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Dopplerfrequenz-CW-Radargerät Die sogenannten CW-Radargeräte strahlen
ständig eine unmodulierte Trägerwelle aus (CW = continuous waves) und empfangen
die von Zielen reflektierten Rückstrahlungen. Bewegte Ziele mit einer radialen Geschwindigkeitskomponente
zum Radargerät liefern eine um die Dopplerfrequenz verschobene Empfangsfrequenz.
Zur Trennung bewegter Ziele von festen Zielen, die keine Dopplerfrequenzverschiebung
ergehen, sind elektrische Filter bekannt. Bei Impulsradargeräten sind hierfür in
der Regel Kammfllter erforderlich, da bei einfachen Filtern der Impulscharakter
und damit die Entfernungsinformation verlorengeht. CW-Radargeräte erlauben demgegenüber
eine einfachere Trennung von bewegten und festen Zielen, sie liefern dafür aber
keine oder nur eine ungenaue Entfernungsinformation. Zur Entfernungsbestimmung mit
Radargeräten ist an sich die periodische Frequenzmodulation des Senders und Auswertung
der Frequenzdifferenz zwischen Empfangs- und Sendefrequenz bekannt. Bei Flugzeughöhenmessern
wird die Frequenzmodulation auch bei ständiger Ausstrahlung benutzt. Bei Doppler-Radargeräten
ist es auch bekannt, sich entfernende und sich nähernde Objekte durch besondere
Empfängerüberlagerung und durch die Lage der Dopplerfrequenz unterhalb und oberhalb
der Empfängerzwischenfrequenzen zu unterscheiden. Bei Radarsystemen mit Frequenzmodulation
ist es ferner bekannt, außer der Geschwindigkeit noch die Entfernung, und zwar diese
aus der Phasenverschiebung der Modulationskurve zu messen.
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Die Aufgabe der Erfindung besteht demgegenüber darin, bei einem Dopplerfrequenz-CW-Radargerät
mit
Frequenzmodulation und Auswertung der Frequenzverschiebung zwischen Empfangs- und
Sendefrequenz gleichzeitig die Trennung von festen und bewegten Zielen zu verbessern,
sich entfernende und sich nähernde Objekte eindeutig zu unterscheiden und eine genaue
Entfernungsinformation der bewegten Ziele zu erhalten.
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Das erfindungsgemäße Dopplerfrequenz-CV-Radargerät ist gekennzeichnet
durch die gleichzeitige Anwendung einer Empfängerüberlagerung, bei der die der Empfängerzwischenfrequenz
entsprechende Differenzfrequenz zwischen Senderträgerfrequenz und Empfängerüberlagerungsfrequenz
großer als die größte zu erwartende Dopplerfrequenz ist und aus der Vergrößerung
bzw. Verkleinerung der Empfängerzwischenfrequenz durch die Dopplerfrequenz auf Größe
und Richtungssinn der Zielgeschwindigkeit geschlossen wird, sowie einer periodischen
Frequenzmodulation des Senders mit einem Frequenzhub innerhalb der Grenzen der zu
erwartenden Dopplerfrequenz und Bestimmung der Zielentfernung aus Größe oder Phase
der Frequenzdifferenz zwischen Empfangs- und Sendefrequenz, und zwar derart, daß
von den zwei getrennten Meßkreisen für sich annähernde bzw. sich entfernende Ziele
der eine ein die Frequenz von Festzielen unterdrückendes einfaches Dopplerfrequenzfllter
für oberhalb der Zwischenfrequenz liegende Dopplerfrequenzen und der andere ein
die Frequenzen von Festzielen unterdrückendes einfaches Dopplerfrequenzfilter für
unterhalb der Zwischenfrequenz liegende Dopplerfrequenzen enthält, daß in jedem
Meßkreis anschließend ein Hub- oder Phasenmesser zur Messung der Größe oder (gegenüber
der Modulationsfrequenz des Senders) der Phase der Frequenzmodulation der Differenz
zwischen Empfangs-und Sendefrequenz vorgesehen ist, daß ferner eine Abfrageschaltung
vorgesehen ist, mit deren Hilfe periodisch die Meßkreise hinter den Dopplerfrequenzfiltern
auf Vorhandensein bzw. Nichtvorhandensein von bewegten Zielen abgefragt werden,
und eine weitere Abfrageschaltung periodisch die Ausgänge der Hub- bzw. Phasenmesser
in den beiden Meßkreisen nach der gemessenen Entfernung abfragt und daß die festgestellten
Meßwerte einem Sichtanzeigerohr mit Rundsichtanzeige zur Entfernungsanzeige zugeführt
werden, dessen Anzeigestrahl durch die erstgenannte Abfrageschaltung bei Vorhandensein
von bewegten Zielen hell gesteuert und von der weiteren Abfrageschaltung ausgelenkt
wird.
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Ein Ausführungsbeispiel eines CW-Radargerätes nach der Erfindung
ist an Hand der Abbildung, welche ein Blockschaltbild zeigt, näher erläutert.
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Die darin angegebenen Frequenzzahlenwerte sind zum besseren Verständnis
des Prinzips angenommen, ohne daß die Erfindung hierauf beschränkt ist.
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Ein Hochfrequenzgenerator G erzeugt eine Hochfrequenzspannung mit
einer Frequenz von beispielsweise 9600 MHz und wird von einem Wobbeloszillator W
mit einer vorzugsweise sinusförmigen Wobbelfrequenz von 60 Hz in einem Frequenzhub
von + 10 kHz in der Frequenz moduliert. Ein frequenzstabilisierter Oszillator 0
erzeugt eine Frequenz von beispielsweise 5 MHz, die in einer Vervielfacherstufe
V1 8Ifach auf 405 MHz vervielfacht wird. In der Mischstufe ilii wird die modulierte
Frequenz vom Generator 6 mit der vervielfachten Frequenz von 405 MHz gemischt, so
daß eine Sendefrequenz von 10005 MHz mit einem Frequenzmodulationshub von + I0 kHz
nach Durchlaufen eines Sendefilters SF von der Sendeantenne SA abgestrahlt wird.
Die Frequenz des Oszillators O wird gleichzeitig in der Vervielfacherstufe 1 2 8ofach
auf 400 MHz vervielfacht und in der MischstufeM2 mit der modulierten Frequenz des
Generators G gemischt, so daß am Ausgang eines anschließenden Filters EF eine Mischfrequenz
von 10 000 MHz mit einem Frequenzhub von # 10 kHz entsteht. In der Empfangsmischstufe
EM wird diese Frequenz mit der von der Empfangsantenne EA aufgenommenen Sendefrequenz
von 10005 Mllz mit ihrem Frequenzhub von + 10 kHz welche außerdem mit der Dopplerfrequenzverschiebung
von (+) Ja (Ja = Dopplerfrequenz) behaftet ist, gemischt. Am Ausgang des Mischteiles
EM ergibt sich dann bei ZF eine Zwischenfrequenz von 5 MHz + α # 10kHz(#)fd.
Dabei ist α#1 ein von der Ziel entfernung abhängiger Faktor und bestimmt den
Frequenzhub, der sich nach der empfangsseitigen Mischung ergibt Die Zwischenfrequenz
verzweigt sich in zwei MeßkreiseKl und K2, von denen der erste für sich nähernde
und der andere für sich entfernende Ziele ausgelegt ist. Der Meßkreis K1 enthält
ein Dopplerfrequenzfilter DF1, welches für die oberhalb der Zwischenfrequenz liegenden
Dopplerfrequenzen im Bereich von etwa 5 MHz + 2 kHz und 5 MHz + 28 kHz durchlässig
ist. Der Meßkreis K2 für sich entfernende Ziele enthält ein Dopplerfrequenzfilter
DF2 für die unterhalb der Zwischenfrequenz liegenden Dopplerfrequenzen im Bereich
von etwa 5 MHz - 2 kHz und 5 MHz kHz. Der Bereich um die Träger-bzw. Zwischenfrequenz
von 5 MHz 1 2 kHz, wo die Festzielzeichen auftreten, ist also unterdrückt. Anschließend
an die Dopplerfrequenzfilter folgen in jedem Kreis ein Frequenzhub- oder Phasenmesser
P111 bzw. Ph2 und ein gemeinsames Rundsichtanzeigerohr R mit einer Ablenkspule Sp,
die synchron mit der Radar-Sende-Empfangs-Antenne SA, EA rotiert. Im Anschluß an
die Filter DEt, DF2 sind zwei Empfangsgleichrichter Gll, Gt2 vorgesehen, die das
bei Vorhandensein eines bewegten Zieles am Ausgang der Filter auftretende Signal
gleichrichten, welches einem Umschalter U1 zugeführt wird, der von einem Taktgeber
T periodisch umgeschaltet wird und dabei die beiden Meßkreise nach Vorhandensein
oder Nichtvorhandensein bewegter Ziele abfragt. Sind Signale von bewegten Zielen
vorhanden, so wird durch sie der Strahl des Sichtanzeigerohrs R hell gesteuert,
während er bei Nichtvorhandensein von bewegten Zielen dunkel getastet wird. Auf
diese Weise ist eine einfache Ja-Nein-Auswertung geschaffen, die dem Beobachter
am Sichtgerät mit Sicherheit angibt, ob bewegte Ziele vorhanden sind oder nicht.
Die genaue Ent-
fernungsbestimmung der festgestellten Ziele geschiebt
in den Hub- bzw. Phasenmessern Phl und Ph2, die mit Hilfe einer Umschaltvorrichtung
U2 vom Taktgeber T aus fortlaufend abgefragt werden, wobei der Zielentfernung propcrticnale
Signalwerte am Ausgang der Hub- bzw. Phasenmesser auftreten, die in einem Verstärker
A verstärkt und der rotierenden Ablenkspule Sp des Sichtanzeigerohres zugeführt
werden, so daß deren Strahl in Richtung der entsprechenden Antennenstellung um einen
Winkel ausgelenkt wird, der der Zielentfernung proportional ist.
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Um gute Entkopplung zu erreichen, sind die Sendeantenne SA und die
Empfangsantenne EA vorzugsweise getrennt, wobei sie um eine gemeinsame Achse rotieren
können. Bei Anwendung der Phasenmessung wird die Phasenlage der empfangsseitigen
demodulierten Wobbelfrequenz gegenüber der senderseitigen Wobbelfrequenz von 60
Hz gemessen. Die Frequenz wird deshalb vom Wobbeloszillator W an die PhasenmesserPht,
Ph herangeführt.
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Bei der gezeigten Schaltung wird ein besonders einfacher Aufbau dadurch
erzielt, daß ein Hochfrequenzgenerator von einem Wobbelgenerator vorzugsweise sinusförmig
in der Frequenz moduliert wird, daß die frequenzmodulierte Hochfrequenz an getrennten
Stellen durch etwas voneinander abweichende Frequenzen, die vorzugsweise auf Grund
verschiedener Vervielfachung aus einem gemeinsamen stabilen Oszillator abgeleitet
sind, überlagert wird, und daß die bei der einen Überlagerung gewonnene M ischfrequenz
als Senderträgerfrequenz ausgestrahlt und die andere, sich um die Empfangszwischenfrequenz
von der Senderträgerfrequenz unterscheidende Mischfrequenz als empfangsseitige Überlagerungsfrequenz
benutzt wird.