DE68920893T2

DE68920893T2 - Radar für kurze Entfernung mit hoher Auflösung.

Info

Publication number: DE68920893T2
Application number: DE68920893T
Authority: DE
Inventors: John Ahern; Gilles Y Delisle; Michel Lecours; Marcel Pelletier
Original assignee: VOLT QUEBEC LAB
Current assignee: VOLT QUEBEC LAB
Priority date: 1988-02-25
Filing date: 1989-02-17
Publication date: 1995-05-24
Anticipated expiration: 2009-02-18
Also published as: DE68920893D1; CA1332846C; US4975703A; EP0330388A3; EP0330388B1; EP0330388A2

Description

BEREICH DER ERFINDUNG

Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf das Gebiet von Radarsystemen und insbesondere auf ein Impulsradar mit hoher Auflösung, Breitband und für kurze Entfernung, worin eine Bandbreitenreduktion für eine Signalverarbeitung durch ein wiederholtes Abtasten erreicht wird. Sie ist in erster Linie für eine Verwendung beim Unterrichten und Demonstrieren von Grundlagen der Radartechnik gedacht.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Ein Radar ist eine elektronische Vorrichtung für die Feststellung und Lokalisierung bzw. das Auffinden von Objekten. Eine der meist verbreiteten Arten eines Radars, ein Impulsradar, funktioniert, indem Impulse elektromagnetischer Energie übertragen und dann Echos festgestellt werden, welche durch Reflexionen von einem entfernt gelegenen Objekt ("Ziel") verursacht werden. Indem die Zeit zwischen der Übertragung des Impulses und der Feststellung des Echos gemessen wird, ist es möglich, den Abstand des Objektes von der Radar-Übertragungsvorrichtung zu bestimmen. Diese Information kann, wenn sie mit der Orientierung der Antenne, die das Echo empfing, gekoppelt wird, verwendet werden, um den Ort des Objektes zu bestimmen. Die relative Position des Objektes kann dann auf einem Bildschirm oder einer anderen geeigneten Vorrichtung angezeigt werden.
"Zusätzlich können, wie zum Beispiel in dem US-Patent mit Nr. 3,896,390, das Baumgardner erteilt wurde, bestimmte Abtastverfahren, die als Bereichs- bzw. Entfernungsabtastung bekannt sind, verwendet werden, um einen Bereich eines empfangenen Radarimpulses in kleine Intervalle zu quantisieren bzw. zu zerlegen. Bei solch einem System wird ein Abtasttor benutzt, um einen Teil bzw. ein Teilstück empfangener aufeinanderfolgender Impulse zu dem gleichen Zeitpunkt relativ zu dem Beginn jedes Impuls-Wiederholungsintervalls abzutasten. Dieses Verfahren kann verwendet werden um die Auflösung des Radars zum Beispiel zur Trennung sich bewegender Ziele zu erhöhen."
Obwohl die zugrundeliegenden Prinzipien eines Impulsradars einfach zu begreifen sind, erfordern wirkliche Systeine eine relativ komplizierte Ausrüstung, welche eine hochentwickelte Schaltung fiir eine Radarsignalverarbeitung einschließt. Wie bei jeder technischen Ausrüstung und insbesondere einer komplizierten Ausrüstung ist eine Schulung ein wesentlicher Teil beim Vorbereiten eines Personals, um Radarsysteme fachkundig zu betreiben und instandzuhalten. Es ist vorzuziehen, eine derartige Schulung auf einer individuellen Basis im praktischen Einsatz mit einer wirklichen Radarausrüstung und mit realen Zielen vorzusehen. Realistischerweise ist eine Schulung im praktischen Einsatz an einer wirklichen Radarausrüstung und mit realen Zielen häufig nicht möglich, und eine Schulung im Klassenzimmer ist die einzige Alternative. Um noch die effektivste Schulung in der Umgebung eines Klassenzimmers zu liefern, ist es wichtig, eine Einzel-Schulung anzubieten und reale Lebensbedingungen so genau wie möglich zu simulieren.
Herkömmliche Impulsradarsysteme sind jedoch für eine Schulung im Klassenzimmer nicht gut geeignet gewesen. Erstens ist ein zweites herkömmliches Impulsradarsystem im Maßstab 1:1 zu Lehrzwecken teuer. Zweitens können Radarsysteme im Maßstab 1:1 bei den kurzen Entfernungen und hohen Auflösungen, welche mit den Abmessungen eines normalen Klassenzimmers vereinbar sind, nicht betrieben werden, so daß, sogar wenn derartige Systeme verfügbar sind, ein Schüler Ziele beobachten muß, die in einem gewissen Abstand von dem Klassenzimmer entfernt gelegen sind. Der Schüler, der solch ein Radar benutzt, hat dann praktisch keine Kontrolle über die beobachteten Ziele. Er kann eine Konfiguration von Zielen nicht einfach anordnen bzw. aufstellen, um zu sehen, wie dies das Radarmuster beeinflußt; er kann die Orientierung des Ziels nicht ändern, um zu beobachten, wie dies das Radarsignal beeinflußt; und er kann nicht einfach ausgewählte Zielquerschnitte miteinander vergleichen. Zusammengefaßt ist die Vielseitigkeit und der Wert eines herkömmlichen Radars im Maßstab 1:1 als ein Lerninstrument im Klassenzimmer ziemlich beschränkt.
Schließlich überträgt ein herkömmliches Impulsradar hohe Energiepegel, welche für Menschen gefährlich sind. Man kann jetzt schon sagen, daß der Gefahrenpegel proportional zur Anzahl von Systemen, die an einem gegebenen Ort betrieben werden, erhöht ist. Folglich ist es, um ein Schadensrisiko für menschliches Leben zu vermeiden, wesentlich, die Anzahl von Systemen, welche gleichzeitig in dem Klassenzimmer betrieben werden, streng zu begrenzen. Mit dieser Beschränkung wird eine individuelle Direkt-Schulung bei Verwendung eines herkömmlichen Impulsradars sinnlos bzw. unpraktisch.
Eine Alternative zur Verwendung eines herkömmlichen Impulsradars zu Schulungszwecken ist ein Computersimulator. In Anbetracht der niedrigen Kosten von Mikrocomputern sind derartige Systeine relativ billig. Eine Zielanordnung und -bewegung sind nur Programmoptionen, die der Schüler gut steuern bzw. regeln kann. Und weil derartige Systeme keine wirklichen Radarsignale übertragen, birgt ihre Verwendung kein Sicherheitsrisiko. Auf der anderen Seite bieten Computersimulatoren manchmal nicht die gewünschte Realitäts- bzw. Wirklichkeitsnähe. Obwohl es möglich ist, die Realitätsempfindung durch Verwendung eines leistungsfähigeren Computers zu verbessern, wird das System dann in ökonomischer Hinsicht unattraktiv.
Eine wünschenswerte Alternative wäre, ein wirkliches Radarsystem zu verwenden, das eine Reichweite und Auflösung innerhalb der Skala bzw. Abmessung eines typischen Schulungslabors besitzt. Mit solch einem System könnte der Schüler maßstabsgerechte Modelle von Zielen beobachten, die innerhalb des Labors angeordnet und darin umher bewegt werden. Solch ein System würde die Wirklichkeitsnähe bzw. den realistischen Eindruck eines herkömmlichen Radarsystems bieten ebenso wie die Vorteile, daß eine vollständige Kontrolle bezüglich der Auswahl und Anordnung von Zielen geliefert wird. Außerdem wäre, weil es kurzreichweitig ist, die übertragene Energie wesentlich geringer als bei einem herkömmlichen Impulsradar; daher würden die Risiken, welche normalerweise mit herkömmlichen Hochleistungs-Impulsradargeräten verbunden sind, nicht existieren.
Trotz der Erwünschtheit eines Radars für kurze Entfernung mit hoher Auflösung zu Schulungszwecken sind derartige Systeme in der Vergangenheit wegen bedeutender technologischer und finanzieller Hindernisse bei ihrer Entwicklung nicht verfügbar gewesen. Unter den ernsteren Problemen befanden sich diejenigen, welche mit der Erzeugung des Radarsignals und der Komplexität und den Kosten der Schaltung mit großer Bandbreite, die in dem Empfänger erforderlich ist, verbunden sind. Zunächst erfordert eine Feststellung bei kurzer Entfernung auf der Skala einiger weniger Meter mit einer Auflösung von wenigen Zentimetern Impulse mit einer Dauer von Sub-Nanosekunden einer Radar- bzw. Hochfrequenz-(RF)-Energie mit entsprechenden RF-Bandbreiten in dem Gigahertz-(GHz)-Bereich. Herkömmliche Radarimpulsmodulatoren können nach dem gegenwärtigen Stand der Technik solch kurze RF-Impulsbreiten nicht erzeugen.
Sogar wenn derartige Radargeräte Sub-Nanosekunden-RF-Impulse verarbeiten können, sind die erforderlichen Schaltungen typischerweise komplex und sehr teuer. Zum Beispiel erreichen derartige Radarsysteme eine Ziellokalisierung für RF-Impulse von kurzer Dauer nur durch die Verwendung spezialisierter Feststellungs- und Entfernungsauswerte- bzw. -tastungsschaltungen; sie erlauben keine tatsächliche Abtastung und Wiederherstellung der feinen Gestalt des RF-Impulses. Weil eine Wiederherstellung und Anzeige der feinen Impulsgestalt manchmal für ein Verständnis, wie ein Radargerät funktioniert, entscheidend ist, sind derartige Systeme für eine Unterrichtung, wie ein herkömmliches Radargerät arbeitet, oft nicht geeignet.
Daher ist es eine allgemeine Aufgabe dieser Erfindung, ein Impulsradarsystem für kurze Entfernung mit hoher Auflösung zu schaffen.
Eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist, ein Impulsradarsystem für kurze Entfernung zu schaffen, welches als eine Ausbildungsvorrichtung für eine Einzel-Schulung von Radargerätbedienern und anderem technischen, Ingenieurs- und wissenschaftlichem Personal in einer Laborumgebung ökonomisch brauchbar ist.
Noch eine andere Aufgabe dieser Erfindung ist, ein Radarschulungssystem zu schaffen, welches verwendet werden kann, um Modellziele in einer Umgebung eines Schulungslabors festzustellen und genau zu lokalisieren.
Eine weitere Aufgabe dieser Erfindung ist, solch ein Radarsystem zu schaffen, welches die Funktion eines herkömmlichen Radargerätes für große Entfernung mit geringer Auflösung genau reproduziert, das im praktischen Einsatz verwendet wird.
Andere Aufgaben werden entweder in der folgenden Beschreibung dargelegt oder werden im Hinblick auf die Beschreibung der bevorzugten Ausführungsform evident werden.
Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren und Gerät wie in den beigefügten Ansprüchen definiert geschaffen. Gemäß einem Gesichtspunkt liefert die vorliegende Erfindung einen Radarsignalempfänger, um kurz andauernde Hochfrequenz- (RF)-Impulse mit einer Dauer τ zu verarbeiten, welche bei einer Wiederholfrequenz PRF&sub0; für einen tatsächlichen Impuls bzw. tatsächlichen Impuls-Wiederholfrequenz PRF&sub0; empfangen werden, und worin Abtastungen des empfangenen Signals während jeder Periode mit einer Dauer von 1/PRF&sub0; mit der Abtastdauer δ vorgenommen werden, welche viel geringer als die Impulsdauer τ der übertragenen Impulse ist. Diese Erfindung schließt eine Abtastschaltung ein, in der Abtastungen des empfangenen Signals während jeder Periode mit einer zunehmenden Verzögerung vorgenommen werden, die zu der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen addiert wird, wobei viel kleiner als die Impulsdauer τ ist, so daß ein zeitgedehntes Ausgangssignal aus den aufeinanderfolgenden Abtastungen erzeugt werden kann, wobei dieses zeitgedehnte Ausgangssignal eine zeitgedehnte Nachbildung der Einhüllenden des empfangenen Signals repräsentiert.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Erfindung liegt, wie in den beigefügten Ansprüchen definiert, vor und kann eine Radarsignal-Vorverarbeitungsvorrichtung aufweisen, welche Hochfrequenz- (RF)-Impulse von kurzer Dauer verarbeitet, die bei einer tatsächlichen Impuls- Wiederholfrequenz PRF&sub0; empfangen werden. Ein wiederholtes Abtastverfahren, das langsamer als ein Echtzeitverfahren ist, wird benutzt, um die empfangenen Impulse abzutasten, um eine zeitgemittelte Nachbildung der feinen Gestalt der empfangenen RF-Impulse zu rekonstruieren. Impulsnachbildungen werden bei einer nominellen bzw. Nenn-Impuls-Wiederholfrequenz PRF&sub0; erzeugt, welche viel geringer als die tatsächliche Impuls-Wiederholfrequenz PRF&sub0; ist. Die Nachbildungen werden auch auf einer gedehnten Zeitskala geliefert, so daß sie dann mittels einer Signalverarbeitung durch Schaltungen mit geringer Bandbreite weiter verarbeitet werden können.
Insbesondere überträgt gemäß der Erfindung ein Radarsystem Sub-Nanosekunden-RF-Impulse mit einer Bandbreite von mehr als einem GHz, um eine Auflösung in der Größenordnung von wenigen Zentimetern zu ermöglichen. Die übertragenen RF- Impulse, welche von Zielen reflektiert werden, kehren zu dem Radar als Impulse in einem empfangenen Signal zurück, das demoduliert wird, um ein Basisbandsignal zu erzeugen. Das Basisbandsignal wird dann an eine Signal-Vorverarbeitungsvorrichtung geliefert. Die Vorverarbeitungsvorrichtung tastet das Basisbandsignal auf solch eine Weise wiederholt ab, daß nach und nach spätere Teile bzw. Teilstücke aufeinanderfolgender Impulse abgetastet werden. Indem die abgetastete Spannung zwischen Abtastungen gehalten wird, erzeugt die Signal-Vorverarbeitungsvorrichtung eine Ausgabe, die eine Nachbildung des Basisbandsignals ist, aber auf einer außerordentlich gedehnten Zeitskala. Somit repräsentiert, wenn sich ein Ziel innerhalb des Bereichs bzw. der Reichweite des Radars befindet, diese abgetastete Wellenform eine zeitgedehnte Nachbildung der feinen Gestalt (oder Einhüllende) der RF-Impulse, welche von dem Ziel zurückkehren.
Als ein Ergebnis dieser Erfindung wird die Bandbreite, welche für die Schaltungen erforderlich ist, die das Basisbandsignal weiter verarbeiten, wesentlich reduziert. Diese Schaltungen können somit relativ billig vorgesehen werden, und sogar eine digitale Verarbeitung der abgetasteten Basisband-Wellenform wird leicht ausgeführt.
Zum Beispiel betrachte man ein System, worin das übertragene Signal aus RF- Impulsen mit einer Dauer von einer Nanosekunde besteht, welche alle 5 Mikrosekunden (usek) auftreten, so daß die PRF&sub0; des empfangenen Basisbandsignals gleich 200 Kilohertz (kHz) ist. In diesem System wird das Basisbandsignal einmal pro PRF&sub0; abgetastet, das heißt etwa alle 5 usek, aber das Abtastfenster verschiebt sich jedesmal um 12 Pikosekunden (ps), wenn eine Abtastung vorgenommen wird. Der Bereich des Radar wird derart eingestellt, daß 1.024 Abtastungen auf diese Weise vorgenommen werden müssen, bevor der vollständige gewünschte Bereich abgetastet ist. Die Nenn-PRFn der zeitgedehnten Nachbildung wird nur etwa 200 Hz betragen. Etwa 83 Abtastungen jedes zeitgedehnten Nachbildungsimpulses sind verfügbar, wobei die Abtastungen um 5 usek plus 12 ps voneinander beabstandet sind. Ein Zeitdehnungsfaktor, und daher ein Bandbreitenreduktionsfaktor, von etwa 4 × 10&sup5; ergibt sich soinit mit dieser Anordnung.
Obwohl diese Erfindung direkte Anwendungen in Verbindung mit einer Radarschulung im Klassenzimmer aufweist, ist ihre Nützlichkeit auf diese Anwendungen nicht beschränkt. Zum Beispiel besitzt die Erfindung viele andere wichtige Anwendungen in Verbindung mit Hochpräzisions-Landesystemen, Kopplungssystemen, Radarführungssystemen für eine Verwendung beim Transport und einer zerstörungsfreien Prüfung nichtmetallischer Materialien.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Die obigen und weitere Vorteile der Erfindung können besser verstanden werden indem man auf die folgende Beschreibung in VerUindung mit den beiliegenden Zeichnungen Bezug nimmt, in welchen:
Figur 1 ein Blockdiagramm eines Radarsystems für kurze Entfernung mit hoher Auflösung ist, das gemäß der Erfindung aufgebaut ist;
Figur 2 eine Zeitsteuerungsdarstellung ist, die angibt, wie eine zeitgedehnte Nachbildung der mittleren Einhüllenden eines empfangenen Signals erhalten wird;
Figur 3 ein Blockdiagramm einer Übertragungsvorrichtungsschaltung ist, die verwendet wird, um ein Radarsignal zu erzeugen, in Verbindung mit der Erfindung;
Figur 4 ein Blockdiagramm einer Signal-Vorverarbeitungsvorrichtung ist, welche die Erfindung verkörpert; und
Figur 5 eine Signalzeitsteuerung für einige der Signale veranschaulicht, welche in der Ausführungsform des Impulsradarsystems für kurze Entfernung mit hoher Auflösung erzeugt werden, das in den obigen Figuren dargestellt ist.

AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG EINER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Figur 1 veranschaulicht ein Beispiel eines Radarsystems für kurze Entfernung, mit hoher Auflösung und für Hochfrequenz-(RF)-Impulse gemäß der Erfindung. Das Radarsystem umfaßt eine sich drehende Radarantenne 1, die als sowohl eine Übertragungs- als auch eine Empfangsantenne für Radarsignale dient. Eine Übertragungsvorrichtung 3 und ein Radarempfänger 4 sind mit der Antenne 1 verbunden. Die Übertragungsvorrichtung 3 erzeugt ein periodisches, gepulstes elektrisches RF-Signal X(t), das sich von der Antenne 1 als eine übertragene elektromagnetische Welle 12 ausbreitet. Die übertragene Welle 12 reflektiert von einem Ziel 11, und ein Teil der Reflexion kehrt zu der Antenne 1 als eine reflektierte elektromagnetische Welle 13 zurück. Diese wiederum veranlaßt die Antenne 1, ein entsprechendes empfangenes elektrisches Signal Y(t) an den Empfänger 4 zu senden. Das empfangene Signal Y(t) besteht somit aus Rückkehrimpulsen, welche die gleiche Periode wie das übertragene Signal aufweisen. Der Empfänger 4 extrahiert dann eine relevante Information, die in dem empfangenen Signal Y(t) enthalten ist, um einem Bediener eine Radaranzeige zu präsentieren.
In dem Empfänger 4 demoduliert eine Eingangsschaltung 5 das empfangene Signal, um ein Basisbandsignal zu erzeugen, welches ebenfalls eine Periode besitzt, die gleich derjenigen des übertragenen Signals ist. Das empfangene Signal Y(t) wird durch die Eingangsschaltung 5 auf eine herkömmliche Weise verarbeitet, die den Fachleuten wohlbekannt ist. Speziell verwendet die Eingangsschaltung 5 eine kohärente Erfassung, um das empfangene Signal Y(t) zu demodulieren, und erzeugt somit in Wirklichkeit das Basisbandsignal als zwei getrennte Signale, welche eine Komponente in Phase und eine Querkomponente umfassen. Wie wohlbekannt ist, kann dies erreicht werden, indem das empfangene Signal Y(t) in zwei RF-Mischvorrichtungen eingegeben wird, welche ebenfalls mit zwei lokalen Oszillatorsignalen mit der gleichen Frequenz wie die Trägerfrequenz des empfangenen Signals versorgt werden. Die zwei lokalen Oszillatorsignale sind mit Ausnahme einer 90º-Phasendifferenz identisch. Dieses Verfahren liefert die beiden Basisbandsignale als ein Basisbandsignal einer Komponente in Phase, I(t), und ein Basisbandsignal einer Querkomponente, Q(t).
Wie unten ausführlicher erklärt werden wird, erzeugt eine Signal-Vorverarbeitungsvorrichtung 7 dann zeitgedehnte Nachbildungen der Basisbandsignale durch ein wiederholtes Abtastverfahren. Obwohl das zeitgedehnte Basisbandsignal periodisch ist besitzt es eine Periode, die viel geringer als die des Basisbandsignals ist.
Schließlich werden die zeitgedehnten Signale dann einer Radarsignal-Verarbeitungsvorrichtung 8 und einer Anzeigeschaltung 9 zugeführt, um die gewünschte visuelle Anzeige zu erzeugen.
Die Vorverarbeitungsvorrichtung 7 funktioniert, indem jede Basisbandsignalkomponente, I(t) und Q(t), getrennt verarbeitet wird. Die Schaltung, die zum Verarbeiten jedes Signals verwendet wird, ist jedoch identisch, so daß wir uns in der folgenden Beschreibung darauf konzentrieren, wie die Komponente in Phase des Basisbandsignals, I(t), weiter verarbeitet wird, um ein zeitgedehntes abgetastetes Signal Is(t) einer Komponente in Phase zu erzeugen, wobei es sich versteht, daß die Signal- Vorverarbeitungsvorrichtung 7 eine gleichartige Schaltung enthält, die das Basisbandsignal der Querkomponente, Q(t), auf die gleiche Weise verarbeitet, um ein abgetastetes Signal Qs(t) einer Querkomponente zu erzeugen.
Insbesondere dehnt nun die Signal-Vorverarbeitungsvorrichtung 7 die Zeitskala des Basisbandsignals I(t) außerordentlich und verringert somit die Bandbreite, welche für eine nachfolgende Verarbeitung erforderlich ist, auf die folgende Weise. Die Vorverarbeitungsvorrichtung 7 nimmt vorzugsweise eine einzelne Abtastung an jedem einer Anzahl von Impulsen in dem Basisbandsignal I(t) vor. Zum Beispiel wird eine erste Abtastung zu einem Zeitpunkt vorgenommen, welcher der frühestens erwarteten Rückkehr eines ersten übertragenen Impulses entspricht. Wenn nachfolgende Impulswiederholungen in der Basisband-Wellenform empfangen werden, nimmt die Vorverarbeitungsvorrichtung 7 ebenfalls eine einzelne Abtastung vor. Diese nachfolgenden Abtastungen werden jedoch bei einem nach und nach späteren Segment des entsprechenden Impulses vorgenommen.
Während somit das Abtastverfahren seinen Fortgang nimmt, bewegt sich das Abtastfenster zunehmend über die Wellenform des Basisbandsignals, bis genug Impulse abgetastet worden sind, so daß der Nennbereich, über den der Bediener Ziele beobachten möchten, vollständig abgetastet worden ist. Dies wird der Fall sein, nachdem eine gewisse ganze Zahl N&sub0; von Impulsen abgetastet worden ist. An diesem Punkt wird das Abtastfenster zu dem Anfangspunkt in der Basisband-Wellenform zurückbewegt, und die Sequenz wird wiederholt.
Die Abtastwerte werden zwischen Abtastzeiten gehalten, um das abgetastete Basisbandsignal Is(t) zu erzeugen, das eine Nachbildung der mittleren empfangenen RF- Impulse ist, aber auf einer außerordentlich vergrößerten Zeitskala. Somit wird, falls die RF-Impulse bei einer Wiederholfrequenz von PRF&sub0; übertragen werden, die Impuls- Wiederholfrequenz von Is(t), auf die als die Nenn-Wiederholfrequenz PRFn für empfangene Impulse verwiesen wird, um einiges geringer sein, so daß PRFn = PRF&sub0;/N&sub0; gilt. Mit anderen Worten repräsentiert das abgetastete Signal Is(t) eine zeitgedehnte Einhüllende des empfangenen Basisbandsignals I(t).
Dieses Verfahren kann ferner verstanden werden, indem auf Figur 1 zusammen mit der Zeitsteuerungsdarstellung von Figur 2 verwiesen wird, die aus Gründen der Klarheit nicht unbedingt maßstabsgerecht gezeichnet wurde. In Figur 2 ist ein Teil des übertragenen Signals X(t) als ein Zug von engen Pulsen (Impulsen) dargestellt, die gemäß 1/PRF&sub0; zeitlich beabstandet sind. Wie bei einem herkömmlichen Radar wird zu einem gewissen Zeitpunkt, T&sub0; Sekunden, nachdem ein Anfangsimpuls des übertragenen Signals X(t) auftritt, der Impuls durch das Ziel 11 reflektiert und kehrt als ein Impuls in dem Basisbandsignal I(t) zurück. Die exakte Dauer von T&sub0; hängt von der Ausbreitungszeit für einen Impuls ab, um von der Antenne 1 zu dem Ziel 11 zu laufen und um zurückzukehren. Nachfolgende übertragene Impulse bewirken ebenfalls, daß nachfolgende Impulse in dem Basisbandsignal I(t) auftreten.
Im Gegensatz zu einem herkömmlichen Radar wird jedoch nur eine Abtastung an jedem Rückkehrimpuls in I(t) vorgenommen. Die Abtast- und Haltepunkte, welche durch die vertikalen gestrichelten Linien in Figur 2 veranschaulicht sind, treten zu relativ zu dem Beginn von jedem Impuls nach und nach späteren Zeiten auf. Die Ausgabe dieses Abtast- und Halteverfahrens ist die zeitgedehnte Nachbildung Is(t).
Die Zeitspanne, die in Figur 2 dargestellt ist, entspricht der Zeit, die benötigt wird, die geeignete Anzahl von RF-Impulsen, N&sub0;, zu übertragen, welche übertragen werden müssen, bevor eine Anzeige des Nennbereichs, über welchen der Bediener beobachten möchte, konstruiert werden kann. Somit kann, im Gegensatz zu einem herkömmlichen Echtzeit-Radarsystem, worin der anzeigbare Bereich proportional dem Reziproken der Impuls-Wiederholfrequenz oder 1/PRF&sub0; ist und diese Anzeige alle 1/PRF&sub0; Sekunden aktualisiert werden kann, ein Zeitdehnungs-Radarsystem gemäß der Erfindung, während es ebenfalls einen anzeigbaren Bereich proportional zu 1/PRF&sub0; besitzt, diese Anzeige nicht aktualisieren, bis 1/PRFn (d.h. N&sub0;/PRF&sub0;) Sekunden verstrichen sind.
Um eine Auflösung in der Größenordnung von einem Zentimeter init einem RF- Impulsradar zu erreichen, ist es nötig, ein übertragenes Signal X(t) mit Impulsbreiten in dem Nanosekundenbereich zu verwenden. Impulse von solch kurzer Dauer werden unter Verwendung der in Figur 3 veranschaulichten Schaltung erhalten. In der besonderen Ausführungsform, die dort dargestellt ist, erzeugt eine Quelle 6 für RF-Impulssignale innerhalb der Übertragungsvorrichtung 3 ein impulsmoduliertes RF-Signal, das eine Impulsbreite τ in der Größenordnung von 1 Nanosekunde und eine RF-Frequenz von annähernd 10 GHz besitzt. Wie dargestellt ist, liefert eine Niederleistungs-RF-Quelle 15 ein RF-Signal, Sin(2φf&sub0;t), und ein Generator 17 für einen Sub-Nanosekundenimpuls liefert einen Impulszug P(t) aus Impulsen mit einer Dauer von einer Nanosekunde bei einer Wiederholfrequenz von PRF&sub0;. Eine Mischvorrichtung 19 kombiniert diese beiden Signale, um eine impulsmodulierte Sinuswelle zu erzeugen, die an einen Verstärker 21 geliefert wird. Der Verstärker 21 erzeugt wiederum ein periodisches Signal X(t), das von der Antenne 1 übertragen wird. Die Mischvorrichtung 19 weist eine ausreichende Eingangs-Ausgangs-Isolierung auf, so daß im wesentlichen keine RF-Signale während der Perioden durch sie hindurch gelangen, wenn das P(t)-Signal gleich Null Volt wird. Die Mischvorrichtung 19 besitzt ebenfalls eine Zwischenfrequenz-(IF)-Bandbreite von inehr als einem GHz.
In der vorliegenden Erfindung beträgt die Impuls-Wiederholfrequenz PRF&sub0; annähernd 200 kHz, was eine Signalperiode von 5 usek repräsentiert. Diese kann natürlich in Abhängigkeit von den Betriebsanforderungen des Radarsystems variiert werden.
Die Vorverarbeitungsvorrichtung 7, die ausführlicher in Figur 4 veranschaulicht ist, schließt eine Abtastschaltung 40 ein, die durch eine Zeitsteuerungsschaltung 45 geregelt wird. Die Abtastschaltung 40 schließt ein Abtasttor 41, das das Basisbandsignal I(t) empfängt, und eine Speichereinheit 43 ein, welche die Ausgabe von dem Abtasttor 41 empfängt. Während des Auftretens jedes Abtastfensters wird das I(t)-Signal durch das Abtasttor 41 zu der Speichereinheit 43 geleitet. Zwischen Abtastfenstern hält die Speichereinheit 43 die Spannung aufrecht, die während des früheren Abtastfensters bei dessen Ausgang wahrgenommen. Die Speichereinheit 43 liefert bei ihrem Ausgang das zeitgedehnte Basisbandsignal Is(t).
In der dargestellten Ausführungsform umfaßt die Speichereinheit 43 einen Kondensator 44, der die Ausgabe von dem Abtasttor 41 empfängt, einen Wechselstrom-(AC)- Verstärker 47, der mit dem Kondensator 44 verbunden ist, eine Abtast- und Halte- Schaltung 48, welche den Ausgang des Wechselstromverstärkers 47 überwacht, eine Integratorschaltung 51, welche die Ausgabe Is(t) der Signal-Vorverarbeitungsvorrichtung 7 erzeugt, und eine Torschaltung 49, welche eine Ausgabe von der Abtast- und Halte- Schaltung 48 an die Integratorschaltung 51 fur eine vorbestimmte Zeitdauer anlegt. Die Einstellung bzw. Zeitsteuerung der Abtast- und Halte-Schaltung 48 und der Torschaltung 49 wird durch einen ersten monostabilen Multivibrator 50 beziehungsweise einen zweiten monostabilen Multivibrator 52 geregelt. Schließlich wird die Ausgabe Is(t) von der Integratorschaltung 51 zu dem Kondensator 44 (Cs) durch einen Rückkopplungswiderstand 42 (Rf) rückgekoppelt.
Die Speichereinheit 43 arbeitet wie folgt. Während des Abtastfensters macht das Abtasttor 41 auf und erzeugt somit eine Änderung in der Spannung über den Kondensator 44, was sie auf den Pegel des I(t)-Signals zwingt. Diese Spannungsänderung wird durch den Wechselstromverstärker 47 verstärkt und zu der Abtast- und Halte- Schaltung 48 geleitet, die eine Anzeiger- bzw. Indikatorspannung erzeugt und hält, die der Amplitude der Spannungsänderung proportional ist. Nachdem die Indikatorspannung eingestellt worden ist, legt die Torschaltung 49 diese Indikatorspannung an die Integratorschaltung 51 für eine festgelegte Integrationszeit T&sub2; an. Als Antwort darauf steigt die Ausgabe Is(t) der Integratorschaltung 51 auf einen Pegel, wo sie bleibt, bis sie durch das Auftreten des nächsten Abtastfensters und damit der nächsten Abtastung, die an dem I(t)-Signal vorgenommen wird, geändert wird. Die Nettoänderung in dem Ausgangspegel der Speichereinheit 43 wird somit proportional dem Produkt der Indikatorspannung und der Integrationszeit T&sub2; als eine direkte Konsequenz des Anstiegs gemacht. Außerdem wird die Zunahme der Speichereinheit 43 eingestellt, so daß das Is(t)-Signal auf einen Pegel ansteigt, der annähernd gleich dem Mittel des I(t)-Signals während des Abtastfensters ist.
Die Rückkopplung durch den Widerstand 42 bewirkt, daß die Spannung über den Kondensator 44 der Ausgangsspannung Is(t) folgt, nachdem jede Abtastung vorgenommen ist. Mit anderen Worten liefert diese Rückkopplung eine Referenzspannung, mit der die nächste Abtastung des I(t)-Signals verglichen wird. Die Speichereinheit 43 mißt somit eine etwaige Differenz zwischen der gegenwärtigen Abtastung des I(t)-Signals und dem bei der vorhergehenden Abtastung erzeugten Ausgangsspannungspegel. Sie modifiziert dann wie früher beschrieben ihre Ausgabe Is(t) demgemäß durch einen Anstieg auf einen neuen Pegel, welcher der gemessenen Differenz entspricht, und bleibt bei diesem neuen Pegel, bis sie wieder als Antwort auf eine andere Abtastung modifiziert wird. Somit umfaßt die Wellenform Is(t) einer Ausgangsspannung eine Sequenz von Spannungspegeln, welche durch Spannungsflanken bzw. -anstiege verbunden sind. Ein Vorteil einer Verwendung des Ausgangspegels als die Referenz, mit der das abgetastete I(t)-Signal verglichen wird, ist die Auslöschung bzw. der Ausgleich irgendeiner möglichen Spannungsdrift von einer Abtastung zu der nächsten.
In der hierin beschriebenen Ausführungsform ist die Dauer des Abtastfensters δ so klein, daß der Kondensator 44 während der zur Verfügung stehenden Abtastzeit nicht vollständig lädt. Zum Beispiel ist bei dem Beginn des Abtastfensters die Spannung über den Kondensator 44 annähernd gleich dem Ausgangsspannungspegel Is(t), der von der vorhergehenden Abtastung eingestellt wird. Während des Auftretens des Abtastfensters bewegt sich die Spannung über den Kondensator auf die neue abgetastete Spannung I(t) zu. In der Ausführungsform, die wir entworfen haben, werden jedoch nur annähernd 10% der Differenz zwischen Is(t) und dem Mittelwert von I(t) beobachtet, bevor das Abtastfenster endet. Die Zunahme der Speichereinheit 43 wird eingestellt, um dies zu kompensieren, indem die gemessene Spannungsdifferenz, die bei dem Kondensator 44 auftritt, um einen Faktor von etwa 10 verstärkt wird. Dies stellt sicher, daß die resultierende Is(t)-Wellenform dem Basisbandsignal I(t) genau folgt.
Die Zeitsteuerungsschaltung 45 erzeugt die extrem engen Impulse mit einer Dauer δ, welche das Abtasttor 41 regeln. Sie erzeugt auch eine Zeitverzögerungs-Zunahme bzw. ein Zeitverzögerungs-Inkrement , die bzw. das der Betrag der Zeit ist, der addiert wird, um den Punkt, bei welchem das Abtastfenster für jede nachfolgende Abtastung beginnt, fortzuschreiben.
Das Verzögerungsinkrement wird in Abhängigkeit von der für Is(t) gewünschten Zeitauflösung ausgewählt. Je kürzer das Inkrement ist, desto größer ist die Zahl an verfügbaren Abtastungen; desto mehr Zeit wird es jedoch erfordern, um die zeitgemittelte Nachbildung zu erzeugen. In den meisten Fällen sollte das Inkrement nicht länger als die halbe Impulsdauer τ sein, so daß mindestens eine Abtastung jedes Impulses verfügbar ist.
Wie in Figur 4 dargestellt ist, empfängt auf der Eingangsseite der Zeitsteuerungsschaltung 45 eine Verzögerungsschaltung 46 ein Zeitsteuerungssignal Γ(t). Das Zeitsteuerungssignal Γ(t) besitzt eine Impuls-Wiederholperiode von 1/PRF&sub0; und ist mit dem übertragenen RF-Signal phasensynchronisiert. Mit dem Ausgang der Verzögerungsschaltung 46 ist eine Zählvorrichtung 53 verbunden, deren Inhalte an einen Digital-Analog-Wandler 55 angelegt werden. Die Ausgabe des Wandlers 55 ist somit eine Treppen-Spannung S(t). Mit der Verzögerungsschaltung 46 ist ebenfalls ein Generator 57 für einen schnellen Anstieg verbunden, der ein Steigungs-Ausgangssignal f(t) erzeugt. Sowohl S(t) als auch f(t) werden dann einem Komparator 59 zugeführt, der einen zweiten Impulsgenerator 61 steuert. Der zweite Impulsgenerator 61 wiederum steuert eine Tor-Steuervorrichtung 58, um ein Regelungssignal G(t) zu erzeugen, welches das Abtasttor 41 regelt.
Die Funktion der Komponenten der Vorverarbeitungsvorrichtung 7 kann ferner unter Bezugnahme auf das Zeitsteuerungsdiagramm in Figur 5 zusammen mit Figur 4 verstanden werden. Es sollte bemerkt werden, daß die in Figur 5 dargestellten Wellenformen zum Zwecke dieser Beschreibung idealisiert sind und daß sowohl die Amplituden als auch die zeitliche Steuerung nicht unbedingt maßstabsgerecht sind.
Wie vorher erwähnt wird die Einhüllende des periodischen, übertragenen Signals X(t) aus dem Impulszug P(t) mit einer Dauer τ abgeleitet, der gemäß 1/PRF&sub0; zeitlich beabstandet ist. Zu einer vorbestimmten Zeit für jede Periode in dem empfangenen Basisbandsignal I(t) benutzt die Zeitsteuerungsschaltung 45 das Regelungssignal G(t), um dem Abtasttor 41 zu befehlen, eine einzelne Abtastung an einem I(t)-Signal vorzunehmen, wobei ein Abtastfenster mit einer Dauer δ verwendet wird. Während der ersten Periode nimmt die Zeitsteuerungsschaltung 45 diese Abtastung zu einer Zeit T&sub1; nach dem Beginn des übertragenen RF-Impulses vor. T&sub1; ist eine variable Verzögerungszeit, welche durch den Bediener geregelt werden kann und welche gemäß dem Bereich, den der Bediener auf der Anzeige 9 beobachten möchte, eingestellt wird. Während jeder nachfolgenden Periode des I(t)-Signals verzögert die Zeitsteuerungsschaltung 45 das Abtastfenster um den vorbestimmten Betrag . Somit werden die Abtastungen an I(t) zu Zeiten T&sub1; + (n -1) × nach dem Beginn des entsprechenden RF-Impulses vorgenommen, wobei "n" die Nummer einer Periode ist. Mit anderen Worten ist die Zeit zwischen Abtastungen gleich (1/PRF&sub0;) + . Nachdem eine vorher ausgewählte Anzahl von Abtastungen, N&sub0;, vorgenommen worden ist, wird die Zeitsteuerungsschaltung 45 zurückgestellt, so daß die nächste Abtastung zu einer Zeit T&sub1; nach dem Beginn des nächsten RF-Impulses erfolgt, und der oben beschriebene Abtastalgorithmus wird wiederholt.
Die Zeitsteuerungsschaltung 45 arbeitet insbesondere, um das Regelungssignal G(t) wie folgt zu erzeugen. Die Verzögerungsschaltung 46 verzögert das Γ(t)-Signal um einen Betrag T&sub1;, welcher variabel ist und durch den Systembediener aus dem schon erwähnten Grund geändert werden kann. Die Zählvorrichtung 53 überwacht dieses verzögerte Signal Γ(t-T&sub1;) und erzeugt eine Ausgabe, die jedesmal zunimmt, wenn eine neue Periode beginnt, das heißt jedesmal, wenn ein neuer Impuls erwartet wird. Als Antwort erzeugt der Wandler 55 die Referenzspannung S(t). Die Referenzspannung S(t) nimmt um einen vorbestimmten Betrag jedesmal zu, wenn die Ausgabe der Zählvorrichtung 53 erhöht wird. Nachdem die Zählvorrichtung 53 einen vorbestimmten Punkt erreicht welcher der Zeit entspricht, zu der der N&sub0; - 1.te Impuls abgetastet werden soll, wird die Zählvorrichtung 53 auf Null zurückgestellt, und S(t) fällt auf einen anfänglicher minimalen Wert zurück. Das Zählverfahren wiederholt sich dann. Die resultierende S(t)-Wellenform ähnelt einer Treppe, wie in Figur 5 veranschaulicht ist.
Der Generator 57 für einen schnellen Anstieg überwacht ebenfalls das verzögerte Signal Γ(t-T1). Bei dem Beginn jeder Periode erzeugt der Generator 57 für einen schnellen Anstieg eine Spannungsflanke bzw. einen Spannungsanstieg, die bzw. der bei einer im wesentlichen gleichförmigen Rate von einer Spannung von etwa Null zunimmt, um das Signal f(t) wie veranschaulicht zu erzeugen.
Der Komparator 59 vergleicht dann die beiden Signale, f(t) und S(t), und erzeugt einen Indikator der Zeit, bei der f(t) gleich S(t) wird. Wenn dieser Indikator auftritt erzeugt der zweite Impulsgenerator 61 einen Impuls mit einer Dauer δ, welcher dann durch die Tor-Steuervorrichtung 58 gelangt, um das Regelungssignal G(t) zu erzeugen, welches zum Steuern des Abtasttores 41 verwendet wird. Während des nächsten Zyklus wird die Spannung von dem Wandler 55 um einen festgelegten Betrag erhöht, was die Wirkung hat, eine zusätzliche Verzögerung von in der Zeit hervorzurufen, bei der die Tor- bzw. Auswerteimpulse nach dem Beginn der nächsten Periode auftreten.
Durch Variieren von T&sub1; können der Punkt, bei welchem das Abtastverfahren beginnt, der Abschnitt des Basisbandsignals I(t), der untersucht wird, und daher der angezeigte Bereich nach Wunsch eingestellt werden. Zusätzlich ist es durch eine geeignete Auswahl anderer Schaltungsparameter möglich, die Rate einer Zunahme der Steigungsspannung f(t) einzustellen, um dadurch den Betrag einer Verzögerung genau zu regeln, der bestimmt, wie weit sich das Abtastfenster von einer Impuls-Wiederholperiode zu der nächsten bewegt.
Figur 5 veranschaulicht ebenfalls, wie Is(t), das durch die Integratorschaltung 51 erzeugt wird, auf einen Pegel über die Integrationszeitspanne T&sub2; ansteigt, wo sie bleibt, bis sie durch das Auftreten des nächsten Abtastfensters geändert wird.
In der besonderen, hierin beschriebenen Ausführungsform ist auf etwa 12 Pikosekunden eingestellt, und die Dauer des Abtastfensters, δ, beträgt etwa 200 Pikosekunden. Man erinnere sich, daß die physikalische Iinpuls-Wiederholrate PRF&sub0; auf 200 kHz eingestellt wurde. Zusätzlich beträgt die Anzahl von Abtastungen, N&sub0;, die jede Abtastsequenz aufweist, 1.024. Mit dieser Parameterauswahl benötigt man somit etwa 5 Millisekunden (ms), um ein Impuls-Wiederholintervall mit einer Dauer von 1/PRFn des abgetasteten Signals Is(t) vollständig zu rekonstruieren. Im Durchschnitt liefert die Signal-Vorverarbeitungsvorrichtung 7 somit ebenfalls annähernd 83 Abtastungen der zeitgedehnten Nachbildung des Rückkehrimpulses. Unter Verwendung voa sowohl den Komponenten in Phase als auch den Querkomponenten, Is(t) und Qs(t), um die Amplitudenmodulation und Phaseninformation in dem empfangenen Signal zu rekonstruieren, beträgt die resultierende Auflösung innerhalb eines Bereichs bzw. einer Reichweite von 10 Meter etwa 12 Zentimeter mit einer Positionsgenauigkeit von weniger als 1 Zentimeter.
Die Anzeige 9 präsentiert eine Information, die in den Is(t)- und Qs(t)-Signalen enthalten ist, indem eine herkömmliche, den Fachleuten wohlbekannte Schaltung verwendet wird. Falls zum Beispiel eine Richtungsinformation nicht wichtig ist, kann die Anzeige 9 einfach einen A-Bildschirm (Amplitudenanzeige) umfassen. Auf der anderen Seite wäre, falls sowohl eine Richtungs- als auch eine Zielbewegungsinformation gewünscht wird, ein PPI-Anzeiger (Rundsichtanzeiger), der mit einer X-Y-Anzeige gekoppelt ist, geeignet, und eine Signal-Verarbeitungsvorrichtung für einen MTI-Anzeiger (Anzeiger für ein sich bewegendes Ziel) könnte ebenfalls eingeschlossen werden. In allen Fällen liegen wegen der hierin beschriebenen Erfindungen die Bandbreiten einer in der Anzeige 9 benötigten Schaltung gut unterhalb von einem GHz. Somit ist eine derartige Schaltung ohne weiteres verfügbar und beträchtlich billiger als eine Schaltung mit großer Bandbreite, die Gigahertz-Signale verarbeiten kann.
Die vorhergehende Beschreibung ist auf eine speziflsche Ausführungsform dieser Erfindung beschränkt worden. Zum Beispiel muß das Abtastverfahren für Komponenten in Phase und Querkomponenten nicht verwendet werden, obwohl die resultierenden erforderlichen Bandbreiten größer sein werden. Zweifellos können andere Impuls-Wiederholintervalle, Impulsdauern und resultierende Bereiche und Auflösungen verwendet werden. Ein Bandpaßabtasten kann benutzt werden, um das zeitgedehnte abgetastete Basisbandsignal direkt aus dem RF-Signal zu erzeugen. Ferner können andere Signalverarbeitungsverfahren verwendet werden, um eine ähnliche Art eines zeitgedehnten Basisbandsignals zu erhalten.
Es ist offensichtlich, daß dann Variationen und Modifikationen an der Erfindung vorgenommen werden können, wobei einige oder alle Vorteile der Erfindung erreicht werden und welche durch die beigefügten Ansprüche eingeschlossen sind.

Claims

1. Ein Verfahren zum Betreiben eines Radars für kurze Entfernung mit hoher Auflösung, um eine zeitgedehnte Nachbildung von Hochfrequenz-(RF)-Impulsen von kurzer Dauer zu liefern, die während eines Betriebs des Radars erzeugt werden, worin eine Übertragungsvorrichtung (3) eine Vielzahl von RF-Impulsen von kurzer Dauer, welche jeweils eine Impulsdauer τ aufweisen, bei einer tatsächlichen Impuls-Wiederholfrequenz PRF&sub0; erzeugt und worin ein Empfänger (4) ein Echosignal (Y(t), I(t)) empfängt, das aus einer Vielzahl empfangener RF-Impulse von kurzer Dauer besteht, und Abtastungen des empfangenen Signals während jeder Periode mit einer Dauer von 1/PRF&sub0; vorgenommen werden, wobei die Zeitdauer für eine Abtastung, δ, viel geringer als die Impulsdauer τ der übertragenen Impulse ist, gekennzeichnet durch die Schritte, daß in dem Empfänger (4):

A. das empfangene Signal (Y(t), I(t)) während jeder Periode von 1/PRF&sub0; mit einer Zuwachs- bzw. Inkrementalverzögerung , die zu der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen hinzugefügt wird, abgetastet wird, wobei viel geringer als die Impulsdauer τ ist, so daß für aufeinanderfolgende Perioden die Abtastungen zu sukzessiv späteren Zeiten relativ zu dem Beginn der Periode vorgenommen werden; und

B. ein zeitgedehntes Ausgangssignal (Is(t)) aus den Werten aufeinanderfolgender Abtastungen erzeugt wird, wobei das zeitgedehnte Ausgangssignal eine Nachbildung der Einhüllenden des empfangenen Signals (I(t)) repräsentiert.

2. Ein Verfahren nach Anspruch 1, worin die Inkrementalverzögerung ausgewählt wird, um das gewünschte Detail in dem zeitgedehnten Ausgangssignal (Is(t)) zu liefern.

3. Ein Verfahren nach Anspruch 1, worin der Abtast-Schritt A. ein Basisbandsignal (I(t)) abtastet und welches zusätzlich den Schritt einschließt, bei dem:

C. ein Basisbandsignal (I(t)) aus dem empfangenen Signal (Y(t)) erzeugt wird.

4. Ein Verfahren nach Anspruch 3, worin der Schritt B., bei dem ein zeitgedehntes Ausgangssignal erzeugt wird, einschließt, daß:

D. eine Differenz zwischen der neuesten Abtastung des empfangenen Signals und der vorhergehenden Abtastung gemessen wird;

E. ein Indikator gespeichert wird, der dieser gemessenen Differenz entspricht; und

F. der gespeicherte Indikator an eine Integratorschaltung (51) angelegt wird, um das zeitgedehnte Ausgangssignal (Is(t)) zu liefern.

5. Ein Verfahren nach Anspruch 1, worin das zeitgedehnte Nachbildungssignal (Is(t)) eine Vielzahl zeitgedehnter Nachbildungen der Impulse in dem empfangenen Signal (I(t)) einschließt, wobei die zeitgedehnten Nachbildungsimpulse eine normale Impuls-Wiederholfrequenz von PRFn aufweisen, die viel geringer als die tatsächliche Impuls-Wiedeholfrequenz PRF&sub0; ist.

6. Ein Empfänger (4) für ein Radarsystem für kurze Entfernung mit hoher Auflösung für einen Gebrauch mit einer Radar-Übertragungsvorrichtung (3), die Hochfrequenz-(RF)-Impulse mit einer Impulsdauer τ bei einer tatsächlichen Impuls-Wiederholfrequenz von PRF&sub0; periodisch überträgt, und worin der Empfänger (4) ein Echosignal (Y(t), I(t)) empfängt, das aus einer Vielzahl empfangener RF-Impulse von kurzer Dauer besteht, die von einem speziellen Ziel reflektiert werden, und worin Abtastungen des empfangenen Signals während jeder Periode mit einer Dauer von 1/PRF&sub0; vorgenommen werden, wobei die Zeitdauer für eine Abtastung, δ, viel geringer als die Impulsdauer τ der übertragenen Impulse ist, in dem Empfänger (4) gekennzeichnet durch:

A. eine Abtastschaltung (41), um wiederholt Abtastuiigen des empfangenen Signals (Y(t), I(t)) während jeder Periode von 1/PRF&sub0; mit einer Inkrementalverzögerung vorzunehmen, die zu der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen hinzugefügt wird, wobei viel geringer als die Impulsdauer τ ist, so daß für aufeinanderfolgende Perioden die Abtastungen zu sukzessiv späteren Zeiten relativ zu dein Beginn der Periode vorgenommen werden und

B. Mittel (43), um den Wert der Abtastungen in der Zeitspanne zwischen aufeinanderfolgenden Abtastungen zu speichern und um dadurch ein zeitgedehntes Ausgangssignal (Is(t)) zu erzeugen, das eine Nachbildung der Einhüllenden des empfangenen Signals (I(t)) repräsentiert.

7. Ein Radarsystem nach Anspruch 6, welches zusätzlich umfaßt:

C. Mittel (5), um das RF-Signal (Y(t)) zu demodulieren, um ein Basisbandsignal (I(t)) zu erzeugen.

8. Ein Radarsystem nach Anspruch 6 zum Gebrauch für eine Schulung von Radarbedienern in einer Klassenzimmer-Einstellung unter Verwendung von Modellzielen, wobei das Radarsystem eine Impulsdauer τ in der Größenordnung von einer Nanosekunde und eine räumliche Auflösung in der Größenordnung von einem Zentimeter aufweist.

9. Ein Radarsystem nach Anspruch 6, welches zusätzlich eine Zeitgeberschaltung (45) einschließt, die ein Regelungssignal G(t) erzeugt, das den Moment anzeigt, in dem die Abtastschaltung (41) die Abtastungen des empfangenen Signals vornimmt, wobei die Zeitgeberschaltung (45) einschließt:

i. eine Zählvorrichtung (53), die eine Treppen-Wellenform mit einem Wert erzeugt, der während jeder Periode mit einer Dauer von 1/PRF&sub0; um Eins zunimmt, und die nach einer vorbestimmten Anzahl von derartigen Perioden periodisch zurückgestellt wird, wobei die vorbestimmte Anzahl von Perioden von einer gewünschten Reichweite für den Radarempfänger (4) abhängt;

ii. einen schnellen Steigungsgenerator (57), der eine Steigungs- bzw. Sägezahn- Wellenform erzeugt, die von einem Minimalwert auf einen Maximalwert während jeder Periode mit einer Dauer von 1/PRF&sub0; monoton zunimmt; und

iii. einen Komparator (59), der die Treppen-Wellenform und die Steigungs- bzw. Sägezahn-Wellenform vergleicht, um das Regelungssignal G(t) zu erzeugen.