diejenigen
der Fig. 2 und 3, mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Das Summensignal wird dem Schmalband-Phasenregelkreis
über phasensensitive Detektoren 61 und 301 zugeführt und gelangt
auch zu einer weiteren adaptiven Phasenregelschleife.
Diese adaptive Phasenregelschleife oder dieser adaptive
Phasenregelkreis enthält einen phasensensitiven Detektor 1200,
eine Verstärkungsschaltung 1201 veränderbarer Verstärkung,
einen Schleifenintegrator 1202 und einen spannungsgesteuerten
Oszillator 1203. Das Summensignal wird auch einem
quadraturphasenempfindlichen oder rechtwinkelphasenempfindlichen
Detektor 1204 zugeführt, an dessen anderen Eingang das
Ausgangssignal des spannungsgesteuerten Oszillators 1203
gelegt ist, nachdem dieses Signal in einem Phasenschieber
1205 in der Phase um π/2 verschoben worden ist. Der
Gleichsignalausgangswert des phasensensitiven Detektors
1204 wird in einem Vergleicher 1206 mit einem festen Referenzvorspannwert
verglichen. Das Ausgangssignal des Vergleichers
1206 wird dazu verwendet, um die Verstärkung der
variablen Verstärkerschaltung 1201 zu steuern und wird auch
als Steuereingangssignal einer bistabilen Schwellenwertschaltung
1207 zugeführt. Das Ausgangssignal der bistabilen
Schwellenwertschaltung 1207 steuert die Bandbreite des
Schmalband-Phasenregelkreises durch Steuerung der Verstärkung
der variablen Verstärkerschaltung 300.
Während des Betriebs paßt der adaptive Phasenregelkreis
seine Bandbreite im Verhältnis zur Eingangssignalspektrumbreite
dadurch an, daß der Ausgangspegel des Vergleichers
1206 und damit die Verstärkung der variablen Verstärkerschaltung
1201 geändert wird. Wenn das Signal am Ausgang des Vergleichers
einen gegebenen Schwellenwert überschreitet, der
von der stabilen Schwellenwertschaltung 1207 05786 00070 552 001000280000000200012000285910567500040 0002003943459 00004 05667eingestellt ist,
wird das bistabile Element gesetzt und das gesetzte Ausgangssignal
des bistabilen Elements ändert die Verstärkung der
veränderbaren Verstärkerschaltung 300 um einen vorbestimmten
Betrag. Dieser vorbestimmte Betrag erweitert die Bandbreite
des Schmalband-Phasenregelkreises um einen Betrag, der ausreicht,
damit das Spektrum des Zielsignal umschlossen wird.
Bei dem obigen Beispiel wird die Bandbreite von 30 auf
80 Hz verbreitert.
Eine weitere Schwierigkeit, die bei der Verwendung
eines MZD-Phasenregelkreises auftreten kann, besteht darin,
daß die Schaltungsanordnung nicht in der Lage sein kann,
alle Arten von Zielsignalen zu verfolgen. Die Lösung dieser
Schwierigkeit gemäß der Erfindung ist, den MZD-Schmalband-Phasenregelkreis
auszusperren und die Dopplerabtastung oder
Dopplerüberstreichung (die natürlich normalerweise nach der
Erfassung des Ziels und dem Betrieb des Schmalband-Phasenregelkreises
abgebrochen worden ist) mit der richtigen
Frequenz und in der erforderlichen Richtung der Frequenzerhöhung
oder -abnahme wieder aufzunehmen.
In Fig. 13 sind die Teile des Empfängers der Fig. 3
und Fig. 2, die die gleichen oder ähnlichen Funktionen ausüben,
mit den gleichen Bezugszeichen versehen. In Fig. 2
und 13 wird daher das Ausgangssignal des spannungsgesteuerten
Oszillators 62 über einen Diskriminator 45 einem Integrator
46 zugeführt. Eine Schaltanordnung oder ein Schaltkreis 1300
ist an den Ausgang des Diskriminators angeschlossen, und
der Ausgang des Schaltkreises 1300 isit mit einem ersten
Steuereingang eines Abtast- oder Ablenkgenerators 1301 verbunden,
dessen Ausgangssignal dazu benutzt wird, den spannungsgesteuerten
Oszillator 47 zu steuern. Ein weiterer
Steuereingang zum Ablenkgenerator 1301 wird durch das
"Übergang zu Breitband"-Ausgangssignal der Schwellenwertschaltung
304 (Fig. 3) gebildet, welches Ausgangssignal
auch dazu verwendet wird, um eine Sperre oder ein Latch 1302
zu setzen, dessen Ausgangssignal wiederum dazu dient, ein
UND-Glied 305 zu sperren, um einen weiteren Übergang zum
Schmalband zu verhindern.
Die Arbeitsweise der Schaltungsanordnung nach Fig. 13
wird unter Bezugnahme auf Fig. 14 wie folgt erläutert.
Die Flugkörperempfängerschaltung beginnt nach ihrer
Aktivierung (gewöhnlich nach Ablauf einer gewissen Zeit
nach dem Freisetzen) mit einer Dopplerabtastung für das Ziel.
In Fig. 14 ist ein gewisser Zeitablauf während der Zeit
0 bis t₁ dargestellt, und die Dopplerabtastung beginnt
somit im Zeitpunkt t₁. Es wird unterstellt, daß das Ziel
durch die Empfängerschaltung zu einem Zeitpunkt t₂ erfaßt
wird, zu welchem Zeitpunkt die Dopplerabtastung bei der
Zielfrequenz angehalten wird. Der normale Verlauf der
Dopplerabtastung ist in gestrichelten Linien dargestellt,
wobei die Zwischenfrequenz ZF des Empfängers über einen
Frequenzbereich verändert wird und, wenn kein Ziel aufgefunden
wird, die Abtastung von neuem bei der Anfangsfrequenz
begonnen wird.
Das Ziel wird nun vom Zeitpunkt t₂ bis zu einem Zeitpunkt
t₃ erfolgreich weiterverfolgt, wobei während dieser
Zeitperiode der MZD-Schmalband-Phasenregelkreis aktiviert
ist. Es wird unterstellt, daß der Schmalband-Phasenregelkreis
zum Zeitpunkt t₃ das Ziel verliert. Ferner wird unterstellt,
daß das Ziel eine Frequenzänderung in Richtung zunehmender
Frequenzen erfahren hat. Die Dopplerabtastung wird daher in
dieser Richtung zum Zeitpunkt t₃ oder kurz danach wieder
aufgenommen, und es wird mit zunehmender Frequenz zwischen
dem Zeitpunkt t₃ und einem Zeitpunkt t₄ abgetastet, bis beim
Zeitpunkt t₄ die Empfängerschaltungsanordnung das Ziel wieder
erfaßt hat.
Die Richtung, in der die Dopplerabtastung wieder aufgenommen
wird, wird durch den Schalter 1300 wie folgt ermittelt:
Wenn das Ziel das schmale Band des Schmalband-Phasenregelkreises
verläßt, dann versucht der Diskriminator 45 die
Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators 47 (vgl. Fig. 2)
zu ändern, um diese Bewegung zu kompensieren. Der Diskriminator
45 erzeugt daher an seinem Ausgang entweder eine maximale
positive oder eine maximale negative Spannung, je nach der
Richtung der Frequenzbewegung des Zielsignals, und dieser
Umstand wird durch den Schalter 1300 erfaßt, der dann in
eine Lage geschaltet wird, die die Richtung anzeigt, in
der die Frequenz des Zieles sich in dem Augenblick bewegte,
als der Schmalband-Phasenregelkreis das Ziel verloren hat.
Das Ausgangssignal des Schalters 1300 wird dann dazu benutzt,
um ein die Richtung der Abtastung betreffendes Steuersignal
an den Abtast- oder Ablenkgenerator 1301 zu geben,
worauf der Abtastgenerator durch das "Übergang zum Breitband"-Signal
von der Schwellenwertschaltung 304 aktiviert wird.
Bei diesem Ausführungsbeispiel wird das "Übergang zum Breitband"-Signal
dazu benutzt, um das Latch 1302 zu setzen, das
dem UND-Glied 505 (Fig. 3) ein Sperrsignal zuführt, um den
anschließenden Betrieb des Schmalband-Phasenregelkreises
zu verhindern. Der Flugkörper wird daher das Ziel weiterverfolgen
und dabei die relativ größere Bandbreite benutzen,
die durch die Geschwindigkeitstorfilter 16 und 17 (Fig. 2)
gegeben ist.
Claims (26)
1. Zielverfolgungsradarsystem enthaltend eine Antennenanordnung
(1) mit einer Anzahl von Ausgängen, eine Einrichtung
(2, 3) zum Ableiten eines die Summe der Antennenausgänge
darstellenden Summensignals (S) sowie eines die
Differenz der Antennenausgänge darstellenden Differenzsignals
(D) aus den Antennenausgängen, einen Empfänger
(10) zum Verarbeiten der Summen- und Differenzsignale
zum Gewinnen entsprechender ZF-Summen- und Differenzsignale
(S¹, D¹), eine Einrichtung (61) zum Vergleichen
des ZF-Summensignals (S¹) mit dem Ausgangssignal eines
Oszillators (62) in einer Phasenregelschleife (60) und
zum Verwenden (63) des resultierenden Signals zur Steuerung
der Oszillatorfrequenz derart, daß der Oszillator
(62) veranlaßt wird, sich mit der Frequenz des ZF-Summensignals
(S¹) zu verriegeln, einen phasensensitiven Detektor
(34) zum Vergleichen des ZF-Differenzsignals (D¹) mit dem
Ausgangssignal des Oszillators (62) zum Gewinnen eines Ausgangssignals,
das die Richtung eines Ziels in bezug auf
die Antenne darstellt, und eine auf das ZF-Summensignal
ansprechende Bandänderungseinrichtung (300 bis 305) zum
Ändern der Bandbreite der Phasenregelschleife (600).
2. Zielverfolgungsradarsystem nach Anspruch 1, bei dem
die Bandbreitenänderungseinrichtung eine eine variable
Verstärkung aufweisende Verstärkerschaltung (300) in der
Phasenregelschleife enthält.
3. Zielverfolgungsradarsystem nach Anspruch 2, bei dem
die Bandbreitenänderungseinrichtung enthält: einen
quadratur(rechtwinkel)phasensensitiven Detektor (301) zum
Vergleichen des um π/2 phasenverschobenen (302) Ausgangssignals
des Oszillators (62) und des ZF-Summensignals (S¹),
eine an den Ausgang des quadraturphasensensitiven Detektors
(301) angeschlossene Filter- und Zeitverzögerungsschaltung
(303) und einen an den Ausgang der Filter- und Zeitverzögerungsschaltung
angeschlossenen Schwellenwertdetektor (304)
zum Erzeugen eines ersten Ausgangssignals zum Verändern der
Verstärkung der variablen Verstärkerschaltung (300) zur
Herabsetzung der Bandbreite der Phasenregelschleife.
4. Zielverfolgungsradarsystem nach Anspruch 3, bei dem
der Schwellenwertdetektor (304) zum Erzeugen eines zweiten
Ausgangssignals zur Heraufsetzung der Bandbreite der
Phasenregelschleife (60) betreibbar ist.
5. Zielverfolgungsradarsystem nach Anspruch 3 oder
Anspruch 4, bei dem das erste Ausgangssignal des Schwellenwertdetektors
(304) mit einem Signal vereinigt wird, das
die Erfassung eines gültigen Ziels anzeigt, wobei beide
Signale erforderlich sind, bevor die Bandbreite der Phasenregelschleife
(60) herabgesetzt wird.
6. Zielverfolgungsradarsystem nach irgendeinem der
Ansprüche 2 bis 5, bei dem die variable Verstärkerschaltung
(300) eine erste Umschaltsteuereinrichtung zum Steuern der
Herabsetzung der Bandbreite der Phasenregelschleife (60)
allmählich über einen vorbestimmten Zeitraum enthält.
7. Zielverfolgungsradarsystem nach Anspruch 6, bei dem das
Zielerfassungssignal und das erste Ausgangssignal des
Schwellenwertdetektors für den gesamten vorbestimmten Zeitraum
vorhanden sind.
8. Zielverfolgungsradarsystem nach Anspruch 6 oder
Anspruch 7, bei dem die variable Verstärkerschaltung (3) eine
zweite Umschaltsteuereinrichtung zum Steuern der Heraufsetzung
der Bandbreite der Phasenregelschleife auf schnellere
Weise über einen Zeitraum enthält, der im Vergleich zu
dem vorbestimmten Zeitraum relativ kurz ist.
9. Zielverfolgungsradarsystem, enthaltend eine Antennenanordnung
(1) mit einer Anzahl von Ausgängen, eine Einrichtung
(2, 3) zum Ableiten eines die Summe der Antennenausgänge
darstellenden Summensignals (S) sowie eines die
Differenz der Antennenausgänge darstellenden Differenzsignals
(D) aus den Antennenausgängen, einen Empfänger (10)
zum Verarbeiten der Summen- und Differenzsignale zum Gewinnen
entsprechender ZF-Summen- und -Differenzsignale (S¹,
D¹), eine Einrichtung (61) zum Vergleichen des ZF-Summensignals
(S¹) mit dem Ausgangssignal eines Oszillators (62)
in einer Phasenregelschleife (60) und zum Verwenden (63)
des resultierenden Signals zum Steuern der Oszillatorfrequenz
derart, daß der Oszillator (62) die Neigung hat,
sich mit der Frequenz des ZF-Summensignals (S¹) zu verriegeln,
einen phasensensitiven Detektor (34) zum Vergleichen
des ZF-Differenzsignals (D¹) mit dem Ausgangssignal
des Oszillators (62) zum Erzeugen eines Ausgangssignals,
das die Richtung des Ziels in bezug auf die Antenne darstellt,
und einen quadratur(rechtwinkel)phasensensitiven
Detektor (301) zum Vergleichen des ZF-Summensignals und
des um π/2 phasenverschobenen (302) Ausgangssignal des
Oszillators (62), wobei der Ausgang des quadraturphasensensitiven
Detektors (301) zum Vorsehen einer automatischen
Verstärkungsregelung mit dem Empfänger (10) verbunden
ist.
10. Zielverfolgungsradarsystem, enthaltend eine Antennenanordnung
(1) mit einer Anzahl von Ausgängen, eine
Einrichtung (2, 3) zum Ableiten eines die Summe der
Antennenausgänge darstellenden Summensignals (S) und
eines die Differenz der Antennenausgänge darstellenden
Differenzsignals (D) aus den Antennenausgängen, einen
Empfänger (10) zum Verarbeiten der Summen- und Differenzsignale
zum Gewinnen entsprechender ZF-Summen- und -Differenzsignale
(S¹, D¹), eine Einrichtung (61) zum Vergleichen
des ZF-Summensignals (S¹) mit dem Ausgangssignal
eines Oszillators (62) in einer Phasenregelschleife (60)
und zum Verwenden des resultierenden Signals zur Steuerung
der Oszillatorfrequenz derart, daß der Oszillator
(62) veranlaßt wird, sich mit der Frequenz des ZF-Summensignals
(S¹) zu verriegeln, einen phasensensitiven
Detektor (34) zum Vergleichen des ZF-Frequenzdifferenzsignals
(D¹) mit dem Ausgangssignal des Oszillators (62)
zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das die Richtung eines
Ziels in bezug auf die Antenne darstellt, einen quadratur(rechtwinkel)phasensensitiven
Detektor (301) zum Vergleichen
des ZF-Summensignals und des um π/2 phasenverschoben
(302) Ausgangssignals des Oszillators (62) und
ein Dividierglied (306) zum Dividieren des Ausgangssignals
des phasensensitiven Detektors (34) durch das Ausgangssignal
des quadraturphasensensitiven Detektors (301), wobei
der Ausgang des Dividierglieds (306) mit dem Empfänger
zum Vorsehen einer automatischen Verstärkungsregelung
verbunden ist.
11. Zielverfolgungsradarsystem nach Anspruch 10, enthaltend
ein Tiefpaßfilter (308), das zwischen den Ausgang des
quadraturphasensensitiven Detektors und das Dividierglied
geschaltet ist.
12. Zielverfolgungsradarsystem nach Anspruch 11, bei dem
die Zeitkonstante des Tiefpaßfilters (308) größer als
100 ms ist.
13. Zielverfolgungsradarsystem, enthaltend eine Antennenanordnung
(1) mit einer Vielzahl von Ausgängen, eine Einrichtung
(2, 3) zum Ableiten eines die Summe der Antennenausgänge
darstellenden Summensignals (S) und eines die
Differenz der Antennenausgänge darstellenden Differenzsignals
(D) aus den Antennenausgängen, einen Empfänger
(10) zum Verarbeiten der Summen- und Differenzsignale zum
Gewinnen entsprechender ZF-Summen- und -Differenzsignale
(S¹, D¹), eine Einrichtung (61) zum Vergleichen des ZF-Summensignals
(S¹) mit dem Ausgangssignal eines ersten
Oszillators (62) in einer ersten Phasenregelschleife
(60) und zum Verwenden des resultierenden Signals zur
Steuerung der ersten Oszillatorfrequenz derart, daß der
erste Oszillator veranlaßt wird, sich mit der Frequenz
des ZF-Summensignals (S¹) zu verriegeln, eine zweite
Phasenregelschleife mit einem zweiten Oszillator (601),
einer Mischstufe (600), einem linearen Multiplizierglied
(603) und einem Integrierglied (602), wobei die Mischstufe
(600) das Ausgangssignal des ersten Oszillators
(62) mit dem Ausgangssignal des zweiten Oszillators (601)
mischt und ein Ausgangssignal vorsieht, das Multiplizierglied
(603) das Ausgangssignal der Mischstufe (600)
mit dem ZF-Summensignal (S¹) multipliziert und ein Ausgangssignal
vorsieht, das Ausgangssignal des Multiplizierglieds
(603) über das Integrierglied (602) an den zweiten
Oszillator (601) gelegt wird zum Steuern der Frequenz des
zweiten Oszillators (601), eine Vereinigungsschaltung
(604, 605) zum Vereinigen des Ausgangssignals der Mischstufe
(600) mit dem Ausgangssignal des ersten Oszillators
(62), wobei das vereinigte Signal, wenn es gebildet wird,
ein modifiziertes mehrfachzieldiskriminiertes ZF-Summensignal
ist, und einen phasensensitiven Detektor (34) zum
Vergleichen des ZF-Differenzsignals (D¹) mit dem modifizierten
ZF-Summensignal zum Gewinnen eines Ausgangssignals,
das die Richtung des Ziels in bezug auf die Antenne darstellt.
14. Zielverfolgungsradarsystem nach Anspruch 13, bei dem
die Vereinigungsschaltung (605) in der ersten Phasenregelschleife
enthalten ist.
15. Zielverfolgungsradarsystem nach Anspruch 13 oder
Anspruch 14, bei dem die Vereinigungsschaltung (604, 605)
ein lineares Addierglied ist.
16. Zielverfolgungsradarsystem, enthaltend eine Antennenanordnung
(1) mit einer Anzahl von Ausgängen,
eine Vereinigungsschaltung (2, 3) zum Vereinigen von
Signalen von den Antennenausgängen zum Gewinnen von
wenigstens zwei Empfängereingangssignalen, deren relative
Phasen und/oder Amplituden Information enthalten, die
die Richtung eines Ziels in bezug auf die Antennenanordnung
charakterisiert, einen Empfänger (10) mit zwei Kanälen,
an die die Empfängereingangssignale angelegt sind,
eine Modulationsschwingungserzeugungseinrichtung (4)
zum Erzeugen einer Modulationsschwingung, wobei die
Vereinigungsschaltung synchron mit der Modulationsschwingung
eine Modulation in die Empfängereingangssignale einführt,
so daß sich die Empfängereingangssignale in der
Amplitude und Phase relativ zueinander in einer solchen
Weise periodisch ändern, daß der Mittelwert ihrer
Differenz
wie es durch einen phasensensitiven Detektor über
eine Periodendauer der Modulationsschwingung bestimmt wird,
gleich Null ist, eine mit dem Ausgang des Empfängers verbundene
Signalerfassungseinrichtung zum Erfassen von
Störausgangssignalen, die darauf zurückzuführen sind, daß
die Empfängerausgangssignale, die in der Frequenz um die
Modulationsfrequenz voneinander beabstandet sind, Harmonische
oder Subharmonische davon sind, und eine auf die
Signalerfassungseinrichtung ansprechende und zwischen die
Signalerfassungseinrichtung und die Modulationsschwingungserzeugungseinrichtung
geschaltete Schalteinrichtung
zum Ändern der Modulationsfrequenz.
17. Zielverfolgungsradarsystem nach Anspruch 16, bei
dem der Empfänger einen Summenkanal und einen Differenzkanal
hat, wobei die Signalerfassungseinrichtung mit dem
Ausgang des Summenkanals über ein Tiefpaßfilter verbunden
ist.
18. Zielverfolgungsradarsystem nach Anspruch 17, bei
dem die Signalerfassungseinrichtung einen phasensensitiven
Detektor enthält, wobei das aus dem Summensignal des
Empfängers abgeleitete herausgefilterte Ausgangssignal
mit dem Ausgangssignal der Modulationsschwingungserzeugungseinrichtung
in dem phasensensitiven Detektor verglichen
wird, und zwar zum Erzeugen eines Ausgangssignals
der Signalerfassungseinrichtung.
19. Zielverfolgungsradarsystem, enthaltend eine Antennenanordnung
(1) mit einer Anzahl von Ausgängen, eine
Einrichtung (2, 3) zum Ableiten eines die Summe der
Antennenausgänge darstellenden Summensignals (S) und
eines die Differenz der Antennenausgänge darstellenden
Differenzsignals (D) aus den Antennenausgängen, einen
Empfänger (10) zum Verarbeiten der Summen- und Differenzsignale
zum Gewinnen entsprechender ZF-Summen- und -Differenzsignale
(S¹, D¹), eine Einrichtung (61) zum Vergleichen
des ZF-Summensignals (S¹) mit dem Ausgangssignal
eines Oszillators (62) in einer Phasenregelschleife (60)
und zum Verwenden des resultierenden Signals zur Steuerung
der Frequenz des Oszillators (62) in einer solchen Weise,
daß der Oszillator (62) veranlaßt wird, sich mit der Frequenz
des ZF-Summensignals (S¹) zu verriegeln, einen phasensensitiven
Detektor (34) zum Vergleichen des ZF-Differenzsignals
(D¹) mit dem Ausgangssignal des Oszillators
(62) zum Erzeugen eines Ausgangssignals, das die Richtung
eines Ziels in bezug auf die Antenne darstellt, und eine
Bandbreitenänderungseinrichtung (300, 1200 bis 1207),
die ansprechend auf das ZF-Summensignal die Bandbreite der
Phasenregelschleife ändert, wobei die Bandbreitenänderungseinrichtung
eine Einrichtung (1200 bis 1206) zum Erfassen
eines verbreiterten Spektrums von einem einzelnen Ziel
enthält sowie eine Einrichtung (1207) zum Verbreitern der
Bandbreite der Phasenregelschleife um einen vorbestimmten
Betrag auf eine Bandbreite, die größer als das verbreiterte
Spektrum ist, enthält.
20. Zielverfolgungsradarsystem nach Anspruch 19, bei dem
die Phasenregelschleife (60) eine erste Phasenregelschleife
ist und die Einrichtung zum Erfassen eines verbreiterten
Spektrums eine weitere Phasenregelschleife (1200
bis 1206) enthält, der das ZF-Summensignal zugeführt wird
und die einen weiteren phasensensitiven Detektor (1200)
und einen weiteren Oszillator (1203) enthält, wobei der
weitere phasensensitive Detektor das ZF-Summensignal mit
dem Ausgangssignal des weiteren Oszillators vergleicht,
der Ausgang des weiteren phasensensitiven Detektors mit
einem Vergleicher (1206) zum Vergleichen mit einem Referenzvorspannwert
verbunden ist und die Bandbreite der
ersten Phasenregelschleife um den vorbestimmten Betrag
verbreitert wird, wenn das Ausgangssignal des Vergleichers
einen vorbestimmten Schwellenwert überschreitet.
21. Zielverfolgungsradarsystem, enthaltend eine Antennenanordnung
(1) mit einer Anzahl von Ausgängen, Einrichtungen
(2, 3) zum Ableiten eines die Summe der Antennenausgänge
darstellenden Summensignals (S) und eines
die Differenz der Antennenausgänge darstellenden Differenzsignals
(D) aus den Antennenausgängen, einen Empfänger
(10) zum Verarbeiten der Summen- und Differenzsignale
zum Gewinnen entsprechender ZF-Summen- und -Differenzsignale
(S¹, D¹), eine Einrichtung (61) zum Vergleichen
des ZF-Summensignals (S¹) mit dem Ausgangssignal
eines Oszillators (62) in einer Phasenregelschleife (60)
und zum Verwenden des resultierenden Signals zur Steuerung
der Oszillatorfrequenz derart, daß der Oszillator (62) veranlaßt
wird, sich mit der Frequenz des ZF-Summensignals
(S¹) zu verriegeln, einen phasensensitiven Detektor (34)
zum Vergleichen des ZF-Differenzsignals (D¹) mit dem Ausgangssignal
des Oszillators (62) zum Erzeugen eines Ausgangssignals,
daß die Richtung eines Ziels in bezug auf
die Antenne darstellt, eine Bandbreitenänderungseinrichtung
(300 bis 305), die ansprechend auf das ZF-Frequenz-Summensignal
die Bandbreite der Phasenregelschleife (60)
ändert, eine Diskriminatorschaltung (45), die auf Änderungen
in der Frequenz des Ausgangssignals des Oszillators
(62) anspricht, und eine Schalteinrichtung (1300),
die mit dem Ausgang der Diskriminatorschaltung (45) verbunden
ist, wobei beim Betrieb die Bandbreitenänderungseinrichtung
ein Signal erzeugt, das einen Übergang zu
einer breiten Bandbreite betrifft und zum Aktivieren eines
Zielsuchablenkgenerators (1301) dient, wobei die eine
Frequenzzunahme oder Frequenzabnahme betreffende Richtung
des Zielsuchablenkgenerators durch die Schalteinrichtung
(1300) gesteuert wird.
22. Zielverfolgungsradarsystem nach Anspruch 21, bei dem
die Schalteinrichtung (1300) ansprechend auf eine positive
Spannung am Ausgang der Diskriminatorschaltung auf
einen ersten Betriebszustand und ansprechend auf eine
negative Spannung am Ausgang der Diskriminatorschaltung
(45) auf einen zweiten Betriebszustand gesetzt wird.
23. Zielverfolgungsradarsystem nach Anspruch 21 oder
Anspruch 22, bei dem das den Übergang zum breiteren Band
betreffende Signal wirksam ist, um einen weiteren Betrieb
der Phasenregelschleife zu verhindern.
24. Flugkörper mit einem Zielverfolgungsradarsystem nach
einem der vorstehenden Ansprüche.
25. Verfahren zum Kompensieren von Seitenbändern in dem
Summensignalkanal eines Empfängers in einem Flugkörperlenksystem,
das mit einer Mehrfachzieldiskriminiereinrichtung
ausgerüstet ist, welches Verfahren die folgenden
Schritte enthält: Bildung eines relativ breitbandigen
ZF-Summensignals, Bildung eines relativ schmalbandigen
ZF-Summensignals aus dem relativ breitbandigen ZF-Summensignal,
und Hinzufügung von Seitenbändersignalen, die
Seitenbändern in dem relativ breitbandigen ZF-Summensignal
entsprechen, zu dem relativ schmalbandigen ZF-Summensignal.
26. Verfahren zum Kompensieren von Störungen in einem
Radarlenksystem, die hervorgerufen werden durch eine
niederfrequente Schwebung zwischen Harmonischen der
Multiplexfrequenz und Vielfachen der Dopplerdifferenzfrequenz
zwischen zwei oder mehreren Zielen, welches Verfahren
die folgenden Schritte enthält: Verarbeitung der
von den zwei oder mehreren Zielen empfangenen Signale zum
Gewinnen eines multiplexten ZF-Summensignals, Vergleich
dieses Signals mit dem Multiplexsignal, Überwachung des
Ergebnisses des Vergleichs und Verwendung des Vergleichsergebnisses
zum Ändern der Frequenz des Multiplexsignals,
wenn eine niederfrequente Schwebung festgestellt wird.
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