-
Radargerät zur räumlichen Peilung
Die Erfindung betrifft ein nach dem
konischen Raumabtastverfahren arbeitendes Radargerät, das besonders vorteilhaft
als Zielsuchkopf-Radargerät in einem Lenkflugkörper einsetzbar ist.
-
Nach dem konischen Raumabtastverfahren wird bei seinem Einsatz in
der Radartechnik die Winkelablage zwischen der optischen Achse des Radarantennen
spiegels und der den Radarantennenspiegel mit dem jeweiligen Zielobjekt verbindenden
Geraden, der sogenannten Sichtlinie, durch kreisförmiges (konisches) Abtasten des
Zielobjektes mittels des Antennenrichtdiagramms bestimmt. Befindet sich das Zielobjekt
auf der optischen Achse, dann ist die Amplitude der Empfangsschwingungen am Mischkopf
des Radarempfängers konstant. Liegt aber eine Winkelablage vor, dann ist das Ziel
nicht mehr Mittelpunkt der kreisformigen Abtastbewegung, und es entsteht eine Amplitudenmodulation
der Empfangsschwingungen mit der Abtastfrequenz.
-
Befinden sich zwei Zielobjekte innerhalb des durch das rotierende
Antennenrichtdiagramm erzeugten Abtastkegels, dann ist die Amplitude der Empfangs
schwingungen ebenfalls konstant, wenn die optische Achse des Radarantennenspiegels
auf den gemeinsamen Radarschwerpunkt der beiden Zielobjekte gerichtet ist. Das Radargerät
täuscht dann das Vorhandensein nur eines einzigen Zieles vor. Diese Tatsache erweist
sich als äußerst nachteilig beispielsweise bei mittels eines Bordradargerätes nach
dem konischen Raumabtastverfahren zielsuchenden Lenkflugkörpern, weil dadurch erst
kurz vor dem Treffzeitpunkt eines der beiden Zielobjekte außerhalb des Abtastkegels
der Zielsuchantenne fällt und in der zur Verfügung stehenden
Restflugzeit
eine erfolgreiche Kurskorrektur auf eines der beiden Zielobjekte meist nicht mehr
durchführbar ist, was dann dazu führt, daß der Flugkörper zwischen den beiden Zielobjekten
hindurchfliegt.
-
Zur Lösung dieses Problems ist es bereits vor geschlagen worden,
eine Auflösung der beiden Zielobjekte auf Grund ihrer unterschiedlichen Radialgeschwindigkeiten
dadurch zu erreichen, daß man im Radarempfänger durch sehr schmalbandige Filter
die beiden durch den Dopplereffekt frequenzmäßig unterschiedlich gegen die Sendefrequenz
verschobenen empfangenen Zielechoschwingungen ausfiltert. Dieses Verfahren versagt
jedoch, wenn die Radialgeschwindigkeiten der beiden Zielobj ekte gleich oder gegenseitig
nur wenig unterschiedlich sind. Für militärische Anwendungen kommt es aus prinzipiellen
Gründen nicht in Frage, weil durch einen breitbandigen feindlichen Störsender der
Frequenzbereich, in dem die dopplerverschobenen Zielechoschwingungen liegen, sehr
leicht gestört werden kann.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Radargerät der einleitend
genannten Art vorzuschlagen, bei dem die Auflösung zweier eng benachbarter Zielobjekte
nicht unter Ausnutzung des Dopplereffektes vorgenommen wird.
-
Die Erfindung macht Gebrauch von der bei nach dem konischen Raumabtastverfahren
arbeitenden Radargeräten bekannten Tatsache, daß eine sinusförmige Amplitudenmodulation
der Empfangsschwingungen nur bei in bezug auf den Abtastkegelwinkel kleinen Fehlwinkeln
zwischen optischer Achse und Sichtlinie entsteht und daß' sie bei größeren Fehlwinkeln
nicht mehr sinusförmig, sondern derart verzerrt ist, daß auswertbare spektrale Anteile
nicht nur auf der Abtastfrequenz, sondern auch auf deren Oberwelle auftreten. Die
Erfindung geht daher aus von einem nach dem konischen Raumabtastverfahren arbeitenden
Radargerät mit Auswertemitteln für die Modulation der Echosignale mit der Abtastfrequenz,
wobei im Echosignal bei in bezug auf den Abtastkegelwinkel nicht mehr kleinen Fehlwinkeln
zwischen der optischen Achse der Antenne des Radargerätes und der Sichtlinie (Verbindungslinie
zwischen Radarantenne und zielseitigem Reflexionsschwerpunkt) Oberwellen der Abtastfrequenz
auftreten, und besteht darin, daß zum Ermöglichen der Auswahl eines einzigen Zieles
als Peilobjekt, wenn sich im gesamten Abtastbereich mehr als dieses einzige Ziel
gleichzeitig befinden, zusätzlich Auswertemittel für die spektralen Empfangsmodulationsanteile
mit einer oder mehre ren der Abtast-Oberwellen vorgesehen sind, die ein Wegdrehen
der optischen Achse der Antenne vom Schwerpunkt der Ziele näher zu einem der Ziele
ermöglichen.
-
Ein nach der Erfindung arbeitendes Radargerät unterscheidet sich
somit von einem dem Stand der Technik angehörigen grundsätzlich dadurch, daß beim
erfindungsgemäßen Radargerät die üblicherweise unerwünschten Oberwellen gewollt
erzeugt und vorteilhaft ausgewertet werden. Ist beim erfindungsgemäßen Radargerät
die optische Achse des Radarautennenspiegels auf den Radarschwerpunkt zweier Zielobjekte
gerichtet, so heben sich die beiden spektralen Anteile auf der Grundwelle der Abtastfrequenz
auf, während sie sich auf der Oberwelle addieren. Dieses Oberwellensignal ist dazu
verwendbar, die optische Achse des Radarantennenspiegels vom Radarschwerpunkt wegzudrehen
und näher auf eines der beiden Zielobjekte hin zu richten.
-
An Hand der Abbildungen sei im folgenden ein vorteilhaftes Ausführungsbeispiel
der Erfindung näher beschrieben, das aus einem Radargerät mit Mitteln zur Seiten-
und Höhenaufspaltung des gewonnenen Fehlersignals besteht.
-
Gemäß Fig. 1 werden die demodulierten Empfangsschwingungen E einem
auf die Abtastfrequenz fa abgestimmten Filter 1 und einem weiteren, auf die zweifache
Abtastfrequenz 2 fa abgestimmten Filter 2 zugeführt, deren Ausgangsspannungen mit
U1 bzw. U2 bezeichnet seien.
-
Die Aufspaltung der beiden Spannungen U1 und U2 nach Seite und Höhe
erfolgt in an sich bekannter Weise durch Verwendung von Referenzspannungen, die
phasenstarr mit dem rotierenden Richtdiagramm erzeugt sind. Die Ausgangsspannung
U2 wird deshalb zunächst phasenrichtig in eine Spannung der Frequenz fa umgewandelt
und der Ausgangsspannung Ut hinzuaddiert. Das so entstandene Summensignal wird dann,
wie erwähnt, nach Seite und Höhe zerlegt und dem Seiten- und Höhenregelkreis zur
automatischen Zielverfolgung zugeführt, wodurch die optische Achse der Radarantenne
nicht mehr auf den Radarschwerpunkt der beiden Zielobjekte zeigt, sondern näher
auf eines dieser beiden hin gerichtet ist.
-
In Fig. 2 sind für ein einziges Zielobjekt die Ausgangsspannungen
U, und U2 der beiden Filter 1 und 2 über dem Abtastwinkel aufgetragen, wobei beispielsweise
die Abtastwinkel 0, 90, 180 und 270° die Richtungen links, oben, rechts bzw. unten
bedeuten mögen. Zur Umwandlung der Spannung U2 in eine phasenrichtige Spannung der
Frequenz wird diese zunächst um einen Abtastwinkel von 45° nach rechts verschoben,
was einer 900-Phasenverzögerung der Spannung U2 gleichkommt und durch einen -900-Phasenschieber
3 in Fig. 1 bewirkt wird, so daß die Spannung U3 entsteht. Diese wird durch an sich
bekannte Schaltungen 4, 5 und 6 nacheinander verstärkt, begrenzt bzw. differenziert,
wodurch die Spannungsimpulse U4 der Fig. 1 entstehen. Durch die Links-Rechts-Referenzspannung
U5 aus dem Generator 14 und einen von ihr gesteuerten Schalter 7 werden alle Impulse
der Spannung U4 ausgeblendet, die innerhalb des Abtastwinkelbereiches von 270 und
900 liegen, so daß die Spannungsimpulse U6 übrigbleiben. Ebenso werden durch die
Links-Rechts-Referenzspannung Ug und einen von ihr gesteuerten Schalter 8 alle Impulse
der Spannung U4 ausgeblendet, die innerhalb des Abtastwinkelbereiches von 90 bis
2700 liegen, so daß die Spannungsimpulse U7 übrigbleiben.
-
Die gesteuerten Schalter 7 und 8 arbeiten also im
Gegentakt.
Die beiden Impulsreihen Ul; und U7 steuern über getrennte Eingänge eine bistabile
Kippschaltung 9, welche nur auf negative Eingangsimpulse anspricht, so daß die Ausgangsspannung
U8 entsteht, deren Frequenz wieder fa ist und deren Phasenlage mit der von Ut übereinstimmt.
-
Die Amplitude U9 der Spannung U2 wird vor oder hinter der -900-Schaltung
3 durch einen Spitzengleichrichter 10 gewonnen und mit einem von U8 gesteuerten
Schalter 11 in eine Spannung U10 der Frequenz fa und der Phasenlage von U1 umgewandelt.
Die Spannung U10 wird nun über ein Filter 12, welches auf die Frequenz fa abgestimmt
ist, dem auf der Abtastfrequenz Ja befindlichen spektralen Anteil des Echosignals
U1 mittels einer Summierschaltung 13 hinzuaddiert und gelangt mit diesem als Summensignal
nach seiner Aufspaltung in Seite und Höhe zu den zugehörigen an sich bekannten,
nicht gezeigten Regelkreisen.
-
Befinden sich mehrere Ziele innerhalb des konisch rotierenden Richtdiagramms,
dann liefert jedes einzelne Ziel entsprechend seiner Winkelablage zur opti schen
Achse des Radarantennenspiegels spektrale Anteile auf den Frequenzen Ja und 2Ja,
die sich nach Betrag und Phase addieren und am Ausgang der beiden Filter 1 und 2
als Spannungen U1 bzw. U2 auswertbar sind.