NL8203185A

NL8203185A - Pulsdopplerradarapparaat.

Info

Publication number: NL8203185A
Application number: NL8203185A
Authority: NL
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1981-08-14
Filing date: 1982-08-13
Publication date: 1983-07-01
Also published as: FR2522414B1; GB2115252A; IT8221459A0; IT1151229B; DE3132268C1; FR2522414A1; GB2115252B

Description

Ν.Ο. 31037 β·ΗΡ|

Pul sdopplerradarapparaat.

De uitvinding heeft betrekking op een pulsdopplerradar-apparaat met een schakeling voor het onderdrukken van vaste tekens en met een veranderbare pulsherhalingsfrequentie (pef).

Overeenkomstig het streven om de antennes van radarapparaten 5 zo klein mogelijk te kunnen maken, wordt de frequentie van de radar-zender zo hoog mogelijk ingesteld voorzover de te verwachten atmosferische omstandigheden en de technologie dit toelaten, De behoefte om met zo hoog mogelijke zendfrequenties te werken is bij hoogte-bepalende radarapparaten als gevolg van de zonder meer grotere 10 antenne nog sterker. Aan deze wens zijn reeds daar limieten gesteld waar radarapparaten niet slechts in het nabije gebied maar ook voor gemiddelde afstandsbereiken zoals bijvoorbeeld 100 km, ingesteld moeten worden. Tegenover de vergroting van de reikwijdte in samenhang met vermindering van de pulsherhalingsfrequentie (PEP) staat 15 als nadeel de verslechtering van het onderdrukken van dopplerfre-quenties van ongewenste signalen van langzaam bewegende doelen als gevolg van de vermindering van de onderste grenssnelheid. Bij vermindering van de pulsherhalingsfrequentie ontstaat namelijk bij een gelijke relatieve poolbreedte van de schakeling voor het onderdrukken 20 van vaste tekens ook een vermindering van de absolute ondergrensfrequentie, die maatgevend is voor de ondergrenssnelheid. Anderzijds staat tegenover de verhoging van de ondergrensfrequentie, die een vermindering van de doorlaatbreedte van het filter voor vaste-teken onderdrukking tot gevolg heeft, een ontoelaatbare verslechtering van 25 de blinde-snelheidverhouding.

Aan de hier onderling strijdige eisen volgens de vergroting van de reikwijdte van het radarapparaat en de verbetering van de onderdrukking van signalen van langzaam bewegende doelen kan niet ; meer door een compromis tegemoet gekomen worden.

30 Men kan echter een pulsdopplerradar overwegen waarbij voor het ontdekken van nabij gelegen doelen met een hoge zendfrequentie en een eveneens hoge pulsherhalingsfrequentie en voor het detecteren van verwijderde doelen met een lage zendfrequentie en een eveneens lage pulsherhalingsfrequentie gewerkt wordt. De bedrijfsresultaten 35 van een dergelijk radarapparaat zijn weliswaar goed, de technische kosten daarvoor zijn echter hoog.

Aan de uitvinding ligt de opgave ten grondslag om voor .een 8203185 » ‘ * . ----— -2- ϋΗΜΗΗΦ pulsdopplerradarapparaat van de in de aanhef genoemde soort een manier aan te geven om met verantwoorde kosten ook bij radarappara-ten, die met een hoge zendfrequentie werken en die voor een gemiddelde reikwijdte uitgevoerd zijn, een goede onderdrukking van doe-5 len die met een kleine snelheid bewegen, te bereiken zonder dat het optreden van restclutter verhoogd en het optreden ran van ovecreikwijd-ten afkomstige signalen begunstigd wordt. Aan deze opgave wordt volgens de uitvinding hieraan voldaan dat voor het onderdrukken van langzame doelen een reikwijdtevervlechting door periodieke wisseling 10 van de pulsherhalingsfrequentie binnen elke doelbestrijkingstijd uitgevoerd wordt zodanig dat onder toepassing van meerdere gemeenschappelijke systeemcomponenten (zender, antenne, enz.) van het radarapparaat een overeenkomtig de PRF-wisseling in een nabij gebied en een ver gebied verdeelde signaalverwerking plaatsvindt 15 doordat tijdens het uitzenden van radarsignalen van hoge pulsherha-lingsfrequentie bij een hoge ondergrensfrequentie van de vaste-tekenfilters slechts het nabije gebied en tijdens het uitzenden van radarsignalen met een lage pulsherhalingsfrequentie uitsluitend het verre gebied gewaardeerd wordt.

20 Aan de verdeling van het radaromvattingsgebied in een nabij en een ver gebied ligt een vervlechting van de pulsen met twee wezenlijk van elkaar verschillende pulsherhalingsfrequenties ten grondslag, waarbij van een gemeenschappelijke zendfrequentie uitgegaan wordt. De hoge pulsherhalingsfrequentie is hierbij bij 25 voorkeur ten minste ongeveer dubbel zo groot als de lage pulsherhalingsfrequentie. De hoge pulsherhalingsfrequentie kan ook een groter geheeltallig veelvoud van de lage pulsherhalingsfrequentie zijn. Als gevolg van het toepassen van een hoge pulsherhalingsfrequentie, waardoor de reikwijdte van het radarapparaat tot een 30 nabij gebied beperkt is, ligt de ondergrensfrequentie van de vaste-tekenfilters in het ontdekkingsgebied zo hoog dat langzaam bewegende doelen onderdrukt worden. Hierbij kan aangenomen worden dat langzame bewegingen bij de bodem op afstand buiten het nabije gebied achter bodemnuanceringen verdwijnen. Daardoor zijn extra 35 maatregelen -roar het verre gebied voor de onderdrukking van deze langzame bewegingen overbodig. Door toepassing van dubbele ophef-schakelingen wordt een voldoende hoge grensfrequentie van de vastê-tekenfilters verkregen.

Volgens een voordelige verdere uitvoering van de uitvinding 40 wordt tijdens een doelbestrijkingstijd (TOT) tenminste een groep *ï i\ ^ * p K.

r ____ .... I ι· Λρ ϊ

-3- flBMSMF

van niet-geexpandeerde pulsen van hoge pulsherhalingsfrequentie chronologisch in de geëxpandeerde pulsen van de lage pulsherhalingsfrequentie vervlecht. De breedte van de radarpulsen met de hoge pulsherhalingsfrequentie zonder pulscompressie en die van de radar-5 pulsen met de lage pulsherhalingsfrequentie met pulscompressie worden even groot gehouden. In de verwerkingstak van de radarontvan-ger voor de pulsen met lage pulsherhalingsfrequentie is een overeenkomstige pulscompressie nodig.

De chronologische vervlechting van de heide pulsreeksen 10 met verschillende pulsherhalingsfrequentie kan op verschillende manier plaatsvinden. Bijvoorbeeld kan tenminste een puls van de lage pulsherhalingsfrequentie vervangen worden door een groep van pulsen met de hoge pulsherhalingsfrequentie of alle tusseninterval-pulsen met len van~de lage pulsherhalingsfrequentie kunnen door telkens een 15 groep van pulsen met de hoge pulsherhalingsfrequentie bezet worden of een deel van de tussenintervallen kan ook in periodieke opvolging door pulsen van de hoge pulsherhalingsfrequentie bezet worden.

Een verdere mogelijkheid bestaat hierin om een of beide pulsreeksen eventueel verschillend te coderen. De in de signaalstroom van de 20 pulsreeks met de lage pulsherhalingsfrequentie door invoeging van pulsen en van de hoge pulsherhalingsfrequentie teweeggebrachte onbestendigheden kunnen door middel van bekende maatregelen voor het onderdrukken van afzonderlijke pulsen geëlimineerd worden.

De uitvinding en verdere bijzonderheden daarvan zullen aan 25 de hand van een uitvoeringsvoorbeeld nader toegelicht worden met verwijzing naar de tekeningen, waarin:

Fig. 1 een schematische opdeling van het totale afstands-gebied van een radarapparaat geeft door middel van een reikwijdte-vervlechting; 30 fig. 2 het principeschema geeft van het zenddeel van een radarapparaat; fig. 3 het principeschema geeft van het ontvangdeel van een radarapparaat; en fig. 4 een pulsdiagram toont als mogelijkheid van de ver-'35 vlechting van beide pulsherhalingsfrequenties.

Hét met een radarapparaat te omvatten en op een weergeef-inrichting in fig. 1 weergegeven totale afstandsgebied is door twee concentrische cirkels aangeduid, waarin een nabij gebied B met de maximale afstand R2 en een ver gebied A met de maximale reikwijdte 40 R^ (^ïd^r^i^ afgebakend zijn. De omvatting of detectie van doelen i . , I - ......... 1..... 1

-4- flHHHBF

in het nabije gebied B gebeurt met de hoge pulsherhalingsfrequentie PEP1 en vindt in het verre gebied A plaats met de lagere pulsherhalingsfrequentie PEP2. De verhouding PBP2/PEP1 van de pulsherhalings-frequenties verhoudt zich tenminste als ongeveer 1:2 en is daardoor 5 beduidend groter dan de gewoonlijk voor het onderdrukken van B

blinde-snelheidsgebieden toegepaste verandering van pulsherhalingsfrequentie. Als gevolg van de verdeling in twee afstandsgebieden kan er in het afstandsgebied met een versterkingsvermindering van geringere dynamiek ten opzichte van een STC voor het totale gebied 10 gewerkt worden. De weergave van doelen die vanuit het verre gebied A in het nabije gebied B of omgekeerd overgaan wordt op het beeldscherm van het radarapparaat niet gestoord.

In het zenddeel van het radarapparaat volgens fig. 2 wekt een hoogfrequente generator 4 een zendfrequentie op, die via de 15 sleuteltrappen 5 en 6, een elektronische schakelaar 5» een vermogens trap 2 (zendeindtrap) op de radarantenne 1 terechtkomt. De zendfrequentie heeft een van de sleuteling onafhankelijke waarde. Tijdens elke doeloverstrijkingstijd, die afhankelijk is van het rotatiegetal van de antenne en van de openingshoek van de antenne-20 bundel, wordt de zendfrequentie in de beide sleuteltrappen 5 en 6 afwisselend door de pulsherhalingsfrequenties PRP2 en PEP 1 gesleuteld of bewerkt. De elektronische schakelaar 3 verbindt de zendeindtrap 2 en de radarantenne 1 telkens met de overeenkomstige sleuteltrap 5 of6. De sleutelfrequentie PT1 voor het opwekken 25 van een pulsherhalingsfrequentie PEP1 wordt rechtstreeks in een generator 7 opgewekt. Yia een frequentiedeeltrap 8 wordt een tweede sleutelfrequentie PT2 verkregen, waarmede in de sleuteltrap 6 de zendfrequentie voor het opwekken van de lagere pulsherhalingsfrequentie PEP2 gemoduleerd wordt. Ben stuurschakeling bestaande 30 uit een frequentiedeler 9 en een schakeling 10 voor het bepalen van de sleutelverhouding bepaalt de schakelfunctie van de elektronische schakelaar 3 en daarmede het tijdstip en de duur van de telkens aan de antenne 1 te schakelen pulsreeks. De frequentiedeler 9 betrekt een pulsreeks, die overeenkomt met die van de puls-35 herhalingsfrequentie PEP2, van die van de frequentiedeler 8 voor de sleutelfrequentie. De sleutelverhouding van de schakelfunctie van de electronische schakelaar 3 kan op vaste wijze in de trap 10 ingesteld worden.

Aan de hand van het in fig. 4 weergegeven pulsdiagram wordt 40 de vervlechting van de pulsherhalingsfrequenties in samenhang met 8203185 ___m i

-5- &KÈÊÊÊR

de functie van de elektronische schakelaar 3 op eenvoudige wijze aangetoond. Op lijn a van fig. 4 is een pulsreeks met de lage pulsherhalingsfrequentie PRP2 voor het verre gebied en op lijn b is de pulsreeks voor de hoge pulsherhalingsfrequentie PEF1 voor 5 het nabije gebied van het radarapparaat aangegeven. Yoor een wijze van werking van het radarapparaat, waarbij gedurende een doelover-strijkingstijd een puls van de pulsherhalingsfrequentie PRP2 door een reeks van pulsen van de pulsherhalingsfrequentie ΡΕΙΊ vervangen wordt, moet er door een op lijn c weergegeven vrijgeefpuls een puls 10 van de pulsherhalingsfrequentie PEP2 uitgesleuteld worden zoals dit op lijn a door de met een gaping overeenkomstig de afstand van de doeloverstrijkingstijd voorziene pulsherhalingsfrequentie PRP2 is aangegeven. Gelijktijdig moet door een op lijn c weergegeven tweede vrijgeefpuls voor de tijd van een periode van de pulsherhalings-15 frequentie PHF2 een reeks van pulsen van de hoge pulsherhalingsfrequentie PEP2, zoals op lijn b aangegeven, vrijgegeven worden.

De elektronische schakelaar 3 bevindt zich gedurende deze tijd in de stand 3b (fig. 2). Op de laatste lijn a + b van fig. 4 is de door de antenne 1 uitgestraalde en vervlechte pulsreeks aangegeven.

20 Synchroon met de elektronische schakelaar 3 in fig. 2 moet een overeenkomstige schakelaar 13 in de radarontvanger gestuurd worden. In het principesehema van de radarontvanger volgens fig. 3 is de voor het zend- en het ontvangdeel gemeenschappelijk benutte antenne met 1 aangeduid. De via de antenne 1 verkregen echosignalen 25 worden na versterking, omzetting en gelijkrichting in het ontvangdeel 12 als videosignalen aan een signaalverwerkingsschakeling verder gevoerd en uiteindelijk door middel van een weergeefinrich-ting 14 weergegeven. De signaalverwerkingsinrichting is verdeeld in een tak 16 voor het verwerken van de echosignalen uit het nabije 30 gebied PSP1 en in de verwerkingstak 15 voor het verre gebied met de PRP2. De elektronische schakelaar 13 schakelt de videosignalen van de uitgang van het ontvangdeel 12 afwisselend naar de verwerkings-tak 15 met de verwerkingsschakeling voor de lage pulsherhalingsfrequentie PRI’2 en een hierop volgende gelijkrichting of naar de ‘35 tweede verwerkingstak 16 voor de echosignalen uit het nab$e gebied.

Yoor het weergeven van de doelechosignalen is telkens de uitgang, van de verwerkingstak 15 of 16 via een OP-poort 17 verbonden met een weergeefinrichting 14*

Bij de beschreven uitvoering van het zend- en het ontvang-40 deel kan een wezenlijk gedeelte van het radarapparaat gemeenschappe- 8203185 Γ 1

flHHHHI

lijk benut worden. Een gescheiden signaalverwerking voor de beide ontvanggebie den is slechts in de beide verwerkingstakken 15 en 16 van de radarontvanger nodig, terwijl voor de antenne, de zender, het ontvangdeel afgezien van pulscompressie respectievelijk opti-5 maalfilter en doelweergave geen scheiding nodig is.

8203185

Claims

1. Pulsdopplerradarapparaat voor het bedrijf met een veranderbare pulsherhalingsfrequentie (PEE) en met een schakeling voor het onderdrukken van vaste tekens, met het kenmerk, 5 dat voor het onderdrukken van langzame doelen een reikwijdtever-vlechting door periodieke wisseling van de pulsherhalingsfrequenti e binnen elke doelbestrijkingstijd uitgevoerd wordt zodanig dat onder toepassing van meerdere gemeenschappelijke systeemeomponenten (zender, antenne, enz.) van het radarapparaat een overeenkomstig de 10 PEP-wisseling in een nabij gebied en een ver gebied verdeelde signaalverwerking plaatsvindt, doordat tijdens het uitzenden van radar-signalen met hoge pulsherhalingsfrequentie (PEP1) bij een hoge ondergrensfrequentie van de vaste-tekenfilters slechts het nabije gebied (B) en tijdens het uitzenden van radarsignalen met een lage puls-15 herhalingsfrequentie (PRP2) uitsluitend het verre gebied (A) gewaardeerd wordt.

2. Pulsdopplerradarapparaat volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de hoge pulsherhalingsfrequentie (PRFl) een geheeltallig veelvoud van de lage pulsherhalingsfrequentie (PEF2) 20 is.

5. Pulsdopplerradarapparaat volgens conclusie 1, m e t het kenmerk, dat de verwerking van de radar signal en met de lage pulsherhalingsfrequentie (PEF2) onder toepassing van pulscompressie plaatsvindt. 25 4· Pulsdopplerradarapparaat volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de breedte van de radarpulsen met hoge pulsherhalingsfrequentie (PEFl) zonder pulscompressie en die van de radarpulsen met de lage pulsherhalingsfrequentie (PRE2) met pulscompressie onderling even groot zijn. 50 5* Pulsdopplerradarapparaat volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat het uitzenden van de beide pulsherhalingsfrequenties (PBF1, PEF2) met dezelfde zend-fre quent ie plaatsvindt.

6. Pulsdopplerradarapparaat volgens een der voorgaande con-55 clusies, met het kenmerk, dat tijdens elke doelbestrijkingstijd tenminste een groep van pulsen met de hoge pulsherhalingsfrequentie (PRP1) chrcnologisdi in de pulsen met de lage pulsherhalingsfrequentie (PRF2) vervlecht wordt.

7· Pulsdopplerradarapparaat volgens een der voorgaande 40 conclusies, met het kenmerk, dat tenminste een 8203185 ** * v -------τ,,-------------------- i puls met de lage pulsherhalingsfrequentie (PR3P2) vervangen vrordt door een groep van pulsen met de hoge pulsherhalingsfrequentie (PRFl).

8. Pulsdopplerradarapparaat volgens een der voorgaande 5 conclusies, met het kenmerk, dat een of heide pulsreeksen (PRF1, PRF2) eventueel verschillend gecodeerd worden.

9. Pulsdopplerradarapparaat volgens een der conclusies 1-6 en 8, met het kenmerk, dat tussen alle pulsen met de lage pulsherhalingsfrequentie (PRF2) telkens een groep van 10 pulsen met de hoge pulsherhalingsfrequentie (PRF1) ingevoegd wordt. ' 10. Pulsdopplerradarapparaat volgens conclusie 9> m e t het kenmerk, dat in een deel van de tussenintervallen tussen de pulsen met de lage pulsherhalingsfrequentie (PRF2) een periodieke reeks met de pulsherhalingsfrequentie (PEP1) ingevoegd 15 wordt.

11. Pulsdopplerradarapparaat volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat in het afstands-gebied (Δ respectievelijk B) met een ver3terkingsfl.fna.Tnft van geringere dynamiek ten opzichte van een STC voor het totale gebied ge-20 werkt wordt. 8203185