NL8020158A - Werkwijze voor een volgradar ter verkrijging van een groot ondubbelzinnig bereik voor gedetecteerde doelen, onder toepassing van radarpulsen met een hoge herhalingsfrequentie. - Google Patents

Description

[__________________________________________________________________________________:________ . __............. λ ! VO 1910

Werkwijze voor een volgradar ter verkrijging van een groot ondubbelzinnig bereik voor gedetecteerde doelen, onder toepassing van radarpulsen met een hoge herhalingsfrequentie.

De uitvinding heeft betrekking op een in een volgradar van een op zichzelf bekende soort toe te passen werkwijze ter verkrijging van een groot ondubbelzinnig bereik voor een gedetecteerd doel, in welke radar pulsen in serieverband worden uitgezonden met 5 een bepaalde hoge pulsherhalingsfrequentie CfpRp]» sen bepaalds pulslengte (Γ] en een bepaald luisterinterval ft-Tjtusssn twee opeenvolgende pulsen en de draagfrequentie vanaf een puls naar de direct volgende puls in dezelfde serie varieert, waarbij deze pulsen vanaf de ene serie naar de direct volgende serie in dezelf-10 de volgorde opnieuw verschijnen, zodat voor een bepaalde serie in totaal M frequenties verschijnen, waarin de grootheid M zodanig is gekozen, dat M - t > 1/f__„, waarin t de kleinst mogelijke waarde van het luisterinterval (t - 2* J en fppp de frequentie waarmee de pulsseries worden herhaald, voorstellen. Meer in het bijzonder 15 heeft de uitvinding betrekking op een werkwijze waarbij de uitge zonden radarpulsen een hoge PRF-(pulsherhalingsfrequentie] bezitten en waarbij de draagfrequentie vanaf de ene puls naar een andere varieert, zonder dat het bereik van de radar is beperkt tot een bepaald ondubbelzinnig bereik zoals bepaald door de PRF.

20 De meest belangrijke taak van een volgradar is om nadat de positie van een bepaald bewegend doel is vastgesteld, dit doel te volgen, b.v. met betrekking tot zijn afstand, en daarbij informatie te verstrekken omtrent de voortgaande beweging van het doel, zie b.v. Barton "Radar System Analysis" Prentice Hall Electrical 25 Engineering Series 1964, hoofdstuk S, blz,2S3. In bekende volgraaar- stelsels worden radarpulsen uitgezonden met een bepaalde draagfrequentie waarbij de pulsherhalingsfrequentie (PRF3 een zodanige grootte heeft, dat een vanaf een doel gereflecteerde puls binnen - 80 2 0 - Bi I· -* _ _ ____ _________ ___ __ _ - 2 - een tijdsinterval voorafgaande aan het moment waarop de volgende puls wordt uitgezonden is teruggekeerd, het zogenaamde luisterinter-val. De voorwaarde dat een gereflecteerde doelechopuls binnen het luisterinterval moet zijn aangekomen is noodzakelijk aangezien an-5 ders de positie van het doel niet ondubbelzinnig zou kunnen worden gedetecteerd.

Verder was het eerder bekend om zoals volgens de onderhavige uitvinding wordt gedaan, de draagfrequentie van de ene puls naar de andere puls van de radarsignalen die naar een doel worden uitgezon-10 den, te variëren, zie b.v. de Amerikaanse octrooischriften 3.413.634 en 3.372.331. Met een dergelijke frequentieverandering is beoogd te vermijden dat storende echo's de ontvangst beïnvloeden waarbij de lokale oscillator van de radarontvanger gelijktijdig met de uitgezonden pulsen wordt afgestemd en wel op de frequentie 15 van elk van deze pulsen, zodat uitsluitend gewenste echosignalen worden gedetecteerd en ongewenste storende echo’s geen invloed uitoefenen. 3ij bekende volgradarstations waarbij van dit principe gebruik wordt gemaakt, bestaat echter de beperking door de voorwaard e dat de pulsherhalingsfrequentie (PRF) zodanig dient te zijn 20 dat een echopuls terugkeert binnen het luisterinterval.

Zoals in het voorafgaande in het kort werd opgemerkt, is de PRF van de radar, de herhalingsfrequentie van de uitgezonden pulsen, van overwegend belang voor een ondubbelzinnige berekening van het doel dat door de radar moet worden gevolgd, b.v. ten aanzien van 25 afstand, de hoekpositie, of de snelheid. Wanneer het doel zich binnen een zekere korte afstand van de antenne verwijderd bevindt, kan voor de PRF van de radar een betrekkelijk hoge waarde worden gekozen zonder dat het risico van dubbelzinnigheid ontstaat, terwijl indien de doelsafstand groot is, de waarde van de PRF voldoende laag 30 dient te worden gekGzen. Meer in het bijzonder geldt dat het 'zogenaam de ondubbelzinnigheidsbereik is gegeven door Ro = c'2fppp, waarin fppp de pulsherhalingsfrequentie voor de uitgezonden radarpulsen en c de lichtsnelheid voorstellen, wegens welke reden voor een ondubbelzinnige detectie van de dosisafstand moet worden voldaan aan 35 de voorwaarde fn__ 4 c/2Rc.

» Kr p ^ 5 * v W* *£» ·* - 3 -

In een volgradar is het echter gewenst dat de waarde van de fp^p zo hoog mogelijk kan worden gehouden, zodat het doel beter kan worden gevolgd. Een hoge waarde betekent dat de informatie omtrent de doelpositie vaker wordt ontvangen dan in het geval waarin 5 pulsen met een lage waarde voor de fp^p worden uitgezonden. Ander zijds betekent een hoge PRF-waarde, volgens het bovenstaande, dat het ondubbelzinnige bereik klein is, hetgeen kan inhouden, dat een gereflecteerde puls niet kan worden gedetecteerd en dat dubbelzinnigheid omtrent de doelsafstand kan ontstaan. Deze twee conflicte-10 rerende eisen vormen het basisprobleem voor de uitvinding welk pro bleem door middel van de voorgestelde werkwijze moet worden opgelost. Een voorwaarde is, dat de doelsafstand vanaf het begin bekend is met een nauwkeurigheid gelijk aan _+ 1/2 (ct/2), waarin t de lengte van het luisterinterval voorstelt.

15 Volgens de uitvinding worden radarpulsen uitgezonden waarvan de draagfrequentie volgens een op zichzelf bekende wijze van puls tot puls varieert en wel volgens een bepaald willekeurig gekozen patroon. Het aantal van de gekozen frequenties M van totaal N toegan-kelijken, vormt een pulsserie met een bepaalde tijdJengte correspon-20 derende met een zekere feitel'ijke doelsafstand die vanaf het begin bekend is. Een zeker dubbelzinnigheidsbereik wordt dan verkregen dat groter is dan de doelsafstand en hetwelk is gedefinieerd als de tijd tussen twee uitgezonden pulsen met dezelfde draagfrequentie, vermenigvuldigd met de factor c/2. De pulsseries worden na elkaar 25 uitgezonden met een zekere frequentie, de zogenaamde frequentieher- halingsfrequentie -F_„p. Wanneer het doel zo ver is bewogen, dat de tijd tussen de pulsen met dezelfde draagfrequentie niet voldoende is om een ondubbelzinnige afstandsbepaling te verkrijgen, wordt een nieuwe pulsserie gekozen met een groter aantal draagfrequenties 30 Μ ^N, waarbij de frequentiehernalingsfrequentie wordt verlaagd en een groter ondubbelzinnigheidsbereik (c/2 f pp) wordt verkregen.

De werkwijze is volgens de uitvinding daardoor gekenmerkt, dat al de gedetecteerde doelsafstand volgens een op zichzelf bekende 35 methode wordt gemeten met een nauwkeurigheid die overeenkomt met 8020158 - 4 - tenminste de helft van een luisterinterval (t -?), waarbij aen zekere beginwaarde Rq wordt verkregen, b) een bepaalde waarde van de frequentieherhalingsfrequentis fp^p wordt gekozen, zodanig, dat wordt voldaan aan de voorwaarde c/2ppp 5 > R0- c) nadat een of meer pulsseries zijn uitgezonden en de bijbehorende doelechopulsen behorende bij een zekere serie zijn ontvangen, wordt een nieuwe meting van de doelsafstand uitgevoerd, zodat een nieuwe waarde wordt verkregen, indien de gemeten afstand R^ > Rk is, 10 waarin Rk de hoogste waarde is waarvoor wordt voldaan aan c/2 f , · . γΚγ > Rk.yten nieuwe serie met hetzelfde aantal M frequenties en dezelfde volgorde als voordien, wordt uitgezonden terwijl indien R^ > Rk, een nieuwe pulsserie wordt uitgezonden met een groter aantal > M frequenties corresponderende met een lagere waarde cp 15 de frequentie fpRF·

De uitvinding zal in het onderstaande nader worden verduidelijkt met verwijzing naar de tekening, waarin:

Fig.1 een diagram voorstelt van radarpulsen die op verschillende momenten worden uitgezonden en met verschillende frequenties, 20 volgens de voorgestelde werkwijze;

Fig.2 - 4 schema’s ter illustratie van uitgezonden en ontvangen radarpulsen volgens de werkwijze voorstellen;

Fig.5 een blokschema voorstelt van het zend/ontvanggedeelte van een volgradar, waarin de werkwijze volgens de uitvinding wordt 25 toegepastj en

Fig.6 een schema weergeeft ter illustratie van de zender en ontvangerpulsen afkomstig van en gaande naar het zend/ontvanggedeelte volgens fig.5, bij verschillende doelposities.

Fig.1 toont een schema waarin een aantal M uitgezonden radar-30 pulsen P1, P2, ... PM zijn weergegeven. Elke puls heeft een lengte Τ', een draagfrequentie f^, fj, ··· f^, die onderling verschillend zijn. De periodetijd, d.i. de tijd tussen twee pulsen met dezelfde draagfrequentie, is aangsduid door T. De tijd tussen de uitzending van twee pulsen met verschillende frequenties, b.v. f^ en fis 35 aangeduid door t, waar bij het luisterinterval t - Γ* = t. In fig.1 8020158 + Λ - 5 - is de pulstijd ~ terwille van de duidelijkheid overdreven groot weergegeven. Het luisterinterval vormt het tijdsinterval wanneer een vanaf het doel gereflecteerde met een bepaalde frequentie uitgezonden puls kan worden ontvangen en correct aangegeven voor het • 5 meten van b.v. de doelsafstand. Verder geldt, dat de pulsherhalings- frequentie fnD[_ * 1/t en de zogenaamde frequentieherhalingsfrequen-tie f_a_ β 1/T, waardoor wordt aangegeven de frequentie waarmee pulsen met dezelfde draagfrequentie het vroegst terugkeren.

In pulsradarstelsels was het eerder bekend om de draagfrequen-10 tie van een ene uitgezonden radarpuls naar een andere gaande te variëren. De PRT van de radar is in een dergelijk stelsel echter zodanig gekozen' dat het luisterinterval t - T voldoende is om te bereiken, dat de echo afkomstig van b.v. de puls P1 [frequentie f^] vanaf het doel, in tijd zal zijn teruggekeerd in de radaront-15 vanger voordat de volgende puls P2 (frequentie f^l wordt uitgezon den. De pulsherhalingsfrequentie fppp dient derhalve te worden aangepast aan de huidige doelsafstand.

Volgens de onderhavige uitvinding worden evenals bij een bekend stelsel de radarpulsen uitgezonden met onderling ongelijke 20 frequenties, echter met een zodanig hoge pulsherhalingsfrequentie fppp dat slechts een deel van de doelsafstand, de zogenaamde doel-apertuur ^ c/2f___ die bij een bekende doelpositie behoort, wordt aangegeven, d.w.z. de werkwijze is slechts toepasbaar in een volgradar.

25 In de eerste plaats wordt een ruwe schatting gemaakt van de doelsafstand in de radar, b.v. door een willekeurige vorm van aanwijzing een en ander op een bekende manier. Dan wordt een zekere waarde s Ro verkregen. Hierna wordt voor de frequentieherhalings- frequentie f ‘ t een zodanige waarde gekozen dat c/2 f __ > Ro ..(1), 1 ’ ^ 2Ro ^Kr 30 d.i. -- = T> ——- hetgeen aanduidt, dat het ondubbelzinnigheios- 1FRF c bereik groter dient te zijn dan de geschatte waarde op de doelsafstand Ro. De Keuze van ίΊ verschillende frequenties die periodiek en in dezelfde volgorde worden herhaald, bepaalt een aantal puls-35 series, waarbij elke serie M verschillende frequenties bevat en die 8020158 ♦ * - 6 - worden herhaald met de frequentie -fFRp- De tijdafstand t tussen twee opeenvolgende pulsen met verschillende frequentie bepaalt een zekere PRF-waarde fRRp die met de uitzondering die in het onderstaande zal worden behandeld, constant zou moeten zijn. De kleinste tijds-5 afstand tussen twee pulsen die dezelfde frequentie hebben, bepaalt de frequentieherhalingsfrequentie fpRp.

Het is de bedoeling dat de werkwijze volgens de uitvinding wordt toegepast in een volgradar, dat is een radar die nadat een zeker doel is gedetecteerd, d.w.z. de doelsafstand is bekend, het 10 doel zal volgen. De radar zal dan pulsen uitzenden met een vaste pulslengte 'T en met een continu variabele PRF.

Bovendien dienen in de radar N vaste frequenties beschikbaar te zijn met Μ^,Ν, waarin N het aantal frequenties is die bij het volgen worden uitgezonden. Zoals vollediger in het onderstaande zal 15 worden beschreven is een besturingsinrichting aanwezig die is inge richt om bepaalde situaties te berekenen alsook om de stuursignalen af te geven aan de zenders en ontvangers.

Aangenomen wordt dat de radar een zeker doel heeft gevangen en een ruwe schatting heeft gemaakt van de doelsafstand Ro. Hierna . 20 wordt een frequentieherhalingsfrequentie fpRR zodanig gekozen, dat wordt voldaan aan de voorwaarde c/2 f,-oc > Ro ... (1).

FRF

Een zeker kleinste luisterinterval tm tussen twee uitgezonden pulsen wordt bepaald en de waarde van tm wordt gekozen met betrekking tot een zeker tijdsverlies zoals frequentievariatietijd 25 en hersteltijd voor de ontvanger. Het aantal gekozen frequenties M wordt zodanig bepaald, dat Ht < 1/f__,. ... (2), waardoor

m FRF

geldt dat Rn < c Mt /2 ^ c/2 fcoc.

® om FRF

De voorwaarde C1) houdt in dat voor een zekere gekozen waarde van fppp esn zeker ondubbelzinnigheidsbereik c/2 fRRR Cin het 30 algemeen geldend voor een pulsradar) is verkregen. Voor een zekere doelsafstand geldt aldus dat f_RR een zodanige waards heeft, dat dit ondubbelzinnigheidsbereik geldend kan zijn voor de gemeten doelsafstand R . De voorwaarde (2) beperkt de grootte van het aantal gekozen frequenties H. Een derde voorwaarde is dat het deel aan-35 wezig moet zijn in een doelapertuur, d.i. voor enig geheel getal π 8020158 -« » - 7 -

moet gelden — + ^ + £] = 2Ro ... (3), waarin £ een maat is ^FRF

voor de tijdsmarge voor een echopuls totdat een nieuwe waarde van M zal worden gekozen.

5 De factor 1/MfpRf. vormt een uitdrukking voor de tijd tussen twee opeenvolgende radarpulsen met verschillende frequenties. De factor n is een aanduiding voor het aantal pulsen die worden uitgezonden tussen een bepaalde zendpuls (deze wordt niet meegeteld) en het moment waarop de doelechó zoals ontstaan uit de zendpuls is ont-10 vangen, De factor n/MfpRp is dan een uitdrukking voor de tijd die de som is van de uitgezonden en gereflecteerde pulsen, waarbij de factor (^ + £ ) <£ luisterinterval bij deze tijd wordt opgeteld.

In fig.2 zijn schematisch en op verkleinde schaal weergegeven zend-pulsen en ontvangpulsen met onderling verschillende frequenties die 15 binnen een pulsserie voorkomen. Het bovenste gedeelte van fig.2 is illustratief voor het zendmoment waarop de zendpuls met de frequentie f,j de antenne A verlaat waarbij is aangenomen dat de puls met de frequentie f^ een doel m heeft bereikt. Het ondergedeelte is illustratief voor de ontvangst van een echopuls met de frequentie 20 f7 gedurende het tijdsinterval T1 -Έ* tussen twee zendpulsen. In fig.2 is n = 6 hetgeen correspondeert met het aantal pulsen die worden uitgezonden gedurende de tijd vanaf het moment waarop de puls met de frequentie f^ wordt uitgezonden tot het moment waarop de puls met de frequentie f^ zou moeten zijn ontvangen.

25 Fig.3 is een tijdsdiagram ter illustratie van de zendpulsen en ontvangpulsen die resp. afkomstig zijn van en gericht zijn naar het antennestelsel van de radar. Het diagram geeft een aanduiding van de plaats van de zendpulsen en ontvangen echopulsen op ds tijden to, to + t, to + 2t enz., waarbij tr het referentietijdstip 30 vormt (aangegeven door de onderbroken lijn) en hetwelk het tijdstip vaorstelt waarop de zendpuls en de ontvangpuls niet met elkaar moeten samenvallen teneinde detectie in de ontvanger mogelijk te maken. Op het tijdstip to (fig.3a) is de tijdplaats van de zendpulsen zodanig, dat de puls met de frequentie f^ juist zou zijn uitgezonden 35 nadat de pulsen met de frequenties f^, fq, ... f j. enz. zijn uitge- a 0 2 0 1 5 8.......

♦ - 8 - zonden. Aangenomen is dat op hetzelfde moment (to] de ontvangpuls met een frequentie f^ op zijn beurt de antenne zal bereiken en in de ontvanger worden gedetecteerd voordat de ontvangpulsen met de frequenties f^ enz' aankomeri· Ee zendpulsen met de frequenties 5 f ... fg enz. hebben een constante PRF, d.w.z. het tijdsinterval t is constant. Voor de zendpulsen met de frequentie f^3> .... is aangenomen dat het doel zich met een constante snelheid verwijdert, zodat indien de tijdsafstand tussen b.v. de pulsen^g en f ^ gelijk is aan t + Δ t, de corresponderende tijdsafstand tussen de pulsen 10 f12 en f^ gelijk zal zijn aan t + 2Λ t enz. Wanneer gedurende het tijdsinterval t - T wordt gedetecteerd, is de ontvanger afgestemd op de frequentie f ^ welke wordt gedetecteerd waarbij een waarde van de doelsafstand R1 kan worden bepaald aangezien het moment waarop de puls f 4 wordt uitgezonden bekend is. Op het tijdstip to + t 15 Cfig.3b] is de puls f^g juist uitgezonden en de ontvanger is afge stemd, zodat de puls f gedurende een nieuw tijdsinterval t - ^ kan worden gedetecteerd, waarbij een nieuwe waarde R2 voor de doelsafstand wordt verkregen. Op het tijdstip to + 2t (fig,3c) wordt de puls f^g uitgezonden echter gelijktijdig met het moment waarop de 20 ontvangpuls f12 binnenkomt, hetgeen inhoudt dat de ontvangst en uitzending gelijktijdig plaats vinden. Hierbij wordt het zendpa-troon onderbroken en door middel van de feitelijke waarde van de doelsafstand en volgens de voorwaarde (1] - (3) wordteen nieuwe schatting van fppp en M gemaakt. Als een alternatief kan een ver-25 andering van de pulsherhalingsfrequentie fpRF worden doorgevaerd.

De verandering van f_QC en M zal in de praktijk plaats vinden met Γγ\Γ een lage frequentie indien de afstandsapertuur niet te klein is (b.v. tenminste 100 m], aangezien feitelijke doelsnelheden kleiner zijn dan b.v. 1000m/s. Met de bij wijze van voorbeeld gegeven waar-30 den wordt de frequentie voor het bijwerken van fpRp en M kleiner dan 10 Hz. Dit kan worden beschouwd als zijnde een verwaarloosbare verstoring van de radarfunctie indien fpRp bv. groter is dan 1 kHz.

Wanneer de gemeten doelsafstand is gelegen dicht bij een waarde R = Rk, zodat aan de ongelijkheid (1) niet langer wordt vol-35 daan, vindt niet langer een ondubbelzinnige detectie van de ont- 8020158 -* * - 9 - vangpulsen plaats. Fig.4 is bedoeld als een illustratie voor deze situatie. Volgens fig.4a is de zendpuls f ^ juist uitgezonden en de ontvangpuls f g die correspondeert met de zendpuls binnen dezelfde pulsserie, staat op het punt om aan te Komen en te worden ge-5 detecteerd. Deze detectie zal correct zijn, aangezien de ontvang puls ondubbelzinnig correspondeert met de doelsafstand, aange-lo zien is verondersteld, dat al de frequenties in een serie van pulsen f., ... f,e, zijn uitgezonden en gereflecteerd. Volgens fig.4b Ί lb welKe illustratief is voor de situatie ten tijde to + t wordt op- 1G nieuw een zendpuls f._ uitgezonden in een nieuwe serie van pulsen lb f., ... f,D en de ontvangpuls f._ komt aan·. De eerdere ontvangpuls Ί lb lb f^g geeft dan een ondubbelzinnige en correcte waarde voor de doelsaf stand R. Op de tijd to + 2t geeft echter fig.4c aan dat voor de zendpuls f in de nieuwe serie^tijd is om te worden uitgezonden .15 voordat de ontvangpuls f^g iet .. de eerdere serie is ontvangen en een detectie van de doelsafstand is gegeven. De ontvangpuls f geeft derhalve een foutieve waarde van de doelsafstand die te Klein zal zijn. De zendpuls f^5 zou derhalve dienen te worden verworpen en een nieuwe serie met een groter aantal frequenties zou moeten 20 worden gestart, b.v. een serie f fg-^ ··· Zelfs in dit geval zal het zendpatroon worden onderbroken en een nieuwe schatting van fpRp en N wordt gemaakt volgens het bovenstaande.

Fig.5 toont een blokschema van het zend/ontvanggedeelte in een volgradar waarin de werkwijze volgens de uitvinding wordt toege-25 past. De antenne-eenheid A van de radar kan b.v. bestaan uit een vaststaande niet-gerichte stralingsantenne die is verbonden met een duplexer SN die bestaat uit een circulator. Volgens een op zichzelf bekende uitvoering is de duplexer verbonden met een zendeenheid S en een mengtrap B waarvan de uitgang is verbonden met de middenfre-30 quentversterker NF. Net de mengtrap 3 is verbonden een lokale oscil lator LO die een signaal uitzendt waarvan de frequentie is gegeven als de som van een gekozen middenfrequentie f^p en een bovenfrequentie f. . Net de zendeenheid S en met de lokale oscillator LO is ver-k bonden een besturingseenheid SE die zekere bepaalde spanningsniveaus 35 v1, v2, ... vN als besturingssignalen aflevert. Verder is met de ...a 0 2 0.1 58 .

- 10 - besturingseenheid SE en met de uitgang van de middenfrequentverster-ker MF verbonden een signaalbehandelingseenheid S^^^gaafnde van de binnenkomende doelechopulsen de doelsafstand R te berekenen.

De in fig.5 weergegeven eenheden corresponderen met die van een 5 conventionele niet-coherente pulsradar met uitzondering van de be sturingseenheid SE en de zendeenheid S samen met de lokale oscillator LO, welke twee laatstgenoemde eenheden anders zijn ontworpen echter in principe dezelfde functie vervullen als in een conventionele pulsradar, zie b.v. Barton, blz.383 - 384.

10 De zendeenheid S kan b.v. omvatten een spanningsbestuurde oscillator, een zogenaamde VCO van een op zichzelf bekende uitvoering, die de besturingssignalen v1, v2, ... vanaf de besturingseenheid SE ontvangt. De zendeenheid S ontwikkelt pulsvormige zendsigna-len met de pulsherhalingsfrequentie fpRp en de pulslengte Ί!, waar-15 bij de draagfrequentie van elk van de pulsen onderling verschilt en is bepaald door de ontvangen niveaus v1, v2, ... v(1. De synchronisatie- en de correcte pulslengte worden volgens een op zichzelf bekende wijze verkregen door middel van synchroniseerpulsen afkomstig van de besturingseenheid SE. Aldus wordt een serie van pulsen 20 met de M frequenties fn (n = 1, 2, ... M) afgegeven aan de duplexer waarbij de draagfrequentie van één puls naar een andere gaande wordt veranderd volgens een gekozen patroon zoals in het voorafgaande is beschreven, vgl. fig.2. Voor synchroniseerdoeleinden kan de zendeenheid b.v. omvatten een niet weergegeven poortketen die 25 wordt bestuurd door de pulsen met de lengte T en de pulsherhalings frequentie fppp.

De lokale oscillator L0 omvat, evenals de zendeenheid S, b.v. een spanningsbestuurde oscillator VCO die aan de mengtrap pulsvormige signalen af levert met de frequentie f^p + f^, waarin f^p 30 de gekozen middenfrequentie en k een geheel getal n zijn, die aan het begin van elke pulsserie in de besturingseenheid SE wordt gekozen in afhankelijkheid van het aantal !Ί van gekozen frequenties fn tn = 1, 2, ... M) en de berekende doelsafstand R.

In de fig.Sa - 5c zijn voor verschillende tijden to, tc + t, 35 to + 2t voer de draagfrequentie [resp. fn en fk) van resp. de zend- 8020158 » * - 11 - pulsen en de ontvangpulsen de rangordegetallen n en K aangegeven.

Ten tijde to wordt volgens fig.6a de frequentie (n = 2) uitgezonden en de puls met de frequentie fg zou juist naar het doel worden gereflecteerd (onderbroken lijn]. 0e pulsen met de frequenties fg -5 f vormen echopulsen en de puls met de frequentie f^ zou juist zijn ontvangen en gedetecteerd. De lokale oscillator L0 volgens fig.5 zou aldus een signaal ontwikkelen met de frequentie f^p + f^4 (k * 14). Ten tijde to + t wordt een puls met de frequentie f^ (n == 1) uitgezonden en een echopuls met de frequentie f^ zal worden 10 ontvangen, om welke reden de frequentie van de lokale oscillator zou moeten zijn f^p + f13. Ten tijde to + 2t (fig.6c) wordt een nieuwe serie van zendpulsen gestart beginnende met de zendpuls met de frequentie f,-, (M = 16], terwijl de lokale oscillator een sig-naai f^p + f^ ontwikkelt corresponderende met de zendpuls met de 15 frequentie f^ vanaf de voorafgaande serie. Bij het voorbeeld vol gens de fig.Ba - Sc is aangenomen dat de doelsnelheid in vergelijking met de pulsherhalingsfrequentie f zo laag is, dat het doel geen tijd heeft om buiten een luisterinterval 1/fp^p te bewegen gedurende de tijd waarin een serie van pulsen f^, ... f^g wordt uit-20 gezonden en ontvangen.

De vanaf het begin berekende doelsafstand Ro wordt toegevoerd aan de besturingseenheid SE. Deze berekent op grond van deze waarde en volgens de bovengegeven voorwaarden (1), (2) en (3) een eerste waarde van de frequentieherhalingsfrequentie fp^p en daarna 25 het aantal van de draagfrequenties M. In de besturingseenheid is opgesbgen een aantal tabellen waarbij elke tabel een aantal frequenties bevat, b.v. (11, ... (Ij ^.N, waarbij het aantal dj afhankelijk is van een bepaalde doelsafstand Rj. Na keuze van een zekere tabel die de frequenties f^, f^, ... f^ bevat corresponderende met 30 de doelsafstand Rj (j = 0 vanaf het begin], geeft de besturingseen heid SE de spanningsniveaus vl, ... vilj en de niveaus ui, ... uilj af aan resp. de zendeenheid S en de lokale oscillator LD. Hierna wordt de afwijking Δ R in de doelsafstand ten opzichte van de oorspronkelijke waarde Ro berekend. Sij het einde van elke pulsserie 35 wordt vastgesteld of de nieuwe waarde Rj zodanig is, dat dezelfde 8020158 - 12 - pulsseris senmaal opnieuw Kan worden uitgezonden, en een bereKening van een nieuwe Rj wordt uitgevoerd. Indien deze nieuwe waarde met betrekking tot de gekozen waarde van 1/fpRp te groot is, wordt een nieuwe pulsserie gekozen uit een tabel die een aantal draagfrequen-5 ties f^, ... fpy bevat dat groter is dan dat van de voorafgaande serie.

De voorgestelde werkwijze geeft de volgende voordelen: een hoog oplossend vermogen kan worden verkregen met een korte pulslengte (T], hetgeen gecombineerd met een hoge PRF een hoge data-10 snelheid en een hoge arbeidsfactor geeft. Dit is een voordeel dat speciaal geldt voor halfgeleiderzenders.

De frequentie verschuiving in de draagfrequenties (de zogenaamde frequentieflexibiliteit) geeft een geringe vermindering in vuurgeleidingsradar en een verbeterde congestieweerstand. Smalle 15 bandinterferentie afkomstig van andere objecten dan het doel, is in de praktijk onmogelijk, aangezien de werkelijke ontvangfrequen-tie voor deze objecten onbekend is.

Een gering pulseffect is mogelijk als de arbeidsfactor hoog is. Bovendien is als gevolg van de frequentieverschuiving een 20 breed frequentiespectrum gegeven. Deze eigenschappen geven een be trekkelijk ’’rustige” radar. Bovendien geldt dat evenals bij bekende radarstelsels, zoals in de inleiding zijn genoemd, geen interferentie afkomstig van nabij gesitueerde reflecties, zoals b.v. grond-clutter, wordt verkregen als gevolg van de frequentieverschuiving.

8020158

Claims (5)

1. Werkwijze voor het in een valgradar verkrijgen van een groot ondubbelzinnig bereik voor een gedetecteerd doel, waarbij radarpulsen in series worden uitgezonden met een zekere hoge puls-herhalingsfrequentie (fQQ.J, een zekere pulslengte Cΐ3 en een ze-5 ker luisterinterval Ct - Έ*) tussen twee opeenvolgende pulsen, waar bij de draagfrequentie vanaf een ene puls naar de direct volgende en in eenzelfde serie verandert, waarbij deze pulsen echter vanaf de ene serie naar de naastvolgende echter in dezelfde volgorde opnieuw verschijnen zodat voor een bepaalde serie in totaal M fre-10 quenties verschijnen? waarin het aantal Cl zodanig is gekozen dat M - t > 1/f„_, en waarin t de kleinste waarde van het luister-m FRF m interval Ct - T ) en fp^p de frequentie voorstellen waarmee de pulsseries worden herhaald, met het kenmerk, dat a3 de gedetecteerde doelsafstand volgens een op zichzelf bekende 15 wijze wordt gemeten met een nauwkeurigheid corresponderende met ten minste de helft van een luisterinterval (t - l }, waarbij een zekere beginwaarde Rq wordt verkregen, b) een zekere waarde van de frequentieherhalingsfrequentie fpRp zodanig wordt gekozen dat wordt voldaan aan de voorwaarde c/2 "fp^p 20 > R0. c) nadat een of meer pulsseries zijn uitgezonden en de corresponderende doelechopulsen behorende bij een zekere serie zijn ontvangen, een nieuwe meting van de doelsafstand wordt uitgevoerd, zodat een nieuwe waarde wordt verkregen^indien de gemeten afstand > Rk 25 is, waarin Rk de hoogste waarde is waarvoor geldt dat c/2f,_01_ > Rk wordt sen nieuwe serie met hetzelfde aantal ΙΊ frequenties en met dezelfde volgorde als in het voorafgaande, . uitgezonden, terwijl indien R^ "> Rk is, een nieuwe pulsserie wordt uitgezonden met een groter aantal > f* frequenties corresponderende met een lags-30 re waarde van de frequentie fpRp·

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het aantal M van frequenties in een pulsserie en de waarde van de frequen- 8 0 2 fl 15 8.........

3 W ^ .. __ __ ___ , - —... - - 14 - tie f D)_ zodanig zijn gekozen dat voor een willekeurig geheel getal n geldt dat n/Mfppp + t + & - 2Ro/c waarin £ > 0 een maat is voor de tijdmarge voor een binnenkomende 5 doelechopuls tot de dichtst bij zijnde uitgezonden radarpuls en n het aantal pulsen is dat wordt uitgezonden gedurende da tijd vanaf een zendpuls tot het moment waarop de echo voortvloeiende uit deze zendpuls is ontvangen, 9020158 -/£Ξ- vo 1910 Gewijzigde Conclusie : Werkwijze voor het in een vo^gradar verkrijgen van een groot ondubbelzinnig bereik voor een gedetecteerd doel, waarbij radarpul-sen worden uitgezonden in series met een zekere hoge pulsherhalings-frequentie (fRRp3, een zekers puls lengte (Τ') en een zeker luister-5 interval (t -Γ) tussen twee opeenvolgende pulsen, waarbij de draag- frequentie vanaf één puls naar de direct volgende gaande in dezelfde serie varieert, welke pulsen echter vanaf een serie naar de direct volgende gaande in dezelfde volgorde opnieuw verschijnen, zodat voor een zekere serie in totaal M frequenties verschijnen, waar- 10 in het aantal M zodanig is gekozen dat Pit i 1/fen waarin t m FHr m de kleinste waarde van het luisterintervai (t - 2Γ) en f___ de fre- rKr quentie voorstellen waarmee de pulsseries worden herhaald, met het kenmerk, dat a) de gedetecteerde doeIsafstand volgens een op zichzelf bekende 15’ wijze wordt gemeten met een nauwkeurigheid corresponderende met tenminste de helft van een luisterintervai (t - L ), waarbij een zekere beginwaarde Rq wordt verkregen, b) een zekere waarde van de frequentieherhalingsfrequentie fRRF zodanig wordt gekozen dat wordt voldaan aan de voorwaarde c/2fpRF >

20 R , o c) nadat een of meer pulsseries zijn uitgezonden en de corresponderende doelechopulsen behorende bij een zekere serie zijn ontvangen, wordt een nieuve meting van de doelsafstand uitgevoerd zodat een nieuwe waarde R wordt verkregen, waarbij indien de gemeten afstand

25 R,| < Rk is, waarin Rk de hoogste waarde is waarvoor geldt dat c/2fpRp > Rk, een nieuwe serie wordt uitgezonden met hetzelfde aantal M frequenties en met dezelfde volgorde als daaraan voorafgaand, terwijl indien R > Rk is, een nieuwe pulsserie wordt uitgezonden met een groter aantal > M frequenties corresponderende met een 30 lagere waarde van de frequentie f_„_, en ΓΓνΓ d) het aantal M frequenties in een pulsserie en de waarde van de 8020158 frequentie fpRp zodanig zijn gekozen, dat voor een willekeurig geheel getal n geldt dat n/W + T + <£ = 2Ro/c FKr waarin £ > o een maat is voor de tijdmarge voor een binnenkomende 5 doelechopuls tot de dichtstbij zijnde uitgezonden radarpuls en n het aantal pulsen is dat wordt uitgezonden gedurende de tijd vanaf een zendpuls tot het moment waarop de echo voortvloeiend uit deze zendpuls wordt ontvangen. 8020158