NO177286B - Anordning og fremgangsmåte for å sende en kam av radarsignaler - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår radar- og kommunikasjonssystemer. Nærmere bestemt angår foreliggende oppfinnelse radar- og kommunikasjonssystemer som er tilpasset for å unngå interferens som angitt i innledningen til krav 1, samt en fremgangsmåte som angitt i innledningen til krav 4.

Konvensjonelle radarsystemer opererer over et smalt bånd ved en enkel bærebølgefrekvens. Som et resultat har disse systemene vært følsomme for interferens. Det har vært gjort mange forsøk på å løse dette problemet, som f. eks. frekvenssprang og spredning av spektrum. Frekvenssprang innebærer overføring av en datablokk ved en bærebølgefrekvens, så sprang til en annen bærebølgefrekvens og overføringen av en annen datablokk osv.

Ved frekvenssprang er det imidlertid vanskelig, om ikke umulig, å koherent addere individuelle pulser sammen for å forbedre signal-til-støyforholdet. Mens langsomme sprang kan bevare (fase)koherensen til pulsene er langsomme sprang betydelig mer følsomme for interferens.

Konvensjonelle spredespektrumsystemer opererer ved en enkel bærebølge over en bred båndbredde. Dette systemet danner imidlertid mange intermodulasjonsprodukter. En betydelig grad av effekt kan således bli borte i falske sidebånd. Koherensen til signalene er dessuten uviss.

Hverken konvensjonelle frekvenssprangskjemaer eller konvensjonelle spredespektrumskjemaer fullstendig utnytter den brede båndbreddemuligheten til vandrebølgerørforsterkere.

F.E. Terman: "Radio Engineering", 3rd edition, 1947, sidene 496-497, McGraw-Hill, New York, US, beskriver en metode til generering av en frekvensmodulert bølge, idet en faseskifter forskyver fasen til et inngangsbærebølgesignal, en attenuator justerer amplituden til et inngangsmodulasjonssignal, en balansert blander inngangsbærebølgesignalet med det dempede inngangsmodulasjonssignalet, og en adderer kombinerer utgangen fra faseskifteren med utgangen fra den balanserte blanderen. Faseskifteren forskyver fasen med 90".

Det finnes således et behov for en radarsender som er sikret mot interferens og som gir fordelen med fasekoherens, har høy virkningsgrad og er i stand til å utnytte fordelen med bred båndbredde ved vandrebølgerørforsterkere.

Innenfor foreliggende teknikk er det behov for et system for å sende en kam med radarsignaler. Oppfinnelsen angår en anordning samt en fremgangsmåte av den innledningsvis nevnte art hvis karakteristiske trekk fremgår av krav 1 og krav 4. Ytterligere trekk ved anordningen fremgår av krav 2 og krav 3. Systemet ifølge foreliggende oppfinnelse tilveiebringer en billig innretning for å generere og motta et kompleks med belysningssignaler som har et spredespektrum som består av linjer (tenner) til bærebølgefrekvensen med styrbar effekt. Systemet er smidig ved at effektnivåene og spektralposisjonene til tennene kan variere.

I det påfølgende skal oppfinnelsen beskrives nærmere med henvisning til tegningene, hvor: Fig. 1 viser en forenklet•illustrasjon av en utførelsesform

av systemet.

Fig. 2 viser et effekt spektrum, som viser at de tre frekvensbåndene ut fra systemet ved den viste utførelsesformen kan ha lik effekt. Fig. 2b viser et effektspektrum, som viser tre frekvenser generert ved foreliggende oppfinnelse med mer effekt tildelt midtfrekvensen til tilsvarende mindre effekt tildelt de to sidebåndene.

Fig. 3a viser et en-linjeeffektspektrum.

Fig. 3b viser tre-linjeeffektspektrum tilveiebrakt av

systemet ifølge oppfinnelsen.

Fig. 3c viser en kurve av frekvensen i forhold til tiden, som viser hvorledes frekvensen til en linjebærebølge kan bli variert over tiden. Fig. 3d viser en kurve av frekvensen i forhold til tiden, som viser hvorledes frekvensen til tre-linjeeffektspektrumet til foreliggende oppfinnelse kan bli variert med tiden. Fig. 3e viser en kurve av frekvensen i forhold til tiden, som viser hvorledes frekvensen til sidebåndene kan bli variert over tiden i forhold til midtbærebølgefrek-vensen som har en konstant frekvens. Fig. 3f viser en kurve av frekvensen i forhold til tiden, som viser resultatet av sveiping av sidebåndene og bærebølgefrekvensen samtidig. Fig. 3g viser en kurve over frekvensen i forhold til tiden, som viser resultatet av sveipingen av kun sidebåndene . Fig. 3h viser en kurve over frekvensen i forhold til tiden, som viser kun resultatet av sveiping av bærebølgen og det øvre sidebåndet. Fig. 1 viser en forenklet illustrativ utførelse av systemet 10 ifølge foreliggende oppfinnelse. Systemet 10 innbefatter en 90°'s faseskifter 12, en balansert blander 14, en første attenuator 16, en andre attenuator 18 og en adderer 20. Et inngangsbærebølgesignal fra en eksiterer (basisoscillator) eller frekvensreferanseenhet (FRU) er tilført til den 90° 's faseskifter 12 og den balanserte blanderen 14. Faseskifteren 12 forskyver fasen til inngangsbærebølgesignalet og frembringer senterlinjen til utgangssignalet. Den balanserte blanderen 14 undertrykker bærebølgesignalet og genererer første og andre sidebånd. Mens de to sidebåndene, tre linjer totalt, er fortrinnsvis optimale, er det naturligvis mulig å ha flere enn to sidebånd uten å avvike fra oppfinnelsen ramme.

Den balanserte blanderen 14 mottar et frekvensmodulert (FM) signal gjennom den første attenuatoren 16. Et spesielt nytt trekk ved oppfinnelsen er at modulasj onsindeksen til den balanserte blanderen styres av FM-inngangssignalet. Modulasjonsindeksen til den balanserte blanderen 14 bestemmer spektralposisjonen til sidebåndene frembrakt av den balanserte blanderen 14. Den første attenuatoren 16 frembringer grovstyring av den relative amplituden til sidebåndene frembrakt av den balanserte blanderen 14. Utgangen til den balanserte blanderen 14 er inngangen til den andre attenuatoren 18. Vist som en trinnattenuator gir den andre attenuatoren 18 finstyring av amplituden til sidebåndene.

Addereren kombinerer sidebåndene fra attenuatoren 18 med en faseskiftet bærebølge fra faseskifteren 12. Den 90°<*>s faseskiftingen til inngangsbærebølgen er effektiv for å tillate addering av sidebåndene med bærebølgen uten kan-sellering og med minimale falske utbåndprodukter. Spektral-utgangen til addereren 20 er en multippelfrekvensradarkam som tilnærmer et FM-signal. Som vist på fig. 1 er senterlinjen til utgangssignalet den faseskiftede bærebølgen og venstre og høyre linjer er sidebåndene. Attenuatorene 16 og 18 er konstruert for å tilveiebringe sidebåndamplituder med samme amplitude som senterbærebølgen. Et viktig trekk ved foreliggende oppfinnelse er således muligheten til å styre tildelin-gen av tilgjengelig effekt mellom et antall samtidig anvendte frekvenser. Dette er vist på fig. 2a og 2b. Fig. 2a viser at tre-frekvensbåndene utført av systemet til den viste utførelsesformen kan være av lik effekt. Fig. 2b viser tre frekvenser med mer effekt tildelt til midtfrekvensen og korresponderende mindre effekt tildelt til de to sidebåndene.

Sammenfattet genererer systemet 10 to sidebånd fra bære-bølgen, faseskifter sidebåndene og injiserer sidebåndene i bærebølgen for å tilveiebringe en bærebølge med to sidebånd istedenfor en enkel senterbærebølge. Systemet 10 genererer det ønskede frekvensspektrumet med lave effektnivåer. Utgangen til addereren 20 tilføres et vandrebølgerør (TWT), som ikke er vist nærmere. Fig. 3 viser bølgeformfleksibiliteten gitt av systemet ifølge foreliggende oppfinnelse i forhold til et konvensjonelt system. I forhold til ef f ektspektrumet viser fig. 3a et en-1 injeeffektspektrum, mens 3b viser tre-linjeeffektspektrumet tilveiebrakt av systemet ifølge foreliggende oppfinnelse. Fig. 3b viser at noe effekt kan bli generert i falske sidebånd 22 og 24. Veloverveid styring av modulasjonsindeksen skulle være effektivt for å redusere produksjonen av slike utbånd.

Med hensyn til bærebølgefrekvenssmidigheten viser fig. 3 hvorledes frekvensen til en en-linjebærebølge kan bli variert over tiden mens fig. 3 viser hvorledes frekvensen til tre-linjeeffektspektrumet ifølge foreliggende oppfinnelse kan bli variert med tiden. Fig. 3e viser linjeseparasjonssmidigheten ved å vise hvorledes frekvensen til sidebåndene kan bli variert over tiden i forhold til en senterbærebølgefrekvens som har en konstant frekvens. Fig. 3f, 3g og 3h viser FM-modulasjon til bærebølgefrekven-sen, variabel sidebåndavstand og samtidig variasjon av begge parametrene henholdsvis. Dvs., disse figurene viser at systemet ifølge foreliggende oppfinnelse tillater sidebåndene og bærebølgefrekvensene å bli sveipet i frekvens. Fig. 3f viser således resultatet av sveipingen til sidebåndene og bærefrekvensen samtidig. Dette tilveiebringes ved sveiping av inngangsbærebølgefrekvensen. Ofte henvist til som lineær frekvensmodulasjon viser fig. 3g resultatet av sveipingen av kun sidebåndene. Dette tilveiebringes ved sveiping av FM-signalinngangen til den balanserte blanderen 14. Fig. 3h viser resultatet av sveipingen til bærebølgen og kun øvre sidebånd.

Foreliggende oppfinnelse tilveiebringer således multippelbånd som kan bli drevet, sveipet eller sprangdrevet uavhengig.

Claims (4)

1. Anordning for å sende en kam av radarsignaler, som innbefatter en frekvenskilde for å generere et inngangsbære-bølgesignal , en innretning for å splitte inngangsbærebølgesignalet i første og andre del, en faseskifter for å forskyve fasen til fasen av den første delen av inngangsbærebølgesignalet for derved å frembringe et første utgangssignal som innbefatter en faseforskjøvet versjon av inngangsbærebølgesignalet, en innretning for å generere et inngangsfrekvens-modulasjonssignal, karakterisert ved en balansert blander for å blande den andre delen av inngangsbærebølgesignalet med inngangsfrekvensmodulasjonssignalet for derved å frembringe et andre utgangssignal som innbefatter i det minste første og andre sidebånd av inngangsbærebølgesignalet, idet den spektrale posisjonen til første og andre sidebånd kan styres av inngangsfrekvensmodulasjonssignalet, en første attenuator for å justere amplituden til inngangsfrekvensmodulasjonssignalet for derved å tilveiebringe første styrenivå av den relative amplituden til første og andre sidebånd, og en adderer for å kombinere det første utgangssignalet og det andre utgangssignalet for derved å frembringe et multippelfrekvensutgangssignal som har en senterbære-bølgefrekvens og første og andre sidebåndfrekvenser.

2. Anordning ifølge krav 1, karakterisert ved at det innbefatter en andre attenuator for å justere amplituden til det andre utgangssignalet for derved å tilveiebringe et andre styrenivå for den relative amplituden til første og andre sidebånd.

3. Anordning ifølge krav 1-2, karakterisert ved at faseskifteren innbefatter en 90°'s faseskifter.

4. Fremgangsmåte for å sende en kam av radar signal er inn-befattende splitting av et inngangsbærebølgesignal til en første og andre del, forskyving av fasen til den første delen av inngangs-bærebølgesignalet for å frembringe et faseforskjøvet første utgangssignal, karakterisert ved blanding av den andre delen av inngangsbære-bølgesignalet med et frekvensmodulasjonssignal for å frembringe et andre utgangssignal med første og andre sidebånd av inngangsbærebølgesignalet, idet den spektrale posisjonen av første og andre sidebånd kan styres av frekvensmodulasjonssignalet, demping av amplituden til inngangsfrekvensmodulasjonssignalet for å styre den relative amplituden til første og andre sidebånd, og kombinering av første og andre utgangssignal for å frembringe et multippelfrekvensutgangssignal med en senter-bærebølgefrekvens og første og andre sidebåndfrekvenser.