DE977765C - Dopplerradarverfahren mit kontinuierlicher Abstrahlung - Google Patents

Dopplerradarverfahren mit kontinuierlicher Abstrahlung

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DE977765C
DE977765C DES70186A DES0070186A DE977765C DE 977765 C DE977765 C DE 977765C DE S70186 A DES70186 A DE S70186A DE S0070186 A DES0070186 A DE S0070186A DE 977765 C DE977765 C DE 977765C
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DE
Germany
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frequencies
doppler
targets
transmission
frequency
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Expired
Application number
DES70186A
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English (en)
Inventor
Friedrich Dr Baur
Gerhard Dipl-Ing Foeller
Kurt Dr Wiedemann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
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Publication date
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/08Systems for measuring distance only
    • G01S13/32Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
    • G01S13/36Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated with phase comparison between the received signal and the contemporaneously transmitted signal

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

  • Dopplerradarverfahren mit kontinuierlicher Ab strahlung Bei Dopplerradarverfahren mit kontinuierlicher Abstrahlung ist durch Dopplerfilter in verhältnismäßig einfacher Weise eine Trennung der zurückgestrahlten Frequenzen bewegter Objekte von denen feststehender Objekte möglich. Der Nachteil besteht darin, daß mit diesen Verfahren eine Entfernungsbestimmung nicht ohne weiteres möglich ist. Es ist zwar denkbar, aus der Phasenverschiebung der Empfangsfrequenz gegenüber der Sendefrequenz die Entfernung zu berechnen. Hierbei ergeben sich jedoch Vieldeutigkeiten insofern, als nicht feststellbar ist, um wieviel ganze Umläufe (d. h. jeweils 3600) die ausgesandten gegenüber den reflektierten Wellen verschoben sind.
  • Es ist bekannt, zwei in ihrer Frequenz nur wenig unterschiedliche Wellen auszusenden, wodurch der Entfernungsbereich, in dem Vieldeutigkeiten auftreten können, vergrößert werden kann. So ist z. B. bei Frequenzen, die um I °/o verschieden sind, nach einer zurückgelegten Weglänge von etwa IOO A (A = Wellenlänge) erst wieder Phasengleichheit vorhanden, d. h., die ohne Mehrdeutigkeiten erfaßbare Entfernung liegt im Bereich zwischen o und 50 A. Da auch dieser mit zwei Frequenzen eindeutig zu erfassende Entfernungsbereich vielfach nicht ausreicht, ist es bekannt, das vorstehend beschriebene Ortungsverfahren noch dahingehend zu verbessern, daß insgesamt drei Frequenzen ausgesandt werden, die in einem ganz bestimmten Verhältnis zueinander stehen müssen. Dadurch läßt sich der erfaßbare Entfernungsbereich, da nunmehr zwei Phasenmessungen möglich sind, weiter ausdehnen. Treten mehrere Ziele gleichzeitig auf, so ist deren Unterscheidung nur dadurch möglich, daß die unterschiedlichen DoppIerfrequenzen der einzelnen Ziele ausgewertet werden.
  • Die Erfindung, welche sich auf ein Dopplerradarverfahren mit kontinuierlicher Abstrahlung mehre- rer Sendefrequenzen und mit Entfernungsmessung durch Phasenvergleich der Empfangsfrequenzen gegenüber den Sendefrequenzen bezieht, besteht demgegenüber darin, daß senderseitig eine größer als die Anzahl der gleichzeitig aufzulösenden Ziele gewählte Mehrzahl von einzelnen Sendefrequenzen gleichzeitig abgestrahlt wird, deren Frequenzabstände verschieden und so gewählt sind, daß die Entfernungsbestimmung eindeutig ist, daß empfangsseitig eine der Zahl der Sendefrequenzen entsprechende Anzahl von Kanälen verwendet wird, daß in diesen Kanälen die aufgenommenen reflektierten dopplerverschobenen Frequenzen aller Sendefrequenzen mit Hilfe von Dopplerfiltern, gegebenenfalls gesondert für an- und abfliegende Ziele, von den an Festzeichen reflektierten Frequenzen getrennt werden, daß alle abgetrennten dopplerverschobenen Frequenzen durch Uberlagerung mit einer oder mehreren der dopplerverschobenen Empfangsfrequenzen in eine niedrigere Frequenzlage umgesetzt werden, derart, daß in jedem Kanal eine Summenschwingung auftritt, die aus den Echoschwingungen sämtlicher Ziele zusammengesetzt ist, daß in jedem Kanal nach Aussiebung der umgesetzten Frequenzen unter Sperrung der übrigen Mischprodukte in Schmalbandfiltern in einem nachgeschalteten Meßwertumformer die Augenblicksamplitude der Summenschwingung und der Phasenwinkel gegenüber der entsprechend umgsetzten Sendefrequenz festgestellt wird und daß in einem nachfolgenden Rechner die einzelnen Komponenten der Summenschwingung ermittelt und aus den Amplituden- und Phasenwerten aller Kanäle selbsttätig und fortlaufend die Zielentfernung der bewegten Ziele errechnet und die errechneten Daten angezeigt werden.
  • Die Erfindung und weitere Einzelheiten sind an Hand von Zeichnungen näher erläutert, und zwar zeigt Fig. 1 eine zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens geeignete Radaranordnung im Blockschaltbild, Fig. 2 das zugehörige Sendefrequenzspektrum und Fig. 3 die Lage der Durchlaßkurven der verwendeten Dopplerfilter in bezug auf die Frequenzachse in dem benutzten Frequenzbereich.
  • Der Radarsender besteht aus einer Sendeantenne SA und einem Senderverstärker SV, der durch eine Mehrzahl von Oszillatoren O0, O1 . . . On ausgesteuert wird, die die in unterschiedlichem Frequenzabstand angeordneten Sendefrequenzen fo, .... fn erzeugen. Die Lage der einzelnen Sendefrequenzen bzw. Spektrallinien auf der Frequenzachse zeigt das in Fig. 2 dargestellte Sendespektrum. Die Zahl der auf diese Weise ausgestrahlten einzelnen Sendefrequenzen bzw. Spektrallinien muß wenigstens um eins größer sein als die Anzahl der gleichzeitig aufzulösenden Zielobjekte, unter der Voraussetzung, daß der größte Frequenzabstand zweier benachbarter Frequenzen noch eine eindeutige Entfernungsbestimmung zuläßt. Auf der Empfangsseite werden die Echofrequenzen von der Empfangsantenne EA aufgenommen und in einem Empfangsmischer EM durch einen Überlagerungsoszillator ü in die Zwischenfrequenzlage umgesetzt und im Zwischenfrequenzverstärker ZF verstärkt. Anschließend werden die dopplerverschobenen Frequenzen aller Sendefrequenzen mit Hilfe von Dopplerfiltern von den an Festzielen reflektierten Frequenzen getrennt. Zweckmäßig werden getrennte Doppierfilter für an- und abfliegende Zielobjekte verwendet.
  • Die Dopplerfilter für anfliegende Zielobjekte sind mit D0, D1. .. D,, bezeichnet, und die entsprechenden Filter für abfliegende Ziele mit DAo, DA1... DA,. In Fig. 3 ist die Lage der Dopplerfilter in bezug auf drei benachbarte Sendefrequenzen fn-2, fn-1, fn gezeigt. Hieraus ist der zu wählende Frequenzabstand ersichtlich, denn zwischen zwei benachbarten Frequenzen sind jeweils das Filter für abfliegende und anfliegende Ziele unterzubringen. Dabei wird der gegenseitige Abstand der einzelnen Frequenzen so gewählt, daß eine eindeutige Entfernungsmessung möglich ist. Mit Z sind die von den Dopplerfiltern unterdrückten Bereiche der Festziele und der langsam bewegten Ziele bezeichnet. Die einzelnen in den Filtern ausgesiebten dopplerverschobenen Frequenzen fo', f1' ... fn' werden durch Uberlagerung mit einer der dopplerverschobenen Frequenzen, zweckmäßig mit der Frequenz tot, in eine niedrigere Frequenzlage umgesetzt, indem sie mit der Frequenz to' in Mischern M1... Mn gemischt werden. Die gleiche Maßnahme wird in getrennten Mischern MA1...
  • MA,, auf der Seite der für die abfliegenden Ziele vorgesehenen Dopplerfilter angewendet. Die gebildeten Mischfrequenzen fi~fo' zu zu zu fn~fol für an-und abfliegende Ziele vom Ausgang der Mischer .... . M, bzw. MA1... MA,, werden sodann bei .1... a, wieder zusammengeführt und in Schmalbandfiltern F1... Fn ausgesiebt. In den Schmalbandfiltern werden unerwünschte Mischprodukte unterdrückt, und außerdem kann durch diese Filter der Rauschabstand verbessert werden. Die Bandmitten der schmalbandigen Filter liegen jeweils bei f1-f0... fn-f0, und die Bandbreite soll so groß sein, daß die durch die Antennenrotation auftre tende Modulation der Echosignale noch übertragen wird. Auf der Sendeseite werden die Frequenzen f1... fn in den Mischern MS1... MSn in entsprechender Weise mit der Frequenz to heruntergemischt, und die entstehenden Frequenzen J1JO'. zu * zu fntfo werden in Meßwertumformern ..... . MU,, mit den am Ausgang der Schmalbandfilter auftretenden entsprechenden Empfangsfrequenzen zusammengeführt. Hierbei werden der Amplitudenunterschied und die Phasenverschiebung der Empfangsfrequenzen gegenüber den entsprechenden Sendefrequenzen bestimmt, und für jede Sendefrequenz ergibt sich am Ausgang des zugehörigen Meßwertumformers ein Amplitudenwert A1... An sowie ein Phasenwert #1...#n. Diese Werte werden nach Umkodierung in einer Schaltung KS bzw. Umformung für Zwecke der Rechnereingabe auf den Rechner R gegeben, der selbsttätig und fortlaufend die Zieldaten wie Entfernung, Richtung usw. der bewegten Zielobjekte errechnet.
  • Die an der Datenausgabe des Rechners auftretenden Rechenwerte werden sodann gegebenenfalls nach erforderlicher Umformung auf ein Anzeigegerät Si gegeben, in dem sie fortlaufend angezeigt werden können.
  • Die Umsetzung der dopplerverschobenen Empfangsfrequenzen kann auch auf andere Art erfolgen, denn es ist nicht zwingend notwendig, alle Frequenzen mit der gleichen dopplerverschobenen Frequenz umzusetzen. Es können z. B. die jeweils benachbarten Frequenzen miteinander gemischt werden. Die Schmalbandfilter liegen dann bei den Frequenzen fmt(m und und die Phasen- und Amplitudenmessung erfolgt durch Vergleich mit den entsprechend umgesetzten Sendefrequenzen.
  • Die angegebene Forderung, den Frequenzabstand benachbarter Linien so zu wählen, daß die Entfernungsbestimmung eindeutig ist, braucht nicht unbedingt in der Weise erfüllt zu werden, daß der maximale Frequenzabstand entsprechend klein ist, nämlich dann nicht, wenn mehr als n 1 Frequenzen ausgesandt werden, wobei n die Anzahl der Ziele ist. Es ist vielmehr auch möglich, den Frequenzabstand zu vergrößern. In diesem Falle wird also die genannte Forderung dadurch erfüllt, daß eine zusätzliche Zahl von Frequenzen ausgesendet wird, die wiederum eine eindeutige Entfernungsbestimmung ermöglicht. Die geringste Anzahl der Sendefrequenzen ist jedenfalls um eins größer als die Anzahl der Ziele, d. h., es werden in diesem Falle n+ 1 Frequenzen ausgesandt, wenn n die Anzahl der Ziele ist.

Claims (1)

  1. PATENTANSPRUCH: Dopplerradarverfahren mit kontinuierlicher Abstrahlung mehrerer Sendefrequenzen und mit Entfernungsmessung durch Phasenvergleich der Empfangsfrequenzen gegenüber den Sendefrequenzen, dadurch gekennzeichnet, daß senderseitig eine größer als die Anzahl der gleichzeitig aufzulösenden Ziele gewählte Mehrzahl von einzelnen Sendefrequenzen ..... . J,,) gleichzeitig abgestrahlt wird, deren Frequenzabstände verschieden und so gewählt sind, daß die Entfernungsbestimmung eindeutig ist, daß empfangsseitig eine der Zahl der Sendefrequenzen entsprechende Anzahl von Kanälen verwendet wird, daß in diesen Kanälen die aufgenommenen reflektierten dopplerverschobenen Frequenzen ....... f,') aller Sendefrequenzen mit Hilfe von Dopplerfiltern, gegebenenfalls gesondert für an-und abfliegende Ziele, von den an Festzeichen reflektierten Frequenzen getrennt werden, daß alle abgetrennten dopplerverschobenen Frequenzen durch Überlagerung mit einer oder mehr ren der dopplerverschobenen Empfangsfrequenzen (z. B. to) in eine niedrigere Frequenzlage (J1'-JO' fn~f0l) umgesetzt werden, derart, daß in jedem Kanal eine Summenschwingung auftritt, die aus den Echoschwingungen sämtlicher Ziele zusammengesetzt ist, daß in jedem Kanal nach Aussiebung der umgesetzten Frequenzen unter Sperrung der übrigen Mischprodukte in Schmalbandfiltern in einem nachgeschalteten Meßwertumformer die Augenblicksamplitude ..... . A,,) der Summenschwingung und der Phasenwinkel(1... (p,,) gegenüber der entsprechend umgesetzten Sendefrequenz (tlfo . . zu zu zu Jn-fo) festgestellt wird und daß in einem nachfolgenden Rechner die einzelnen Komponenten der Summenschwingung ermittelt und aus den Amplituden- und Phasenwerten aller Kanäle selbsttätig und fortlaufend die Zielentfernung der bewegten Ziele errechnet und die errechneten Daten angezeigt werden.
    In Betracht gezogene Druckschriften: Britische Patentschrift Nr. 743 521.
DES70186A 1960-09-03 1960-09-03 Dopplerradarverfahren mit kontinuierlicher Abstrahlung Expired DE977765C (de)

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DES70186A DE977765C (de) 1960-09-03 1960-09-03 Dopplerradarverfahren mit kontinuierlicher Abstrahlung

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DE977765C true DE977765C (de) 1969-12-04

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DES70186A Expired DE977765C (de) 1960-09-03 1960-09-03 Dopplerradarverfahren mit kontinuierlicher Abstrahlung

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB743521A (en) * 1950-06-08 1956-01-18 Marconi Wireless Telegraph Co Improvements in or relating to radar systems and analogous pressure wave systems

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB743521A (en) * 1950-06-08 1956-01-18 Marconi Wireless Telegraph Co Improvements in or relating to radar systems and analogous pressure wave systems

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