DE962180C

DE962180C - Radar device with electric directional beam pivoting and associated deflection of the display beam

Info

Publication number: DE962180C
Application number: DEB27139A
Authority: DE
Original assignee: Bendix Aviation Corp
Current assignee: Bendix Aviation Corp
Priority date: 1953-08-23
Filing date: 1953-08-23
Publication date: 1957-04-18

Description

Radareinrichtung mit elektrischer Richtstrahlschwenkung und zugeordneter Ablenkung des Anzeigestrahls Die Erfindung bezieht sich auf eine bekannte Radareinrichtung, deren Richtantenne aus einer Mehrzahl von Einzelstrahlern in Form von Dipolen besteht, die in Abständen entlang einer Hohlrohrspeiseleitung angeschlossen sind, deren Querschnittsabmessung derart periodischen Änderungen durch eine mechanische Bewegung unterworfen wird, daß die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Hochfrequenzenergie im Hohlrohrleiter und damit die relative Erregungsphase der Einzelstrahler geändert und auf diese Weise die erforderliche Schwenkbewegung des Antennenrichtstrahls erzeugt wird. Einrichtungen dieser Art finden beispielsweise Anwendung bei der Lenkung der Landemanöver von Flugzeugen durch Ortung derselben vom Boden aus.Radar device with electrical directional beam pivoting and associated Deflection of the display beam The invention relates to a known radar device, whose directional antenna consists of a number of individual radiators in the form of dipoles, which are connected at intervals along a hollow pipe feed line, their cross-sectional dimensions is subjected to such periodic changes by a mechanical movement, that the propagation speed of the high frequency energy in the hollow pipe and thus the relative excitation phase of the individual radiators changed and on this Way, the required pivoting movement of the antenna beam is generated. Facilities of this type are used, for example, in steering the landing maneuvers of Aircraft by locating them from the ground.

Um bei derartigen Einrichtungen die Ablenkung des Kathodenstrahls der Anzeigeröhre in Übereinstimmung mit der Stellung des Richtstrahls der Antenne im Raum zu steuern, ist es bisher üblich gewesen, eine elektrische Steuergröße von der mechanischen Bewegung abzuleiten, mit welcher die Änderung der Weite des Hohlrohrleiters vorgenommen wird. Diesen Anordnungen haften Mängel an, die auf die verwickelte Beziehung zwischen der Bewegung bei der Verstellung des Hohlrohrleiters und den verschiedenen elektrischen Bedingungen zurückzuführen sind, die gemeinsam die Stellung des Antennenrichtstrahls bestimmen. In order to reduce the deflection of the cathode ray in such devices of the display tube in accordance with the position of the directional beam of the antenna To control in space, it has hitherto been customary to use an electrical control variable of derive the mechanical movement with which the change in the width of the hollow pipe is made. There are flaws in these arrangements that affect the relationship involved between the movement when adjusting the Hollow tube and due to the various electrical conditions that have in common the Determine the position of the antenna beam.

Somit kann die abgeleitete Steuergröße bestenfalls eine Annäherung an die tatsächliche Abhängigkeit zwischen der Weite des Hohlrohrleiters und der Stellung des Richtstrahls darstellen, abgesehen davon, daß irgendwelche Änderungen in den elektrischen Zusammenhängen, wie sie etwa durch Abnutzung, Temperatur- oder Frequenzänderung u. dgl. hervorgerufen werden, Änderungen in der Stellung des Richtstrahls bewirken, die sich in keiner Weise in der Steuergröße widerspiegeln, welche lediglich von der mechanischen Bewegung bei der Änderung der Weite des Hohlrohrleiters abhängig ist.Thus, the derived control variable can at best be an approximation the actual dependence between the width of the hollow pipe and the Represent position of the directional beam, apart from any changes in the electrical contexts, such as those caused by wear and tear, temperature or Frequency change and the like are caused, changes in the position of the directional beam which are in no way reflected in the control variable, which are only depends on the mechanical movement when changing the width of the hollow pipe is.

Die Erfindung bezweckt, die angegebenen Mängel zu beseitigen, und hat eine Einrichtung der angegebenen Art zum Gegenstand, die dadurch gekennzeichnet ist, daß die Ablenkung des. Kathodenstrahls mit Hilfe einer Spannung gesteuert wird, deren Größe dem jeweiligen in einem Phasenmeßorgan ermittelten Phasenunterschied zweier Anteile der die Strahler speisenden Hochfrequenzenergie entspricht, die von der Energiequelle und einem davon hinreichend weit abliegenden Punkt des Hohlrohrleiters von veränderlicher Weite abgeleitet werden. The invention aims to eliminate the specified deficiencies, and has a facility of the specified type for the subject, which is characterized by is that the deflection of the cathode ray is controlled with the aid of a voltage, their size to the respective phase difference determined in a phase measuring element two parts of the radiofrequency energy feeding the radiators corresponds to that of the energy source and a point on the hollow tube that is sufficiently far away from it can be derived from variable width.

Auf diese Weise ist erreicht, daß die- unübersichtliche Abhängigkeit der Strahlrichtung von der mechanischen Bewegung bei der Verstellung des Hohlrohrleiters für die Steuerung des Kathodenstrahls ausgeschaltet ist und diese Steuerung in ganz genauer Übereinstimmung mit der Schwenkung des Richtstrahls erfolgt. In this way it is achieved that the confusing dependency the direction of the beam from the mechanical movement when adjusting the hollow tube for the control of the cathode ray is turned off and this control in whole there is an exact match with the pivoting of the directional beam.

Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden. The invention is to be explained in more detail using an exemplary embodiment.

In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Schema einer Einrichtung für die Steuerung der Ablenkung eines Kathodenstrahls in Abhängigkeit von den Phasenänderungen einer Radarantenne, Fig. 2 ein Schaltschema eines Phasendetektorkreises und Fig. 3 ein Schaltschema eines Steuergerätes für die Ablenkung des Kathodenstrahls. In the drawing, Fig. 1 shows a scheme of a device for Control of the deflection of a cathode ray as a function of the phase changes a radar antenna, FIG. 2 a circuit diagram of a phase detector circuit and FIG. 3 is a circuit diagram of a control device for deflecting the cathode ray.

Wie aus Fig. I ersichtlich, ist ein Wellenleiter ii mit einer Antenne in Form eines Wellenleiters I2 von veränderlicher Weite verbunden, mit der eine gebräuchliche Radareinrichtung zum Senden und Empfangen (nicht dargestellt) gekoppelt werden soll. Mit der Energie in dem Wellenleiter 12 ist eine Mehrzahl von Dipolen 13 gekoppelt, die in Abständen angeordnet eine quer strahlende Antennenanordnung bilden. Das relative Phasenverhältnis der einzelnen Dipole in der Anordnung I3 ändert sich mit der Änderung der Weite des Wellenleiters 12, welche mechanisch durch einen Motor 10 mit einer geeigneten Schwenk- bzw. Abtastgeschwindigkeit vorgenommen wird. Die Stellung der Richtcharakteristik der Antennenanordnun 13 ist demnach abhängig von der mechanischen Änderung der Weite des Wellenleiters 12. As can be seen from Fig. I, a waveguide ii is with an antenna connected in the form of a waveguide I2 of variable width, with one Customary radar device for transmitting and receiving (not shown) coupled shall be. With the energy in the waveguide 12 there are a plurality of dipoles 13 coupled, the spaced apart a transversely radiating antenna arrangement form. The relative phase relationship of the individual dipoles in the arrangement I3 changes with the change in the width of the waveguide 12, which is mechanically by a Motor 10 is made with a suitable pan or scanning speed. The position of the directional characteristic of the antenna arrangement 13 is therefore dependent on the mechanical change in the width of the waveguide 12.

An geeigneten Stellen auf dem Wellenleiter II und der Antenne I2 sind Richtkopplungen 14 angeordnet, um einen Teil der an diesen Punkten vorhan denen elektromagnetischen Energie zu entnehmen.In suitable places on the waveguide II and the antenna I2 are Directional couplings 14 arranged to a part of those IN ANY at these points to take electromagnetic energy.

Von den Kopplungen 14 wird die schwache Energie einzelnen Mischern 15 zugeführt, welche beide mit synchronen Überlagerungsschwingungen aus einem örtlichen Schwingungserzeuger I6 gespeist werden.From the couplings 14 the weak energy becomes individual mixers 15 supplied, both of which with synchronous superimposition vibrations from a local Vibration generator I6 are fed.

Um anfangs eine bestimmte Phasenbeziehung zwischen den entnommenen Zeichen herzustellen, kann in einer der von den Kopplungsvorrichtungen 14 ausgehenden Leitungen ein Phasenschieber 17 vorgesehen sein.To begin with a certain phase relationship between the extracted Producing characters can be done in one of the coupling devices 14 Lines a phase shifter 17 may be provided.

Die Zwischenfrequenz an den Ausgängen der Mischer 15 wird je einem Verstärkerkanal i8 ZU geführt. in welchem das Zeichen auf eine geeignete Stärke verstärkt und für den Phasenvergleich vorbereitet wird. Die Vorbereitung für den Phasenvergleich bedeutet zugleich die Ausschaltung von Amplitudenänderungen bzw. -unterschieden zwischen den beiden zu vergleichenden Wellen. z. B. durch Amplitudenbegrenzung, wie es an sich bekannt ist. Gegebenenfalls können statt amplitudenbegrenzenden Verstärkern auch andere Vorrichtungenus verwendet werden, etwa Reflexverstärker oder Verstärker mit einer hochwertigen selbsttätigen Verstärkungsregelung. Die amplitudenkonstanten Ausgangsspannungen der Verstärker 18 werden einem Phasendetektor 19 zugeführt, der ein Ausgangszeichen erzeugt, dessen Amplitude sich mit der relativen Phase seiner Eingangszeichen ändert, wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird. Dieses Ausgangszeichen wird auf einen Steuerkreis 21 gegeben, welcher außerdem einen Synchronisierungsimpuls aus dem Modulator des impulsgetasteten Senders (nicht dargestellt) zugeführt erhält. Der Kreis 2I arbeitet, wie noch beschrieben wird, in der Weise, daß ein Dauerzeichen von im wesentlichen konstanter Amplitude erzeugt wird, dessen Amplitude durch den zuletzt auftretenden Impuls bestimmt wird. Die Ausgangsspannung des Kreises 21 wird einem Ablenkgenerator 22 zugeführt, welcher den Strahl einer Kathodenstrahlröhre 23 ablenkt, derart, daß eine einen Sektor überstreichende Linie 24 erzeugt wird. welche die Stellung der Richtcharakteristik der Antennenanordnung 13 wiedergibt. Während der Motor 10 den Querschnitt des Wellenleiters 12 der Antenne verändert, wird die Linie 24 zwischen den Endlagen 25 über einen Winkel verdreht, welcher dem Schwenkwinkel der Antennencharakteristili entspricht. Aufhellungszeichen rufen sichtbare Anzeigen von Zielen, Entfernungsmarken u. dgl. hervor, indem sie entsprechende Abschnitte der radialen Linie 24 hellsteuern. The intermediate frequency at the outputs of the mixer 15 is one each Amplifier channel i8 CLOSED. in which the mark is at an appropriate strength is reinforced and prepared for the phase comparison. Preparing for the Phase comparison also means the elimination of amplitude changes or -differences between the two waves to be compared. z. B. by limiting the amplitude, as it is known per se. If necessary, amplitude-limiting amplifiers can be used instead other devices such as reflex amplifiers or amplifiers can also be used with a high quality automatic gain control. The amplitude constants Output voltages of the amplifier 18 are fed to a phase detector 19, the an output character is generated, the amplitude of which varies with the relative phase of its Input character changes as described in detail below. This Output character is given to a control circuit 21, which also a synchronization pulse from the modulator of the pulse-keyed transmitter (not shown). The circuit 2I works, as will be described later, in such a way that a permanent character of substantially constant amplitude is generated, the amplitude of which by the last occurring pulse is determined. The output voltage of circuit 21 becomes a deflection generator 22 fed which the beam of a cathode ray tube 23 deflects in such a way that a line 24 sweeping over a sector is produced. which reproduces the position of the directional characteristic of the antenna arrangement 13. While the motor 10 changes the cross section of the waveguide 12 of the antenna, the line 24 is rotated between the end positions 25 over an angle which the Swivel angle of the antenna characteristics corresponds. Clearance signs call visible View targets, distance markers, and the like by selecting appropriate sections control the radial line 24 light.

In Fig. 2 sind die Einzelheiten eines geeigneten, an sich üblichen Phasendetektorkreises dargestellt. In Fig. 2 the details of a suitable, conventional per se Phase detector circuit shown.

Der Kreis hat getrennte Eingangsklemmen 26 und 27 für die betreffenden Zeichen aus den Verstärkern 18. Das Zeichen an den Klemmen 26 wird einem Phasenwandler bzw. einer Phasenumkehrvorrichtung 28 zugeführt, welche gegenphasige Ausgangszeichen von gleicher Amplitude zwischen Anode 29 und Kathode 31 erzeugt. Die gegenphasigen Zeichen werden additiv und subtraktiv mit den Zeichen an den Klemmen 27 kombiniert und die resultierenden Zeichen werden zwei symmetrisch angeordneten Dioden 32 und 33 zugeführt, welche symmetrische RC-Belastungskreise 34 und 35 aufweisen. Die Wirkung des Phasen detektorkreises besteht darin, daß an der Ausgangsklemme 36 Zeichen erzeugt werden, deren Größe und Polarität von Größe und Richtung des Phasenunterschiedes der an den Klemmen 26 und 27 auftretenden Eingangszeichen abhängt.The circuit has separate input terminals 26 and 27 for the respective ones Sign from the amplifiers 18. The sign on terminals 26 becomes a phase converter or a phase reversing device 28, which output characters in antiphase of equal amplitude between Anode 29 and cathode 31 are generated. The out of phase signs become additive and subtractive with the signs on the terminals 27 combined and the resulting characters will be two symmetrically arranged Diodes 32 and 33 supplied, which have symmetrical RC load circuits 34 and 35. The effect of the phase detector circuit is that at the output terminal 36 characters are generated whose size and polarity depend on the size and direction of the Phase difference of the input characters appearing at terminals 26 and 27 depends.

Das Zeichen an der Klemme 36 wird dem Mittelpunkt einer Transformatorwicklung 37 in Fig. 3 zugeführt. Die Wicklung 37 ist als Sekundärwicklung eines Transformators mit der Primärwicklung 40 gekoppelt, die mit einem Modulationsimpuls aus dem Impulsmodulator des Senders erregt wird. Die Wicklung 37 liegt in Reihe mit im Gegentakt angeordneten Dioden 38 und 39, welche symmetrische RC-Belastungskreise 41 und 42 aufweisen. Der Mittelpunkt der Kreise 41 und 42 ist über einen Kondensator 43 mit Erde bzw. Masse verbunden. The mark on terminal 36 becomes the midpoint of a transformer winding 37 in FIG. 3 is supplied. The winding 37 is used as a secondary winding of a transformer coupled to the primary winding 40, which is provided with a modulation pulse from the pulse modulator of the transmitter is excited. The winding 37 is in series with those arranged in push-pull Diodes 38 and 39, which have symmetrical RC load circuits 41 and 42. Of the The center of the circles 41 and 42 is via a capacitor 43 to earth or ground tied together.

I)ie Spannung an dem Kondensator 43 dient dazu, die durch den Ablenkungsgenerator 22 erzeugte Spannung für die Winkel ablenkung des Kathodenstrahls zu steuern.I) The voltage on capacitor 43 is used to generate the deflection generator 22 generated voltage to control the angular deflection of the cathode ray.

Im Betrieb wird durch den Kreis nach Fig. 3 der Kondensator 43 jeweils dann auf eine Spannung aufgeladen, welche der Amplitude des Ausgangszeichens an der Klemme 36 entspricht, wenn in der Wicklung 40 der Modulationsimpuls zugeführt wird. Der in die Wicklung 37 übertragene Moduiationsimpuls macht nämlich beide Dioden 38 und 39 leitend und ruft dadurch eine Spannungsteilung an den Kreisen 41 und 42 hervor. Das Potential im Mittelpunkt zwischen den Kreisen 41 und 42 ist durch Differenzbildung der Phasendetektorspannung an der Klemme 36 mit der Modulationsimpulsspannung, die in die Wicklung 37 übertragen wird, bestimmt. Der Kondensator 43 nimmt die Spannung an, die sich im Mittelpunkt während des Impulses einstellt, und da der Kondensator nur Entladungswege von hohem Widerstand hat, wenn die Dioden 38 und 39 nichtleitend sind, hält er diese Spannung aufrecht, bis durch den nächsten Impuls eine neue Aufladung erfolgt. In operation, the circuit of FIG. 3, the capacitor 43 is in each case then charged to a voltage which corresponds to the amplitude of the output character corresponds to terminal 36 when the modulation pulse is supplied in winding 40 will. Namely, the modulation pulse transmitted into the winding 37 makes both diodes 38 and 39 are conductive and thereby cause a voltage division on circles 41 and 42 emerged. The potential in the center between the circles 41 and 42 is determined by subtraction the phase detector voltage at terminal 36 with the modulation pulse voltage, the is transferred into the winding 37 is determined. The capacitor 43 takes the voltage at the center point during the pulse, and there the capacitor has high resistance discharge paths only when diodes 38 and 39 are non-conductive it maintains this voltage until the next impulse re-charges he follows.

An der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können selbstverständlich zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden, ohne den Rahmen der Erfindung zu verlassen. In the preferred embodiment of the invention described above Of course, numerous modifications can be made without the frame to leave the invention.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Radar device whose directional antenna consists of a A plurality of individual radiators (dipoles) consists, which are spaced along a hollow pipe feed line are connected, the cross-sectional dimension of such periodic changes a mechanical movement is subject to that the speed of propagation the high-frequency energy in the hollow pipe conductor and thus the relative excitation phase the individual radiator changed and in this way the required pivoting movement of the antenna beam is generated, and in which the deflection of the cathode ray of the display tube is controlled in accordance with the pivoting movement of the directional beam is, characterized in that the deflection of the cathode ray with the help of a Voltage is controlled, the size of which is determined by the respective, in a phase measuring element Phase difference between two parts of the high-frequency energy feeding the radiators corresponds to that of the energy source and of one of it sufficiently distant Point of the hollow pipe are derived.

2. Device according to claim I, characterized in that for the Deriving the two energy components two directional couplers are provided.

3. Device according to claim I or 2, characterized by means, around the energy shares to be compared in the phase measuring element beforehand in separate mixing stages to bring to a suitable intermediate frequency with a common local oscillator and then to amplify and regulate or limit the amplitude.

4. Device according to one of claims I to 3, characterized in that that means are provided when the energy components to be compared are pulsed, which maintains the voltage supplied by the phase measuring element even in the pulse pauses.

Publications considered: German Patent No. 809 568; British Patent No. 589,603.