NO130559B - - Google Patents

Description

Radarapparat.

Foreliggende oppfinnelse angår radarapparat av den art som har roterende an-tennesystemer.

Radarapparatet med roterende antennesystem er i henhold til oppfinnelsen kjennetegnet ved at det er anordnet to roterbare koblerinnretninger for kobling av hver av de to antenner til faste matesystemer, og to eller flere sendere som arbeider på forskjellige frekvenser, og koblingsinnretninger for sammensetning av utgangseffektene fra senderne til en sammensatt utgangseffekt samt for deling med hensyn til effekten av denne sammensatte utgangseffekt mellom de to roterbare koblerinnretninger for mating av hver av de to antenner, hvorved signaler med alle de utsendte frekvenser stråles i to motsatte retninger. Hver antenne kan omfatte et enkelt stråleelement innrettet til strå-ling av signaler med to eller flere forskjellige frekvenser. Alternativt kan hver antenne .omfatte to eller flere stråleelementer, f. eks. horn, tilknyttet en enkel reflektor, idet det er anordnet frekvensdeler for deling av signalene fra senderen i forskjellige frekvenskomponenter for hvert av stråleelementene. Frekvensdele-anordningene kan være montert i den roterbare del av antennesystemet slik at hver av de roterbare koblingsinnretninger kan benyttes for signaler med to eller flere frekvenser.

Stråleelementene kan plaseres slik og frekvensene velges slik at hver antenne frembringer to eller flere stråler i samme asimutretning men med forskjellig dekk-mønster i vartikalplanet. Det vil således være mulig å oppnå forskjellige dekk-mønstre med bare ett roterende antennesystem. Oppfinnelsen kan anvendes ikke bare ved pulsradarapparater, wien også ved frekvensmodulert radar, under for-utsetning av at frekvensene som anvendes er slike at frekvensdeleranordningene kan skille ut frekvensbåndene for de adskilte sendere.

Hvis to frekvenser skal stråles ut, kan : f rekvensdeleranordningen hensiktsmessig omfatte et par 3 db retningskoblere som er koblet sammen med overføringslinjer med forskjellig effektiv lengde.

På den måte som det idag er vanlig for , radarapparater, kan antennesystemet benyttes både for utstråling av signaler fra senderne og for mottakning av ekko av de i utstrålte signaler fra fjerne mål. Ved en slik anordning anbringes dupleks-innretninger imellom koblingsinnretningene og hver av de roterende koblingsinnretninger,

og det anordnes frekvensdelerinnretnin-

ger som kan svare til de som anvendes for deling av de signaler som stråles ut, for deling av de mottatte signaler som passerer gjennom hver dupleks-innretning, hvilke signaler deles opp i komponenter for de to eller flere frekvenser, idet de mottatte signaler mates til adskilte mottakerenheter. De mottatte signaler kan etter likeretting mates til adskilte billedenheter og/eller kan settes sammen i en felles billedenhet.

Noen utførelseseksempler på oppfinnelsen vil i det følgende bli beskrevet un-

der henvisning til tegningen, der:

Fig. 1 viser et blokkdiagram for et radarapparat,

fig. 2 skjematisk viser en konstruk-sjon for et antennesystem til bruk sammen med radarapparatet på fig. 1, og

fig. 3, 4 og 5 viser blokkdiagrammer for ytterligere former for radarapparater.

På fig. 1 er det skjematisk vist to sendere 10 og 11, som ved denne spesielle ut-førelsesform er pulssendere, som sender kortvarige pulser av signaler med mikro-bølgefrekvens. Sendefrekvensene for sen-.derne 10 og 11 vil i det følgende bli be-tegnet som f,, f2. Utgangen fra disse to sendere 10 og 11 mates ved hjelp av bøl-geledere 12, 13, til to innganger for en 3 db retningskobleinnretning 14, slik at signalene settes sammen og deles likt mellom hver av de to utgangsbølgeledere 15, 16 fra retningskobleinnretningen 14. Hver av de to bølgeledere 15, 16 vil således føre signaler med frekvenser f, og f2, idet effekten fra hver av de to sendere deles likt mellom de to ledere. Denne utgangseffekt fra senderne mates gjennom dupleksinn-retninger 17, 18 til to roterbare koblingsinnretninger 19, 20, som fører den over-førte effekt til bølgeledermaterne 21, 22, i et roterende antennesystem 23. Som vist på fig. 2 som skjematisk illustrerer antennesystemet har det roterende antennesystem to parabolske reflektorer 24, 25 montert rygg mot rygg, idet reflektoren 24 bestråles av et par horn 26, 27 mens reflektoren 25 bestråles av et par horn 28, 29. Antennesystemet kan rotere på en hvilken som helst måte og er på fig. 2 skjematisk vist drevet av en motor 30 ved hjelp av tann-hjul 31. Reflektorene kan være formet og hornene kan være plasert slik at man får det ønskede retningsmønster for strålene på kjent måte.

Det skal igjen vises til fig. 1 og ut-gangsytelsen fra bølgelederen 21 fra den roterende koblingsinnretning 19 inneholder utsendte signaler med frekvensene f, og f2, og disse signaler påtrykkes en fre-kvensdelerinnretning 40, som skiller de to frekvenser og mater signaler med bare frekvensen f, gjennom en bølgeleder 41 til hornet 26, og mater bare signaler med frekvensen f2 gjennom en bølgeleder 42 til hornet 27. På samme måte påtrykkes ut-gangsytelsen fra den roterbare koblingsinnretning 20 på en annen frekvensdeler-innretning 43, som deler signalene i komponentene for frekvensene f, og f2 som deretter mates hver for seg ved hjelp av bølgeledere 44, 45 til hornene 28, 29. Hver av frekvensdeleranordningene 40, 43 er vist skjematisk på fig. 1, og omfatter her to

3db retningskobleinnretninger 46, 47. For hver frekvensdeler mates utgangen fra den tilhørende roterbare koblingsinnretning 19 eller 20 til en inngang for retningskobleren 46, og de to utganger fra retningskobleren er forbundet med adskilte overføringslinjer 48, 49 med forskjellig lengde til de to innganger på en ytterligere

retningskobleinnretning 47. Overførings-linjen 49 inneholder fortrinsvis en stillbar fasevender (ikke vist), slik at man får en innstillbar linjeforlenger. I en slik fre-kvensdeleranordning som er i og for seg kjent, kan de relative lengder av de to forbindelser 48, 49 mellom de to kobler-anordninger 46, 47 innstilles slik at inn-gangssignalet som inneholder komponenter fra de to frekvenser deles i de to komponenter i de to utganger fra den annen retningskobleanordning 47. Ved en slik anordning vil signalene av begge frekvenser ved den første kobler 46, bli delt likt mellom de to forbindelseslinjer og like komponenter blir således matet til de to innganger for den annen koblerinnretning. Ved hjelp av passende innstilling av de relative lengder av de to forbindelseslinjer vil i den ene eller den annen utgang fra den annen koblerinnretning signaler med bare en frekvens komme frem da signalet av den annen frekvens kan utlignes på grunn av de to innganger etter blanding i den annen koblerinnretning er i fase-opposisjon på grunn av de forskjellige lengder av de to linjer. I den annen utgang vil man bare finne komponenter av den annen frekvens, idet komponentene av den første frekvens er utliknet eller opphevet.

Det vil sees at anordningen slik den hittil er beskrevet, muliggjør sending av fire forskjellige retningsstråler, idet det gjøres bruk av to forskjellige utstrålte frekvenser. Det skal påpekes at det på en enkel måte er mulig å anordne to roterbare koblerinnretninger i en roterende an-tennesats, men det er meget vanskelig å anordne mer enn to slike koblingsinnretninger.

Ved den ovenfor beskrevne anordning er det således mulig å gjøre bruk av et roterende antennesystem til frembringelse av fire forskjellige retningsstråler, idet man benytter to forskjellige utstrålte frekvenser og bare har to roterende koblingsinnretninger. I den spesielle utfør-elsesform som er beskrevet roteres antennesystemet for bestrykning i asimutplanet og disse stråler kan hensiktsmessig ha forskjellig elevasjon slik at en meget stor elevasjonsdeknlng kan oppnås. De to signaler kan mates til en hvilken som helst reflektor, har forskjellig frekvens. Da reflektorene er montert rygg mot rygg, vil man ikke få noen interferens på grunn av bruken av de samme frekvenser for to stråleelementer, som mater to forskjellige reflektorer. I den beskrevne utførel-sesform blir utgangene fra de to sendere 10, 11 satt sammen ved hjelp av en 3 db koblingsinnretning 14. slik at utgangen fra hver av senderne deles likt mellom de to roterbare koblingsinnretninger 19, 20. I noen tilfelle kan det imidlertid være ønskelig å dele effekten ulikt. Det kan f. eks. være nødvendig å stråle ut større effekt ved en stråle med lav elevasjon og stor rekkevidde enn tilfelle er ved høyere elevasjon og koblingsanordningen 14 kan i det tilfelle være innrettet til å dele effekten tilsvarende. Antennesystemet på fig. 1 og 2 benyttes både for utstråling av signaler fra senderne og for mottakning av ekko av de utstrålte signaler fra fjerne mål. Hvert av hornene 26, 29 vil ta opp signaler av de to reflekterte frekvenser. Det vil imidlertid lett kunne sees at fre-kvensdeleranordningen 40 vil tjene til å sette signalene av frekvensen f1 fra hornet 26 og frekvensen f2 fra hornet 27 sammen, hvoretter de sammensatte signaler mates til den roterbare koblerinnretning 19, mens frekvensdeleranordnin-gen 43 tjener til å sette sammen signaler av frekvensen f, fra hornet 28 og frekvensen f2 fra hornet 29, hvoretter de sammensatte signaler mates til den roterbare koblerinnretning 20. Hvis man nå ser på de mottatte signaler som passerer gjennom den roterbare koblerinnretning 19, mates signalene gjennom dupleks-inn-retningen 17 til en ytterligere frekvens-delerinnretning 50, som kan være maken til frekvensdelerinnretningene 40, 43, og den vil dele de mottatte signaler i to frekvenskomponenter f1 og f2, som hver for seg mates til adskilte mottakerenheter 51, 52, På samme måte vil dupleksanordnin-gen 18 mate de mottatte signaler fra hornene 28, 29 til en frekvensdeler 53, som kan være maken til frekvensdelerne 40, 43, og den mater signaler av frekvensen f, til en mottakerenhet 54 og signaler av frekvensen f2 til en mottakerenhet 55. Mottakerenhetene 51, 52, 54 og 55 har lokaloscillatorer og blandetrinn for frembringelse av mellomfrekvens for utgangs-signalene som deretter mates til en billeddatakompilator 56, der de rette signaler velges ut og mates til forskjellige billedenheter, som enhetene 57, 58, 59 etter ønske. Datakompilatoren 56 kan ha ven-derorganer slik at de nevnte billedenheter kan vise signaler som mottas av et hvilket som helst eller en hvilken som helst kom-binasjon av hornene 26—29. Hvis dekning bare er nødvendig over en asimut på 180°, kan jt-vending anvendes. Det vil si at de mottatte signaler fra to forskjellige strå ler i retninger som ligger 180° fra hver-andre koples avvekslende til en billedenhet etter hvert som antennen roterer, slik at signaler fra hver stråle vises etter hvert som denne stråle bestryker den ønskede sektor.

Fig. 3 viser en modifisert form for arrangementet på fig. 1 og like henvisningstall er benyttet for like deler. I den føl-gende beskrivelse skal det bare nevnes fremtredende trekk ved fig. 3. På fig. 3 har reflektoren 24 i stedet for to separate horn som er tilsluttet hver av reflektorene 24, 25, et enkelt horn 60, mens reflektoren 25 har et enkelt horn 61. Det er ikke anordnet noen frekvensdelerinnretninger i det roterbare antennesystem 23, og de to horn 60, 61, blir således matet med signaler av begge frekvenser f, og f2. De mottatte signaler deles med hensyn på frekvensen som ved anordningen i fig. 1, og hvis man antar at antennesystemet ikke er særlig frekvensfølsomt slik at signaler av frekvensen f, og f2 fra et enkelt horn gir samme retningsmønster, frembringer arrangementet i fig. 3 to stråler i motsatte retninger, hvilke stråler om det ønskes kan ha forskjellig elevasjon, og mu-ligheter gis for å velge de signaler man skal motta av den ene eller den annen frekvens i hver stråle, eller man kan velge sammensatte signaler alt etter ønske. Det vil tydelig fremgå at en slik anordning byr på betydelige fordeler, sammenliknet med et system med en enkel frekvens når det gjelder interferens fordi man da kan benytte separate billedenheter, som gjen-gir mottatte signaler av to forskjellige frekvenser.

Arrangementet på fig. 4 svarer hoved-sakelig til det som er vist på fig. 1, og like henvisningstall er benyttet for angivelse av tilsvarende deler. Ved arrangementet på fig. 4 er det imidlertid anordnet venderinnretninger 70 for matning av utgangseffekten fra den roterbare koblingsinnretning 19 direkte til hornet 26, i stedet for å mate utgangen via frekvensdeleren 40 til de to horn 26, 27. Likeledes mu-liggjør venderinnretninger 71 matning av

retningskoblerinnretningen 20 direkte til

hornet 28, i stedet for at det mates via frekvensdeleren 43 til de to horn 28, 29. Venderinnretninger 72 er anordnet for matning av utgangene fra mottakerne 51,

52, til en addisjonsenhet 73, eller alterna-

tivt til to adskilte utgangskretser 74, 75

mens venderinnretninger 76 gjør det mu-

lig å mate utgangen fra mottakerenhetene 54, 55 sammen til en addisjonsenhet 77

eller signalene kan mates separat til utgangskretser 78, 79. Arrangementet på fig 4 er således i virkeligheten en kombina-

sjon av arrangementene på fig. 1 og 3, oa tilveiebringer etter valg et firestrålesystem eller et tostrålesystem med frekvensfor-

skyvning i hver stråle.

Ved arrangementet på fig. 5, finnes

det tre sendere 80, 81, 82, som frembrin-

ger kortvarige mikrobølgepulser på tre forskjellige radiofrekvenser f,, f2 og f,,. Utgangseffekten fra senderne 80 og 81

settes sammen i en sammensetningsenhet 83 som er vist bestående av to 3 db retningskoblere 84, 85, koblet sammen med to overføringslinjer 86, 87 med forskjellig lengde, anordnet slik at når utgangene med frekvenser f, og f2 mates inn til hver sin av de to innganger på retningskoble-

ren 84, vil disse to utgangssignaler bli satt sammen og matet til en enkel ut-gangsleder 88. Utgangslederen er tilkoblet inngangen for en 3 db retningskobler 89,

hvis annen inngang er koblet til sende-

ren 82. Retningskobleren setter således ut-

gangene fra alle tre senderne sammen, og deler dem likt mellom to utgangsledere 90, 91, som hver fører via dupleks-anord-

ninger 92, 93, til to roterbare koblerinnret-

ninger 94, 95. Halvparten av effekten for alle tre sendere mates således gjennom den ene av de roterbare koblerinnretnin-

ger, og den annen halvdel av effekten ma-

tes gjennom den annen roterbare koblerinnretning.

Antennesystemet som er vist på fig. 5,

svarer til det som er vist på fig. 1, og om-

fatter to reflektorer 24, 25, der reflekto-

ren 24 er forsynt med to horn 26, 27, imens reflektoren 25 har to horn 28, 29. Signa-

lene fra den roterbare kobleranordning 94

mates til en frekvensdeler 96, som skiller ut signalene med frekvensen f3 og mater disse signaler til hornet 27, mens signaler med frekvensene f, og f2 sammen mates til hornet 26. På samme måte mates utgan-

gen fra den roterbare koblerinnretning 95

til en frekvensdeler 97 som mater sig-

naler med frekvensen f3 til hornet 29, og signaler med frekvensene f-, og ft) sam-

men til hornet 28. De mottatte signaler fra hornene 26, 27 settes sammen av frekvensdeleren 96 og mates gjennom den roterbare koblerinnretning 94, og dupleks-anordningen 92 til en frekvensdeler 98,

som deler signalene i tre forskjellige fre-

kvenskomponenter og mater disse til se-

parate mottakerenheter 100, 101, 102. Disse mottakerenheter mater separate mellom-frekvenssignaler til en billeddatakompila-

tor 143, som svarer til kompilatoren 56, på

fig. 1 og som gjør det mulig å velge de øn-

. skede informasjoner og å vise disse på billedenheter, som f. eks. enhetene 104,105 og 106, På samme måte settes de signaler som i mottas av hornene 28, 29 sammen av frekvensdeleren 97, og mates gjennom den roterbare koblerinnretning 95, og dupleks-anordningen 93 til en ytterligere frekvens-

ideler 107 som deler signalene i de tre se-

I i parate frekvenskomponenter, og mater

idisse hver for seg til tre mottakerenheter [108, 109, 110. Utgangene fra disse mottakerenheter blir deretter matet til den Itidligere nevnte billeddatakompilator 143.

Det vil fremgå at arrangementet på

'fig. 5 tilveiebringer et firestrålesystem

'tøed frekvensforskyvning på to av strå-

lene. Dette er særlig fordelaktig fordi fre-; kvensforskyvning bare behøver å være nødvendig ved stråler som har lav eleva-

sjon og som benyttes for oppdagelse av fjerne mål. Det vil videre sees at med arrangement på fig. 5 vil driftsstans i sen-

deren 80, eller senderen 81 føre til at sy-

stemet arbeider videre uten at det er nød-

.vendig å ta seg av utstyret. Det er anord-

net vendere 111, 112 og disse er slik an-

ordnet at hvis den tredje sender 82, skulle bryte sammen, kan utgangen fra den an-

nen sender 81, ved betjening av venderne 111 og 112, mates direkte til den nevnte 3 db retningskobleinnretning 89, i stedet

for utgangen fra den tredje sender 82,

slik at man igjen får et firestrålesystem i drift.

Det skulle være klart at systemet på

fig. 5 ved utelatelse av frekvensdelerne 96, 97, kan innrettes til å mate signaler av alle tre frekvenser til et enkelt horn som er tilknyttet en reflektor som ved antennesystemet på fig. 3, slik at man derved får et tostrålesystem med tredobbelt frekvensforskyvning i hver stråle. Ved en annen modifikasjon av arrangementet på

fig. 5 kan tre horn tilknyttes hver av re-

flektorene 24, 25, og hver av frekvensde-

lerne 96, 97 på fig. 5 kan være innrettet til å dele opp signaler i de tre separate frekvenser, som mates hver for seg til for-

skjellige horn, slik at man får et seks-strålesystem.

Claims (6)

1. Radarapparat med et roterende antennesystem, omfattende to antenner som er montert rygg mot rygg, karakterisert

ved at der er anordnet to roterbare koblerinnretninger for kobling av hver av de to antenner til faste matesystemer, og to eller flere sendere som arbeider på forskjellige frekvenser, og koblingsinnretninger for sammensetning av utgangseffektene fra senderne til en sammensatt utgangseffekt samt for deling med hensyn til effekten av denne sammensatte utgangseffekt mellom de to roterbare koblerinnretninger for matning av hver av de to antenner, hvorved signaler med alle de utsendte frekvenser stråles i to motsatte retninger.

2. Radar apparat som angitt i påstand 1, karakterisert ved at hver antenne omfatter et enkelt stråleelement beregnet på å stråle signaler av to eller flere frekvenser.

3. Radarapparat som angitt i påstand 1, karakterisert ved at hver antenne omfatter to eller flere stråleelementer tilknyttet en enkel reflektor, idet det er anordnet frekvensdelerinnretninger for oppdeling av signalene fra senderne i forskjellige frekvenskomponenter for hvert av stråleelementene.

4. Radarapparat som angitt i en hvilken som helst av de foregående påstan-der der antennesystemet benyttes både for utstråling av signaler fra senderne og for mottakning av ekko av de utstrålte sig naler fra fjerne mål, karakterisert ved at det mellom hver av de to roterbare koblerinnretninger og nevnte koblingsinnretninger er anordnet en dupleksinnretning, og ved at det er anordnet frekvensdelerinnretninger for deling av de mottatte signaler som passerer gjennom hver dupleks-innretning i forskjellige frekvenskomponenter, som deretter mates til adskilte mottakerenheter.

5. Radarapparat som angitt i påstand 3, karakterisert ved at antall stråleelementer tilsluttet hver reflektor svarer til antall frekvenser som skal sendes, og at det er anordnet frekvensdelerinnretninger mellom hver av de roterbare koblerinnretninger og de tilhørende stråleelementer for oppdeling av signalene i forskjellige frekvenskomponenter og for mating av disse til de forskjellige stråleelementer.

6. Radarapparat som angitt i påstand 5, karakterisert ved at frekvensdelerinnretningene for mating av stråleelementene også er innrettet til å virke som fre-kvenssammensettende innretninger for de mottatte signaler.