DE978049C

DE978049C - Rundsichtradargeraet mit zwei sich ueberlappenden, rotierenden Strahlungskeulen

Info

Publication number: DE978049C
Application number: DE1965978049D
Authority: DE
Inventors: Heinz Dipl Ing Kraus
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1965-07-27
Filing date: 1965-07-27
Publication date: 1977-10-06

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Rundsichtradargerät mit einer von der Antennenstrahlbreite unabhängigen Genauigkeit, bei dem eine Antenne mit zwei gleichförmigen, sich zum Teil überlappenden, stetig rotierenden Strahlungskeulen vorgesehen ist und der Radarempfänger nur einen Differenzkanal zur Auswertung des Nulldurchgangs des Differenzsignäls enthält.

Die Winkelpeilung bei Radarrundsichtanlagen kann nicht exakt durchgeführt werden, sie ist mit einem Fehler behaftet, der sich aus mehreren Einzelfehlern zusammensetzt. Zu den Fehlerursachen gehören statistische Fluktuationen der Echoamplituden, die Ausdehnung der Zielanzeige auf dem Radarschirm und das Empfängerrauschen. Die genannten Fehler können theoretisch durch Verbesserung der Antennenbündelung beliebig verkleinert werden. Dies kann man realisieren durch Verwendung einer kürzeren Senderwellenlänge, durch Vergrößerung des Antennendurchmessers oder durch Anwendung beider Maßnahmen.

In der Praxis ist man jedoch in der Wahl dieser Größen beschränkt So liegt die Sendewellenlänge meist durch Forderungen an andere Systemeigenschaften fest, während dem Antennendurchmesser im Hinblick auf den mechanischen Aufwand Grenzen gesetzt sind.

In besonderem Maße trifft dies bei mobilen Anlagen zu, wo eine kleine und leichte Antenne zur Bedingung wird. Eine Erhöhung der Peilgenauigkeit durch Vergrößerung der Antennendimensionen und durch Verwendung einer kürzeren Sendewellenlänge scheidet daher meist aus.

Es ist (USA-Patentschrift 3010 416) eine Ortungseinrichtung bekannt, die zwei gleichförmige und sich zum Teil überlappende Strahlungskeulen aufweist, welche so lange rotieren, bis ein Ziel festgestellt wird. Nach dem Erfassen eines Zieles wird dagegen die Antenne sofort stillgesetzt, und die genaue Anpeilung des Zieles erfolgt durch Betätigung der Steuereinrichtungen des die Antenne tragenden Torpedos. Wenn das Ziel auf der Symmetrielinie der beiden Strahlungskeulen liegt, wird jedoch keine Zielanzeige etwa im Sinne eines Markierungsimpulses vorgenommen.

Ferner ist (britische Patentschrift 6 04 925) eine Ortungseinrichtung bekannt, bei der eine Auswertung des Differenzsignal-Nulldurchgangs vorgenommen wird. Bei Auftreten des Nulldurchgangs wird auf einem Bildschirm der sonst unterdrückte Strahl hell getastet und dadurch eine Anzeige vorgenommen. Der vorliegenden Erfindung liegt vor allem die Aufgabe zugrunde, den für ein Rundsichtradargerät der eingangs genannten Art notwendigen Aufwand zu verringern und eine eindeutige Anzeige auch bei Verwendung nur einer einkanaligen Übertragung des Echosignals zu ermöglichen, so daß im Empfänger an Stelle des Summen- und des Differenzkanals nur ein einziger Übertragungsweg erforderlich wird.

Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß die Unterscheidung zwischen Betriebsfälien, bei denen das Differenzsignal wegen des Fehlens von Echosignalen Null ist, und Betriebsfälien, bei denen das Differenzsignal durch das Vorhandensein zweier gleich großer Echosignale Null ist, durch eine Impulsschaltung vorgenommen ist, bei der in einem Schmitt-Trigger bei Überstreichen eines Zieles ein Doppelimpuls erzeugt ist, dessen in der Mitte liegende Nullstelle die genaue Ziellage markiert und der einen Multivibrator anstößt, dessen die Ausgangsspannung Null liefernde Rückkippdauer etwas größer gewählt ist als der zeitliche Abstand der beiden Vorderflanken des Doppelimpulses, und daß die Ausgangssignale des Schmitt-Triggers und des Multivibrators einer Koinzidenzschaltung zugeführt sind, die nur dann einen Zielmarkierungsimpuls abgibt, wenn gleichzeitig das vom Schmitt-Trigger und das vom Multivibrator gi)'«ieferte Ausgangssignal den Wert Null erreicht

Weitere Einzelheiten sowie der prinzipielle Aufbau einer Schaltungsanordnung, mit welcher die Durchführung der Unterscheidung zwischen den zwei verschiedenen Arten von Nullstellen möglich ist, sind an Hand von Zeichnungen näher erläutert.

In F i g. 1 ist eine Antennenanordnung, bestehend aus zwei Einzelantennen A 1 und A 2, dargestellt, deren Strahlungskeulen mit Ki und Kl bezeichnet sind. Die Antennenanordnung und mit dieser auch die Strahlungskeulen rotieren um eine zur Zeichnungsebene senkrecht stehende Achse, wobei die Peilachse von der Antennenmitte in Richtung auf die Schnittlinie zwischen den beiden Strahlungskeulen K1 und K 2 verläuft und zusammen mit der gesamten Antennenanordnung rotiert Die Hauptstrahlrichtungen beider Systeme K1 und K 2 sind um einen kleinen Winkel gegeneinander versetzt

Die von den beiden Ausgängen abgenommenen Signale (F i g. 2a) werden bei bekannten Monopulssystemen miteinander verknüpft Beim sog. Summen-Differenz-Monopuls-System wird zunächst die Summe und die Differenz beider Signale gebildet Im Sendefall wird

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das Summendiagramm, im Empfangsfall das Summen- und das Differenzdiagramm benützt. Als Funktion der Zielablage von der Peilachse ergibt sich der in F i g. 2b gezeigte Spannungsverlauf (aufgetragen ist nur der Betrag).

Zur Vermeidung zweier, zur eindeutigen Kennzeichnung der Art der auftretenden Signale notwendiger Kanäle wird im vorliegenden Fall nur der Differenzkanal für die Signalauswertung herangezogen, wobei eine zusätzliche Auswerteeinrichtung erforderlich wird. Das Summensignal wird hier nicht mehr ausgewertet, wodurch die Unterscheidung zwischen den verschiedenen Arten von Nullstellen nicht mehr ohne weiteres möglich ist, allerdings auch der Aufbau der Übertragungseinrichtung des Radargeräts wesentlich einfacher wird.

Eine Möglichkeit, wie bei Rundsichtradaranlagen in einfacher Weise die Nullstellen durch Bewertung der zeitlichen Aufeinanderfolge der Spannungswerte des Differenzkanals unterschieden werden können, ist an Hand der nachfolgenden Ausführungsbeispiele erläutert Hierbei wird der Umstand ausgenutzt, daß jeder Nullstelle im Differenzkanal, die von einem Zielechosignal herrührt, unmittelbar ein Spannungsmaximum des Differenzsignals vorausgeht und nachfolgt.

Der prinzipielle Aufbau eines Radargeräts dieser Art ist in Fig.3 an Hand eines Blockschaltbildes näher erläutert.

Als Antenne A dient eine amplitudenempfindliche Anordnung, die sowohl die Sende- als auch die Empfangsfunktion übernimmt. Zur Peilung in einer Ebene, z.B. der horizontalen, sind zwei Strahler vorgesehen, deren Ausgänge zu einer Summen-Differenz-Schaltung, z. B. Ringgabel o. ä, R führen. An dem Eingang, an dem im Empfangsfall die Summenspannung auftritt, wird der Sender S angeschlossen. Der Differenzausgang führt zum Empfänger, wo als erstes die HF-Spannung mit Hilfe eines Mischers M in die ZF-Lage umgesetzt wird. Anschließend erfolgt die Verstärkung des Signals im ZF-Verstärker Z Dahinter spaltet sich der Signalweg in sog. »Entfernungstore« auf. In jeden der parallel geführten Kanäle gelangen nur Signale aus einem bestimmten Entfernungsbereich. Hierdurch wird vermieden, daß sich Signale aus verschiedenen Entfernungen überlagern können, was zu einer Verfälschung des Differenzsignals führen würde.

In jedem Entfernungstor ist zunächst ein Gleichrichter G vorhanden. Diesem folgt ein Integrator /, der die Einhüllende der Echoimpulse bildet. Daran schließt sich eine Impulsschaltung P an, die die Aufgabe hat, zum Zeitpunkt des Auftretens der Nullstelle des Differenzsignals einen Impuls zu erzeugen. Über einen sog. »Abfrageschalter« sind die einzelnen Ausgänge der Entfernungstore mit der gemeinsamen Videoleitung verbunden, die zum Sichtgerät SG führt.

Wie bereits angedeutet, hat die Impulsschaltung die Aufgabe, zwischen den beiden möglichen Arten von Nullstellen des Differenzsignals zu unterscheiden und einen Impuls (Videoimpuls) zu erzeugen, der dem Sichtgerät zur Anzeige der Zielposition zugeführt werden kann. Die Erläuterung der Schaltungsfunktionen erfolgt an Hand einer Darstellung der Zeitvorgänge (F i g. 4) und des Blockschaltbildes (F i g. 5). Die Einhüllende der Echoimpulse F (φ) des Differenzkanals (F i g. 4a) wird in einer Schmitt-Triggerschaltung ST mit einer Schwellspannung US verglichen. Aufgrund des zweimaligen Über- bzw. Unterschreitens der Schwelle entsteht an deren Ausgang ein Doppelimpuls 1, 2, wie ihn F i g. 4b zeigt. Zum Zeitpunkt ft, da F (φ) zum erstenmal die Schwelle überschreitet, wird gleichzeitig ein monostabiler Multivibrator MV umgekippt, dessen Rückkippdauer Tk etwas größer gewählt ist als der zeitliche Abstand T₀ der beiden Vorderflanken des Doppelimpulses 1, 2. Da T₀ bei allen Echointensitäten nahezu konstant ist (der gestrichelt eingezeichnete Spannungsverlauf eines kleineren Zielechos möge dies verdeutlichen), ist somit gewährleistet, daß beim Durchlaufen der Nullstelle von F (φ) der Multivibrator sich in seiner instabilen Lage befindet. Die Nullstelle, die die Übereinstimmung von Peilachse und Zielrichtung anzeigt, ist also durch den besonderen Schaltzustand des monostabilen Multivibrators MV und die Lücke zwischen dem Doppelimpuls der Schmitt-Triggerschaltung STgekennzeichnet.

Der Ausgang des Schmitt-Triggers ST und der des monostabilen Multivibrators MV werden einer Koinzidenzstufe K zugeführt (Fig.5), die nur dann ihren Schaltzustand ändert, wenn beide Spannungen gleichzeitig Null sind. Auf diese Weise entsteht am Ausgang der Koinzidenzstufe K ein Impuls der Breite T_h Dieser Impuls kann direkt zur Helltastung der Bildröhre verwendet werden.

Es ist aber auch möglich, noch einen eigenen Impulsgenerator dazwischenzuschalten, was den Vorteil hat, daß die Impulsbreite für alle Echostärken konstant ist. Der Anstoß dieses Impulsgenerators könnte dann z. B. mit der Vorderflanke des von der Koinzidenzstufe gelieferten Impulses erfolgen.

Besonders vorteilhaft ist diese Art eines Pseudomonopulsradars bei Anordnungen, welche die Festzeichenunterdrückung mit Hilfe von Filtern vornehmen, was einen hohen Aufwand im Empfangsteil erforderlich macht. Eine Verdoppelung des Empfangsteils, wie er bei der Anwendung eines üblichen Monopulsverfahrens mit Summen- und Differenzkanal erforderlich wäre, würde zu einer erheblichen Steigerung des gesamten Aufwandes führen. Das eingeführte einkanalige Pseudomonopulsverfahren erfordert im Gegensatz hierzu nur geringe Änderungen im Aufbau eines Radargerätes, wobei lediglich an Stelle der ursprünglich vorhandenen Einfachantenne eine doppeltgespeiste amplitudenempfindliche Antenne zur Erzeugung der beiden Strahlungskeulen erforderlich wird sowie eine Summendifferenzschaltung, z.B. in Form einer Ringgabel, an deren Differenzausgang die Empfangseinrichtungen angeschlossen sind, während an Stelle des Summenkanals die Sendeeinrichtung .angeschlossen wird. Im Empfangsteil selbst ist lediglich eine Empfangsschaltung der beschriebenen Art vorzusehen, wobei ein zusätzlicher Integrator vor der Empfangsschaltung dann nicht notwendig ist, wenn das Festzeichenfilter dessen Funktion übernimmt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Rundsichtradargerät mit einer von der Antennenstrahlbreite unabhängigen Genauigkeit, bei dem eine Antenne mit zwei gleichförmigen, sich zum Teil überlappenden, stetig rotierenden Strahlungskeulen vorgesehen ist und der Radarempfänger nur einen Differenzkanal zur Auswertung des Nulldurchgangs des Differenzsignals enthält, dadurch gekennzeichnet, daß die Unterscheidung zwischen Betriebsfällen, bei denen das Differenzsignal wegen des Fehlens von Echosignalen Null ist, und Betriebsfällen, bei denen das Differenzsignal durch das Vorhandensein zweier gleich großer Echosignale Null ist, durch eine Impulsschaltung vorgenommen ist, bei der in einem Schmitt-Trigger (ST) bei Überstreichen eines Zieles ein Doppelimpuls (1, 2) erzeugt ist, dessen in der Mitte liegende Nullstelle die genaue Ziellage markiert und der einen Multivibrator (MV) anstößt, dessen die Ausgangsspannung Null liefernde Rückkippdauer (Tk) etwas größer gewählt ist als der zeitliche Abstand der beiden Vorderflanken des Doppelimpulses, und daß die Ausgangssignale des Schmitt-Triggers (ST) und des Multivibrators (MV) einer Koinzidenzschaltung (K) zugeführt sind, die nur dann einen Zielmarkierungsimpuls (4) abgibt, wenn gleichzeitig das vom Schmitt-Trigger (ST) und das vom Multivibrator (MV) gelieferte Ausgangssignal den Wert Null erreicht.

2. Rundsichtradargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Entfernungstoren jedem dieser Entfernungstore eine Impulsschaltung zugeordnet ist.