DK151648B - Fremgangsmaade til behandling af radarsignaler samt apparat til udoevelse af fremgangsmaaden - Google Patents

Description

DK 151648 B

Ved kendte radarsystemer for mindre skibe fremvises radarsignalet i sand tid. Dette har den ulempe, at katodestrålerørets sweep-hastighed er omvendt proportional med den fremviste rækkevidde, således at radarskærmens lysstyrke varierer med rækkevidden.

Ved små rækkevidder bliver sweep-hastigheden så stor, at skærmens phosphorbelægning ikke modtager tilstrækkelig elektronstråleenergi til at kunne fremvise et billede, som træder tydeligt frem på trods af omgivelsernes lys. Dette forhold er tit et problem ved anvendelse i skibe eller flyvemaskiner, hvor belysningen i førerkabinen gør det vanskeligt at betragte radarskærmen.

2 DK 151648 B

Dei: har været forsøgt at komme ud over dette problem ved at radarsignalet først vises i sand tid på et lagerrør, hvorfra det udlæses og fremvises på et katodestrålerør. Udlæsningen fra lagerrøret foregår med en mindre hastighed end den hastighed, hvormed radarsignalet modtages i lagerrøret. Sådanne systemer har flere ulemper. For det første er det kostbart at anvende to særskilte afbøjningssystemer og katoderørsystemer til hver radarskærm. For det andet forringes billedets kvalitet på grund af støj som følge af, at der anvendes to systemer.

En anden væsentlig ulempe ved de tidligere systemer er, at afbøjningssignalerne skal ændres i overensstemmelse med den påkrævede sweep-hastighed, når rækkevidden ændres. Med små rækkevidder skal katodestrålerørets afbøjningsspoler modtage et signal, som ændrer sig hurtigt til afbøjning af elektronstrålen fra skærmens midte til dens rand. De hurtige strømvariationer i afbøjningsspolerne inducerer høje spændinger i afbøjningskredsløbet, som derfor bliver vanskeligt og kostbart at konstruere. Den kendsgerning, at afbøjningssignalets frekvens ændres med radarens rækkevidde gør det nødvendigt at udforme afbøjningskredsløbet med et bredt frekvensområde. Jo kortere radarens rækkevidde er, jo større skal afbøjningsforstærkerens båndbredde være.

Fra tysk fremlæggelsesskrift 1 020 693 kendes der et lager til et radaranlæg, der er opbygget således, at hele eller delvise radarbilleder kan lagres til senere gengivelse. Udlæsningen fra lageret kan ske med en anden hastighed end indlæsningen, imidlertid er der ingen sammenhæng mellem udlæsningshastigheden fra lageret og radarens impulsrepetitionsfrekvens.

Formålet med opfindelsen er at angive en fremgangsmåde og et apparat til behandling af radarsignaler således, at skærmens lysintensitet ved korte rækkevidder er større end for de kendte radarsystemer og således, at afbøjnings- og videoforstærkerne kan opbygges enklere end det hidtil er kendt.

Dette opnås ved en fremgangsmåde af den i indledningen til krav 1 angivne art, der er ejendommelig ved det i krav l's kendetegnende del angivne, samt ved et apparat af den i indledningen til krav 4 angivne art, der er ejendommelig ved det i krav 4's kendetegnende del angivne.

3 DK 151648 B I

Ifølge opfindelsen forbedres radarskærmens lysstyrke, idet digitaliserede repræsentationer eller samples af det modtagne radarsignal frembringes ved hjælp af det i lagerorganerne indlæste, modtagne radarsignal. Indlæsningen foregår med en hastighed, som afhænger af rækkevidden. Efter at det modtagne radarsignal er indlæst i lagerorganerne udlæses signalerne inden for en forud fastsat tidsperiode uafhængigt af rækkevidden, og før den næste radarstråle udsendes. Fordelen ved opfindelsen er særligt fremtrædende ved korte rækkevidder, hvor det modtagne signal fremvises med en mindre sweep-hastighed end ved de kendte systemer. Lagerorganerne kan være et eller flere skifteregistre eller et lager med tilfældig adgang. Med en foretrukken udførelsesform anvendes et antal skifteregistre, i hvilket de digitaliserede radarsignaler er lagret sekventielt, hvorved skifteregistrene kan arbejde med en mindre skiftehastighed end den for et enkelt skifteregister nødvendige hastighed. Radarskærmen er fortrinsvis et katodestrålerør af PPI typen. Der kan enten anvendes en enkelt roterende afbøjningsspole eller to faste afbøjningsspoler med en sweep (elektronstrålebevægelse)-opløser. Radarsignaler kan også fremvises på en flad dataskærm såsom en plasmaskærm eller et LED-panel. Endvidere opnås med opfindelsen, at radarskærmens lysstyrke kan varieres individuelt for hver af de digitalværdier, som er opnået med sampling af det modtagne radarsignal.

Opfindelsen vil blive nærmere forklaret ved den følgende beskrivelse af en udførelsesform, idet der henvises til tegningen, hvor fig. 1 viser et blokdiagram af et radarsystem ifølge opfindelsen, fig. 2A perspektivisk et sådant radarsystems dele, fig. 2B perspektivisk en anvendelse af opfindelsen til manøvrering i en havn, fig, 3A og j5B skematisk et diagram af radarsystemets digitale signalbehandling, medens

4 DK 151648B

fig. 4A-4G viser en række signalformer til behandling af radarsignalerne i overensstemmelse med opfindelsen.

I fig. 2A og 2B er vist en antenneenhed 100 anbragt på en båd 120 således, at der kan sendes og modtages uden forhindringer. Senderen 106, modtageren 102 og antennen 104 er anbragt på en mast 105 og roteres af en ikke vist motor. Under rotationen udsender antennen 104 impulser, som er frembragt ved hjælp af senderen 106. Impulserne rammer objekter såsom et skib 103 og reflekteres derfra til antennen 104. Modtageren 102 forstærker derefter det modtagne signal og konverterer signalet til f.eks. et videosignal, som føres gennem en transmissionslinie 108 til indikatorenheden 109. Indikatorenheden 109 fremviser radarsignalet på en PPI skærm, hvis katodestråle 112 afbøjes radiært med samme vinkel i forhold til et referencepunkt, som den vinkel antennen 104 danner med skibets bov. Ved dette system udsender katodestrålerøret et sweep for hver impuls, der udsendes fra antennen 104. Katodestrålens intensitet og dermed skærmens lysstyrke moduleres med videosignalet på transmissionslinien 108.

Med et radarsystem af den nævnte art har indikatorenheden 109 en rækkeviddeomskifter 111, ved hjælp af hvilken der kan vælges hvor mange nautiske mil, der svarer til PPI skærmens radius. Rækkevidden kan være af størrelsesordenen 32 mil og ned til under 1 mil. Som tidligere forklaret er katodestrålens sweep-hastighed ved kendte radarsystemer omvendt proportional med rækkevidden, idet sweep-hastigheden er bestemt af radarimpulsernes reflektionstid inden for et område, der er valgt ved hjælp af omskifteren 111. På grund af den store strålehastighed ved korte rækkevidder vil lysstyrken for de kendte radarsystemer være lille ved sådanne rækkevidder. Der er imidlertid oftest brug for stor nøjagtighed og lysstyrke ved de korte rækkevidder, f.eks. når fartøjet skal manøvrere i tåge gennem en havn som vist i fig. 2B. Problemet er endnu større, når indikatorenheden er anbragt i et kraftigt oplyst kontrolrum«, I modsætning hertil opnås ifølge opfindelsen en konstant lysstyrke for indikatorenheden 109 uafhængigt af rækkevidden, således at radaren kan anvendes i en situation som den i fig. 2B viste.

5 DK 151648B

I fig. 1 er vist et blokdiagram af et radarsystem, i forbindelse med hvilket opfindelsen med fordel kan anvendes. Impulsgeneratoren 216 initierer radarudsendelsen ved at frembringe en radar-triggerimpuls, som kobles til modulatoren 215, hvor radarimpulsens bølgeform genereres. Bølgeformen overføres fra modulatoren 215 via en impulstransformer 214 til magnetronen 212, hvor radarsignalet forstærkes. Signalet føres derefter gennem en duplexer 210 til antennen 208. Duplexeren 210 er indrettet således, at radarsignalerne, som skal udsendes, kan passere i en retning, medens modtagende signaler fra antennen 208 tillades at passere igennem i den anden retning til et blandingstrin 226. Antennen 208 fungerer både som sende- og modtageantenne. De modtagne radarsignaler blandes med et referencesignal fra klystron-oscillatoren 222 i blandingstrinnet 226. Udgangssignalet fra blandingstrinnet 226 er et uforstærket mellemfrekvent- eller videosignal, som forstærkes i mellemfrekvensforstærkeren 224 til et sådant niveau, at der kan foregå en analog til digital omsætning i radarens digitale centralenhed 230. Impulsgiveren 216 frembringer også en med den første impuls sammenfaldende anden impuls, som overføres til centralenheden 230 for at indikere, at radarudsendelsen er begyndt.

Filteret 218 udglatter jævnspændingen til hver af enhederne inden for den stiplede linie 204. Tæt ved sende/modtageenheden 100 findes en kursretningskontakt 206. Kontakten 206 frembringer en udgangsimpuls for hver gang antennens udstrålingsretning er parallel med skibets længderetning. Impulsen frembringer et mærke, således at det indikeres for operatøren, hvorledes radarskærmen er orienteret i forhold til skibets kurs.

Fra mellemfrekvensforstærkeren 224 føres de modtagne radarsignaler, som hver omfatter ekkoer fra udsendelse af en enkelt radarimpuls, via transmissionslinien 223 til radarens digitale centralenhed 230, der er anbragt i indikatorenheden 109. Centralenheden 230 konverterer de indkommende signaler til digital form, lagrer dem i den rækkefølge de modtages fra mellemfrekvensforstærkeren 224 og udlæser dem på en CRT skærm 233, efter at modtagelsen af en radarimpuls er tilendebragt. Den hastighed hvormed de modtagne radarsignaler indlæses til centralenheden 230 er bestemt af rækkeviddeomskifteren 232's stilling. Udlæsetiden er i det mindste for

6 DK 151648B

nogle rækkevidder uafhængig af den hastighed, hvormed de modtagne radarsignaler indlæses til centralenheden 230, og kan gøres større end indlæsetiden, hvorved det kan opnås, at skærmen har større lysstyrke. Yed hjælp af taktimpulsgeneratoren 228 frembringes de nødvendige tids- og taktimpulser til behandling af signalerne i centralenheden 230.

Efter udlæsning fra lagerorganerne i centralenheden 230 omsættes de digitale signaler til analog form og forstærkes i videoforstærkeren 236. Katodestrålerøret 246’s elektronstråle afbøjes ved hjælp af afbøjningsspoler 248, som drives af afbøjningsforstærkeren 234. Afbøjningsspolerne 248 roteres omkring katode-strålerøret 246 ved hjælp af en motor 242, der er koblet til enheden 244. Det forstærkede afbøjningssignal overføres fra afbøjningsforstærkeren 239 via slæberinge 250 til afbøjningsspolerne 248. Dette system benævnes PPI med roterende spole, men der kan også anvendes et PPI af typen med opløst afbøjning. Impulsen fra afbryderen 206 i antenneenheden 100 anvendes til synkronisering af motoren 242 og afbøjningsgeneratoren 235 med antennen 208’s retning.

Ifølge opfindelsen kan der opnås en væsentlig enklere udformning for afbøjningsforstærkeren 234, idet der ikke skal kunne frembringes de meget hurtige afbøjningssignaler, som er nødvendige i de tidligere kendte systemer, når rækkevidden er lille. Afbøjningsforstærkeren 234 behøver kun at være indrettet til de langsommere afbøjningssignaler, der anvendes, når radarsignalet udlæses og fremvises med mindre hastighed. Da en væsentlig del af udgifterne til fremstilling af afbøjningsforstærkere skyldes sådanne foranstaltninger, som tillader forstærkeren at kunne arbejde med hurtige signaler, vil den til opfindelsen nødvendige afbøjningsforstærker være væsentligt billigere at fremstille end de hidtil anvendte afbøjningsforstærkere.

Højspændingsforsyningen 240 forsyner katodestrålerøret 246’s anode, medens afbøjningsforstærkeren 234 forsynes fra strømforsyningen 238. Strømforsyningen 238’s udformning vil også være enklere, idet strømforsyningen kan overføre effekt til afbøjningsforstærkeren 234 under stråleafbøjningen ved en mindre hastighed end det tidligere har været krævet ved kendte systemer med

7 DK 151648B

et hurtigt afbøjningsforløh.

I fig. 3A og 3B er radarsystemets digitale centralenhed vist. De modtagne radarsignaler overføres via ledning 223 til den digitale centralenhed og overføres til den ene indgangskiemme på hver af spændingskomparatorerne 304a-c. Komparatorerne er indrettet til at frembringe en første udgangsspænding repræsenterende et logisk nul, når signalet på den første indgangsklemme er mindre end et spændingsniveau på den anden indgangsklemme, og til at frembringe et andet udgangsniveau, som repræsenterer logisk 1, når spændingen på den første indgangsklemme er større end spændingen på den anden indgangsklemme. Hver af komparatorerne 304a-c*s anden indgangsklemmer er forbundet til udtag på en justerbar modstand 306a-c. Hver modstands ene ydre terminal er forbundet til en spændingskilde +¥, som altid er større end en mulig spidsværdi af signalerne på ledning 223, medens modstandenes andre ydre terminaler er forbundet til jord. På denne måde er indgangsspændingen til hver af spændingskomparatorernes anden indgangsklemme justerbar mellem 0 og +V volt, således at hver komparator skifter logisk udgangsværdi for forskellige niveauer på ledning 223. Når signalet på ledning 223 er mindre end en forud fastsat minimumsværdi, vil udgangsspændingen fra hver spændingskomparator ved en foretrukken udførelsesform være i tilstand 0 repræsenteret ved et lille spændingsniveau. Når signalet på ledning 223 overskrider dette minimumsniveau, som er indstillet ved hjælp af modstanden 306a, men er mindre end et første mellemniveau bestemt ved modstanden 306b, vil komparatoren 304a’s udgangssignal være i tilstand 1, medens udgangssignalerne fra de andre komparatorer vil være i tilstand 0. Når indgangssignalet på ledning 223 overskrider det første mellemniveau, men er mindre end et andet mellemniveau, som vælges ved hjælp af modstanden 306c, vil udgangssignalerne fra komparatorerne 304a og 304b være i tilstand 1, medens udgangssignalerne fra de øvrige komparatorer vil være i tilstand 0. Når spændingen på ledning 223 overskrider det andet mellemniveau, vil udgangssignalerne fra alle tre komparatorer 304a-c være i tilstand 1.

Udgangssignalerne fra spændingskomparatorerne 304a-c overføres fra analog til digitalomsætteren 302 til en kodeomsætter 310. Kom-

8 DK 151648B

paratorerne 304a-c’s udgangssignaler overføres som indgangssignaler til to sæt registre 312a og t>, tilføres en taktimpuls på 40 MHz, således at impulserne til det ene sæt af registre er faseforskudt 180° i forhold til impulserne til det andet sæt af registre. På denne måde indlæses eksempleringer af det modtagne radarsignal i først det ene, derefter det andet af registrene 312a og b med en effektiv hastighed, som er dobbelt så stor som taktimpulshastigheden, d.v.s. 80 MHz. Det registrerede signal overføres derefter til afkodere 314a og b, som konverterer signalet til en binær kode med to bit. Hvis alle tre indkommende signaler er i tilstand 0, vil signalet på både ledning 315a og b, eller for afkoderen 314b's vedkommende,.signalerne på ledningerne 317a og b, være i tilstand 0. Hvis det første af de tre signaler er i tilstand 1, medens de andre signaler er i tilstand 0, vil signalet på ledningerne 315a eller 317a være i tilstand 0, medens signalerne på ledningerne 315b eller 317b vil være i tilstand 1.

Hvis to af de indkommende signaler er i tilstand 1, medens det ene er i tilstand 0, vil signalerne på ledningerne 315a eller 317a være i tilstand 1, medens signalerne på ledningerne 315b eller 317b vil være i tilstand 0. Endelig vil signalerne på ledningerne 315a og 315b eller 317a og 317b være i tilstand 1, når alle tre indkommende signaler er i tilstand 1. De således kodede, modtagne radarsignaler lagres i udgangsregistret 316a og b, som også tilføres taktimpulser med 40 MHz således, at udgangssignalerne fra registrene 316a og b forekommer en taktimpulsperiode senere end det tidspunkt, til hvilket indgangssignalerne indførtes i indgangsregistret 312a og b.

Taktimpulserne til alle kredsløb i centralenheden frembringes ved hjælp af taktimpulsgeneratoren 228. Der frembringes et 40 MHz firkantsignal ved hjælp af en oscillator, som omfatter en forsinkelseslinie 356 og en inverterende forstærker 357. Firkantsignalet lagres og forstærkes igen ved hjælp af en inverter og forstærkere 358 og 359 til tilvejebringelse af taktimpulser til andre dele i centralenheden. Ved hjælp af monostabile multivibratorer 360, 362a og b og invertere 363a-d frembringes firkanttaktsignaler Multivibratorerne 360 skiftes ved hjælp af 40 MHz signalet til frembringelse af 180° faseforskudte firkantsignaler ved 20 MHz (Q og Q). Hvert af 20 MHz signalerne skifter monostabile multivibratorer 362a og b til frembringelse af et 10 MHz signal, således

9 DK 15164 8 B

at der fra udgangene Q og Q frembringes fire udgangssignaler ψΐ-φ^, som er faseforskudt 90° i forhold til hinanden.

Fra registrene 316a og b overføres det eksemplerede radarsignal til holderegistret 320a-d i lagersektionen 318. De fire 4-bit registre 320a-d tilfører taktimpulserne henholdsvis (j)^, φφ^ °S hvorved der overføres et tocifret tal fra hvert af registrene 316a og b i registrene 320a-d i løbet af hver taktimpulsperiode.

I registrene 320a-d vil der derfor blive lagret otte på hinanden følgende tocifrede tal, som er klar til indlæsning i skifteregistrene 322a-d.

Derefter overføres tallene fra registrene 320a-d til skifteregistrene 322a-d. Den hastighed hvormed tallene overføres til skifteregistrene 322a-d er afhængig af den på omskifteren 232 indstillede rækkevidde og er styret af taktimpulshastigheden for skifteregistrene via en skrivekontrol 364, læse/skrivekontrol 370 og skifteregistrenes taktimpulsgenerator 398. For rækkevidder mellem 3 og 32 mil varieres den hastighed, hvormed tallene indlæses eller skrives i skifteregistrene 322a-d i overensstemmelse med rækkevidden, medens hastigheden er konstant for rækkevidder mellem 0,25 og 1,5 mil. Indlæsehastighederne er angivet i nedenstående tabel 1.

TABEL 1 Rækkevidde Skrivehastighed Læsehastighed 0,25 mil 10 MHz 4,S MHz 0,50 10 1,50 10 3 5- 6 2,5 12 1,25 24 0,625 32 0,3125

Skifteregistrene 322a-d er med fordel hver et firetrins 256-bit MOS skifteregister med en tofaset taktstyring forskudt 180°. Det er dog også muligt at anvende TTL skifteregistre eller et lager med tilfældig adgang, som har en adresserende tæller.

10 DK 151648 B

Når de digitale repræsentationer for radarsignalet er indført i skifteregistrene 322a-d, udlæses de via udgangsholderegistre 324a-d. Udlæsehastigheden og dermed udlæsetiden er konstant for de seks største rækkevidder og variable for de to mindste rækkevidder. Udlæsetiderne er også opført i tabel 1. Taktimpulserne for udlæseperioden frembringes ved hjælp af læse/skrivekontrol-len 370, læsekontrollen og taktgeneratoren 398. Udgangsholderegistrene 324a-d tilføres taktimpulser, som genereres ud fra de taktimpulser, som tilføres til det tilhørende skifteregister 322a-d. Taktsignalet til skifteregistret 324b er faseforskudt 180° i forhold til taktsignalet til registeret 324a, og taktim-pulserne til registeret 324d er faseforskudt 180° i forhold til taktimpulserne til registeret 324c.

Når de i skifteregistrene 322a-d indeholdte digitale eksemple-ringer udlæses via holderegistrene 324a-d, er det nødvendigt at blande de 16 udgangsledninger, som fører otte eksempieringer fra holderegistrene 324a-d, til et enkelt par ledninger, som bærer de tocifrede eksempieringer i korrekt rækkefølge. Dette udføres ved hjælp af et multiplekskredsløb 326, som indeholder tre særskilte multipleksere 328a, 328b og 330. Multiplekserne 328a og b udvælger signaler fra de fire udgangsledninger fra holderegistrene 324a-d. Styreledninger 325a og b til multiplekserne 328a og b bærer det samme signal, som ledningerne til styreregistrene 324a og c, men forsinket og lagret ved hjælp af to inversioner. Når signalet på ledning 325a er i tilstand 0 er registeret 324*s fire udgangsledninger forbundet til multiplexeren 328’s fire udgangsledningger 329a-d, og når signalet på ledning 325b er i tilstand 0, er registeret 324c's udgangsledninger forbundet til multiplexeren 328b*s udgangsledninger 329e-h. Når signalet på ledningerne 325a og b er i tilstand 1, vil registrene 324b og d's udgangsledninger være forbundet til multiplexerne henholdsvis 328a og 328b’s udgangsledninger henholdsvis 32ga-d og 329e-h. Til et hvilket som helst tidspunkt vil der til multiplexeren 330 være forbundet fire par ledninger, som skal aftastes sekventielt, hvilket par er 329a og b, 329c og d, 329e og f, og 329g og h. Multiplexeren 330, som styres via ledningerne 331a og b udvælger sekventielt hvilket af disse par, der skal kobles til udgangsledningerne 34la og b.

Når signalet på ledningerne 331a og b begge er i tilstand 0, vil ledningerne 329a og b være forbundet til ledningerne 34la og b.

11 DK 151648 B

Når signalet på ledning 331a er i tilstand O og signalet på ledning 331¾ er i tilstand 1, vil ledningerne 321c og d være forbundet til ledningerne 341a og b. Når signalet på ledning 34la er i tilstand 1 og signalet på ledning 331b er i tilstand 0, vil ledningerne 329e og f være forbundet til ledningerne 341a og b. Endelig vil ledningerne 329g og h være forbundet til ledningerne 341a og b, når signalet på ledningerne 341a og b begge er i tilstand 1. Resultatet er, at ledningerne 341a og b fører en datastrøm af digitale eksempleringer af de modtagne radarsignaler, hvilken datastrøm har en hastighed, som er forskellig fra den hastighed, hvormed radarsignalet oprindelig blev indlæst.

Signalerne på ledningerne 34la og b konverteres derefter til analog form repræsenterende indgangssignalet. For i det mindste nogle rækkevidder er det konverterede signal en kopi af det oprindeligt modtagne signal, bortset fra, at det er udstrakt over en længere tid svarende til, at katodestrålerørets sweep-hastighed er mindre, hvilket medfører en større lysintensitet for billedet på radarskærmen. Signalerne på ledningerne 341a og b overføres til afkoderen 342, hvis udgangssignal er forbundet til tre justerbare modstande 344a, b og c. Hvis signalerne på både ledning 341a og b er i tilstand 0, vil ingen af afkoderen 342’s udgangsledninger bære en spænding, således at der ikke løber nogen strøm gennem de justerbare modstande 344a, b og c. Når signalet på ledning 341 er i tilstand 0 og signalet på ledning 341b er i tilstand 1, vil der løbe en strøm gennem den justerbare modstand 344a, hvor strømmens størrelse er afhængig af modstanden 344a's indstilling. Når signalet på ledning 341a er i tilstand 0 og signalet på ledning 341b er i tilstand 1, vil kun den midterste af afkoderen 342’s udgange bære en strøm, som forløber gennem modstanden 344b. Hvis signalerne på både ledning 341a og b er i tilstand 1, vil der kun løbe en strøm gennem modstanden 344c. Strømmen forløber fra disse modstande til indgangsklemmen på videoforstærkeren 350, som er en operationsforstærker med høj indgangsimpedans. Forstærkeren 350 modkobles ved hjælp af den variable modstand 346, hvorved forstærkerens forstærkning kan reguleres. Videoforstærkeren 350’s udgangssignal overføres til katodestrålerøret 354's katode 352. Elektronstrålens intensitet vil være afhængig af den fra videoforstærkeren 350 afgivne strøm og spænding.

12 DK 151648B

Rækkeviddeomskifteren 365 er opdelt i to sektioner 365a og b. Sektionerne har indbyrdes mekanisk forbundne omskiftere med otte stillinger, en for hvert område mellem en kvart mil og 32 mil. Omskifteren 365's øverste sektion 365a styrer indlæsningen af de digitale radarsignaler til skifteregistrene 322a-d. Kontakt-sektionerne 365a og b’s skiftearm er forbundet til jord. Kontaktpunkterne svarende til en kvart, en halv og 1,5 mils områderne er indbyrdes forbundne, idet der for disse områder anvendes konstant taktimpulsfrekvens til indlæsning af radarsignalerne. Disse tre kontakter og hver af de andre kontakter er forbundet til invertere og buffere 366a-f. Da jordpotentialet repræsenterer den logiske tilstand 0, vil den inverter, hvis indgangskiemme er jordet have et udgangssignal svarende til logisk 1, medens de andre invertere 366a-f vil have et udgangssignal svarende til logisk 0. Hvis omskifteren f.eks. er indstillet til 1,5 mils området som vist i fig. 3B, vil inverteren 366a*s udgangssignal være logisk 1, medens inverterne 366b-f's udgangssignal er logisk 0. Ved hjælp af tællere 369a og b tilvejebringes udgangssignaler 0 4 benævnt 2 til 2 , hvilke signaler i sekvens sammenlignes med det fra en tilhørende inverter 366a-f afgivne signal ved hjælp af NAND-sluser 367a-f. Tælleren 369a’s 2^ udgangssignal skiftes for hver anden gang φ-^ taktsignalet ved 10 MHz forekommer, medens tællerens andre udgangssignaler skifter for hver anden gang det foregående signal skifter. Den af inverterne 366a-f, hvis udgangssignal er logisk 1, bestemmer hvilken taktimpulsfrekvens, som kan føres videre. Alle NAND-sluserne 367a-f er af typen med åben kollektpr, hvor alle udgangene har en fælles belastningsmodstand 368, hvilken konfiguration sædvanligvis betegnes som "wired or". Frekvensen for taktsignalet på ledning 364 er således afhængig af den valgte rækkevidde og er nærmere betegnet proportional med rækkevidden gældende for de fem største rækkevidder.

Omskifteren 365’s nedre sektion 365b styrer taktsignalerne til udlæsning af data fra lagersektionen 326. Da data for en kvart, en halv og 1,5 mils områderne indlæses i skifteregistrene 322a-d med samme hastighed (svarende til 10 MHz), medens der til de andre rækkevidder svarer forskellige takthastigheder, er det nødvendigt, at data udlæses fra skifteregisteret 322a-d med en taktimpulshastighed, som er forskellig for de korte rækkevidder for at opnå samme udlæsetid for alle rækkeviddeområder. På ledning 386 er

13 DK 151648 B

tilvejebragt en "wired or" forbindelse ved hjælp af NAND-sluser 384 og 85 og ved hjælp af en belastningsmodstand 388 til tilvejebringelse af korrekt taktimpulshastighed for udlæsningen. Når rækkeviddeomskifteren 365 står i en af stillingerne mellem 1,5 og 32 mil, vil indgangssignalet til inverteren 382 være i tilstand 0 svarende til, at udgangssignalet er i tilstand 1 til aktivering af NAND-slusen 385’s anden indgangskiemme, som bærer 2 udgangssignalet fra tælleren 381 ført gennem inverteren 387.

Når omskifteren 365's stilling svarer til rækkevidderne en kvart eller en halv mil, vil det ene af indgangssignalerne til NAND-slusen 383 være i tilstand 0 svarende til, at slusens udgangssignal er i tilstand 1, til aktivering af NAND-slusen 384's anden indgangsklemme, som bærer 21 udgangssignalet fra tælleren 381.

Indgangstaktimpulserne til tælleren 381 tilvejebringes ved hjælp af monostabile multivibratorer 375 og 376 og overføres via sluser 377 og 380 eller 378 og 380. Slusen 377 aktiveres, når omskifteren 3β5 er i kvart mils stillingen, medens slusen 378 er aktiveret gennem inverteren 379. De monostabile multivibratorer 375 og 376 er efter tur styret af den monostabile læse/skrivemultivibrator 372 og styrer multivibratoren 373. Et logisk 1 på Q udgangsklemmen på multivibratoren 372 indikerer, at der skal udføres en læse-operation. Så længe denne ledning bærer et logisk 0, fastholdes de monostabile multivibratorer 373, 375 og 376 med et logisk 0 på deres Q udgangsklemmer og logisk 1 på deres Q udgangsklemmer og ændrer ikke tilstand med taktimpulssignalet. Når signalet på udgangsklemmen Q på multivibratoren 372 skifter fra logisk 0 til 1,. vil alle tre multivibratorer 373, 375 og 376 være aktiveret. Da multivibratoren 375’s Q udgangsklemme er forbundet til multivibratoren 373’s J indgangsklemme, vil styre-multivibratoren 373*s skifte tilstand to taktimpulssignaler efter at den er aktiveret.

14 DK 151648 B

Når omskifteren 365 er i en stilling svarende til enten 1/4 eller 1/2 mils rækkevidde, vil tilstanden på den nederste ledning til NAND-slusen 374 være i logisk tilstand 1 og multivibratoren 373’s Q udgangsklemme vil være i logisk tilstand 1 før den første ^ taktimpuls skifter efter at signalet på multivibratoren 372's Q udgangsklemme skifter fra tilstanden 0 til 1. Med logisk 1 på begge NAND-slusen 374’s indgangsklemmer i en taktimpulsperiode vil multivibratoren 3751 s J indgangsklemme være i tilstand 0 den første taktimpulsperiode efter, at multivibratoren 372 Q udgangsklemme skifter fra tilstand 0 til 1. Derefter forbliver multivibratoren 375's J indgangsklemme i tilstand 1, medens multivibratoren 375 vil skifte med <J>2 taktimpulsens halve frekvens, dvs. 5 MHz. På den anden side vil, når omskifteren 365 er i en stilling svarende til 1,5 til 32 mil, NAND slusen 374's nederste indgangsklemme være i tilstand 0, og dens udgangssignal vil være fastholdt på logisk 1, således at multivibratoren 375 begynder at skifte med taktimpulsen halve frekvens, så snart multivibratoren 372’s Q udgangsklemme skifter fra tilstand 0 til 1. Multivibratoren 376, hvis J- og K-indgangsklemmer fastholdes i logisk tilstand 1, og hvis taktimpulsindgang er forbundet til multivibratoren 375's Q udgangsklemme, skifter med multivibratoren 375's halve frekvens eller 1/4 af (j>2 taktsignalets frekvens, som er 10 MHz. Når omskifteren 365 er i stillingen 1/4 mil, vil inverteren 379's udgangssignal svare til logisk 1 og multivibratoren 376’s Q udgangsklemme vil føre tælleren 381’s taktsignal. I alle andre områder bliver multivibratoren 375 * s Q - udgangssignal taktimpulB for tælleren 381.

Taktimpulsgeneratoren 398 forsyner skifteregistrene 322a-d med taktimpulser både for læse- og skriveoperationer. Ved begyndelsen af en radarudsendelse, slettes multivibratoren 372 til logisk 1 på Q udgangsklemmen og logisk 0 på Q udgangsklemmen ved hjælp af en triggerimpuls på ledning 261. Denne triggerimpuls sletter også tælleren 371 og multivibratorerne 392a-d. Multivibratoren 372’s Q udgangsklemmes logiske tilstand 1 aktiverer de andre indgangsklemmer på NAND sluserne 390a og 391a, hvilke slusers andre indgangsklemmer tilføres skrivetaktsignalet på ledning 364. Dette signal overføres derefter via NAND*s sluser 390c og 391c til skiftning af multivibratorerne 392a og c og via invertere 390d og 391d til skiftning af multivibratorerne 392b og d. Multivibra-

15 DK 151648B

torerne 392a-d er indrettet til at frembringe de tofasede taktimpulser til styring af skifteregistrene 322a-d, som i den foretrukne udførelsesform er MOS skifteregistre, som kræver et tofaset taktsignal. Taktsignalerne til multivibratorerne 392a-d og multivibratorerne Q og Q udgangsklemmer føres til NAND sluserne 394a-h. Hver af disse NAND slusers udgangssignaler inverteres ved hjælp af invertere 395a-h og lagres ved hjælp af buf-ferforstærkere 396a-h. Derefter føres signalerne gennem modstande 397a-h til skifteregistrene 322a-d's taktimpulsindgange som angivet ved bogstaverne A-D. Skifteregistrene 322a-d tilføres derfor i sekvens taktsignaler ved hjælp af de fra multivibratorerne 392a-d frembragte skift. Først føres en taktimpuls til skifteregisteret 322a, derefter til 322b, 322c og endelig til skifteregisteret 322d. Ved hjælp af OG-sluser 393a og b adderer sluserne 394a og b henholdsvis 394e og f taktsignaler logisk til frembringelse af taktsignalerne til holderegistrene 324a og d og styresignaler til multiplexeme 328a og b på ledningerne E og F.

Endvidere anvendes NAND slusen 393a's udgangssignal som taktsignal for tælleren 371. Tælleren 371» der er en 256-bit binær tæller, begynder at tælle, når den første digitale eksemplering indlæses i skifteregistrene 322a-d og frembringer et logisk 1

O

på 2 udgangsledningen, når der er indlæst 256 eksempleringer.

Dette logiske 1 inverteres til logisk 0, som anvendes til at slette multivibratoren 372 til logisk 0 på Q udgangsklemmen og logisk 1 på Q udgangsklemmen, hvilken tilstand opretholdes indtil der forekommer en sletteimpuls på ledning 261. Som tidligere nævnt angiver en ændring i multivibratoren 372’s stilling begyndelsen af denne læseoperation.

I fig. 4A-E er vist en række signalforløb for tidsstyringen af læse- og skriveoperationen for områderne 6 og 12 mil. I fig. 4A er vist den impuls, som initierer radartransmissionen som den ville forekomme på ledning 261. Denne impuls gentages med en frekvens på ca. 1500 Hz, hvilket er den foretrukne udførelsesforms repetitionsfrekvens. Fig. 4B viser det modtagne videosignal som det ville forekomme på ledning 223. Toppene 410-418 repræsenterer ekkoer fra forskellige objekter indenfor det af antennen skanderede område. For 6 mils områdets vedkommende

16 DK 151648B

skrives 256 digitaliserede eksempleringer af det modtagne radarsignal i datalagerenheden 318 i løbet af en tid på 39,6 micro-sekunder. Derefter udlæses eksempleringerne fra datalagerenheden 318 i løbet af en fast tidsperiode på 205 microsekunder som vist i fig. 4C. Det i fig. 4C viste signal forekommer på videoforstærkeren 350’s udgang, d.v.s. på ledning 351. Signalet 4C begynder 39,6 microsekunder efter signalet i fig. 4B og svarer til en tidsforlængelse af signalet i fig. 4B. I fig. 4C forekommer kun toppene 410 og 412 i fig. 4B, eftersom disse ekkoer er frembragt af objekter indenfor en afstand på 6 mil, medens de andre ekkoer ligger udenfor denne afstand. I fig· 4D er rækkeviddeomskifteren sat til 12 mil og de digitaliserede eksempleringer af det modtagne radarsignal skrives ind i datalagerenheden 318 i løbet af 73,8 microsekunder, d.v.s. halvt så hurtigt som for 6 mils området. Når eksempleringerne udlæses fra datalageret 318 med samme udlæsetid på 205 microsekunder som angivet i fig. 4C, vil videosignalet forekomme med halv så stor opløsning som videosignalet i fig. 4C og indeholder toppe fra ekkoer indenfor 12 mils afstand.

I fig. 4F og G er vist signalerne til afbøjningsspolerne 248 gældende for henholdsvis 6 og 12 mils området.

Claims (6)

1. Fremgangsmåde til behandling af radarsignaler i et anlæg med en radarskærm (246) af PPI-typenf hvorpå signalerne fremvises ved hjælp af lysstyrkevariationer, og r hvor der kan omskiftes mellem flere rækkevidder, således at skærmens radius repræsenterer forskellige afstande i afhængighed af rækkeviddeindstilling, og hvor radaranlæggets impulsrepetitionsfrekvens er konstant for i det mindste nogle rækkevidder, hvilken fremgangsmåde om-fatter frembringelse af digitalrepræsentation i sand tid af på hinanden følgende aftastninger af de modtagne radarsignaler, hvor de digitale repræsentationer indlæses i lagerorganer (318) i løbet af et første tidsinterval af hvert impulsrepetitionsinterval, hvor det første tids-interval er proportionalt med den aktuelle rækkeviddeindstilling, og hvor de digitale repræsentationer udlæses fra lagerorganerne (318) i løbet af et andet tidsinterval, hvor udlæsehastigheden er lavere end indlæsehastigheden over et antal rækkeviddeindstillinger, kendeteg-20 net ved, at det andet tidsinterval i det mindste er lige så langt som det første tidsinterval for et antal rækkeviddeindstillinger, og at det andet tidsinterval er større end det første tidsinterval for et antal korte rækkeviddeindstillinger.

2. Fremgangsmåde ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det første tidsinterval bringes til at begynde i hovedsagen samtidigt med begyndelsen af hvert impulsrepetitionsinterval, og at det andet tidsinterval bringes til at begynde efter fuldført modtagelse af radarsignalet 50 for en bestemt rækkevidde, men før den næste radarimpuls udsendes.

3. Fremgangsmåde ifølge krav 1 eller 2, kendeteg- DK 151648 B net ved, at det andet tidsinterval bringes til at svare til den størst mulige rækkevidde med uændret impulsrepetitionsinterval .

4. Apparat til udøvelse af fremgangsmåden ifølge krav 5. og omfattende en radarskærm (246) af PPI-typen, hvorpå der fremvises radarsignaler ved hjælp af lysstyrkevariationer i afhængighed af en digitalrepræsentation af radarsignalerne, og hvilket apparat er indrettet til at kunne omskiftes således, at skærmens radius repræsenterer for-10 skellige rækkevidder, kendetegnet ved, at en taktimpulsgenerator (228) frembringer et taktimpulssignal, der styrer en cyklisk tæller (312 a,b), der omfatter en udgangsklemme for hvert ciffer fra tælleren, hvilke cifre overføres til et vælgerorgan (314 a,b, 316 a,b), der er ind-15 rettet til at frembringe tidsstyringsimpulser, til styring af indlæsningen i lagerorganerne (318), i afhængighed af den valgte rækkeviddeindstilling.

5. Apparat ifølge krav 4, kendetegnet ved, at de digitale lagerorganer (318) omfatter et antal ind- 20 gangslagerregistre (320 a-d), som hvert er indrettet til at lagre en enkelt digital aftastning af det modtagne radarsignal, og som hvert har et antal cifferpositioner, og at der findes et antal af skifteregistersæt (332 a-d), som hvert er forbundet til indgangslagerregistrenes ud-25 gangsklemmer, således at et enkelt skifteregister (322 a-d) er knyttet til en enkelt cifferposition.

6. Apparat ifølge krav 5, kendetegnet ved, at der findes organer (302) til frembringelse af de digitale repræsentationer af radarsignalerne omfattende organer 30 (301 a-c) til aftastning af de modtagne radarsignaler med en forud fastsat hastighed og til konvertering af aftastningerne til dertil svarende digitale repræsentationer .