NL7902009A - Radarsysteem. - Google Patents

Description

f *

Aanvrager : HOLLANDSE SIGNAALAPPABATEN B.Y.

7550 GD Hengelo

Korte aanduiding : Badarsysteem

De uitvinding heeft betrekking op een radarsysteem, voorzien van een antenne, welke is opgebouwd uit een reflector en twee, in een verticaal vlak geplaatste stralingontvangst-elementen, en een tweetal, op deze stralingontvangstelementen 5 aangesloten ontvangerkanalen.

Een dergelijk radarsysteem is bekend uit bijvoorbeeld de nederlandse octrooiaanvrage 76.12575· In dit octrooischrift vormt de reflector in samenwerking met een eerste straling- 2 ontvangstelement een nagenoeg cosec -vormig bundelpatroon, 10 terwijl de reflector in samenwerking met het tweede straling- ontvangstelement een bundelpatroon vormt dat nagenoeg samenvalt met het meest in elevatie geörienteerde deel van het eerstge- 2 noemde nagenoeg cosec -vormige bundelpatroon. Met behulp van een dergelijke antenne is in het, in genoemd octrooischrèft beschre-15 ven radarsysteem een vrijwel cluttervrije ontvangst mogelijk gemaakt.

De onderhavige uitvinding beoogt echter met behulp van het in de aanhef omschreven radarsysteem de elevatiehoek van waargenomen doelen te kunnen bepalen. Hiertoe is het radar-20 systeem in combinatie gekenmerkt doordat de beide stralingontvangstelementen in samenwerking met de reflector een vrijwel 2 samenvallend nagenoeg cosec -vormig bundelpatroon vormen en op de beide ontvangerkanalen een fasemeetcircuit is aangesloten voor het meten van het faseverschil Δφ tussen de, door de stra-25 lingontvangstelementen ontvangen signalen, terwijl voorts een , transformatieeenheid aanwezig is om het gemeten faseverschil Δφ om te zetten in de elevatiehoek ε waaronder het doel, waarvan waarvan de ontvangen signalen afkomstig waren, zich bevond.

790 20 0 9 * ^ - 2 - \ • De uitvinding berust op het verrassende effect dat bij een gunstig gekozen reflector en opstelling van de straling-ontvangstelementen zich een éénduidig faseverschil Δφ over een aanzienlijke elevatiehoek ε manifesteert. Zo correspondeert bij 5 een langeafstandsradar, waarbij de frequentie in de L-band is gelegen, een éénduidig gemeten faseverschil Δφ met een elevatiehoek ε tussen 0°-40°, indien de afstand tussen de fasemiddel-punten van de stralingontvangstelementen tussen de 55 en 45 cm is gelegen.

10 Het bepalen van de elevatiehoek door fasemeting is op zich zelf reeds lang bekend. In luchtverkeer-landingssystemen worden dergelijke radar-interferometers toegepast. Hierbij wordt gebruik gemaakt van meerdere stralingontvangstelementen en langs interferometrische weg de elevatiehoek bepaald. De systemen 15 missen echter, juist doordat zij niet van een reflector gebruik maken, de hoge gain die noodzakelijk is om ze in radarsystemen te integreren die geschikt zijn om op grotere afstanden te opereren.

Wordt in het radarsysteem overeenkomstig de uitvinding, 20 zoals deze tot dusverre is aangeduid, veel last van dutter ondervonden, dan worden foutieve fasemetingen verricht en daarmede onjuiste elevatiehoeken verkregen. Vandaar dat fcet wenselijk is om het radarsysteem met de gebruikelijke MTI-voorzieningen uit te rusten. Dit betekent echter, dat, ten einde de fase-25 Informatie in de ontvangen signalen te behouden, gebruik dient te worden gemaakt van quadratuur-fasedeteetoren.

Het zal duidelijk zijn dat de onderhavige uitvinding kan worden toegepast in de meest uiteenlopende actieve, passieve, impuls- en continuous wave radarsystemen en dat het fasemeet-50 circuit in allerlei bekende uitvoeringen kan worden aangewend; in het hiernavolgende zal echter aan de hand van de bijgaande figuur een voorkeursuitvoering worden beschreven.

In deze figuur stelt 1 een, impulsradarzender voor, 2 een antenne en 5 resp. 4 een tweetal ontvangerkanalen.

55 De antenne 2 is opgebouwd uit een reflector 5 en twee, in een 7902009

J

- 3 - verticaal, vlak geplaatste stralingselementen 6 en 7» waarvan het element 6 fungeert als stralingzend- en ontvangstelement en het element 7 slechts als stralingontvangstelement. De in de zender 1 opgewekte radarimpulsen worden via een circulator 8 5 en de antenne 2 uitgezonden, terwijl de echosignalen door de antenne 2 worden ontvangen en in de op de stralingselementen 6 en 7 aangesloten ontvangerkanalen 3 en 4 worden omgezet op middenfrequentbasis. Op de ontvangerkanalen 3 en 4 zijn quadra-tuur-fasedetectoren 9 en 10 aangesloten. Deze detectoren zijn 10 opgebouwd uit een tweetal fasedetectoren 11 en 12 resp. 13 en 14 en een 90°-fasedraaiend element 15 resp. 16, waardoor een fase-detectie met behulp van een met het zendsignaal coherent midden-frequent signaal in twee onderling loodrechte componenten 1^ en resp. 1^ en plaatsvindt. De aldus gedetecteerde signalen 15 worden in een analoog-digitaal converter 17 resp. 18, 19 en 20 in digitale vorm omgezet en toegevoerd aan een digitale MTI-onderdrukkingseenheid 21 resp. 22, 23 en 24. In de van deze MTI-onderdrukkingseenheden afkomstige signalen is alle fase-Informatie bewaard gebleven; deze signalen worden vervolgens 20 toegevoerd aan een fasemeetcircuit 25· Hierin wordt het faseverschil Δφ tussen de, door de stralingselementen 6 en 7 ontvangen signalen bepaald overeenkomstig de relatie 7902009 - 4 - τ2 h reap, log ττ- , de hiermede corresponderende waarden arctg 77- resp.

\ Q1 I, arctg ·~ verschaffen en ten slotte een aftrekschakeling 38 om uit laatstgenoemde waarden het faseverschil Δφ - arctg — - arctg 77- 5 af te leiden. Op het fasemeetcircuit 25 is een transformatie-eenheid 39 aangesloten om het gemeten faseverschil om te zetten in een corresponderende waarde van de elevatiehoek ε waaronder het doel, waarvan de ontvangen signalen afkomstig waren zich bevond. In de onderhavige uitvoering is deze transformatieeenheid 10 uitgevoerd als een impulsmodulator, welke de digitale fasehoek Δφ omzet in een reeks pulsen waarvan het aantal een maat is voor de elevatiehoek ε. Alhoewel de transformatieeenheid op vele manieren kan worden uitgevoerd, bijvoorbeeld door een vast geheugen, is voor deze eenvoudige vorm gekozen opdat naast het op een PPI-15 scherm af te beelden videosignaal een aantal pulsjes kan worden weergegeven om de elevatiehoek van het afgebeelde doel naast het videosignaal van dit doel aan te brengen. Met behulp van de hier beschreven uitvoeringsvorm werd, bij een in de L-band gelegen zendfrequentie, een éénduidig faseverschil Δφ gemeten over het 20 elevatiehoekinterval 0°-40°, indien althans de afstand tussen de fasemiddelpunten van ie stralingselementen 6 en 7 tussen de 35 en 45 cm, d.i. ca. 1,5 λ, werd gekozen.

7902009

Claims (5)

1. Hadarsysteem, voorzien van een antenne, welke is opge bouwd uit een reflector en twee, in een verticaal vlak geplaatste stralingontvangstelementen, en een tweetal, op deze straling-5 ontvangstelementen aangesloten ontvangerkanalen, waarbij het radarsysteem in combinatie is gekenmerkt doordat de beide stralingontvangstelementen in samenwerking met de reflector een vrij- 2 wel samenvallend, nagenoeg cosec -vormig bundelpatroon vormen en op de beide ontvangerkanalen een fasemeetcircuit is aangesloten 10 voor het meten van het faseverschil Δφ tussen de, door de stralingontvangstelementen ontvangen signalen, terwijl voorts een transformatieeenheid aanwezig is om het gemeten faseverschil Δφ om te zetten in de elevatiehoek ε waaronder het doel, waarvan de ontvangen signalen afkomstig waren, zich bevond.

2. Hadarsysteem volgens conclusie 1, waarbij de frequentie van de ontvangen signalen in de L-band is gelegen, met het kenmerk, dat, ten einde een éénduidg gemeten faseverschil Δφ met een elevatiehoek ε tussen 0°-40° te laten corresponderen, de afstand tussen de fasemiddelpunten van de stralingontvangst-20 elementen tussen de 35 en 45 cm is gelegen.

3. Hadarsysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de, in de ontvangerkanalen verwerkte signalen elk in twee onderling loodrechte componenten 1^ en resp. Ig en word-en gedetecteerd en het fasemeetcircuit hieruit overeenkomstig de relatie h h 25 Δφ - arctg — - aretg — het faseverschil Δφ bepaalt.

4. Hadarsysteem volgens conclusie 3» met het kenmerk, dat de signaaleomponenten , , I^ en Qg elk een M^I-keten aan het fasemeetcircuit worden toegevoerd. 7902009 - 6 -

5. Radarsysteem volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de transformatieenheid uit een impulsmodulator bestaat, welke het gemeten faseverschil Δφ omzet in een serie impulsen waarbij het aantal impulsen als een maat voor de elevatiehoek ε 5 geldt. HOLLANDSE SIGNAALAPPARATEN B.V. 7902009