DE977893C - Impulsradargeraet zur entstoerten Signalgabe fuer das Vorhandensein bewegter Ziele - Google Patents

Description

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Um möglichst frühzeitig die Annäherung von Flugzeugen, Raketen u. dgl. zu erkennen, muß man ein Radargerät möglichst großer Reichweite verwenden. Man ist daher bestrebt, die Reichweiten ständig zu vergrößern. Hierzu kann man entweder die Senderleistung erhöhen oder aber das Verhältnis von Signal- zu Geräuschleistung verbessern. Der Erhöhung der Senderleistung sind Grenzen gesetzt; man muß beachten, daß einer Verdoppelung der Reichweite eine Versechzehnfachung der Senderleistung entspricht. Die Erfindung hat sich die Aufgabe gestellt, das Signal- zu Geräuschverhältnis zu verbessern.

Es ist bereits bei einem Impulsradargerät be~ kannt, den Empfänger durch eine einstellbare Torschaltung innerhalb jeder Impulsfolgeperiode nur für eine in der Größenordnung der Impulsdauer liegende Zeit zu öffnen und aus dem im Empfängerausgang vorhandenen Frequenzspektrum nur eine — allenfalls mit Dopplerfrequenzen modulierte — Harmonische der Impulsfolgefrequenz zur entstörten Signalgabe zu benutzen. Hieran soll sich eine Weiterbehandlung der Signale durch integrierende Speicherung anschließen. Auch wird die Möglichkeit vorgesehen, die Oszillatorfrequenz des Empfängerzwischenfrequenzteils ständig von Hand

oder automatisch nachzuregeln, um die Dopplerverschiebung zu berücksichtigen und eine schmale Empfangsbandbreite zu erlangen.

Die Erfindung unterscheidet sich hiervon dadurch, daß von der das gesteuerte Tor passierenden Empfangsspannung ein bestimmter Frequenzbereich, der bei der auszuwählenden Harmonischen der Impulsfolgefrequenz beginnt und sich über die halbe Impulsfolgefrequenz erstreckt, durch eine Anzahl parallelgeschalteter Bandfilter mit aneinandergrenzenden schmalen Durchlaßbereichen aufgeteilt und getrennt zur Anzeige gebracht wird, wobei die Bandfilteranzahl nach der gewünschten Aufteilung der anzuzeigenden Objektgeschwindigkeiten gewählt ist.

Der technische Fortschritt ergibt sich dabei daraus, daß die bewegten Ziele auf Grund einer aussiebbaren und damit entstörten festen Frequenz nachweisbar sind, wogegen beim Bekannten entweder eine variable Dopplerfrequenz ausgesiebt oder ein immer noch störungsbehaftetes Frequenzband überwacht werden muß.

Durch die Erfindung ergibt sich die Möglichkeit, den Durchgang eines Ziels durch eine schmale Warnzone unter ganz wesentlicher Verbesserung des Signal- zu Geräuschverhältnisses zu bestimmen. Die mindestens gleich der Impulsdauer gewählte Öffnungszeit des Empfängers und die zeitliche Lage dieser Öffnungszeit innerhalb der Impulsperiode bestimmen -—■ wie beim Bekannten — Breite und Lage der Warnzone. Der normale Schirmbildempfang hat zwar den Vorzug, daß alle innerhalb der Reichweite befindlichen Ziele sofort und zugleich entdeckt werden, während im vorliegenden Falle nur Ziele innerhalb einer schmalen Warnzone ausgemacht werden können, jedoch ergibt sich durch die Geräuschminderung die Möglichkeit, diese Warnzone in eine Entfernung zu legen, in der beim üblichen Schirmbildempfang die

ο Signale im Geräusch untergehen. Es besteht weiterhin die Möglichkeit, mehrere solcher Warnzonen hintereinander anzuordnen oder aber die Warnzone mit dem Ziel mitwandern zu lassen, was auch automatisch erfolgen kann. Im allgemeinen wird man bei einer Radaranlage für größte Entfernungen eine normale Darstellung der Ziele verwenden, z. B. auf dem Schirm einer Bildröhre, soweit es die Geräusche zulassen, wird aber um diesen normalen Bereich eine oder mehrere Warnzonen in noch

ι größeren Entfernungen herumlegen, die einen Alarm auslösen, sobald ein Ziel die Warnzone durchfliegt. Mit einer solchen Anlage ist daher auch eine sehr vorteilhafte Ergänzung vorhandener Schirmbildempfangsanlagen möglich.

Die Erfindung ist im folgenden näher erläutert, wobei der Aufbau der Anlage sowie die Wirkungsweise und die Verbesserung des Signal- zu Geräuschverhältnisses behandelt werden.

Die Funkortungsanlage besteht in bekannter

ι Weise aus einer Sendeeinrichtung und einer Empfangseinrichtung, die die von der Sendeeinrichtung ausgesandten und von dem Ziel reflektierten Trägerimpulse während der Öffnungszeit des Empfängers empfängt. Es ist zweckmäßig, daß alle Frequenzen des die trägerfrequenten Impulse aussendenden Funksenders und des die reflektierten Impulse aufnehmenden Empfängers, also Impulsfolgefrequenz, Impulsträgerfrequenz, Zwischenfrequenzen usw., Harmonische oder Subharmonische einer sehr stabilen Grundfrequenz sind. Die Impulsfolgefrequenz f₀ (Kreisfrequenz co₀ = 2nf₀) wird durch einen sehr stabilen Schwingungserzeuger geliefert. Diese Schwingung wird durch einen Impulserzeuger in kurze Videoimpulse umgewandelt. Ein Sender sendet die Trägerimpulse aus. Die Trägerkreis- frequenz h wird durch einen Frequenzvervielfacher aus der Frequenz des Hauptgenerators erzeugt und ist eine hohe Harmonische der Impulsfolgefrequenz O)₀. In einem Überlagerungsempfänger wird die Trägerfrequenz h den empfangenen Trägerimpulsen zugesetzt. Nach der Gleichrichtung erhält man am Ausgang des Empfängers Videoimpulse, gemischt mit Geräusch. Dieser Empfängerausgang kann in üblicher Weise für den SchirmBildempfang ausgenutzt werden. Im Empfänger ist ein gesteuertes Tor vorgesehen, das in regelmäßigen Zeitabständen r₀ = -j- jeweils für eine kurze ZeHr₁ ge-

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öffnet wird. Der steuernde Impuls, der das Tor öffnet, kommt vom Hauptgenerator, dessen Frequenz zunächst durch einen vorzugsweise einstellbaren Phasenschieber geht und dann von dem Impulserzeuger in Videoimpulse von der Dauer T₁ verwandelt wird. Der Phasenschieber regelt die Lage des steuernden Impulses innerhalb der Periode T₀ und damit die Lage der Warnzone; die Öffnungsdauer T₁ des Tores bestimmt die Breite der Warnzone.

Wenn ein Ziel die Warnzone kreuzt, so erhält man hinter dem Tor eine Folge von Videoimpulsen, solange das Ziel sich in der Warnzone befindet. Die Anzahl der empfangenen Impulse ist dabei sehr groß. Die Amplituden dieser Videoimpulse schwanken wegen des Dopplereffektes mit der Verschiebungsfrequenz. Zugleich mit den Signalimpulsen wird eine Folge von Geräuschimpulsen mit der Dauer T₁ (Öffnungszeit des Tores) aufgenommen. Da, wie bereits ausgeführt, die Anzahl der empfangenen Signalimpulse in allen praktischen Fällen sehr groß ist, so besteht das Frequenzspektrum einer solchen Impulsfolge in großer Annäherung aus stationären Komponenten (Linienspektrum). Die Kreisfrequenzen dieser Komponenten sind rca₀ + v; r bedeutet darin eine positive ganze Zahl und ν die Frequenzverschiebung des Dopplereffektes.

Während das Signalspektrum angenähert aus diskreten Linien besteht, mit weiten leeren Zwischenräumen zwischen den Nachbarkomponenten, bedeckt das Geräuschspektrum den Frequenzbereich mit gleichförmiger Dichte. Wegen des periodischen Schaltens besteht das Geräuschspektrums aus Gruppen, bei denen die Geräuschkomponenten innerhalb jeder Gruppe zufällig sind, während zwischen den verschiedenen Gruppen be- ia& stimmte Amplituden- und Phasenbeziehungen be-

stehen. Der Schalter vermindert die Geräuschleistung im Verhältnis der Öffnungszeit des Tores'^ zur Impulsperioder₀. Das Signal zeichnet sich also durch diskrete Frequenzen gegen das kontinuierliche Frequenzspektrum des Geräusches ab.

Die Signalfrequenz ω₀ ± v, 2 co₀ + ν und so fort hängen von der Doppelfrequenz ν und diese wiederum von der Radialgeschwindigkeit ν des Zieles ab, die man nicht kennt. Man kann sich nun das Signalspektrum aus gleichen Gruppen von der

Bandbreite — ω₀ bestehend denken, wie es für das

Geräuschspektrum angenommen ist. Jede dieser Gruppen enthält immer eine der Signalkomponenten, die von Reflexionen an einem bewegten Ziel herrühren. Um Signale von einem bewegten Ziel zu empfangen, kann man daher irgendeine Gruppe,

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z.B. das von ω₀ bis-yco,, reichende Band, durch

enge Bandfilter in eine Anzahl schmälerer Bänder zerlegen. Dieses Band enthält dann die Signalfrequenz ω₀ + v, wobei ν unbekannt ist. Dann wird ein Ziel mit einer bestimmten Radialgeschwindigkeit ν ein Signal an den Ausgangsklemmen eines dieser Bandfilter hervorrufen, und ein Ziel mit anderer Radialgeschwindigkeit wird ein Signal an den Ausgangsklemmen eines anderen Bandfilters erzeugen. Es kann also nicht nur das Vorhandensein eines Zieles oder einer Gruppe von Zielen, sondern auch die Radialgeschwindigkeit des betreffenden Zieles angezeigt werden. Der Gewinn dieses Verfahrens an Geräuschabstand besteht darin, daß das schmale Bandfilter die Signalfrequenz mit voller Amplitude aufnimmt, dagegen den weitaus größten Teil der Geräuschfrequenzen des

Bandes ω₀ bis — ω₀ ausschließt.

Claims (1)

1. PATENTANSPRUCH:

   Impulsradargerät, bei dem der Empfänger durch eine einstellbare Torschaltung innerhalb jeder Impulsfolgeperiode nur für eine in der Größenordnung der Impulsdauer liegende Zeit geöffnet und aus dem im Empfängerausgang vorhandenen Frequenz Spektrum nur eine — allenfalls mit Dopplerfrequenzen modulierte — Harmonische der Impulsfolgefrequenz zur entstörten Signalgabe benutzt ist, dadurch gekennzeichnet, daß von der das gesteuerte Tor passierenden Empfangsspannung ein bestimmter Frequenzbereich, der bei der auszuwählenden Harmonischen der Impulsfolgefrequenz beginnt und sich über die halbe Impulsfolgefrequenz erstreckt, durch eine Anzahl parallelgeschalteter Bandfilter mit aneinandergrenzenden schmalen Durchlaßbereichen aufgeteilt und getrennt zur Anzeige gebfacht wird, wobei die Bandfilteranzahl nach der gewünschten Aufteilung der anzuzeigenden Objektgeschwindigkeiten gewählt ist.

   In Betracht gezogene Druckschriften:
   Britische Patentschrift Nr. 585 907.

   © 209 615/4 3.72