NO149750B - Radarsystem - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et radarsystem innbefat-tende en antenne som inneholder en reflektor med to vertikalt anordnede mottagerelementer som i samvirke med reflektoren danner et praktisk talt sammenfallende, hovedsakelig kosekans-kvadrert strålemønster, to mottagerkanaler forbundet med mottagerelementene, en fasemålekrets forbundet med to mottagerkanaler for måling av faseforskjellen A<f> mellom signalene mottatt av mottagerelementene, og en overfø-ringsenhet for omforming av målt fasedif f eranse A<f> i høyde-vinkel e ved hvilken målet, som utstråler mottatte signaler, var anbrakt.

Bestemmelsen av høyden ved fasemåling har i lengre tid vært kjent. Radarinterferometer av denne typen blir benyttet ved lufttrafikksystemer. Ved disse systemene ble flere mottagerelementer anvendt og høydevinkelen ble bestemt ved interfero-metriske innretninger. På grunn av at disse systemene ikke har reflektor mangler de høy forsterkning som er nødvendig for å integrere dem i radarsystemer egnet for store avstander.

DE-OS 2550699 beskriver et radarsystem som har et i høyden rettet dobbelt antennediagram. Antennen for dette radarsystemet innbefatter en reflektor, som i samvirke med to mottagerelementer danner et nesten sammenfallende, i hoved-saken kosekans-firkantet strålemønster. US-patent nr. 4-012.740 angår et system for å bestemme retningen av radio-frekvenser, som innbefatter to synkronavsøkende stråler som er noe forskjøvet. Målsignaler mottatt av hver antenne blir kontinuerlig fasemålt og midlertidig lagret for sammenligning med tilsvarende faseverdier, fra hvilke høydevinkelen til målet blir bestemt.

Formålet med foreliggende oppfinnelse er å utføre fasemålin-gen på en slik måte at radarsystemet lett kan bli utstyrt med MTI-innretninger. Dette blir tilveiebrakt ved et radarsystem av den innledningsvis beskrevne typen karakterisert ved at hver av signalene behandlet i mottagerkanalene blir detektert i to felles perpendikulære komponenter 1^, Q 1 og I2' ^2°g Ved at fasemålingskretsen bedømmer ut fra komponentene fasedif f eransen A<)> i samsvar med forholdet:

Dersom radarsystemet er utsatt for mye forstyrrelse ("dut-ter") vil feilmålinger bli utført og følgelig vil uriktig høydevinkel bli tilveiebrakt. Av denne grunn er det ønskelig å utstyre radarsystemet med vanlige fastmålsundertryknings(MTI) innretninger. Dette medfører imidlertid at for å fastholde faseinformasjonen i

de mottatte signalene må kvadraturfase-detektorer bli anvendt.

Med en egnet valgt reflektoranordning av mottagerelementene kan en klar fasedif f eranse A<}> manifestere seg over en betyde-lig høydevinkel e. Med en radar for store avstander hvor radarfrekvensen er L-båndet tilsvarer en utvetydig målt fasedif f eranse A<J> en høyde z mellom 0° og 40° dersom fasesentrene til mottagerelementene er anordnet med avstand fra hverandre på 3 5 cm - 4 5 cm.

Det skal bemerkes at foreliggende oppfinnelse kan anvendes

på de fleste forskjellige aktive, passive, puls- og kontinuer-lige-bølgeradarsystemer. En foretrukket utførelsesform vil nå bli beskrevet med henvisning til medfølgende tegninger.

På figuren er vist en pulsradarsender 1, en antenne 2, og

to mottagelseskanaler 3 og 4. Antennen 2 består av en reflektor 5 og to vertikalt anbragte strålingselementer 6

og 7, idet elementet 6 virker som sende- og mottagelseselement, og elementet 7 kun som mottagelseselement. Radar-pulser frembragt i senderen 1 blir utstrålt via en sirkula-tor 8 og antennene 2. Ekkosignaler blir mottatt av antennen 2 og omformet til mellomfrekenssignaler i mottagelseskana-lene 3 og 4. Disse kanalene er forbundet med kvadraturfase-detektorene 9 og 10. Hver av detektorene 9 og 10 innbefatter to fasedetektorer 11, 12, 13 og 14, henholdsvis, og en 90° faseskifter 15 og 16, henholdsvis, slik at fasede-

tekteringen forekommer i to innbyrdes perpendikulære komponenter 1^, Q, og I^ t Q2/ henholdsvis, som benytter mellom-frekvenssignal koherent med sendesignalet. Signalene detektert på denne måten blir omformet på en digital form i en analog/digital omformer 17, 18, 19 og 20, og blir tilført et digital MTI-filter 21, 22, 23 og 24, henholdsvis. Signalene for disse filtrene inneholder fremdeles all fase-informasjon, og disse signalene blir så sendt til en fase-målingskrets 25 for å bestemme fasedifferansen A$ mellom signalene mottatt av strålingselementene 6 og 7 i samsvar med forholdet:

Fasemålingskretsen dertil innbefatter:

fire bufferelementer 26, 27, 28 og 29 for forbigående lagring av digitaliserte verdier av 1^, Q^, 1^ og Q2 fra MTI-filtrene, fire enheter 30, 31, 32 og 33 for å omforme bufferverdier til log 1^, log Q^, log ±2 og log Q2, henholdsvis, to sub-traktorer 34 og 35 for frembringelse av verdiene henholdsvis, to permanente hukommelser 36 og 37 for tilveiebringelse på forsyningsverdiene de korresponderende verdiene

en substraktor 38 for tilveiebringelse av verdiene

Jl <J>2

arctg jr- og arctg p— fasedif f eransen yl y2

En overføringsenhet 39 er forbundet med fasemålekretsen

25 for å omforme målt fasedifferanse i en korresponderende verdi med høydevinkelen e ved hvilke målet, som sender mottatte signaler, var anbragt. Ved den angjeldende utførel-sesformen virker overføringsenheten 39 som pulsmodulator som omformer den digitale fasedifferansen Aø til et pulstog, hvis antall pulser er et mål for høydevinkelen e. Selv om overføringsenheten kan være av forskjellige typer, f.eks. som en permanent hukommelse, ble en enkel konstruksjon valgt for å være i stand til å presentere, ved siden av video-signalfremvisningen på et stort PPI, et antall pulser for å indikere høydevinkelen til målet, fremvist ved siden av videosignalet til dette målet. Utførelsesformen her beskrevet muliggjorde med sendefrekvensen som ligger i L-båndet,

å måle fasedifferansen Aø utvetydig over et 0°-40° høyde-intervall, dersom avstanden mellom fasesentrene til strålingselementene 6 og 7 er valgt mellom 35 og 45 cm, d.e. tilnærmet 1,5X.

Claims (4)

1. Radarsystem innbefattende en antenne som inneholder en reflektor med to vertikalt anbrakte mottagerelement som i samvirke med reflektoren danner et praktisk talt sammenfallende, hovedsakelig kosekans-kvadrert (COSEC ) strålemønster, to mottagerkanaler forbundet med mottagerelementene, en fasemålekrets forbundet med to mottagerkanaler for måling av fasedifferansen A$ mellom signalene mottatt av mottagerelementene, og en overføringsenhet for omforming av målt fasedif f eranse At)) i høydevinkelen e ved hvilken målet, som utstråler mottatte signaler, var anbrakt, karakterisert ved at hvert av signalene behandlet i mottagerkanalene blir detektert i to innbyrdes perpendikulære komponenter 1^, Q.. og 1^, Q og at fasemålingskretsen bestem-mer ut fra komponentene fasedif f eransen AcJ) i samsvar med forholdet :

2. Radarsystem ifølge krav 1, hvor frekvensen til de mottatte signalene ligger i L-båndet, karakterisert ved at avstanden mellom fasesentrene til mottagerelementene ligger mellom 35 og 4 5 cm for å tilveiebringe en utvetydig målt fasedif f eranse Acf> tilsvarende en høydevinkel e som ligger mellom 0° og 40°.

3. Radarsystem ifølge krav 1, karakterisert ved at hvert av signalkomponentene 1^, Q, og I2 og Q2 blir tilført fasemålingskretsen via en fastmålsundertryknings(MTI)filterkrets.

4. Radarsystem ifølge krav 1,karakterisert ved at overføringsenheten består av en pulsmodulator for omforming av målt fasedif f eranse A<p til et pulstog, hvis antall pulser i toget er et mål for høydevinkelen z .