DE977246C - Verfahren zur Beschraenkung der Anzeige von Impulsradargeraeten auf bestimmte Flugziele - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Beschränkung der Anzeige von Impulsradargeräten auf bestimmte Flugziele.

Es ist bekannt, als Unterscheidungsmerkmal zwisehen Flugzielen und störenden Festzielen die Dopplerfrequenz zu benutzen. Dabei muß vorausgesetzt werden, daß über alle Impulse hinweg die hochfrequenten Schwingungseinsätze der aufeinanderfolgenden Impulse kohärent sind. Es ist bekannt, dies dadurch zu erreichen, daß ein kontinuierlich schwingender Sender kleiner Leistung, ein sogenannter Locksender, benutzt wird, der dem Senderohr des Radarsenders eine hochfrequente Spannung aufprägt, die etwas größer ist als die Rauschspannung. Hierdurch wird erreicht, daß die hochfrequente Phasenlage beim Anschwingen innerhalb jedes Impulses kohärent zur Phasenlage des vorangegangenen Impulses ist.

Es ist weiter bekannt, die Anzeige von Impulsradargeräten für Flugziele mit einer bestimmten Geschwindigkeit in bezug auf das Radarsystem zu eliminieren, indem die Frequenzdifferenz zwischen den ausgestrahlten Sendeschwingungen und den durch den Dopplereffekt beeinflußten Empfangsschwingungen ausgewertet wird, und zwar unter Benutzung eines die Kohärenz der Sendeschwingungen sichernden, den Sender steuernden sogenannten Locksenders, dessen Phase im Sinne einer eliminierenden Beeinflussung der empfangsseitig zu gewinnenden Differenzfrequenz verändert wird.

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Dieses bekannte Verfahren versagt jedoch, wenn es sich um die Beschränkung der Anzeige von Impulsradargeräten auf Flugziele handelt, deren Radialgeschwindigkeit zum Aufstellungsort des Radargerätes sich laufend ändert, wenn also ein Flugziel z. B. kurvt oder wendet.

Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, diese Nachteile zu vermeiden und gibt einen Weg an, um Flugziele unabhängig von der jeweiligen Fluggeschwindigkeit und Flugrichtung sicher beobachten zu können.

Die Erfindung betrifft die Beschränkung der Anzeige von Impulsradargeräten auf bestimmte Flugziele unter Auswertung der Frequenzdifferenz zwischen den ausgestrahlten Sendeschwingungen und den durch den Dopplereffekt beeinflußten Empfangsschwingungen und unter Benutzung eines die Kohärenz der Sendeschwingungen sichernden, den Sender steuernden sogenannten Locksenders, dessen ao Frequenz im Sinne einer auswählenden Beeinflussung der empfangsseitig zu gewinnenden Differenzfrequenz verändert wird. Dies wird gemäß der Erfindung dadurch erreicht, daß im Empfänger eine der Meßauswertung zugrunde zu legende feste Differenzfrequenz ausgesiebt und der Locksender so eingestellt und selbsttätig nachgeregelt wird, daß ein ausgewähltes Flugziel diese feste Differenzfrequenz (d. h. konstante Dopplerfrequenz) liefert und auch bei Änderungen seiner relativen Geschwindigkeit beibehält.

Durch diese Art der Frequenzänderung des Locksenders wird erreicht, daß reflektierende Störziele, die eine von den zu beobachtenden Flugzeugen unterschiedliche Dopplerfrequenz aufweisen, von der Beobachtung durch das Radargerät ausgeschieden werden. Die Erfindung erlaubt demnach z. B. Flugzeuge zu beobachten, die sich in Regenwolken oder reflektierenden Wolken anderer Art befinden, wobei eine sichere Beobachtung eines ausgewählten Flugzieles unabhängig von seiner jeweiligen Fluggeschwindigkeit und Flugrichtung möglich ist.

Außerdem läßt sich das erfindungsgemäße Verfahren auch dazu benutzen, die Radialgeschwindigkeit des ausgewählten Flugzieles in bezug auf den Beobachtungsort zu messen. Der Frequenzabstand des Locksenders von der Seridefrequenz des Radargerätes ist dabei ein Maß für die Radialgeschwindigkeit des Flugzieles.

Die aus den Echoimpulsen des Sollzieles abgeleitete Dopplerfrequenz kann man, z. B. über einen Resonanzverstärker und/oder Filter, einem Frequenzdiskriminator zuleiten, dessen Ausgangsspannung die Frequenz des Locksenders oder eines anderen Abstimmittels so nachregelt, daß die Dopplerfrequenz konstant bleibt, d. h. daß eine feste Differenzfrequenz entsteht.

Zur Ableitung der Dopplerfrequenz aus den Echoimpulsen des Sollzieles benötigt man eine geeignete Demodulationseinrichtung. Da die Dopplerfrequenz nur während der Dauer der Echozeiten auftritt, muß ein impulsfähiger Demodulator verwendet werden. Als Demodulator zur Gewinnung der Dopplerfrequenz wird in weiterer Durchbildung der Erfindung eine Verstärkerstufe benutzt, die durch einen Austastimpuls geöffnet wird, wobei die Folgefrequenz des Austastimpulses der Impulsfolge des Radargerätes entspricht. Eine einwandfreie Demodulation setzt allerdings voraus, daß die durch Demodulation zu gewinnende Dopplerfrequenz nicht höher als die halbe Folgefrequenz der Austastimpulse ist. Um eine gute Leistung bei der Demodulation zu erzielen, ist die Breite des Austastimpulses in engen Grenzen zu halten, d. h., die zeitliche Breite des Austastimpulses ist so groß zu machen, daß eine Halbwelle oder ein ungeradzahliges Vielfaches einer Halbwelle der zu demodulierenden Trägerfrequenz darin untergebracht werden kann.

Der Austastimpuls entnimmt dem Zielzeichen die darin enthaltene Dopplerfrequenz und führt diese z. B. einem Niederfrequenzverstärker zu, dessen Resonanzfrequenz beispielsweise bei 2 kHz liegt. Am Ausgang des Verstärkers kann ein Frequenzdiskriminator angeschlossen sein, der auf 2 kHz abgestimmt ist. Die auftretende Richtspannung am Ausgang des Diskriminators steuert die Frequenz des Locksenders so, daß ständig eine feste Differenzfrequenz bzw. konstante Dopplerfrequenz von 2 kHz auftritt.

Zur Bestimmung der Lagekoordinaten eines Zieles (Seitenwinkel und Höhenwinkel) werden vielfach rotierende (oder umgetastete) Antennen angewandt, wobei die Peilfrequenz z. B. in der Größenordnung von 25 Hz liegt. Die z. B. mittels einer Austastblende aus den Echosignalen gewonnene Dopplerfrequenz ist mit der Peilmodulation amplitudenmoduliert, und die Peilfrequenz kann dann durch Demodulation aus der Dopplerfrequenz gewonnen werden. Dies ist naturgemäß besonders vorteilhaft, wenn ■—· wie im Falle der Erfindung — die Dopplerfrequenz selbsttätig konstant gehalten wird. Dabei muß allerdings vorausgesetzt werden, daß die feste Differenzfrequenz größer als die Frequenz gewählt ist, die zur Rotation (bzw. Umtastung) von Antennen zwecks Bestimmung von Seitenwinkel und/oder Höhenwinkel benutzt wird. Zur Bestimmung der dem Ziel zugehörigen Winkelwerte ist jeweils ein Vergleichswert erforderlich, der z. B. einem Generator, welcher eine Spannung mit der Peilfrequenz liefert und welcher starr mit der rotierenden Antenne verbunden ist, entnommen wird. Die jeweils zusammengehörigen Spannungspaare der Peilmodulation und der Vergleichsmessung werden bekanntlich an ein Wechselstromwattmeter angeschlossen, dessen Zeiger Mittelpunktslage hat. Ist z, B. bei der Bestimmung des Seitenwinkels keine Peilmodulation vorhanden, so ist auch keine Peilablage vorhanden, und der Zeiger wird nicht ausgelenkt. Tritt dagegen Peilmodulation auf, so gibt die Auslenkung des Zeigers an, nach welcher Richtung und in welcher Größe eine Peilablage vorhanden ist. In gleicher Weise wird auch der Höhenwinkel bestimmt.

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus dem in der Figur dargestellten Blockschaltbild

einer Radaranlage, die zur Durchführung des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der Erfindung geeignet ist. Der Impulsgenerator ι steuert den hochfrequenten Radarsender 2, der gemeinsam mit dem Empfänger 3 an die Radarantenne 4 angeschlossen ist. Auf dem Sichtgerät 5 können die Radarziele in bekannter Weise beobachtet werden. Der Locksender 6 liefert dem Radarsender 2 eine kleine Spannung zur Sicherung der Kohärenz der ίο ausgestrahlten Schwingungen und ist außerdem mit dem Empfänger 3 zur Gewinnung der Dopplerfrequenz verbunden. Aus den Echosignalen, die aus dem Empfänger 3 gewonnen werden, wird mittels einer Austastblende 7, welche vom Impulsgenerator ι über einen einstellbaren Phasenschieber 8 gesteuert ist, die Dopplerfrequenz gewonnen, die über einen Resonanzverstärker 9 dem Frequenzdiskriminator 10 zugeführt wird. Die Ausgangsspannung des Frequenzdiskriminators regelt die Abstimmung des Locksenders 6 so nach, daß ein ausgewähltes Flugziel eine konstante Dopplerfrequenz liefert und auch bei Änderungen seiner relativen Geschwindigkeit beibehält.

Bei der in der Figur dargestellten Radaranlage wird vorausgesetzt, daß eine (nicht gezeichnete) automatische Nachlauf führung dafür sorgt, daß der Empfänger immer nur für die Dauer des Zielzeichens geöffnet ist.

Da bei Beginn der Messung nicht damit zu rechnen ist, daß die dann auftretende Dopplerfrequenz schon innerhalb der Diskriminatorkurve liegt, ist es erforderlich, durch Handbedienung und Abhören bzw. unter Mithilfe eines Kopfhörers und einer instrumenteilen Grobanzeige der Dopplerfrequenz die Frequenz in den Regelbereich des Diskriminators zu bringen. Die Frequenzbreite des Regelbereiches kann auf etwa ± 50 ... 100 Hz begrenzt werden.

Die am Ausgang des Resonanzverstärkers 9 vorhandene konstante Dopplerfrequenz liefert über eine Amplitudendemodulation die Peilfrequenz, die in der bereits beschriebenen Weise zur Bestimmung der Wiiikelkoordinaten des Zieles (Seitenwinkel und Höhenwinkel) benutzt werden kann.

Bei Benutzung dieses Verfahrens ist unter Umständen die Entstörung des Bildinhaltes auf der verwendeten Übersichts- oder Peilbildröhre nicht ausreichend, da diese Röhre gewöhnlich zur Erzielung hoher Auflösegenauigkeit an einen breitbandigen Empfänger angeschlossen wird. Hierdurch wird das anfängliche Auffassen von Zielen erschwert. Eine gewisse Abhilfe ist zwar dadurch möglich, daß bei Betriebsaufnahme das Gerät grob in die sender und Radarsender zur Anzeige auf einer Übersichts- oder Peilbildröhre in Impuls- oder Intensitätsschrift ausgenutzt wird. Bei empfangsseitiger Auswertung einer festen Differenzfrequenz wird dabei zusätzlich auch ein fester Frequenzabstand zwischen Locksender und Radarsender unterstellt. Eine Entstörung wird mit Hilfe eines zwischen videofrequentem Ausgang des Empfängers und der Bildröhre eingeschalteten, auf die Differenzfrequenz abgestimmten schmalen Frequenzfilters durchgeführt. Die Differenzfrequenz beträgt beispielsweise 1 MHz und mehr bei Verwendung eines Impulses von ι μ$εα Die Bandbreite des Filters wird so· ausgelegt, daß die auftretende maximale Dopplerfrequenz, mit der die Differenzfrequenz frequenzmoduliert ist bzw. um die die Differenzfrequenz verschoben wird, noch durchgelassen wird. Auf diese Weise wird die Anzeige auf der Bildröhre entstört. Da die Differenzfrequenz auch mit der Peilmodulation moduliert ist, kann sie auch als Trägerfrequenz für die Peilmodulation an Stelle der Impulsfolge- oder Dopplerfrequenz verwendet werden.

Claims (5)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Verfahren zur Beschränkung der Anzeige von Impulsradargeräten auf bestimmte Flugziele unter Auswertung der Frequenzdifferenz zwischen den ausgestrahlten Sendeschwingungen und den durch den Dopplereffekt beeinflußten Empfangsschwingungen und unter Benutzung eines die Kohärenz der Sendeschwingungen sichernden, den Sender steuernden sogenannten Locksenders, dessen Frequenz im Sinne einer auswählenden Beeinflussung der empfangsseitig zu gewinnenden Differenzfrequenz verändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß im Empfänger eine der Meßauswertung zugrunde zu legende feste Differenzfrequenz ausgesiebt wird und daß der Locksender so eingestellt und selbsttätig nachgeregelt wird, daß ein ausgewähltes Flugziel diese feste Differenzfrequenz liefert und nach der Einstellung auch bei Änderungen seiner relativen Geschwindigkeit beibehält.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die aus den Echoimpulsen des Sollzieles abgeleitete Dopplerfrequenz, z. B. über einen Resonanzverstärker und/oder Filter, einem Frequenzdiskriminator zugeleitet wird, dessen Ausgangsspannung die Frequenz des Locksenders oder eines anderen Abstimmittels so nachregelt, daß sich eine konstante Doppler-

feste Differenzfrequenz größer als die Frequenz gewählt ist, die bei Rotation (bzw.

Umtastung) der Antennen zur Bestimmung von Seiten- und/ oder Höhenwinkel benutzt wird,

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß bei festem Frequenzabstand zwischen Locksender und Radarsender die Differenzfrequenz zwischen Locksender und Radarsender zur Anzeige auf einer Übersichts- oder Peilbildröhre in Impulsoder Intensitätsschrift ausgenutzt und eine Entstörung mit Hilfe eines zwischen videofrequentem Ausgang des Empfängers und der Bildröhre eingeschalteten, auf die Differenzfrequenz abgestimmten schmalen Frequenzfilters durchgeführt wird, dessen Bandbreite so ausgelegt ist, daß die Dopplerfrequenz, mit der die Differenzfrequenz frequenzmoduliert ist, durchgelassen wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschrift Nr. 2 666 141.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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