SE410660B

SE410660B - DEVICE IN A RADAR SYSTEM FOR LOADING A CONTROLLABLE LOCAL SCILLATOR FOR A RELEASED FREQUENCY BAND

Info

Publication number: SE410660B
Application number: SE7710219A
Authority: SE
Inventors: B Fransson
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 1977-09-13
Filing date: 1977-09-13
Publication date: 1979-10-22
Also published as: DE2838254C2; IT7827615A0; GB2004427A; NL189434B; SE7710219L; NL7808929A; FR2402879A1; DE2838254A1; FR2402879B1; GB2004427B; IT1098640B; NL189434C; CH632849A5

Description

'7710219-2 2 Lokaloscillatorns utsignal måste emellertid styras så att låsning sker i det ena av de båda lägena, bl a eftersom i en följeradar av Dopplcrtyp, följesyse temets felsignaler i det andra läget kan bli felaktiga. 7710219-2 2 However, the output signal of the local oscillator must be controlled so that locking takes place in it one of the two positions, partly because in a tracking radar of the Dopplcrt type, follower sewing the system's error signals in the second mode may be incorrect.

Det är förut känt att låsa»lokaloscillatorsignalen till ett av ovannämnda frekvenslägen genom att förutom den styr-spänning som avges från fasslingan utnyttja en lineär styrspänning, exempelvis en sågtandsspänning, och en s k AEG-slinga (Automatic-Frequency-Control), se exempelvis USA-patentetf'3.1li2.Û22- I denna slinga ingår diskriminatorkretsar vilka är anordnade att avge en viss diskriminatorkurva vid vissa frekvensvärden svarande mot de båda möjliga värdena på mellanfrekvensen och vilka anger att låsning till ett av dessa värden kan ske. Vid denna kända anordning finns emellertid risk att låsning sker på fel diskriminatorkurva, varför ytterligare kretsar tillkonmxer för att förhindra detta.It is previously known to lock the local oscillator signal to one of the above frequency modes by in addition to the control voltage emitted from the phase loop utilize a linear control voltage, for example a sawtooth voltage, and a so-called AEG loop (Automatic-Frequency-Control), see for example the US patent f'3.1li2.Û22- This loop includes discriminator circuits which are arranged to emit a certain amount discriminator curve at certain frequency values corresponding to the two possible ones the values of the intermediate frequency and which indicate that locking to one of these values can occur. With this known device, however, there is a risk of locking occurs on the wrong discriminator curve, which is why additional circuits are added to prevent this.

Anordningen enligt föreliggande uppfinning utnyttjar liksom den kända en fas- låst slinga för låsning av lokaloscillatorfrekvensen till sändsignalens frekvens samt en lineär styrspänning för svepning av lokaloscillatorfrekvensen till avsett värde. Ändamålet med uppfinningen är att åstadkomma en anordning i vilken kretsarna för låsning till avsett frekvensband är enklare än hos förut kända anordningar .The device according to the present invention, like the known one, uses a phase locked loop for locking the local oscillator frequency to the frequency of the transmission signal and a linear control voltage for sweeping the local oscillator frequency to intended value. The object of the invention is to provide a device in which the circuits for locking to the intended frequency band are simpler than in the prior art devices.

Enligt den föreslagna uppfinningen detekteras dels det ögonblick då frekvensen hos lokaloscillatorns utsignal passerar sändsignalens frekvens, dvs då frekvensen hos den från blandaren erhållna signalen passerar värdet noll dels de ögonblick då lokaloscillatorfrekvensen passerar de värden, som avviker från sändsigrxalfrekvensen lika med mellanfrekvensen, varigenom korrekt låsning av lokaloscillatorns utsignal till avsett frekvensband uppnås.According to the proposed invention, the moment when the frequency is detected is detected at the output signal of the local oscillator, the frequency of the transmission signal passes, ie then the frequency of the signal obtained from the mixer passes the value zero partly the moments when the local oscillator frequency passes the values that deviate from the transmission frequency is equal to the intermediate frequency, whereby the correct locking of the output signal of the local oscillator to the intended frequency band is reached.

Uppfinningen, vars kännetecken framgår av efterföljande patentkrav, skall närmare beskrivas med= hänvisning till bifogade ritningar där Figur l visar ett blockschema över anordningen enligt uppfinningen, Figur 2 visar i tidsdiagram utseendet av vissa signaler vilka uppträder i anordningen enligt figur l.The invention, the features of which appear from the appended claims, is to be described in more detail described with = reference to the accompanying drawings therein Figure 1 shows a block diagram of the device according to the invention, Figure 2 shows in time diagrams the appearance of certain signals which appear in the device according to figure 1.

I blockschemat enligt figur 1 beteclmas med l en oscillator, lämpligen en kristalloscillator, vilken via multiplikatorn 2 alstrar radarsystemets sänd- signal med frekvensen fl, där fl exempelvis är lika med 9600 MHz. Blocket 'j utgör systemets lokaloscillator, vilken via multiplikatorn 11 alstrar en signal 7710219-2 med frekvensen fo. Utgångarna hos vardera mnltiplikatorn 2 och Ä är anslutna till en blandare 5, vilken bildar skillnaden /fl - fo/'mellan sändsignalens och lokaloscillatorsignalens frekvens i syfte att alstra systemets mellan- frekvens, exempelvis värdet 50 Hz. I ett sändarkoherent radarsystem är det nödvändigt att lokaloscillatorns fas och frekvens fo är läst till sändsignalens frekvens fl med en viss skillnad lika med mellanfrekvensen fm. Till blandarens 5 utgång är därför på känt sätt ansluten en faslåstfslinga, vilken består av en förstärkare 6, en fasdetektor 7, ett lågpassfilter (slingfilter) 8 samt ytterligare en förstärkare 9. Slingan är via utgången av denna förstärkare ansluten till lokaloseillatorn via en styringång sl, varvid förstärkarens 9 utsignal utgör styrstorhet för inställning av lokaloscillatorfrekvensen fo till visst värde, lämpligen genom att variera spänningsfallet över en i lokal- oscillatorn 3 ingående varaktordiod. Styrstorheten erhålles genom att i fas- detektorn jämförelse sker mellan fasen hos den från blandnren 5 erhållna och förstärkta signalen och fasen hos en referenssignal Ur och efterföljande filtrering i filtret 8. Härigenom uppnås att lokaloscillatorfrekvensen fo följer sändsignalens frekvens inom ett visst område (fasslingans s k pull-in område), exempelvis 2 Mhz.In the block diagram according to Figure 1, an oscillator is indicated by 1, suitably one crystal oscillator, which via the multiplier 2 generates the transmission of the radar system signal with the frequency f1, where f1 is, for example, equal to 9600 MHz. Blocket 'j constitutes the local oscillator of the system, which generates a signal via the multiplier 11 7710219-2 with the frequency fo. The outputs of each multiplier 2 and Ä are connected to a mixer 5, which forms the difference / fl - fo / 'between the transmission signal and the frequency of the local oscillator signal in order to generate the intermediate frequency, for example the value 50 Hz. In a transmitter-coherent radar system it is it is necessary that the phase and frequency fo of the local oscillator be read to that of the transmission signal frequency fl with a certain difference equal to the intermediate frequency fm. To the mixer 5 phase is therefore connected in a known manner to a phase-locked loop, which consists of an amplifier 6, a phase detector 7, a low-pass filter (loop filter) 8 and another amplifier 9. The loop is via the output of this amplifier connected to the local oscillator via a control input sl, the amplifier 9 output signal is the control variable for setting the local oscillator frequency fo to a certain value, preferably by varying the voltage drop across a local oscillator 3 input varactor diode. The control variable is obtained by the detector comparison takes place between the phase of the and obtained from the mixer 5 and amplified signal and phase of a reference signal Ur and subsequent filtering in the filter 8. This achieves that the local oscillator frequency fo follows the frequency of the transmission signal within a certain range (the so-called pull-in of the phase loop area), for example 2 Mhz.

En svepgenerator, betecknad med 10, alstrar en sågtandsspänníng Ul som tillförs en ytterligare styringång s2 hos lokaloscillatorn 3. lnkaloscillatorfrekvensen fo kan härigenom varieras inom ett i jämförelse med fasslingans pull-in område stort frekvensintervall. Svepgeneratorn 10 kan i sin tur startas och stoppas medelst en signal av viss polaritet över styringången sj.A sweep generator, denoted by 10, generates a sawtooth voltage Ul which is applied an additional control input s2 of the local oscillator 3. The incalc oscillator frequency fo can hereby be varied within one in comparison with the pull-in area of the phase loop large frequency range. The sweep generator 10 can in turn be started and stopped by means of a signal of a certain polarity over the control input sj.

Till blandarens 5 utgång är i enlighet med den föreslagna anordningen anslutna två grenar, vilka via en logisk krets 16 alstrar en signal för att tillföras styringången sj hos svepgeneratorn 10 i syfte att stoppa den avgivna sågtands- spänningen så att låsning av lokaloscillatorn 3 till det avsedda frekvens- bandet åstadkommas. Ena grenen innehåller en första avstämd krets 11, vilken består av en förstärkare jämte tillhörande begränsare samt ett lågpassfilter.To the output of the mixer 5 are connected in accordance with the proposed device two branches, which via a logic circuit 16 generate a signal to be applied the control input sj of the sweep generator 10 in order to stop the delivered sawtooth voltage so that locking of the local oscillator 3 to the intended frequency the band is created. One branch contains a first tuned circuit 11, which consists of an amplifier as well as an associated limiter and a low-pass filter.

Till utgången av kretsen 11 är en enveloppdetektor 13 ansluten, vars utgång är ansluten till en monostabil vippa 15. Lågpassfiltret i kretsen 11 har en övre gränsfrekvens som är avsevärt lägre än systemets mellanfrekvens, exempelvis 2 Mhz. Den andra grenen innehåller en andra avstämd krets 12, vilken består av en förstärkare jämte tillhörande begränsare samt till skillnad från kretsen 11 ett bandpassfílter, vars passområde dimensionerats så att lokaloscillatorns frekvens fo antar ett värde inom fasslingans pull-in område och vars mitt- frekvens överensstämmer med värdet på mellanfrekvensen, exempelvis 30 Mz.^ Utgången av monovippan 15 och detektorn ih är anslutna till en logisk krets 16 utformad så att den avger en utsignal av viss nivå ("låg") då båda dess in- 77111219-2 a i ,, gångar antar samma nivå ("hög") och bibehåller demxa. nivå så länge den ena insignalens U2 nivå är oförändrad. Kretsen 16 utgörs exempelvis av en SRf-vippa (set-reset) 'bestående av två nand-kretsar N2, NS samt ytterligare en nand- krets Nl anslutna så som är visat i figur l.An envelope detector 13 is connected to the output of the circuit 11, the output of which is connected to a monostable flip-flop 15. The low-pass filter in the circuit 11 has an upper cut-off frequency which is considerably lower than the intermediate frequency of the system, for example 2 Mhz. The second branch contains a second tuned circuit 12, which consists of an amplifier together with the associated limiter and unlike the circuit 11 a bandpass filter, the bandwidth of which is dimensioned so that the local oscillator frequency fo assumes a value within the pull-in range of the phase loop and whose frequency corresponds to the value of the intermediate frequency, for example 30 Mz The output of the mono flip-flop 15 and the detector ih are connected to a logic circuit 16 designed to emit an output signal of a certain level ("low") when both of its inputs 77111219-2 a i ,, passages assume the same level ("high") and maintain demxa. level as long as one the level of the input signal U2 is unchanged. The circuit 16 consists, for example, of an SRf flip-flop (set-reset) 'consisting of two nand circuits N2, NS and another nand circuit Nl connected as shown in figure l.

Anordningens funktion skall närmare förklaras med hänvisning till tidsdiagrammet enligt figur 2. Svepgeneratorn 10 avger en periodisk sågtandsspänning Ul och vid tiden to påbörjas ett svep, varvid Ul växer linoärt. För låga värden på Ul antages lokaloscillatorn 3 avge en frekvensfo av lågt värde, medan då Ul antar högt värde frekvensen fo är hög. Mellan det lägsta och det högsta värdet skall oscillatorn 3 låsas så att frekvensen fo antar ett värde inom det avsedda fre- kvensbandet fo - fl, därrfo > fl. Då sågtandsspänningen Ul efter tiden to växer fås vid tiden tl ett värde på fo som efter blandning i blandaren 5 ger en mellan- frekvens fm = fl - fo (fl > fo). Detta medför att en utsignal U2 uppträder från detektorn 14, eftersom den avstämda kretsen 12 ger en utsignal vid en frekvens hos dess insignal lika med mellanfrekvensens värde. Vid tiden t2 är skillnaden fl - fo av så lågt värde (exempelvis 2 MHz enligt ovan) att lågpassfiltret i kretsen ll avger en utsignal och denna utsignal varar så. länge som signalen från blandaren 5 antar ett frekvensvärde lägre än lågpassfiltrets övre gränsš- - frekvens, dvs /fl - fo/ 5 2 MHz. Härigenom fås en utsignal US från detektorn 13 vilken aktiverar monovippan 15 så att en hög signal Ulf från denna erhålles. Då sågtandsspänningen Ul fortsätter att växa fås vid tiden tj ett värde på fo sådant att fo - fl = fm, där nu fo > fl. Blandaren 5 avger därvid en utsignal, vars frekvens liksom vid tiden tl är lika med mellanfrekvensen fm, vilken ut- signal aktiverar den avstämda kretsen 12 men däremot ej kretsen 11, så att en utsignal U2 ånyo uppträder. Utsigrxalerna U2 och Ulf är således vid. tiden tS båda höga och aktiverar den logiska kretsen 16, varigenom en låg utsignal avges till svepgeneratorns 10 styringång s3. Denna signal låser svepgeneratorn 10 på det vid tiden tS avgivna värdet av sågtandsspänningen Ul, vilket medför att lokaloscillatorfrekvensen fo låses till det värde för vilket gäller att fo ; ﬂ = fm, (fo > fl) och värdet på fo ändras nu endast under ett litet fre- kvensintervall :2 MHz och i beroende av styr-spänningen erhållen från fasslingan 6, 7, 8, 9. Den logiska kretsen 16 är uppbyggd så att utsignalen U5 vid tiden tj bibehålles även då signalen Uli från vippan 15 upphört. Skulle av någon anledning utsignalen US falla bort, kommer svepgeneratorn 10 åter att alstra en sågtands- spänning och förloppet för låsning till avsett frekvensband upprepas som ovan beskrivits .The function of the device shall be explained in more detail with reference to the time diagram according to Figure 2. The sweep generator 10 emits a periodic sawtooth voltage U1 and at time two a sweep is started, whereby Ul grows linearly. Too low values for Ul the local oscillator 3 is assumed to emit a frequency fo of low value, while then Ul assumes high value frequency fo is high. Between the lowest and the highest value shall oscillator 3 is locked so that the frequency fo assumes a value within the intended frequency kvensbandet fo - fl, þarrfo> fl. Then the sawtooth voltage Ul grows after time two is obtained at time t1 a value of fo which after mixing in the mixer 5 gives an intermediate frequency fm = fl - fo (fl> fo). This causes an output signal U2 to appear from the detector 14, since the tuned circuit 12 provides an output signal at a frequency of its input signal equal to the value of the intermediate frequency. At time t2 the difference is fl - fo of such a low value (for example 2 MHz as above) that the low-pass filter i circuit ll emits an output signal and this output signal lasts so. long as the signal from the mixer 5 assumes a frequency value lower than the upper limit filter of the low-pass filter. frequency, ie / fl - fo / 5 2 MHz. As a result, an output signal US is obtained from the detector 13 which activates the mono rocker 15 so that a high signal Ulf from it is obtained. Then the sawtooth voltage Ul continues to grow is obtained at the time tj a value of fo such that fo - fl = fm, where now fo> fl. The mixer 5 then emits an output signal, whose frequency, as at time t1, is equal to the intermediate frequency fm, which signal activates the tuned circuit 12 but not the circuit 11, so that a output signal U2 reappears. Utsigrxalerna U2 and Ulf are thus wide. time tS both high and activates the logic circuit 16, whereby a low output signal is emitted to the control input s3 of the sweep generator 10. This signal turns on the sweep generator 10 the value emitted at the time tS of the sawtooth voltage Ul, which means that the local oscillator frequency fo is locked to the value for which it applies that fo; ﬂ = fm, (fo> fl) and the value of fo now changes only during a small frequency frequency range: 2 MHz and depending on the control voltage obtained from the phase loop 6, 7, 8, 9. The logic circuit 16 is constructed so that the output signal U5 at time tj is maintained even when the signal Uli from the flip-flop 15 has ceased. Would for some reason If the output signal US is dropped, the sweep generator 10 will again generate a sawtooth voltage and the process for locking to the intended frequency band is repeated as above described.

Ovan bßslmivna kretslösning medför att lokaloscillatorsigrxalen låses på övre frekvensbandet fo-fl (fo > fl) relativt sändsignalen. Läsning kan emellertid också ske på undre bandet fl - fo (fl > fo) genom att ändra svepriktningenhosThe above circuit solution causes the local oscillator valve to be locked at the top the frequency band fo-fl (fo> fl) relative to the transmission signal. Reading can, however also occur on the lower band fl - fo (fl> fo) by changing the sweep directionhos

Claims

7710219-2 the generator so that the sawtooth voltage is swept from higher to Lower voltage values. The circuits otherwise remain unchanged. CLAIMS 1 Device in a radar system for locking a controllable local oscillator to the intended frequency band by means of a sweep generator, which generates a periodic and linear control voltage to the local oscillator, a microwave generator included in the system generating a transmission signal and connected to the local oscillator via the local oscillator. a mixer for obtaining a signal whose frequency constitutes the intermediate frequency of the system and wherein a phase-locked loop is arranged for locking the local oscillator signal to the phase and frequency of the transmission signal, characterized by a first selective circuit (11) containing a low-pass filter to provide an output signal. when the frequency of the signal obtained from the mixer (5) is within a certain low frequency range in relation to said intermediate frequency, a second selective circuit (12) containing a bandpass filter for giving an output signal when the frequency of the signal obtained from the mixer assumes a value around the intermediate frequency, a first and a second detector (15 and 14, respectively) for detecting respective output signals (U3, U2), a pulse extending circuit (15) connected to the output of the first detector (13) for extending the output signal from the first detector (13). for at least as long as the time interval (t ﬁ-t2) between the signals from the first and the second detector, a logic circuit (16) connected to the output of the pulse-extending circuit (15) and to the output of the second detector (14 ) to output a stop signal to the sweep generator (10) only when an output signal is obtained from the second detector (14) after the output signal is obtained from the pulse extending circuit (15).

Device according to claim 1, characterized in that the pulse-extending device consists of a monostable flip-flop (15), which upon activation gives an output signal of a certain level and for as long as corresponds to said time interval (t3 - te ) between the signals from said first and second defects (13 and 14, respectively).

3. A device according to claim 1, characterized in that said first and second selective circuits (11 and 12, respectively) each contain a limiting amplifier for limiting the amplitude of the associated input signal to a certain value. ANFöRoA PpsL1KAT10NER = sweden 343 733 cH03e 3/08) US 2 897 449 (331-4), 3 142 022 (331-4) _. ._ ___.__....___ u-