NO154777B - Radarsystem. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår et radarsystem innbefattende

en første generator for frembringelse av frekvensmodulerte senderpulser av relativ lang varighet for dekning av en lang avstand, en andre generator for frembringelse av sendepulser

av relativ kort varighet for dekning av kort avstand, en

sendekanal forbundet med den første og andre generator, gjen-

nom hvilken kanal sendepulser av både lang og kort varighet blir sendt, og en mottager som har en første mottagerkanal,

som inneholder et pulskompresjonsfilter for detektering av

retursignaler fra sendepulser av relativt lang varighet og

en andre mottagerkanal for detektering av retursignaler fra sendepulser av relativt kort varighet.

Et slikt radarsystem vil bli henvist til som et radarsystem av

i den definerte typen. Radarsystem av denne typen er beskrevet

i britisk patent nr. 1.552.877. Ved det beskrevne systemet i det nevnte patentet tilveiebringer frekvensmodulerte sende-

pulser av relativt lang varighet signaler som angir fjernt-

liggende mål, og umodulerte sendepulser av relativt kort varig-

; het tilveiebringer signaler som angir nærliggende mål. Lengden

av sendepulsene av relativt kort varighet må være tilstrekke-

lig kort for å sikre en god avstandsoppløsning og for å tillate radaren å operere med en kort minimumsrekkevidde. Den sendte energien og således rekkevidden dekket av sendepulser av rela-

)tivt kort varighet vil følgelig være begrenset. I praksis vil rekkevidden dekket av sendepulsen av relativt kort varighet være mindre enn rekkevidden innenfor hvilke sterk birefleks vil være tilstede ved en relativ høy trafikktetthet når radarsystemet anvendes ved lufttrafikkstyring. Den siste delen

i av sistnevnte rekkevidde vil da være dekket av frekvensmodulerte sendepulser av relativt lang varighet. Dette gjør det imidler-

tid mulig at mottageren, dersom det er et sammenfall av signaler fra sterk birefleks (gjennom den sendte pulsen av relativ lang varighet) og ønskede mål (gjennom den sendte pulsen av relativ kort varighet), vil lide av nedsatt følsomhet og de ønskede målene kan bli svekket eller maskert. Denne nedsatte følsomheten vil forekomme oftere når sterk birefleks er mer vanlig og når pulsen sendt fra den første generatoren er lengre. Denne oppfinnelsen søker å tilveiebringe et radarsystem hvor disse ulempene er redusert.

Oppfinnelsens formål er å løse dette problemet ved å spre kort-pulset mikrobølgeenergi over et noe lengre tidsintervall enn normalt anvendt og i kombinasjon derved påføre en frekvensmodulasjon på den korte pulsen. Etter mottagelse av målekko-signalene fra den korte pulsen, kan disse ekkosignalene bli komprimert i det separate filteret.

Ifølge oppfinnelsen er det tilveiebrakt et radarsystem av nevnte type hvor andre generatoren innbefatter innretning for frekvensmodulering av sendepulser av relativt kort varighet og den andre mottagerkanalen innbefatter et pulskompresjonsfilter for kompresjon av retursignalenetil sendepulseneav relativt kort varighet. Ved målinger ifølge oppfinnelsen har sendepulsene av relativt kort varighet tilstrekkelig energi for å dekke området i hvilke sterk birefleks og en relativt høy lufttrafikktetthet kan forekomme, på den andre siden kan pulslengden være gjort tilstrekkelig kort slik at den beskrevne ulempen er redusert, minimumsrekkevidden er fremdeles godtagbar, men rekkeviddeoppløsningen blir øket på grunn av bruken av pulskompresjon.

Selv om US-patent nr. 3225349 beskriver et radarsystem som anvender to arter av frekvensmodulerte pulser, er en slik radar kun anvendt for å tilveiebringe en bedre MTI-ytelse og kan bli anvendt kun innenfor en felles avstand (som en vanlig pulskilde og en annullerer var anordnet i radarsystemet), og dette kan bli betraktet som en radar med en avstand.

Oppfinnelsen og dens praktiske anvendelse vil nå bli beskrevet

nærmere med henvisning til medfølgende tegning, hvor:

Søknadens eneste figur viser et blokkdiagram av en utførelses-

form av et radarsystem ifølge oppfinnelsen.

Radarsystemet vist på tegningen innbefatter en første generator

1 for frembringelse av frekvensmodulerte sendepulser av rela-

tivt lang varighet og en andre generator 2 for frembringelse

av frekvensmodulerte sendepulser av relativt kort varighet,

som har samme eller større pulsrepetisjonsfrekvens enn sende-

pulsen av relativt lang varighet. Radarsystemet innbefatter dessuten oscillator 3, som bestemmer frekvensen til de to type-

ne sendepulser via linjene 4 og 5 og en taktenhet 6 styrt av oscillatoren 3. Denne taktenheten bestemmer pulsrepetisjonsfrekvensen til sendepulsene via linjene 7 og 8. Som beskrevet i britisk patent nr. 1.552.877 vil pulsrepetisjonsfrekvensen til den andre generatoren fortrinnsvis være større enn den til den første generatoren. Sendepulsene tilveiebrakt av de

' to generatorene blir kombinert av en enhet 9 i en felles sende-

kanal, i hvilke frekvensene til de to sendepulstypene trinnvis blir omformet til ønskede sendefrekvenser. Sendekanalen inn-

befatter en første blander 10, et første båndpassfilter 11,

en andre blander 12, et andre båndpassfilter 13 og en radiofrekvensforsterker 14. Ved blanderen 10 blir de to sendepuls-

typene blandet med et signal tilført via linjen 15. Båndpass-

filteret 11 sender kun ønskede sidefrekvenser for utgangs-

signalene fra blanderen 10. Ved blanderen 12 blir signaler ført gjennom filteret 11 blandet med et signal til oscillatoren

16 tilført via linjen 17. Båndpassfilteret 13 sender likeledes

kun de ønskede frekvensene.

Dersom generatoren 1 f.eks. frembringer pulser med en avsøkt frekvensmodulasjon på 29,5 - 32,5 MHz og generatoren 2 pulser 'med en avsøkt frekvensmodulasjon på 45 - 48 MHz, mens oscil-

latoren 3 tilfører via linjen 15 et signal med frekvens på

248 MHz er en båndbredde for filteret 11 på 273 - 297 MHz tilstrekkelig for å slippe gjennom begge pulstypene. Dersom oscillatoren 16 tilføres via linjen 17 et signal med frekvens i intervallet 1530 - 1630 MHz må båndbredden til filteret 13 være omkring 1200 - 1400 MHz.

Begge sendepulstypene blir sendt via radiofrekvensforsterkeren 14, en duplekser 18 og en antenneenhet 19. Duplekseren 18 innbefatter en ferritsirkulator for å separere sender og mottager og en mottagerbeskyttelse som bestå av en TR-vender.

Retursignalene mottatt av antenneenheten 19 blir tilført

til en mottager via duplekseren 18. Mottageren innbefatter en første og andre mottagerkanal, idet begge kanalene har en felles del innbefattende en radiofrekvensforsterker 20, et første båndpassfilter 21, en blander 22, et andre båndpassfilter 23 og en blande/frekvenssplitter 24. Ved denne felles delen til begge mottagerkanalene blir frekvensene til retursignalene til de to typene senderpulser forsterket og trinnvis 'omformet til signaler av ønsket mellomfrekvens. Ved den her viste utførelsesformen er radiofrekvensforsterkeren 2 0 av "lavstøy-transistorforsterker"-typen (LNTA). Etter filtrerin-gen i båndpassfilteret 21 blir de forsterkede radiofrekvens-signalene tilført blanderen 22 og blandet med et signal tilført 5 av oscillatoren 16 via linjen 17. Båndpassfilteret 23 sender igjen de ønskede frekvensene. Funksjonen til båndpassfilteret 21 er å holde støyen frembrakt i bredbåndet LNTA utenfor det betraktelig smalere båndet til blanderen 22. Ved blander/- frekvenssplitteren 2 4 blir disse frekvensene i det påfølgende ^omformet til et mellomfrekvensnivå ved anvendelse av et signal tilført av oscillatoren 3 via linjen 15. I eksempelet blir i blanderen 2 4 retursignaler av lange og korte varighetssende-pulser tilveiebrakt med midtfrekvenser på 31 og 46,5 MHz henholdsvis. Disse signalene kan lett bli frekvensseparert og 'behandlet i separate mottagningskanaldeler.

Frekvensmodulerte retursignaler av relativt lang varighet blir behandlet i den første mottagerkanalen. Bortsett fra fellesdelen inneholder den første mottagerkanalen en mellomfrekvens-forsterker 25, et pulskompressjonsfilter 26, en fasefølsom kvadraturdetektor 27 og analog/digitalomformere 28 og 29.

De frekvensmodulerte retursignalene av relativt kort varighet blir behandlet i den andre mottagerkanalen. Bortsett fra fellesdelen inneholder den andre mottagerkanalen en mellomfre-kvensforsterker 30, et pulskompressjonsfilter 31, en fasefølsom kvadarturdetektor 32 og analog/digitalomformer 33 og 34. Retursignalene fra blander/frekvenssplitteren 24 blir i det påføl-gende forsterket, kompremert, fasedetektert i ortogonale I- og Q-komponenter ved hjelp av et signal tilført av oscillatoren 3 via linjene 35 og 36 henholdsvis og digitalisert. For ytter-ligere behandling blir digitaliserte I- og Q-komponenter for i begge mottagerkanalene tilført en videobehandlingsenhet 38.

Som allerede nevnt må frekvensmodulerte sendepulser av relativ kort varighet ha en kort pulslengde slik at minimumsrekkevidden er godtagbar og en god rekkeviddeoppløsning blir tilveiebrakt )og ulempene ved mottagerens nedsatte følsomhet og svekning eller maskering av ønskede mål i tilfelle av sammenfallende signaler fra sterk birefleks og'ønskede mål blir redusert. Dersom de tilførte frekvensmodulerte pulsene av relativt kort varighet f.eks. har en pulslengde på 3 jusek. og et kompressjons-5 forhold på 6 blir tilført mottageren vil rekkeviddeoppløsningen være omkring 75 m og minimumsrekkevidden på omkring 450 m.

De første retursignalene ved minimumsrekkevidden vil ha ster-kere tidssidelober på grunn av gjenvinningstiden til TR-vende-ren i duplekseren 18. Dette kunne bli unngått ved bruk av en 3 faststoffsradiofrekvensbryter som duplekser.

Ved erstatning av umodulerte sendepulser av relativ kort varighet i radarsystemet, beskrevet i britisk patentsøknad nr. 1.552.877, av frekvensmodulerte sendepulser av kort varighet 5 kan en øket følsomhet for mottageren bli tilveiebrakt. Dersom de umodulerte sendepulsene f.eks. har en pulslengde på 1 usek. og de frekvensmodulerte sendepulsene har en pulslengde på 3 usek. med et kompressjonsforhold på 6 i mottageren øker føl-somheten med 6 til 8 dB. Dette betyr at med samme signal/- støyforhold blir den dynamiske rekkevidden til mottageren øket med 6 til 8 dB.

Radarsystemet ifølge oppfinnelsen innbefatter dessuten en følsom tidsstyrekrets (STC) 37 som frembringer styresignalene RF-STC, IF-STC/LP og IF-STC/SP for forsterkerne 20, 25 og 30 henholdsvis. Radiofrekvensen STC for forsterkeren 20 undertrykker forsterke-rens forsterkning for å forhindre metting og ikke-lineariteter bevirket av sterk nærliggende birefleks. Ovenfor nevnte økning på 6 til 8 dB for mottagerfølsomheten kan bli benyttet for å øke mengden av RF-STC tilført forsterkeren 20, mens 1 dB kom-press jonspunktet til mellomfrekvensforsterkerne blir opprett-holdt. Mellomfrekvensen STC for forsterkerne 25 og 30 undertrykker forsterkningen til disse forsterkerne for å forhindre metning og ikke-lineariteter bevirket av punktbirefleksen. 1 Dersom ønskelig kan videosignalene i den første mottagerkanalen bli bortført ut i videobehandlingsenheten 38 i det minste i tiden hvor mellomfrekvensforsterkningen i den første mottagerkanalen blir undertrykket av følsomhetstaktstyrekretsen 37.

i

Claims (1)

1. Radarsystem innbefattende en første generator for frembringelse av frekvensmodulerte sendepulser av relativ lang varighet for dekning av en lang avstand, en andre generator for frembringelse av sendepulser av relativ kort varighet for dekning av en kort avstand, en sendekanal forbundet med første og andre generator, gjennom hvilken kanal sendepulser av både lang og kort varighet blir sendt, og en mottager som har en første mottagerkanal, som inneholder et pulskompresjonsfilter for detektering av retursignaler fra sendepulser av relativ lang varighet og en andre mottagerkanal for detektering av retursignaler fra sendepulser av relativ kort varighet, karakterisert ved at den andre generatoren innbefatter innretning for frekvensmodulering av sendepulser av relativ kort varighet og at den andre mottagerkanalen innbefatter et pulskompresjonsfilter for komprimering av retursignalene til senderpulsene av relativ kort varighet.