NO300296B1 - Radarinnretning for regulering av falske alarmer - Google Patents

Description

Den foreliggende oppfinnelse vedrører en radarinnretning, omfattende en første og andre antenne, felles stråleorganer som mater den første og andre antenne, mottakerorganer som er forbundet med den første og andre antenne, idet mottakerorganene er separate i det minste delvis ved en første og andre mottakerkanal, samt utnyttelsesorganer forbundet nedstrøms i forhold til mottakerorganene.

Mottakerdelen i en radar vil ved sin iboende egenskap fremskaffe signaler som representerer den mottatte elektromagnetiske energi, nemlig internt ved et frekvensbånd som er bestemt av senderkarakteristikkene, og relatert til den aktuelle anvendelse. Man taler således om "ekko"-radar, men for å kunne definere slike ekkoer, er det imidlertid nødvendig å utføre en eksploaterende behandling av den mottatte energi.

Vanligvis vil slik behandling innebære analyse av den mottatte energi i et domene gitt av tid-frekvens. I prinsippet vil en temporær analyse innbefatte "luker" (eller "vindu-er") som representerer avstand, mens den frekvensielle analyse vil innebære dopplerluker (eller dopplervinduer), selv om visse radartyper har en funksjon som er mer subtil (f.eks. ved tilfellet av en lineær modulasjon ved sender-frekvens). Kombinasjonen med oppdeling av på den ene side avstandsporter og doppler på den annen side, fremskaffer distanse-dopplernedtegningene.

For å være helt nøyaktig, så forekommer der bare "ekko-radar" dersom den mottatte energi i en nedtegning eller en gitt prøvetagning overskrider en viss terskel. Definisjonen av slike terksler er viktig, fordi den bestemmer "sannsyn-ligheten for falsk alarm" hos den aktuelle radar.

Man bruker betegnelsen "regulering av falsk alarm" i forbindelse med organer som tillater definisjonen av disse terskler, eller heller de kriterier som er mer utviklet enn bare en enkel terskel, for således å kunne diskriminere mellom ekkoene i den mottatte energi. Dersom denne regulering utføres på en dårlig måte, vil utnyttelsessysternet for radarens ekkoer i prinsippet ha altfor mange detekterte prøvetagninger for analyse, og vil da kunne gå i metning (det vil også kunne ha altfor få, noe som vil innebære at de gjenstander som skal detekteres, vil mangle, og gjør valget fullstendig utillatelig) .

For å kunne utpeke de ekte ekkoer, må man først og fremst eliminere termisk støy. I de fleste radarer må de faste gjenstander ("bakkeekkoer") likeledes elimineres. Imidlertid har man fortsatt en vanskelighet, fordi den termiske støy ligger på et meget lavt nivå, mens motsatt bakkeekkoene befinner seg på et høyt nivå, dvs. meget høyt, hvilket innebærer at de langt overskrider nivået for de ekkoer som skal utnyttes.

Denne vanskelighet blir delvis avhjulpet ved det forhold at man generelt disponerer organer for spesiell filtrering av bakkeekkoer. Således eksisterer dette problem bare ved de bakkeekkoer som har unnsluppet ved filtrering. Opprinnelsen for disse "gjenværende parasitter" er forskjell, avhengig av hvorvidt radaren er stasjonær eller bæres av en mobil plattform, f.eks. et fly.

I det tilfellet hvor radaren er stasjonær, vil de opprinne-lige bakkeekkoer som nærmer seg, kunne representere meget viktige ekvivalente radarflater. Dette er f.eks. tilfellet ved hangarer eller andre konstruksjoner som befinner seg i nærheten av en overvåkningsradar for lufttrafikk, og vil reflektere støyenergien i senderen. Reguleringen av falsk alarm kan således innebære: - man kan plassere en begrenser ved inngangen til dopplerfilteret, for derved å desensibilisere mottakeren ved nærværet av et sterkt ekko,

- man undertrykker deteksjonsterskelen med hensyn til funk-sjonsnivå for det målte ekko før dopplerfiltrering, idet denne annen teknikk ikke modifiserer signalspekteret som slippet gjennom dopplerfilteret, og således kan utnyttes selv om spekteret for bakkeekkoene er forholdsvis uberørt med hensyn til frekvens.

I tilfellet av en mobil radar vil problemet med regulering av falsk alarm være totalt forskjellig, fordi opprinnelsen for disse falske alarmer er fullstendig annerledes.

For det første vil bakkeekkoene med meget sterkt nivå være sjeldne, fordi i prinsippet prinsipalloben for antennen ikke opplyser bakken på små avstander. Det gjenstår at sekundærlobene for antennen (det er derfor disse er viktige) kan oppfatte bakkeekkoene på et nivå som er forholdsvis høyt, med en dopplerfrekvens som svarer til den for det ekko som skal utnyttes. De organer som man benytter for regulering av falske alarmer, omfatter bruken av to kanaler eller veier, idet det her skal forstås to mottakere som er tilknyttet to antenner, samtidig som den første kanale opererer normalt, mens den annen kanal, av typen omniret-ningsangivende, eller mer nøyaktig mindre retningsangiven-de, blir regulert på den måte at den dekker sekundærlobene for den første kanal. Reguleringen av falsk alarm vil således bli utført ved sammenligning av utgangene fra de to kanaler for hver celle av avstand/doppler-oppløsning eller -nedtegning. Et utnyttet signal svarer i det tilfellet hvor utgangssignalet fra den første kanal overskrider den for den annen, til den samme nedtegning.

Disse organer gir imidlertid ikke en fullstendig tilfreds-stillende løsning i alle tilfeller. Spesielt forekommer der anvendelser hvor det er umulig å realisere en kanal nr. 2 som har de ønskede karakteristikker av "mindre retningsan-givelse". Det gir seg imidlertid slik at strålingsdiagrammet for denne annen kanal plasserer seg klart og tydelig under det for den første kanal, i prinsipalloben for denne, og i stor grad under diagrammet for den første kanal i dennes sekundærlober. Dersom dette ikke er mulig, vil reguleringen av falsk alarm kunne trekke med seg tapene av deteksjonen til det mål som skal utnyttes, fordi deteksjonsterskelen ville bli tilsynelatende unormal høy, i hjelpekanalen, mens bakkeekkoene ville bli tilsvarende svake, noe som ikke vil korrespondere med sekundærlobene for den første kanal.

Dette problem vil spesielt være aktuelt dersom prinsipalloben ikke har en meget stor forsterkning (antenne med stor vinkel), samtidig som nivået for sekundærlobene er dårlig kjent, eller er vanskelige å bestemme med tilstrekkelig presisjon.

US patent 3916325 viser en radarinnretning omfattende en flerhet av antenner med separate mottakerorganer i kanaler etterfulgt av utnyttelsesorganer, hvor antennene har hovedsakelig den samme prinsipale opplysningssone, men omfatter sekundærlober med diffuse utstrålinger som i det minste er delvis forskjellige, samtidig som utnyttelsesorganene er innrettet til å kunne vurdere som falsk alarm ethvert ekko som blir mottatt med et lavere nivå enn en valgt terskel i en av mottakerkanalene.

Til ytterligere belysning av teknikkens stand skal det vises til US patent 4143372.

Den foreliggende oppfinnelse legger til grunn å fremskaffe organer som egner til å erstatte eller komplettere de for-holdsregler som vil bli beskrevet i det følgende.

Et annet mål med den foreliggende oppfinnelse er å løse de problemer som man møter når antennene blir plassert i nærheten av et konstruksjonselement hvor de elektromagnetiske karakteristikker er dårlig kjent eller variable (f.eks. bevegelig konstruksjon). Det vil resultere i at sekundærlobene for antennene vil være like dårlig kjent.

Nok et formål som ligger til grunn for den foreliggende oppfinnelse, går ut på å tillate plassering av antennene mot det bakre av et fly, uten at disse i altfor stor grad påvirkes av bakkeekkoene.

Disse formål oppnår man ved en radarinnretning av den innledningsvis angitte type som ifølge oppfinnelsen er karakterisert ved at: a) nevnte antenner har hovedsakelig den samme prinsipale opplysningssone, men første og andre sidelober for de

diffuse utstrålinger som i det minste delvis er forskjellige, og

b) utnyttelsesorganene ytterligere innbefatter organer for å indikere som falsk alarm etterhvert ekko som blir

mottatt med et lavere nivå enn en valgt terskel i en av nevnte første og andre mottakerkanaler.

I henhold til en meget generell definisjon av den foreliggende oppfinnelse, er utnyttelsesorganene innrettet til å kunne betrakte som falsk alarm etthvert ekko som blir mottatt med et lavere nivå enn en valgt terskel i den ene mottakerkanal. For enkelthets skyld vil man kunne anta at den diffuse utstråling for de to antenner er fullstendig adskilt. Under forbehold av et passende valg av terskel, vil det således være mulig å sortere ut de ekkoer fra den diffuse utstråling som mottas av én av antennene, noe som vil gi opphav til et svakt ekko relatert til terskelen for den annen antenne, samt ekkoer som blir mottatt på tvers av prinsipallobene for de to antenner, som for begges vedkom-mende vil ligge over terskelen.

Et vesentlig trekk ved den foreliggende oppfinnelse ligger i det at den skaffer den fordel som er kjennetegnet ved at senderorganene som benyttes, er av den type som benytter høy repetisjonsfrekvens, og i prinsippet opererer med en høy formfaktor.

For å kunne realisere oppfinnelsen sammen med slike radarer, er det av interesse at mottakerkanalene først utfører en doppleranalyse, og deretter en analyse med hensyn på avstand, dersom anvendelsen gjør dette nødvendig.

Ved denne siste hypotese bør mottakerkanalene utføre distanseanalysen ved oppdelt filtrering, nemlig på den ene side ved en valgt mellomfrekvens, og på den annen side ved denne mellomfrekvens å forøke denne med et multiplum av repetisjonsfrekvensen, samtidig som filterets gjennomslip-pingsbånd hver gang høyst er lik verdien av repetisjonsfrekvensen .

Ved en bestemt utførelsesform for oppfinnelsen vil utnyttelsesorganene sammenligne de tilsvarende ekkoer (samme nedtegning doppler/avstand) som avgis fra de to kanaler ved den valgte terskel, og utskille de ekkopar for dem av minst den ene av de to kanaler, som er mindre enn terskelen.

Ved annen utførelsesform for oppfinnelsen, fremskaffer utnyttelsesorganene produketet av et ekko fra en kanal med det tilsvarende ekko fra den annen kanal, og fraskiller de ekkopar ved hvilke dette produkt (som representerer produk-tet av de energier som blir mottatt i de to kanaler) er mindre enn den valgte terskel.

Selv om oppfinnelsen kan anvendes ved forskjellige applikasjoner, er det spesielt hensiktsmessig å benytte den i det tilfellet hvor der tas i bruk (minst) to antenner som er plassert på begge sider av kursroret på et fly (eller mer generelt på et konstruksjonselement for en mobil bærer) og er plassert mot bakparten. Man innretter seg slik at mottakerorganene skal være følsomme bare med hensyn til den returnerte energi, idet en doppleranalyse vil bekrefte at noe nærmer seg vis-å-vis flyet. I henhold til oppfinnelsen kan utnyttelsesorganene således eliminere de falske alarmer som spesielt skyldes de bakkeområder som befinner seg i forkant av flyet.

De antenner som man benytter for dette anvendelsesområde, kan passende ha en meget stor åpningsvinkel (typisk 90°), hvilket innebærer en tilstrekkelig eller temmelig forskjell i forsterkning mellom prinsipalloben og sekundærutstrålin-gen, som er meget vanskeligere å definere på grunn av flyets konstruksjonselementer. Den vanskelighet man således møter, skyldes at ekkoene fra bakken som befinner seg foran flyet og kommer inn i det diffuse området for antennene, omfatter for det meste av tiden et betydelig nivå på grunn av deres flate som er ekvivalent med radaren og er like viktig, og således utgjør en vanskelighet ved analysen og dopplerdetekteringen som har til hensikt å lokalisere mobile enheter som nærmer seg bakfra. Den foreliggende oppfinnelse skaffer en meget elegant løsning på dette problem.

For denne type applikasjon er det likeledes interessant å benytte i det minste tre antenner, f.eks. to antenner på hver kant av kursroret (eller eventuelt én på den ene kant og to på den annen), og innrettet på en måte som skaffer en forskjellsopptegning. Mottakerorganene bør plasseres i det minste delvis adskilt for disse forskjellige antenner, idet disse mater i det minste tre mottakerkanaler. Utnyttelsesorganene vil hver gang bli påvirket eller veksle mellom de to mottakerkanaler relatert til to antenner plassert på begge sider av kursroret.

Dette tillater at man kan utføre en måling av siktelinjen fra luften mellom to antenner som er plassert på samme horisontale nivå (horisontalplanet er her det plan hvor flyets vinger befinner seg) og en måling som innbefatter området mellom to antenner som er plassert på to forskjellige horisontale nivåer.

Øvrige særtrekk og fordeler ved den foreliggende oppfinnelse vil fremgå ved lesning av den etterfølgende detaljerte beskrivelse, sammen med de vedføyde tegningsfigurer.

Figur 1 viser skjematisk et fly som er utstyrt med to antenner, og som er innrettet til å omfatte en anordning ved en radar i henhold til foreliggende oppfinnelse. Figur 2 anskueliggjør skjematisk strålediagrammet for en antenne. Figur 3 viser meget skjematisk en foretrukken utførelses-form for oppfinnelsen omfattende fire antenner. Figur 4 er et prinsippskjema over en anordning ved radar i henhold til den foreliggende oppfinnelse. Figurene 5 og 6 er to del-skjemaer som har tilknytning til en anordning ved radar i henhold til oppfinnelsen.

På figur 1 er der vist et fly AN omfattende et flyskrog FL, en venstre og en høyre vinge, henholdsvis WG og WD, et bakre kursror DAN som strekker seg i aksialretningen og føyer seg sammen med stabiliseringsvinger SG og SD.

På flyskroget og delvis på kursroret er der montert i det minste en venstre antenne AG og en høyre antenne AD. De to antenner har som eksempel et strålingsdiagram som åpner seg med en vinkel på 90° vendt bakover og med en akse parallelt med flyets lengdeakse.

Figur 2 viser skjematisk strålingsdiagrammet for en antenne, hvilket omfatter en prinsipallobe LP som vender bakover, samt sekundære hovedlober LSI og LS2 samt diffuse områder DS, som er mindre klart definert og er tilsvarende betegnet "fjernsekundære lober" ("far side lobes").

Slik det allerede er påvist, vil man måtte løse visse vanskeligheter når man tenker seg bruken av to antenner, hvor den ene omfatter det strålingsdiagram som er vist med heltrukken strek på figur 2, mens den annen omfatter det strålingsdiagram som er anskueliggjort med stiplede linjer, og betegnet ED (omhyllingen av det diffuse området og sekun-dærlobene). Denne løsning er ikke helt tilfredsstil-lende, spesielt i de tilfeller hvor forsterkningen av prinsipalloben i forhold til sekundærlobene ikke er meget sterk, og likeledes fordi man dårlig kjenner det diffuse området. Dette er spesielt tilfellet når antennene monteres ombord i et fly, og da på den måte som er vist f.eks. på figur 1.

Figur 3 viser skjematisk et fly sett bakfra, som bærer en utførelsesform med fire antenner dels på den ene og den annen side av kursroret DAN. Derav fremgår en øvre venstre antennen AGH, en nedre antenne AGB, samt på den annen side en øvre høyre antenne ADH og en nedre høyre antenne ADB. En fagmann på området vil forstå at tre antenner vil være tilstrekkelig. Den fjerde antenne kan utnyttes av symmetri-grunner (radioelektriske og/eller aerodynamiske), med eller uten tilhørende mottakingsvei. I det følgende vil i den foreliggende beskrivelse henvisningssymbolet AG betegne en av de venstre antenner, mens henvisningssymbolet AD vil angi en av de høyre antenner.

Således vil man gjenkjenne de to antenner AG og AD på figur 4.

Senderorganene for radaranordningen omfatter en sender-oscillator OE som opererer ved en frekvens Fe, tilkoblet en senderveksler CE som betjenes med en repetisjonstakt Fr, definert av kilden SFR.

Man antar her at radaren opererer med en høy repetisjonsfrekvens, typisk minst ved flere titalls kilohertz, og den omfatter en høy formfaktor, hvilket innebærer at sender-veksleren CE er lukket under det viktigste parti av varig-heten for repetisjonsperioden (f.eks. halvparten av denne periode). Det modulerte signal som man på denne måte oppnår, blir påtrykket en senderforsterker AE som er forbundet med en senderantenne AT. Som en variant er det mulig å forsyne antennene AG og AD på tvers av kretsene (se varianten ifølge figur 5).

En lokaloscillator OL skaffer en mellomfrekvens Fi. En mik-ser MØ mottar frekvensene Fi og Fe for å fremskaffe et signal av formen Fe±Fi, som påtrykkes to mottakerblandere M1G og M1D. Disse vil hver for seg gjennomløpe, ved hjelp av utgangssignalene fra antennene AG og AD, eventuelt etter passering gjennom avbryterne IG og ID, åpne tilstander under sendingen. Man vil således kunne definere ved skille-punktet, to fullstendig adskilte mottakelsesveier. (Imidlertid, fagmannen på området kjenner til at den teknikk som nå er disponibel for multipleksering, spesielt etter koding til nummerisk form, tillater utnyttelsen av felles deler for mottakingen.)

Utgangssignalene fra de to miksere M1G og M1D, som har frekvens Fi, vil bli forsterket i forsterkerne ARG og ARD, hvoretter de blir filtrert i smalbåndsfiltrene FEG og FED, før de underkastes en synkrondemodulasjon i kretsene DSG og DSD, som gjennomløper frekvensen Fi i henhold til kilden OL, og utnytter en fasekomponent og en kvadrataturkomponent fra disse.

Utgangssignalene fra de to demodulatorer DSG og DSD blir påtrykket analog/nummerisk-omformere CANG og CAND. Utgangssignalene fra disse vil hver for seg kunne defineres som:

Xg + e.Yg for den venstre vei,

Xd + i.Yd for den høyre vei.

I hvert tilfelle vil komponenten X være den som er i fase med mellomfrekvensen, mens komponenten Y vil være kvadra-turkomponenten, og da i henhold til den komplekse betegnel-se som er kjent for synkrondemodulasjon.

De to signaler som man oppnår på denne måte, blir påtrykket driftskretsen EXP.

I lys av en radar med høy repetisjonsfrekvens og høy formfaktor, skal man ta i betraktning at denne arbeider på en eneste lukeavstand. I praksis vil doppleranalysen innebære en behandling i en flerhet av filtre, idet de mellomste av disse bånd er definert ved seksjonene FEG og FED. Utgangene fra de to omformere vil således være multipler, og påvirket av kanalnummeret eller veinummeret k.

For hver doppler-plotting (eventuelt ved opptelling av avstanden) vil driftsorganene sammenligne utgangssignalene fra de to omformere, relatert til en firkantmodulasjon og en terskel SØ. Man vet at firkantmodulasjonen kan uttrykkes som summen X<2>+Y<2>. Terskelen SØ kan bestemmes ved hjelp av termisk støy, eller med middelverdien som f.eks. observeres på en flerhet av dopplerfiltre. Dette vil kunne tillate at plottingene kan bestemmes ved mottakelse av et signifikant bidrag fra én av antennene, og motsatt ved et meget svakt bidrag fra det annet. I dette tilfellet forekommer der et punkt på bakken som er plassert mot spissen av flyet, f .eks. punktet M (sol) på figur 1 . I virkeligheten kan dette punkt M gi et signifikant bidrag på tvers av en sekundærlobe eller det diffuse område for antennen AG. I motsetning til dette vil det for antennen AD foreligge en

fullstendig maskering på grunn av flyets kursror DAN.

Man kan således definere et meget enkelt kriterium for eliminasjon av alle de bakkepunkter som er plassert foran flyet, og som en konsekvens simulere tilnærmelseshastigheten relatert til flyet.

I motsetning til dette, vil bakkepunktene som befinner seg mot det bakre, bli reflektert på samme måte i prinsipallobene for de to antenner. Men dette forhold virker ikke forstyrrende, når det gjelder måling hvorvidt radaren interes-serer seg eller ikke for bakkeekkoene i prinsipalloben, men like overfor de bevegelige gjenstander i forhold til samme. Et passende dopplerfilter utfører diskrimineringen.

Ved en spesielt interesant anvendelse vil radaren bare overvåke de gjenstander som reflekteres tilbake til flyet bakfra. Da foreligger imidlertid enkelte sjenerende signaler fra bakkeekkoene som forekommer foran, nemlig på tvers av sekundærlobene og/eller det diffuse området. Det er da tilstrekkelig å anvende oppfinnelsen, med et dopplerfilter som bare bibeholder tilnærmelseshastigheten ("plage des Dopplers positifs").

Man vil umiddelbart forstå at oppfinnelsen tillater fullstendig eliminering av virkningen fra de bakkeekkoer som er ubehagelige, fordi man streber etter å observere en mobil gjenstand som nærmer seg bakfra, eller andre applikasjoner.

Som allerede indikert vil diskrimineringen relatert til terskelverdi kunne effektueres på mange måter.

Den første måte omfatter å kalkulere den ene del Xg<2>+Yg<2>, samt Xd<2>+Yd<2>, og bare bibeholde som brukbare ekkoer de med de to største verdier, slik disse er beregnet ved passering av terskelen.

En annen måte går ut på å beregne en kompleks størrelse A som utgjør det produkt som er definert i den vedføyde lig-ning (I). Fordi målestokken for dette produkt A er mindre enn en terskelverdi, (hvilket naturligvis ikke er det samme som foran, ved like betingelser forøvrig) idet driftskretsen vil tillate at der fremskaffes en falsk alarm, dvs. utifrå et bakkepunkt som kommer forfra i forhold til flyet. Denne terskel S1 kan være bestemt i likhet med terskelen SØ. Den kan også bestemmes på andre måter.

F.eks. kan S1 være lik K ganger størrelsen MR, definert ved ligningen (II), med betingelsen 0 < K < 1. Man bestemmer firkantforholdet for disse moduler i de to signaler som blir mottatt, og størrelsen MR er den aller største av disse kvadrater.

Som en variant kan man betrakte den reelle del (ax) og den imaginære del (ay) av størrelsen A, slik denne er definert ved ligningene (III) og (IV). Disse to størrelser utgjør grunnlaget for de respektive passbåndsfiltreringer med samme karakteristikker, som transformerer disse henholdsvis med bx og by. Man kan således sammenligne størrelsesmodulen B = bx + i by med en terskel S2 som er bestemt på samme måte som terskelen SØ.

Denne terskel kan også fremskaffes ved hjelp av lavpassfil-trering (eventuelt til forskjell fra det foregående) relatert til den nevnte størrelse MR, og tillagt en koeffisient K2 som finnes mellom 0 og 1 .

Det er naturlig også mulig å tenke seg andre beslutnings-kriterier som tillater å diskriminere et forskjellig bidrag i de to antenner.

F.eks. er det observert at fasen for størrelsen A (eller dennes transformerte størrelse B før lavpassfiltreringen) har relasjon til ankomstretningen for de aktuelle ekkoer. Man kan således begrense funksjonsanalysen til de betingelser som vedrører fasen for denne størrelse A. Dersom man f.eks. ønsker å begrense observasjonssonen til det sentrale parti av strålingens prinsipallobe, vil man gi avkall på de målinger hvor fasen for A er meget fjernt fra 0, og f.eks. befinner seg utenfor intervallet ± 90°, noe som sannsynlig-vis svarer til en lobe med halv effekt.

Dette vil gjelde for enhver mottatt utstråling hvor fasen er signifikant, (hvilket er tilfellet ved den ene eller de flere sekundære hovedlober, men ikke i det diffuse område). Anvendelsen av betingelsene i forbindelse med fasen for A eller B kompletterer således fordelaktig terskel- eller trinnanvendelsen. Helt enkelt kan man fremskaffe logikk-relatert "OG" for disse to betingelser, idet det ene signal eller det annet indikerer et brukbart signal, dvs. noe annet enn et gjenværende parasittsignal fra bakkeekkoet.

I og med at utnyttelsen av oppfinnelsen innebærer forekom-sten av to antenner, hvilket innebærer to like mottakerkanaler, er det mulig på grunnlag av dette å fremskaffe forskjellsopptegning.

Følgelig vil man kunne utføre en forskjellsopptegning sett fra luften under utnyttelse av de to antenner AGH og ADH, eller bare AGB eller ADB (eller de to sammenkoblet) . En forskjellsopptegning på stedet kan effektueres under utnyttelse av på den ene side antennene AGH og ADB, likeså-vel som antennene ADH og AGB på den annen side, som gir summen og forskjellen med hensyn til selve stedet og i retning sett fra luften. Det er tilstrekkelig med en eneste av disse to målinger, fordi man disponerer allerede den sett i retning fra luften (i tilfellet av tre antenner). Behandlingen av de således oppnådde signaler for for-skjellsopptegningen, er å betrakte som tidligere kjent av fagfolk på området, etter at man i henhold til den foreliggende oppfinnelse har eliminert de forstyrrende ekkoer som blir f.eks. fremskaffet ved de sammenlignbare bakkepunkter.

Ved en spesielt interessant variant vil en utførelsesform av en radar i henhold til oppfinnelsen også tillate en måling av avstanden til en gjenstand (gjenstand som nærmer seg, nemlig i den realiseringsmodus som er beskrevet).

Denne variant er beskrevet i søkerens patentsøknad innle-vert 24. juni 1988 under nr. 88.08542 under tittelen "Perfectionnement aux radars de veille aéroportés".

Ved alle anvendelige formål skal innholdet i denne patent-søknad være å betrakte som innlemmet i den foreliggende beskrivelse.

Figur 5 illustrerer utførelsen av denne avstandsmåling, idet man bare betrakter en av de to antenner på figur 4 for derved å forenkle tegningen. På denne figur er de alfanum-meriske betegnelser fra den annen patentsøknad beholdt, og man antar at man har felles antenner for sending og mottak-ning.

Organene 1, 2, 3, 4, 5, 6 og 100 svarer henholdsvis til organene SFR, OE, AE, CE, CG og AG i henhold til figur 4 (det tilfelle som er aktuelt for venstre antenne).

Organet 100 utgjør den lokale oscillasjonskilde OL. Organet 101 svarer til mikseren MØ. Organene 102 og 104 svarer til mikseren M1G og forsterkeren ARG, mens organet 103 reali-serer avbruddet av mottakingen under sending.

Figur 5 viser også organet 105 som er i stand til å fremskaffe en frekvens som er lik summen av mellomfrekvensen Fi og et multiplum av orden n av repetis jonsf rekvensen Fr, idet sammenstillingen finner sted med en komponent som befinner seg i fase og i kvadratur. Verdien n kan være valgt lik 1.

Etter å ha passert forsterkeren 104 blir det mottatte signal delt i to like veier eller kanaler V1 og V2, idet deres respektive entringsfiltre V11 og V21 har den samme båndbredde Fr som den foreliggende oppfinnelse, men hvor de delte frekvenser er forskjellige, dvs. frekvensen Fi gjelder for filteret V11 og frekvensen Fi + nFr gjelder for filteret V21. Man vil således kunne få de to filtre til å utføre en synkron detektering idet de opererer henholdsvis på utgang-ene fra kildene 100 og 105, med tilhørende koding og spek-tralanalyse i kretsene V14, V15, V24 og V25. Sammenstillingen fremskaffer både reelle og imaginære komponenter, hen-holdsvis X1I og Y1I for den første kanal, og X2I og Y2I for den annen kanal, idet det hele blir påtrykt en utnyttelseskrets 109.

En fagmann på området vil innse at den første kanal V1 vil operere nøyaktig på samme måte som sammenstillingen ved den venstre kanal angitt på figur 4.

Den foreliggende oppfinnelse kan således finne anvendelse mellom de to kanaler V1 som man således har fremskaffet, på den ene side ved hjelp av den venstre antenne AG, og på annen side ved hjelp av den høyre antenne AD.

Etter man ifølge oppfinnelsen har selektert de ekkoer som ikke svarer til de falske alarmer, kan man nå utnytte sepa-rat den venstre og høyre kanal, eller enda mer nøyaktig deres to underkanaler V1 og V2 med det formål å realisere en avstandsmåling på den måte som er beskrevet i den allerede nevnte patentsøknad. Kort sagt oppnår man en informasjon om avstand ved det forhold at forskjellen mellom fase mellom utgangssignalene fra de to kanaler V1 og V2 (fra hver antenne) blir relatert til avstanden mellom radaren og en gjenstand som fremskaffer de mottatte pulser.

Figur 6 viser en realiseringsmodus som er noe forskjellig fra den som er vist på figur 5. Man vil her observere at kanalene V1 og V2 fortsatt er beholdt, i den forstand at forskyvningen av den sentrale frekvens ved filtrering ikke lenger blir fremskaffet ved nivået for selve filtrene V11 og V21, men derimot ved realiseringen av en første endring av frekvensen V102 (eller V202) med to frekvenser som er adskilte i henhold til n.Fr.

Denne realiseringsmodus er fordelaktig i og med at de to mottakerkanaler V1 og V2 på denne måte kan være like, og spesielt de tilhørende filtre V11 og V21, idet en konstruksjon av disse torde være kjent for fagfolk, spesielt siden dette vedrører den intrinsikke realisering av faseforskyv-ning hos kretsene.

I denne forbindelse vil man kunne innse at de intrinsikke faseforskyvninger kan fremskaffes en gang for alle, idet man i hver av mottakerkanalene benytter en liten fraksjon av signalutsendelsen, for å oppnå responsen for hver avstandskanal og doppler null.

En fagmann på området vil forstå at oppfinnelsen ikke er begrenset til de i detalj beskrevne utførelsesformer.

F.eks. vil man som varianter av figur 5 og 6 kunne utnytte en kanal V1 som har tilknytning til antennen AG og en kanal V2 som har tilknytning til antennen AD. Faseforskyvningen mellom de to kanaler V1 og V2 ville da være avhengig av avstanden og retningen sett fra luften. Man vet at man kan utlede avstanden så snart man kjenner til siktevinkelen fra luften. Denne variant er vist skjematisk på figur 6, hvor man i stedet for å motta utgangssignalet fra sirkulatøren 5 vil la kanalen V1 motta utgangen fra antennen AD.

Forøvrig vil en flybåren radar med monopuls generelt utnytte kanalsummen og kanaldifferansen. Man kan ved avvik fra dette, rekonstruere (på nivå for videofrekvens) ekviva-lenten for de mottatte signaler ved de distinkte antenne-segmenter (f.eks. høyre og venstre). Disse ekvivalenter vil kunne direkte erstatte kretsen EXP (figur 4). Dette vil være hensiktsmessig ved eliminering av de ekkoer som skyldes refleksjonslobene fra kuppelen over radaren, som ikke kommer fra den sammen retning som mellomrommet for de to antennepartier. Den dobbelte betingelse med hensyn til nivå og vinkel blir særlig benyttet i dette tilfelle.

ANNEKSERTE FORMLER

Claims (12)

1 . Radarinnretning, omfattende en første og andre antenne, felles stråleorganer som mater den første og andre antenne, mottakerorganer som er forbundet med den første og andre antenne, idet mottakerorganene er separate i det minste delvis ved en første og andre mottakerkanal, samt utnyttelsesorganer forbundet nedstrøms i forhold til mottakerorganene, karakterisert ved at: a) nevnte antenner har hovedsakelig den samme prinsipale opplysningssone, men første og andre sidelober for de diffuse utstrålinger som i det minste delvis er forskjellige, og b) utnyttelsesorganene ytterligere innbefatter organer for å indikere som falsk alarm etterhvert ekko som blir mottatt med et lavere nivå enn en valgt terskel i en av nevnte første og andre mottakerkanaler.

2. Radar som angitt i krav 1, karakterisert ved at senderorganene er av typen med høy repetisjonsfrekvens.

3. Radar som angitt i krav 2, karakterisert ved at senderorganene opererer med en høy formfaktor.

4. Radar som angitt i krav 3, karakterisert ved at den første og andre mottakerkanal innbefatter organer for å utføre en doppleranalyse samt en avstandsanalyse.

5. Radar som angitt i krav 4, karakterisert ved at organene for utfø-relse av avstandsanalyse innbefatter organer for splittet filtrering, på den ene side, på en selektert mellomfrekvens og på den anden side på denne mellomfrekvens øket med et multiplum av repetisjonsfrekvensen, og at et filterpass-bånd, for hver gang, er høyst lik verdien av repetisjonsfrekvensen.

6. Radar som angitt i et av kravene 1-5, karakterisert ved at utnyttelsesorganene (EXP) omfatter organer som sammenligner tilsvarende ekkoer som er avgitt fra de to kanaler med den valgte terskel, og eliminerer ekkoparene for dem av minst den ene av de to kanaler, som finnes mindre enn terskelen.

7. Radar som angitt i et av kravene 1-5, karakterisert ved at utnyttelsesorganene omfatter organer som fremskaffer energiproduktet av de tilsvarende første og andre ekkoer som kommer fra den første og andre kanal, og eliminerer parene for første og andre ekkoer hvis produkt er mindre enn den valgte terskel.

8. Radar som angitt i et av de foregående krav, karakterisert ved at den første og andre antenne er plassert på respektive sider av kursroret på et fly, og rettet bakover, samtidig som mottakerorganene omfatter organer som hovedsakelig er følsomme for den reflekterte energi hvor doppleranalyse manifisterer en tilbakevending vis-å-vis flyet, mens utnyttelsesorganene omfatter organer for å eliminere de falske alarmer som hovedsakelig oppstår ved de bakkepunkter som befinner seg mot forparten av flyet.

9. Radar som angitt i krav 8, karakterisert ved at den ytterligere innbefatter en tredje antenne på den andre side av flyets vertikale stabilisator, idet mottakerorganene omfatter en tredje mottakerantenne, samtidig som den tredje antenne har tilknytning til en tredje mottakerkanal som i det minste er delvis separert fra den andre mottakerkanal, idet det finnes første, andre og tredje mottakerkanaler, og at utnyttelsesorganene innbefatter organer som reagerer på hvert tilfelle mellom den første antenne og en av den andre og tredje antenne.

10. Radar som angitt i krav 9, karakterisert ved at den ytterligere omfatter organer for å utføre en måling av relativ kurs mellom den første og andre antenne plassert på det samme horisontale nivå i forhold til luftfartøyet, og for å utføre en måling av elevasjon mellom den andre og tredje antenne som er plassert ved forskjellige horisontale nivåer i forhold til luftfartøyet.

11. Radar som angitt i krav 9, karakterisert ved at den ytterligere omfatter en fjerde antenne på en første side av den vertikale stabilisator, idet nevnte mottakerorganer innbefatter en fjerde mottakerkanal som i det minste delvis er separert fra den første mottakerkanal, idet det finnes totalt første, andre, tredje og fjerde mottakerkanaler, og at utnyttelsesorganene innbefatter organer som reagerer på hvert tilfelle mellom den fjerde mottakerkanal og en av den andre og tredje mottakerkanal.

12. Radar som angitt i krav 11, karakterisert ved at den ytterligere omfatter organer for å utføre en måling for relativ kurs mellom den første og andre antenne som er plassert ved det samme horisontale nivå i forhold til luftfartøyet, og for å utføre en måling av elevasjon mellom den andre og tredje antenne som er plassert på forskjellige horisontale nivåer i forhold til luftfartøyet, og for å utføre en måling av relativ kurs mellom den tredje og fjerde antenne som befinner seg på det samme horisontale nivå i forhold til luftfartøyet, og for å utføre i det minste én måling som gjelder elevasjon mellom den første og fjerde antenne som befinner seg ved forskjellige horisontale nivåer i forhold til luftfartøyet.