DE977991C

DE977991C -

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Publication number: DE977991C
Application number: DE1960977991
Authority: DE
Priority date: 1960-02-11
Filing date: 1960-02-11
Publication date: 1974-12-19
Also published as: BE599925A; IT984501B; US3934253A; FR1605369A

Description

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 werden. Es ergibt sich dabei jedoch der Nachteil, daß bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Ent- eine Mehrfachanzeige auftritt. Eine mit Rücksicht iernungsmeßzweig das auftretende Empfangs- auf die erste Blindgeschwindigkeit stark erhöhte Inisignal in einem zweiten Kreis gleichgerichtet und 45 pulsfolgefrequenz führt also zu einer falschen oder über einen Torschalter, der von den Auftast- einer mehrdeutigen Anzeige und damit zu unsicheren impulsen gesteuert wird, der Koinzidenzschaltung Meßergebnissen.

(K₁... AT₆) als Feinimpuls zugeführt wird. Die Erfindung geht aus von einem Doppler-

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 ₍ frequenz-Radarverfahren mit sehr kurzen impulsbis 3, dadurch gekennzeichnet daß der Koinzi- 5= modulierten Hochfrequenzträgerwellen, bei dem denzschaltung die Auftastimpulse von einer Takt- durch Dopplerfrequenzfilter Festzeichen unterdrückt schaltung direkt als Feinimpuls zugeführt werden. und nur wenige Ziele angezeigt werden, unter Ver-

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 Wendung mehrerer Entfernungsmeßzweige, die zur bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Impuls- Impulslaufzeitmessung durch Torschalter zeitlich folgefrequenz des Radargerätes, die Modulations- SJ nacheinander mit Auftastimpulsen aufgetastet frequenz, die Auftastimpulse bzw. die Feinmeß- werden. Gemäß der Erfindung werden bei einem

impulse an der Koinzidenzschaltung (K₁ K_s) solchen Verfahren die angeführten Mangel dadurch

und die Ablenkf^requenz des Radarsichtgerätes vermieden, daß mit einer erhöhten Impulsfolgefreverkoppelt sind, indem sie durch Teilung oder quenz gearbeitet wird, bei der Blindgeschwindigkeiten Vervielfachung aus einem einzigen stabilen Oszil- 60 nicht in den Meßbereich fallen, dafür aber mehrlator (O) abgeleitet werden. deutige Entfernungsanzeigen entstehen, daß femer

durch periodische, vorzugsweise sinusförmige Ampli- _:«„ tudenmodulatiOn der impulsmodulierten Sender- *c trägerwelle und durch Phasenvergleich von sende- C 65 und empfangsseitiger Modulationsfrequenz (/_m) Grob- ■■ i entfernungsmeBimpulse abgeleitet werden, deren zeit· · J

Beim Impuls-Dopplerfrequenz-Radarverfahren liehe Lage der festgestellten Phasenverschiebung ent- -C wird zur Unterscheidung von festen und bewegten spricht, und daß diese Grobentfernungsmeßimpulse ^

mit den Meßimpulsen (Echöimpulsen) oder mit da- : pulsfolgefrequenz; n—0, "L, 2, 3; c = Iichtge-

mit zeitlich übereinstimmenden Impulsen in einer Ko- schwindigkeit).--Bei ihnen -würde die Entfer-

inzidenzschaltung zusammengeführt weiden, in der , nungsangabe des festen Zietes mit der Angabe

bei Koinzidenz beider Impidsarten Feinmeßimpulse »bewegt« aus einer ganz anderen Entfernung

gebildet werden, die bei der angewendeten hohen a verknüpft

Impulsfolgefrequenz eine eindeutige Entfernungs- ,·-.' . · ·.

anzeige ermöglichen. Die Erfindung tst-anhand, von ^cjanungennäher

- Das Prinzip der Erfindung besteht also darin, daß erläutert, in denen j ι \

die sehr genauen, aber zu einer falschen odermehr- .Fig. 1 ein Sehaltungsbejspiel eines zui Durchfüh-

deutigen Anzeige führenden Entfernungsmeßimpuise _l0 rung der Erfindung geeigneten Radargerätes,

durch eine zweite Enrfernungsmformation, die nicht Fi g. 2 den zeitlichen Verlauf der Impuls- und

genau zu sein braucht aber eindeutig sein muß, aus- Modulationsspannung an verschiedenen. Stellen der

gewählt werden. Ais Folge ergebec sich Entfemungs- Schaltung, .

meßimpulse hoher Genauigkeit, die immer richtige Fig.3 den Frequenzgangeines Dopplerfrequenz-

und eindeutige Messungen ermöglichen. Hierdurch « filters und

wird der Vorteil erreicht, daß die Impulsfolge- Fig.4 den Impulsverlauf am Ausgang der Schal-

frequenz wesentlich erhöht werden kann, ohne an tung zeigt ■;_.·.■'

Meßgenau^keit und Eindeutigkeit zu verlieren. Aus Das Gerät besitzt einen Sender und einen Emp-

der hohen Impulsfolgefreauenz ergibt sich der Vor- fänger, die zur Erzielung einer guten Entkopplung

teü, daß die erste Blindgeschwindigkeit sehr hoch ao zweckmäßig auf getrennte rotierende Radarantennen

ist und die weiteren Bündgeschwindigkeiten ober- arbeiten. Aus einem quarzstabilisierten Oszillator O

halb der interessierenden Flugzeuggeschwindigkeiten wird durch Frequenzvervielfachung in der Verviel-

fallen. facherstufe V₁ eine hohe Trägerfrequenz im Zenti-

Es ist bereits ein Impuls-Dopplerfrequenzveriah- meter- oder Mikrowellenbereich erzeugt, die in der ren bekannt bei dem eine Entfernungsmessung durch as Amplitudenmodulationsstufe AM mit einer vorzugsperiodische Frequenzänderung des Senders und Aus- weise sinusförmigen Modulationsfrequenz j_m ampliwertung der Frequenzverschiebung der Empfangsfre- tudenmoduliert wird. Die Modulationsfrequenz f_m ist quenz gegenüber der Sendefrequsnz erfolgt Im Ge- vorzugsweise wesentlich niedriger als die Impulsgensatz zu der gemäß der Erfindung benutzten Am- folge!requenz, beispielsweise mit 250 Hz gewählt und plitudenmodulation arbeitet das bekannte Verfahren 30 wird einer Modulationsfrequenzstufe MG entnomalso mit Frequenzmodulation. Hierbei ist es auch be- men, deren Frequenz über eine Teilerstufe T₁ ebeareits bekannt, die Entfernung sowohl aus eier Impuls- falls vom stabilen Oszillator O abgeleitet wird. Aus laufzeit als auch aus der Frequenzverschiebung zu dem Oszillator O wh*d über eine weitere Teilerstufe bestimmen. Dies geschieht hier in der Weise, daß die T₂ in der Impulsstufe P die bnpuisfolgefrequenz er-Impulslaufzeit zur Grobmessung und die Frequenz- 35 zeugt durch die die amplitudenmodulierte Trägerverschiebung zur Feinmessung dient. Dieses Verfah- schwingung in der Taststufe bzw. Pulsmodulationsren ist aber nicht geeignet ein Arbeiten mit erhöhter stufe PM impulsweise moduliert und über den Impulsfolgefrequenz zu ermöglichen und die Mangel Sender S aasgesendet wird. Auf der Empfangsseite der mit Blindgeschwindigkeiten behafteten Anzeige folgt auf die Empfängerstufe E eine Mischstufe M, in zu vermeiden. Das bekannte Verfahren ist ferner 40 der eine Überlagerung mit einer Frequenz erfolgt, die nicht dazu geeignet, Festzeichen zu unterdrücken und sich um die Empfängerzwischenfrequenz von der bewegte Ziele anzuzeigen, wenn beide sich in gleicher amplitudenmodulierten Trägerfrequenz des Senders Entfernung befinden. unterscheidet Diese Frequenz wird beispielsweise

Das Verfahren nach der Erfindung ist im Gegen- über einen weiteren Vervielfacher K₂ aus dem Oszilsatz hierzu in der Lage, auch trotz gleichmäßigem 45 lator O abgeleitet.

Vorhandenseins von festen und beweglichen Zielen _: Bewegte und feste Ziele können in an sich bedie letzteren richtig anzuzeigen und die eisteren zu kannter Weise durch Filter unterschieden werden, unterdrücken. Die physikalische Grundlage hierfüf Hierfür eignen sich Kammfilter oder unter bestimmist die Tatsache, daß die Modulation, die die ein- ten Voraussetzungen einfache Filter, wie dies eben' deutige Entfernungserkennung bewirkt, so gewählt 50 falls an sieh bekannt ist In der Schaltung ist als Beiist, daß spiel angenommen, daß die demodulierte Empfangsfrequenz vom ZwischenfrequenztedlZF des En.pfän-

a) außer den üblichen Linien des Impulsspektrums gers zunächst einem Kammfilter KF zur Vorselektion auch Frequenzen auftreten, die durch die Modu- zugeführt wird, welches die nicht mit Doppler» lation bedingt sind und dann durch Filter unter- 55 frequenzen behafteten Frequenzen der festen Ziele drückt werden können, wenn sie von Festzeichen aussperrt, wobei es den Impulscharakter der Zeichen reflektiert werden, nicht beeinträchtigt Hieran schließen sich mehrere

b) andererseits bei bewegten Zielen genügender Ge- Entfernungsmeßkreise an, von denen beim vorliegenschwindigkeit alle Linien, die von der Modu- den Beispiel fünf dargestellt sind, die durch elektro» lation herrühren, von den Festziel-Sperrfiltern 60 nische Torschalter To₁.. .Γο_β nacheiaander kurzdurchgelassen werden, so daß eine diesen FiI* zeitig eingeschaltet, d. h. mit sogenannten Auflast» tera nachgeschaltete Auswertung der Modu- impulsen auf getastet werden.. Zur Steueruflgder Tor⁴·, lation zwangsläufig nur die Entfernungsangabe schalter wird beispielsweise eine elektronische Taktdes bewegten Zieles liefert. Demgegenüber schaltung TS benutzt, die von der Impulsstufe T mit würden die bekannten Verfahren veifsägenyIsO-'^65 'der-Mpütsiolgefrequenz des Gerätes gesteuert wird bald zwischen festem und bewegtem Ziel eine und fortlaufend nacheinander genaue Auftastimpulse _ , 1 1 ... ., _T an die Torschalter To₁... To. legt, so daß jeweils der Entfernung von χ = η ■ -j · c · jlage (/, = Im- _näcnste Schalter sich schließt, wenn sich der vorher-

gehende Schalter geöffnet hat. Sobald ein Impuls in denzschaltung/ST₁. ι .X₈ bei g entsteht der Feinmeß-

der¹ genau !bestimmten jZeit empfangen wird, im der impuls gemäßZeilegi «-.;.- ' >■.,] ^_:·Λ\·::·, ■■■■■λ

einer derTorschalier" geschlossen hat, so erhält er IniFig.l4 zeigtZeijbl die< kurzen genauen, aber

Zugang zu dem letreffenden-Entfernungsmeßzweig, viel zu häufigen Meßimpulse 'an der Koinziderizsehal- und er gelangt an ein einfaches Doppjerfrequenz- 5 rung. Zeile Π zeigt emem Grobentfemungsmeßimpüls, filter F₁... F₅, welches die Festziele aussperrt. der aus der empfangsseitigen Auswertung" der Amplii

•Eine FiltercharäkteristikCh (Spannung; £/ über der tudenmodulationsfrequisnz/„, gebildet Värdi ZeileIII Frequenz/ in ZF-Lage) und die Lage eines iFestzielesfAT· Und eines beweglichen > Zieles Y mit einer

durch die Amplitudenmodulation bedingten; Spektral- io _ ^

linie (/_w) auf jeder Seite des? Trägere /»zeigt Fig; 3. demeüiäeutigen]iaberqveniger^genauen Entfernungs'-Von bewegten Zielen eintreffende Signale werden impuls in Π ein sehr genauer eindeutiger Meßimpuls durch das Filter durchgelassen und geben am Aus- in III herausgehoben worden. Zeile IV zeigt den gang desselben eine kontinuierliche Frequenz, die im Kippspannungsverlauf am Radarsichtgeräterohr R ΛΜ-Demodulator D₁.. .D₅ demoduliert wild, um 15 bzw. am Ablenkgerät L. Der Spannungsverlauf in die senderseitige Modulationsfrequenz f_m zuriickzu- allem vier Zeilen I bis IV ist in bestimmter Weise gewinnen. Die Modulationsfrequenz durchläuft so- zeitlich verknüpft

dann einen auf sie abgestimmten Bandpaß B_x ... B₅. Das Verfahren nacht der Erfindung gestattet bei

Die Phasenlage der an dieser Stelle gewonnenen Mo- WaM einer sehr kleinen Wellenlänge im Zentimeterdulationsfrequenz ist abhängig von der Zielentfer- «β oder Mikrowellenbereioh die Anwendung von Imnung. Man kann infolgedessen beim Nulldurchgang pulsifolgefrequenzen de» Radargerätes in der Größeneinen Entfernungsimpuls erzeugen, der durch seine Ordnung von 25 kHz. Eine wesentlich niedrigere Amzeitliohe Lage die Zielentfernung mehr oder weniger plitudenmodulationsfrequenz f_m von etwa 250 Hz grob angibt. Diese Impulserzeugung wird in einer kann benutzt werden. Bei diesem Beispiel ergibt sich Impulsformschaltung/, ...Z₈vorgenommen. «5 eine Dopplerfrequenzverschiebung von 25 kHz bei

Der auf diese Weise gewonnene verhältnismäßig einer Geschwindigkeit des Zieles von etwa 1350 km/ grobe, Jedoch eindeutige Entfefmmgsmeßimpuls. wird Std. für eine TrägerweUenlänge von 3 cm. Bei einer einer Koinzidenzschaltung K_x ... K₆ zugeführt, deren Impulsfolgefrequenz von 25 kHz läge damit also die anderem Zweig die Auftaktimpulse von der Takt- erste Blindgeschwindiglceit bei ν = 1350 kra/Std. schaltung TS oder sonstige genaue mit den Echo- 3a 1 Es kann für die Istpulserzeugung aus der empimpulsen übereinstimmende Taktimpulse zugeführt fangsseitigen Modulationsspannung eine Schaltung werden. Die Koinzidenzschaltung liefert nur daiin ein benatzt werden, die beim Nulldurchgang der Wech-Ausgangssignal, wenn ein Grobentfernungsmeßiinpuls selspannung den Impuhi auslöst. Eine derartige Schalmit einem genauen Taktimpuls zusammentrifft: und tung ist beispielsweise unter der Bezeichnung ihn heraushebt. Es entstehen somit am Ausgang der ss Multiarschaltung bekannt.

Koinzidenzschaltung exakt genaue Entfernungsaneß- Neben der Verwendung der Auftastimpulse aus

impulse, die der Braunschen Röhre R im Radarsicht- der Taktschaltung TS als Feinmeßimpulse kann noch gerät zur Helltastung des Strahles zugeführt werden. eine weitere Möglichkeit zur Gewinnung der Fein-Der Elektronenstrahl des Sichtgeräterohres wird von meßimpulse angewandt werden. Die Erzeugung dieser einem Ablenkgenerator L mittels einer Ablenkspule v> Feinmeßimpulse geschieht so, daß hinter den Tor-Sp radial abgelenkt, wobei die Spule Sp synchron mit Schaltern To_x... Tp,. tiber einen zweiten Kreis die der Radarantenne rotiert und das Ablenkgerät syn- auftretenden Empfangasignale abgezweigt, gleichgechron mit der Modulationsfrequenz f_m läuft. richtet und über einen weiteren Torschalter der Ko-

F ig. 2 zeigt in Zeile α über der Zeitachse / die inzidenzschaltung zugeführt werden. Die betreffenden Amplitude U der ausgesandten amplitudemnodulier- 45 Türschalter kann man mit den Auftastimpulsen aus ten und impulsmodoüerten Trägerwellenspannung an der Taktschaltung TS sieuern. Diese Schaltung ist beder Stelle α der Schaltung Fig. 1. Es bedeuten τ die sonders sicher, da nur dann Feinmeßimpulse an die Impulsbreite und T₁ den Impulsabstand. Die Zeilen Koinzidenzschaltungen gelangen können, wenn in b_v 6₂... b_s zeigen die Auftastimpulse der Taktschal- dem betreffenden Meßlsreis reflektierte Signale emptung TS an den Stellen b_v b_t...b_t bzw. an den Tor- 50 fangen werden.

schaltern To_x... To_s der einzelnen Empfangsmeß- Man kann zur Unterdrückung der Festziele ent-

kreise. Zeile c zeigt die durchgelassenen amplituden- weder ein einzelnes Kammfilter KF anwenden oder modulierten Bmpfeägsimpulse m der Stellet ties je- mehrere emfaßhe FHßsr F₁... F₅ In des weS^gea EtaöernimgsmeBkjaäses tmd 2efle^ diese Zweige w&Ie iiÖifBh id di b

pgp j ₁ ₅ In des ek&elBen

^g EtaöernimgsmeBkjaäses tmd 2efle^ diese Zweigen w&Ien. iiaÖifBch wird die beste Unterüroblse öach ihrer Deöiodtdation bei 4 (die Dopp- 93 drückong vöö fesHea Zielen erreicot, wenn aiafa soierfreqoenTfilter F₁...^ *usA uäba zar Verdn- wetl das Kammfilter ids auch die «iäfacöes Fiter fechung nicht vorhanden gedacht^. M Zeilee ist die benutzt, wie in Fig. 1 gezeigt ist InsbeSösderebringt empfangsseitige ModulatJonsfceqaenz bei ü» am AiB- eia vorgeschaltetes Kaisaaater den VorteS, daß die gang des BandpaßfiftersSj,. .^gezeigt, aus dor em Schalier To₁... To_t niiiäit mehi «inerseits die hohen verailtnismaßig breiter GrobentSemungsmeßimpuls s* AmpSxaaeü der Festzeächen und andererseite *Be gegeaSB ZeOe/ am Aasgang der infflilsfeHmsalämg ringen AmpBtuden der bewegten Ziele schalten Λ*··^£ gewonnen wilxL Am Ausgang der Koinzi- nräsen.

Hiexzu

Claims

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f '- Patentansprüche: O Zielen !die an bewegten Objekten^auftietäride Dopp-

~_x ' lerfrequenzverschiebjing benutzL Zur Trennung sind

--«% 1. Dopplerfrequenz-Radarverfahren mit sehr Kammfilter und flirffirfhip Kiter bekannt. Da bei eiak idli Hhf

ppq flffip

kurzen impulsmodulierten Hochfrequenzträger- T ifachen Filtern tiej !feyiulscharykter und damit die wellen, bei dem durch Dopplerfrequenzfilter Fest- 5 Entfemungsinforgiatiön verlorengehen, ist es bezeichen unterdrückt und nur bewegte Ziele aage- kannt, in diesem Falle zur Impulslaufzeitmessung gezeigt werden, unter Verwendung mehrerer Ent- trennte Entfernungsmeßzweige zu benutzen, da durch fernungsmeßzweige, die zur Impulslaufzeitmeft- Torschalter zeitlich nacheinander mit Auftastimpulsen sung durch Torschalter zeitlich nacheinander mit aufgetastet werden. In die einzelnen Entfernungs-Auftasthnpulsen aufgetastet werden, dadurch io meßzweige können dabei gleiche einfache Dopplergekennzeicbnej, daß mit einer erhöhtes r fre{penzfi*ter eingeschaltet werden. Impulsfolgefrequerz- gearbeitet wird, Jbed der \j jäbmi DeppIeriErequenzverfaliren ergeben sich Blindgeschwindigkeiten nicht in den Meßbereich Schwierigkeiten durch die sogenannte Blindgeschwinfallen, dafür aber -mehrdeutige Entferoungs- digkeiten, die auftreten, wenn die Dopplerfrequenz anzeigen entsteheil, daß femer durch periodische, 15 gleich oder ein Vielfaches der Impulsfolgefrequenz vorzugsweise sinusförmige Amplitudenmodu- des Radargerätes ist Damit die Messung hierdurch lation der impulsmodulierten Senderträgerwelle nicht beeinträchtigt wird, ist es erforderlich, die Daten und durch Phasenvergleich von sende- und emp- des Gerätes se zu wählen, daß die erste Blindgefangsseitiger Modulationsfrequenz (J_n^ Grobent- schwindigkeit an der oberen Grenze des Meßfemungsimpulse abgeleitet werden, deren zeit- ao bereiches, nach Möglichkeit oberhalb der maximalen liehe Lage der festgestellten Phasenverschiebung Radialgeschwindigkeit der zu messenden Objekte entspricht, und daß diese Grobentferaungsmeß- auftritt. Die Bundgeschwindigkeit kann durch Verimpulse mit den Meßimpulsen (Echoimpulsen) größerung der Trägerwellenlänge oder der Impufc- oder mit damit zeitlich Übereinstimmenden Im- folgefi-equenz erhöht werden. Da sich bei Erhöhung pulsen in einer Koinzidenzschaltung zusammen- 25 der Wellenlänge zu große Antennengebilde und geführt werden, in der bei Koinzidenz beider Im- andere damit verbundene Nachteile ergeben, ist es pulsarten Feinmeßimpulse gebildet werden, die vorteilhafter, bei fest vorgegebener, möglichst kurzer bei der angewendeten hohen Impulsfolgefrequenz Trägerwellenlänge eine Erhöhung der Impulsfolgeeine eindeutige Entfernungsanzeige ermöglichen. frequenz vorzunehmen. Die Impulsfolgefrequenz kann
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch ge- 30 aber bei Geräten größerer Sendeleistung und Reichkennzeichnet, daß die Ablenkfrequenz des Radar- weite nicht ohne weiteres erhöht werden, da sonst Sichtgerätes gleich der Modulationsfrequenz (f_m) nach jedem Sendeimpuls noch Echos von den vorist, die kleiner als die Impulsfolgefrequenz ist, um hergehenden Impulsen zurückkommen. Diese haben den Anzeigebereich über die aus der Impulsfolge- eine falsche Entfernungsanzeige zur Folge, wenn wie frequenz errechenbare Reichweite zu verlängern. 3$ iiblich die Ablenkfrequenz des Radarsichtgeräte-
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch rohres gleich der Impulsfolgefrequenz gewählt ist Es gekennzeichnet, daß für die Auswertung der emp- besteht zwar die Möglichkeit, die Ablenkfrequenz fangsseitigen Modulationsfrequenz eine Schal- des Anzeigerohres durch Teilung aus der Impulstung, z. B. Multiarscha'tung, benutzt wird, die bei folgefrequenz abzuleiten. Durch eine solche Teilung Nulldurchgang der Modulationsspannung einen 40 kann der Anzeigebereich über die aus der Impuls-Grobimpuls erzeugt, folgefrequenz errechenbare Reichweite verlängert