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Verfahren zur Verringerung oder Beseitigung der durch Störsender bei
Radargeräten mit Lageplananzeige verursachten Störungen Im Kriege besteht die Gefahr
einer Störung der Radargeräte durch passive Störer, wie z. B. Dipolwolken (Düppel),
oder durch Störsender, die aktive Störer darstellen. Störungen von passiven Störern
können bei Radargeräten mit Festzielunterdrückung weitgehend ausgeschaltet werden.
Die Erfindung befaßt sich mit der Aufgabe der Verringerung oder Beseitigung von
Störungen, wie sie bei Radargeräten mit Lageplananzeige bei der Einwirkung von Störsendern
auftreten.
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Erfindungsgemäß wird vorgeschlagen, die von wenigstens angenähert
gleichen Raumpunkten reflektierten, mittels wenigstens zwei räumlich getrennter
und(oder frequenzverschiedener Radargeräte empfangenen Signale einer Koinzidenzschaltung
zuzuführen, die derart ausgebildet ist, daß sie nur dann ein Signal abgibt, wenn
an allen Eingängen der Koinzidenzschaltung gleichzeitig Signale liegen, und die
Ausgangssignale der Koinzidenzschaltung der Anzeigevorrichtung zuzuführen.
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Das Prinzip der Erfindung sowie Ausführungsbeispiele von Anordnungen,
bei welchen das erfindungsgemäße Verfahren realisiert ist, sollen an Hand der Fig.
I bis 7 beschrieben werden.
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Bei einer ersten Art des erfindungsgemäßen Verfahrens wird die Erscheinung
ausgenutzt, daß sich auf dem Anzeigeschirm eines Radargerätes mit Rundsichtanzeige
eine Störerscheinung immer nur längs eines radial verlaufenden Streifens zeigt,
dessen Richtung mit der Richtung zum Störsender übereinstimmt. Überlagert man die
Anzeigespannungen der von gleichen Raumpunkten reflektierten Signale in einer Koinzidenzschaltung,
welche nur dann Signale durchläßt, wenn an allen Eingängen
der Koinzidenzschaltung
Signale liegen, dann wird man eine Anzeige erhalten, bei welcher Störsignale nur
an der Stelle erscheinen, die dem Standort des Störsenders entspricht, vorausgesetzt
natürlich, daß alle Geräte, die zum Vergleich herangezogen worden sind, den Störer
empfangen. Das Prinzip dieses erfindungsgemäßen Verfahrens soll an Hand der Fig.
I bis 3 kurz erläutert werden. Die Fig. I ist als landkartenartige Darstellung aufzufassen.
R und R2 seien zwei räumlich getrennte Radargeräte.
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Der Standort eines Störsenders sei mit S bezeichnet. Die Kreise r1
und r2 geben die Empfangsbereiche der Radargeräte Rt und R2 an. Auf den Lageplananzeigeröhren
der Radargeräte Rt und R2 werden demnach Geländebereiche abgebildet, die durch die
Kreise r1 und r2 begrenzt sind. Wie durch den Störer S verursachte Störungen auf
den Anzeigeschirmen der Radargeräte R1 und R2 aussehen, ist in den Fig. 2 a und
2b dargestellt. Je nach der Breite des Antennendiagramms des jeweiligen Radargerätes
sind die auf dem Bildschirm erscheinenden störenden leuchtenden Sektoren mehr oder
weniger breit. Die Radargeräte können mit gleicher oder unterschiedlicher Sendefrequenz
betrieben werden. Eine gegenseitige Störung der beiden Radargeräte bei gleichfrequentem
Betrieb wird dadurch vermieden, daß sämtliche Antennen synchron bewegt werden, so
daß die Antennendiagramme stets parallel gerichtet sind. Gemäß einer Ausführungsform
der Erfindung werden die Empfangssignale der Radargeräte R1 und R2 je einem Flächen
speicher in der Weise zugeführt, daß auf den Speicherflächen jeweils nur die Signale
gespeichert werden, die von dem Raumbereich herrühren, der von allen Radargeräten
erfaßt wird.
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Tastet man alle Flächenspeicher synchron ab und führt die Ausgangssignale
der Flächenspeicher einer Koinzidenzschaltung zu, welche nur dann Signale abgibt,
wenn auf sämtliche Eingänge gleichzeitig Signale gegeben werden, dann sind auf einer
an den Ausgang der Koinzidenzschaltung angeschalteten Anzeigeröhre die Störungen
nicht mehr in Form von Störsektoren wie bei den Einzelradargeräten (s. Fig. 2a und
2b) zu sehen, sondern nur in Form der Sherlappungsfläche der beiden Störsektoren,
wie in Fig. 3 dargestellt. Die Anzeige dieser vom Störer herrührenden Fläche stört
die übrige Radaranzeige nicht; im Gegenteil, sie bietet die Möglichkeit, den Standort
des Störsenders zu bestimmen.
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Eine Schaltungsanordnung, mit welcher dieses Verfahren gemäß einer
Ausführungsform der Erfindung verwirklicht ist, zeigt Fig. 4. Mit Rx und R2 seien
zwei räumlich getrennt aufgestellte Radargeräte bezeichnet. Die Ausgangssignale
der Radargeräte werden beispielsweise in einer Befehlszentrale angeordneten Flächenspeichern
Ft und F2 zugeführt. Der die Signale auf den Speicher bringende Elektronenstrahl
(Schreibstrahl) wird vorzugsweise sternförmig, wie es bei Radarrundsichtanzeigen
allgemein üblich ist, abgelenkt. Die Synchronisiersignale zur sternförmigen Ablenkung
des Schreibstrahles können über getrennte Leitungen oder beispielsweise frequenzversetzt
gegenüber den Bildsignalen über die gleichen Übertragungswege wie die eigentlichen
Bildsignale den Bildspeichern zugeführt werden. Durch eine zusätzliche Ablenkung
kann man dem Schreibstrahl eine solche konstante Höhen- und Seitenverschiebung geben,
daß auf den Speicherflächen F nur die Bildausschnitte gespeichert werden, die dem
von allen Radargeräten gemeinsam erfaßten Raumbereich entsprechen. Zur zusätzlichen
Strahlablenkung werden Hilfsspannungen beispielsweise an Potentiometern gewonnen
und danach den Ablenksystemen der-Bildspeichef-zugeführt. Die Flächenspeicher F1
und F2 werden mit Elektronenstrahlen (Lesestrahlen) abgetastet, die in sämtlichen
Speichern synchron abgelenkt werden. Es empfiehlt sich, eine zeilenartige Abtastung
in der Art, wie sie beim Fernsehen üblich ist, vorzunehmen. Die Ablenkspannungen
zur Ablenkung der Lesestrahlen werden in einem in Fig. 4 nicht dargestellten Ablenkgenerator
erzeugt und durch Leitungen den Ablenksystemen der Flächenspeicher zugeführt. Die
abgetasteten Signale gibt man auf die Eingänge einer Koinzidenzschaltung KS1, an
deren Ausgang nur dann ein Signal erscheint, wenn gleichzeitig an allen Eingängen
Signale stehen. Dieses Ausgangssignal von der Koinzidenzschaltung führt man der
Helligkeitssteuerelektrode einer Anzeigeröhre A1 zu. Auf der Bildfläche der Anzeigeröhre
A1 erscheint demnach der Störer so, wie in Fig. 3 dargestellt. Die Ablenkung des
Elektronenstrahles in der Anzeigeröhre zq.t erfolgt im gleichen Rhythmus wie die
Ablenkung des Lesestrahles in den Flächenspeichern P1 und - Pl, so daß die Ablenkspannungen
von dem Ablenkgenerator abgenommen werden können.
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Die Speicherung und Abtastung der Signale kann natürlich auch in
der Weise erfolgen, daß auf den Speicherflächen die gesamten von den einzelnen Radargeräten
aufgenommenen Raumbereiche aufgezeichnet werden. Die -:E,esestrahlen dürfen dann
allerdings immer nur einen kleinen, allen Geräten gemeinsamen Abschnitt des gesamten
gespeicherten Bereiches abtasten. Die Verschiebung der Lesestrahlen auf den jeweils
abzutastenden Abschnitt der Speicherfläche kann ähnlich wie die oben beschriebene-
Höhen- und Seitenverschiebung des Schreibstrahles dadurch geschehen, daß man den
Ablenksystemen zusätzlich zu den Ablenkspannungen Gleichspannungen überlagert.
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Die Einstellung der Höhen- und Seitenverschiebung des Schreib- oder
Lesestrahles der Flächenspeicher, so daß auf den Flächenspeichern nur die sich überlappenden-
Empfangsbereiche abgebildet oder abgetastet und über die Koinzidenzschaltung weitergeleitet
werden, braucht nur einmal, und zwar bei der Aufstellung der Radargeräte, vorgenommen
zu werden. Zur Einstellung kann man die Ausgänge aller Flächenspeicher nacheinander
direkt auf die Helligkeitssteuerelektrode des Sichtrohres schalten. Man muß dann
die Seiten- und Höhenablenkung für Schreib- bzw. Lesestrahl der Flächenspeicher
so wählen, daß auf dem Sichtrohr
stets die gleichen Raumbereiche
erscheinen, unabhängig davon. von welchem der Radargeräte das Signal herrührt. Die
Übereinstimmung der Anzeigen auf dem Sichtrohr läßt sich besonders leicht kontrollieren,
wenn in dem abzubildenden Gelände wenigstens zwei markante stark reflektierende
Punkte vorhanden sind, die bei abwechselnder Anschaltung der verschiedenen Flächenspeicher
stets an den gleichen Stellen des Schirmes der Anzeige A1 erscheinen müssen.
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Bei dem im folgenden beschriebenen erfindungsgemäßen Verfahren wird
die Koinzidenzschaltung mit Signalen gespeist, die von zwei Radargeräten herrühren,
welche am gleichen Ort Aufstellung finden, jedoch auf verschiedenen Frequenzen arbeiten.
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Dieses Verfahren soll in einer Ausführungsform an Hand der Fig. 5
näher erläutert werden. Mit R3 und R4 seien zwar Radargeräte bezeichnet, die, wenn
man von der Anzeigeanordnung absieht, vollständig den üblichen Radarpanoramaanzeigegeräten
gleichen. Die Antennen der beiden Radargeräte R3 und R4 bewegen sich gleichförmig
synchron, beispielsweise um den vollen Azimutkreis oder nur um einen bestimmten
Winkelbereich. Die von den Demodulatoren der beiden Radargeräte Rs und R4 gelieferten
Empfangssignale werden den Eingängen einer Koinzidenzschaltung K&2 zugeführt.
Die Koinzidenzschaltung ist ebenso wie die bereits an Hand der Fig. 4 beschriebene
Koinzidenzschaltung K&1 derart ausgebildet, daß sie nur dann ausgangsseitig
ein Signal abgibt, wenn an sämtlichen, im vorliegenden Ausführungsbeispiel an beiden
Eingängen eine Spannung liegt. Die Ausgangsspannung der Koinzidenzschaltung KS2
wird der Helligkeitssteuerelektrode einer Anzeigeröhre A2 zugeführt. Die Ablenkung
des das Radarbild aufzeichnenden Elektronenstrahles in der Anzeigeröhre A2 wird
von einem der Radargeräte, beispielsweise dem Radargerät R4, gesteuert. Die Ablenkung
des Elektronenstrahles erfolgt, wie bei den Rundsichtanzeigeradargeräten allgemein
üblich, derart, daß der Elektronenstrahl radial synchron mit der Impulsaussendung
ausgelenkt wird, während die tangentiale Verschiebung des Elektronenstrahles synchron
mit der Bewegung des Antennendiagramms erfolgt.
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Das Wesen des erfindungsgemäßen Verfahrens dieser Form wird vielleicht
am besten durch die in den Fig. 6 und 7 dargestellten Impulsdiagramme klargemacht
werden können. In Fig. 6 a sind die Impulse I' bis 5' die demodulierten Empfangssignale
des Radargerätes Es, die auf den Eingang der Koinzidenzschaltung K&2 gegeben
werden.
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Es sei angenommen, daß auf der Frequenz des Radargerätes R4 ein Störer
mit der Frequenz des Radargerätes R4 sende, so daß am Demodulationsausgang des Radargerätes
R4 ein Signal erscheine, welches beispielsweise die in Fig. 6b dargestellte Form
habe. Da die Koinzidenzschaltung KS,2 nur dann ein Signal abgibt, wenn an beiden
Eingängen Spannungen liegen, erscheinen also am Ausgang der Koinzidenzschaltung,
wie in Fig. 6 c dargestellt, Impulse I bis 5, die den Impulsen I' bis 5' entsprechen.
Ein störungsfreies Empfangssignal wird natürlich auch dann erhalten, wenn das Radargerät
R3 gestört ist und das Radargerät R4 ungestört empfangen kann. Die Frequenzen der
Radargeräte R3 und R4 sind so weit auseinanderzulegen, daß ein Störsender bei der
maximal erreichbaren Störbandbreite beide Radargeräte nicht gleichzeitig zudecken
kann. Die breitbandigste Hochfrequenzoszillatorröhre ist das sogenannte M-Typ-Carcinotron.
Diese Röhre läßt sich über einen Frequenzbereich von 1 : 2 durchstimmen.
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Wählt man demnach die Frequenzen der beiden an die Koinzidenzschaltung
angeschalteten Radargeräte wenigstens wie 1 : 2, dann wird man auch beim Auftreten
der breitbandigsten Störer immer noch störungsfreien Empfang haben.
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Es wäre zwar denkbar, frequenzverschiedene, mit getrennten Anzeigeanordnungen
ausgerüstete Radargeräte zu verwenden und jeweils den Anzeigeschirm zu betrachten,
der gerade nicht gestört ist. Eine derartige Methode dürfte jedoch für die Praxis
nicht geeignet sein. da es vielfach nicht ohne weiteres erkennbar ist, welche der
beiden Anzeigen gerade ungestört ist. Zum anderen dürfte diese Methode versagen,
wenn gleichzeitig die Anzeigen einer größeren Anzahl von Radargeräten, beispielsweise
von zehn, beobachtet werden soll.
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Die Verwendung einer Koinzidenzschaltung hat darüber hinaus den weiteren
Vorteil einer weitgehenden Störbefreiung, wenn der Störsender ein Rauschspektrum
ausstrahlt. Die in diesem Fall auftretende Störverminderung kommt dadurch zustande,
daß sich das Rauschen nicht in gleichem Maße addiert wie die Empfangssignale. Nimmt
man beispielsweise an, daß die Radargeräte durch einen Rauschsender überdeckt werden,
dann muß man sich die demodulierten Empfangssignale, wie sie beispielsweise in Fig.
6a dargestellt sind, durch Rauschamplituden überlagert denken. Ähnliche Signale
erhält man an den Ausgängen sämtlicher Radargeräte. Da die Koinzidenzschaltung nur
dann Signale abgibt, wenn gleichzeitig an allen Eingängen Signale vorhanden sind,
wird man vom Ausgang der Koinzidenzschaltung eine Signalfolge abnehmen können, in
welcher sich die Empfangsimpulse, da sie koinzident sind, arithmetisch addiert haben,
während sich das Rauschen nur geometrisch addiert. Sind beispielsweise die Amplituden
der Empfangssignale in sämtlichen Radargeräten gleich n und die maximalen Rauschamplituden
gleich r, dann erhält man, wenn man beispielsweise fünf zusammengeschaltete Radargeräte
betrachtet, eine Empfangssignalamplitude von 5 n und eine maximale Störsignalamplitude
von Eine andere Art der Störung durch Störsender kann beispielsweise darin bestehen,
daß der Störsender Impulse konstanter Impulsfolgefrequenz abgibt. Derartige Störimpulsfolgen
erzeugen, je nach dem Verhältnis der Impulsfolgefrequenzen des Störers und des empfangenden
Radargerätes, Störspuren oder einzelne Leuchtpunkte, die Ziele vortäuschen können.
Derartige Impulsstörungen können mit an eine Koinzidenzschaltung angeschalte-
ten
Radargeräten verschiedener Frequenz, die synchron getastet werden, nicht beseitigt
werden. Man kann jedoch Impulsstörungen dadurch beseitigen, daß man die zusammengeschalteten
Radargeräte nicht genau synchron tastet, sondern etwas phasenverschoben. Zum Koinzidenzvergleich
ist es dann allerdings notwendig, daß die Impulse des in der Impulsfolgefrequenz
voreilenden Radargerätes derart verzögert werden, daß die zu vergleichenden Impulse
am Eingang der Koinzidenzschaltung zu gleicher Zeit auftreten. Wie eine Entstörung
in diesem Falle zustande kommt, ist in Fig. 7 dargestellt. In Fig. 7 a sind mit
1"' bis 5"' die Nutzimpulse des ersten Radargerätes bezeichnet, während die vom
Störsender stammenden Impulse, die im vorliegenden Ausführungsbeispiel gleiche Impulsfolgefrequenz
haben mögen wie die Empfangsimpulse, gestrichelt eingezeichnet sind. Die Impulsfolgen,
wie man sie am zweiten Radargerät erhält, sind in Fig. 7 b dargestellt, wobei die
demodulierten Empfangsimpulse I"" bis 5"" gegenüber den Empfangsimpulsen in Fig.
7 a etwas voreilen. Die Störimpulse erscheinen natürlich bei beiden Impulsfolgen
gleichzeitig, da die Störimpulse bei beiden Radargeräten gleichzeitig eintreffen.
Verzögert man nun die in Fig. 7b dargestellte Impulsfolge beispielsweise in einer
der üblichen Verzögerungs leitungen um den Zeitabstand, der dem Vorauseilen der
Impulsfolgefrequenz des einen Radargerätes beim Aussenden entsprach, dann werden,
wie in Fig. 7 c dargestellt, die Empfangsimpulse Ist"' bis 5"" zeitlich jeweils
-mit den Empfangsimpulsen I"' bis 5"' zusammenfallen, die Störimpulse jedoch nicht,
Am Ausgang der Koinzidenzschaltung erhält man demnach nur NutzsignaleI" bis 5" nach
Art der Fig.-7d.-Der gleiche Effekt tritt natürlich auch dann auf, wenn die Störsignale
nicht die gleiche Impulsfolgefrequenz besitzen wie die Nutzsignale.
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Dieses Verfahren kann - dadurch noch verbessert werden, daß die Tastimpulsfolgefrequenzen
möglichst statistisch auch zueinander inkohärent variiert werden. Hierbei muß natürlich
die Verzögerung entsprechend mitverändert werden.
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Da jede strahlende Quelle dem Störsender Möglichkeiten zum Anpeilen
bietet, wird man nach Möglichkeit jede Strahlungsquelle, die gerade zur Ermittlung
eines Signals nichts beiträgt, also jeweils das oder die gestörten Radargeräte abschalten.
Als Kriterium für die Abschaltung kann das Nichtvorhandensein- eines Signals in
einer Impulslücke am Ausgang der Koinzidenzschaltung und das gleichzeitige Vorhandensein
eines Signals (das während der Impulslücke nur von einem Störer herrühren kann)
am Ausgang eines der Radargeräte benutzt werden. Das Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein
von Spannungen kann durch Amplitudensiebe festgestellt werden, durch deren Ausgangsspannung
Schalter umgelegt werden, die den jeweils gestörten Sender vom Netz abschalten.
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Selbstverständlich ist es auch möglich, an Stelle zweier oder mehrerer
völlig getrennter, nur in ihrem Anzeigeteil zusammenarbeitender Radargeräte ein
Radargerät zu verwenden, welches nacheinander mit verschiedenen Trägerfrequenzen
betrieben wird. In diesem Fall sind am Ausgang des Empfängers Verzögerungsschaltungen
vorzusehen, um die von den Sendeimpulsen verschiedener Trägerfrequenz herrührenden
Empfangs impulse, die naturgemäß nicht koinzident sein können, auf Koinzidenz zu
bringen.
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Die Radargeräte können, soweit sie am gleichen Ort angeordnet sind,
zu Einheiten mit zum Teil gemeinsamen Schaltungsteilen, z. B. gemeinsamen Antennen,
zusammengebaut werden.