DE977910C - Radargeraet zur raeumlichen Peilung - Google Patents

Description

• 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.

Claims (2)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Nach dem konischen Raumabtastverfahren arbeitendes 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, dadurch gekennzeichnet, 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 mehreren der Abtast-Oberwellen vorgesehen sind, die ein Wegdrehen der optischen Achse der Antenne vom Schwerpunkt der Ziele näher zu einem der Ziele ermöglichen.
2. 2. Radargerät nach Anspruch 1, mit Mitteln zur Seiten- und Höhenaufspaltung des Fehlersignals, dadurch gekennzeichnet, daß in seinem Radarempfänger zwei eingangsseitig parallelgeschaltete Filter (1, 2) vorgesehen sind, von denen das eine (1) auf die Grundabtastfrequenz (fa) und das andere auf die doppelte Grundabtastfrequenz (2fa) abgestimmt ist, daß Mittel zur Zuführung der demodulierten Empfangsschwingungen (Ej auf die Eingänge der zwei Filter vorgesehen sind, daß an den Ausgang des anderen Filters (2) ein -900-Phasenschieber (3) angeschlossen ist, daß dem - 900-Phasenschieber (3) an sich bekannte Mittel (4, 5, 6) zum Erzeugen von Nadelimpulsen im jeweiligen Augenblick des Nulldurchganges ihrer Eingangsspannung mit einer dem Vorzeichen deren augenblicklicher zeitlicher ersten Ableitung entsprechenden Polarität nachgeschaltet sind, daß zwei im Gegentakt durch einen Referenzspannungsgenerator der Grundabtastfrequenz (Us) gesteuerte Schalter (7, 8) zum getrennten Auswählen der in der positiven und negativen Halbperiode der Grundabtastfrequenz (U5) auftretenden Nadelimpulse vorgesehen sind, daß eine bistabile, nur auf negative Steuerimpulse ansprechende Kippschaltung (9) mit zwei Eingängen vorgesehen ist, denen die ausgewählten Nadelimpulse getrennt zugeführt werden, daß ein Spitzenwertgleichrichter (10) an den Ein-oder Ausgang des - 900-Phasenschiebers (3) angechlossen ist, daß ein Schalter (11) vorgesehen ist, der von der Ausgangsspannung der bistabilen Kippschaltung (9) gesteuert wird und der zeitlich gesteuerten Zuführung der Ausgangsspannung des Gleichrichters (10)gegebenenfalls über ein Filter (12), das auf die Grundabtastfrequenz abgetimmt ist - auf den einen Eingang einer Summierschaltung (13) dient, deren anderer Eingang am Ausgang des einen Filters (1) liegt und mit deren Ausgang die Mittel zur Seiten- und Höhenaufspaltung verbunden sind.

   In Betracht gezogene Druckschriften: M. I. Skolnik, Introduction to Radar Systems, New York - San Francisco -Toronto - London, 1962, S. 171 bis 173.