SE500360C2 - Brusradar - Google Patents

Description

30 35 x.. 2 Ett syfte med uppfinningen är att åstadkomma alla fördelarna med en brusradar under eliminering av de ovanstående nack- delarna.

Ovanstående nackdelar undviks med en brusradar, som erhållit de i patentkravet 1 angivna kännetecknen. Ytterligare egen- skaper hos uppfinningen anges i övriga patentkrav.

Brusradarn enligt uppfinningen innefattar en anordning för att under varje sekvens sända energipulser, som upptar perio- der, vilka var och en spänner över åtminstone en siffra i koden med pulserna, som har en regelbunden pulsrepetitions- frekvens som icke är en jämn multipel av kodens repetitions- frekvens; en anordning för att ändra pulsrepetitionsfrekven- sen; och en anordning för att modulera den utsända energin i enlighet med den rådande utsignalen från kodgenereringsanord- ningen.

Genom att pulsa den överförda energin på detta sätt ges en möjlighet att motta den återvända signalen under perioder mellan pulserna för att därigenom eliminera de ovan angivna läckningsproblemen. Också vid fall där en pseudoslumpmässig kod användes kan delarna av koden tillförda till varje puls, om generatorn drivs kontinuerligt under och mellan pulser, göras speciellt oförutsägbart, vilket minskar sannolikheten för detektering. För detta syfte är pulsrepetitionsfrekvensen företrädesvis icke en jämn multipel av den pseudoslumpmässiga kodens repetitionsfrekvens.

En möjlighet är anordnad för att ändra pulsrepetitionsfrek- venssen, t.ex. mellan två värden, för att alstra en frekvens- alternering; eller mellan fler än två värden. Effekten av detta är att undvika blinda fläckar vid avstånd och att ytterligare öka den ovan nämnda oförutsebarheten. Frekvens- ändringen kan vara sådan att minska frekvensen när det om- råde, som skall undersökas, minskas, och vice versa, för att fullständigt avlägsna avståndstvetydighet. 10 15 20 25 30 35 3 I mottagaren är den av den mottagna signalen burna koden företrädesvis korrelerad med en utgång på kodgeneratorn efter att ha först genom en fördröjning svarande mot tur-och retur- fördröjningen hos den utsända signalen. Korrelatorns utsignal indikerar förekomsten av ett mål eller del av ett mål vid ett avstånd svarande mot denna fördröjning. Fördröjningen varie- ras företrädesvis i steg för att göra radarn känslig för olika avstånd vid olika tidpunkter.

Uppfinningen beskrivs närmare nedan under hänvisning till de bifogade ritningarna, där fig. 1 visar en brusradar utförd i enlighet med uppfinningen; och fig. 2A, 2B och 2C visar vågformer vid var sin av tre punkter i fig. 1. ' Med hänvisning till figurerna så innefattar en kontroll 1 en kontinuerligt löpande klocksignalkänna 1A, som arbetar med en frekvens på 100 MHz och driver kodgeneratorer 2 och 23 för pseudoslumpmässig kod kontinuerligt tills de beordras att återställas. En återställningssignal matas till linjen 3 vid regelbundna tidsintervall bestämt av ett klockregister lB. Återställningssignalen verkar omedelbart för att återställa kodgeneratorn 2 och efter en fördröjning påtryckt vid lC för att återställa kodgeneratorn 23. Den vid 1C påtryckta för- dröjningen bestämmer avståndet löpande under inspektion.

Kodgeneratorn 2 för pseudoslumpmässig kod genererar en kod som visas mycket schematiskt i fig. 2A, där bithastigheten visas mycket reducerad av åskådlighetsskäl. Denna kod presen- teras på linjen 4 för en tvåfasmodulator 5, där den modulerar en bärfrekenssignal från en radiofrekvensoscillator 6 för att på linjen 7 alstra en tvåfasmodulerad signal. Denna förstärks vid 8 och uppkonverteras eller uppomvandlas till en utsignal genom blandning vid 9 med en lokaloscillatorsignal alstrad från 10 via en uppdelare ll. Det övre sidbandet från blanda- ren 9 får passera ett filter 12 och förstärks vid 13 före överföring till en grind 14, där den moduleras av pulser uppträdande på linjen 14A från ett klockregister 1D i kont- rollen l. Grinden 14 alstrar sålunda pulser, såsom visas i 10 15 20 25 30 35 ¿/ o 4 J ( fig. 2B, där tiderna när fasändringar uppträder indikeras av de vertikala linjerna. Grindens 14 utsignal förs genom en cirkulator 15 till en antenn 16, varifrån den sänds till ett område under inspektion. Från ett mål eller flera mål i området reflekterade signaler mottas av sama antenn och förs genom cirkulatorn 15 till en andra grind 17. Denna manövreras av grindgenomsläppningssignaler på en linje 17A matad av klockregistret 1D via en variabel fördröjning lE, varvid den senare är vald att sätta mottagaren i stånd att bli manövre- rad mellan och icke under utsända pulser. Grinden 17 bringas sålunda att låta den mottagna signalen passera under mottag- ningsperioder P, såsom visas i fig. 2C. Grindens 17 utsignal förstärks vid 18 och nedkonverteras eller nedomvandlas till en mellanfrekvens genom blandning vid 19 med lokaloscillator- signalen. Det undre sidbandet bringas att passera igenom ett filter 20 och förstärks vid 21 till en lämplig nivå för korrelering i en blandare 22A.

Den andra kodgeneratorn 23 för pseudoslumpmässig kod, vilken är identiskt lika generatorn 2, klockstyrs av sama klocksig- naler som dem, som klockstyr kodgeneratorn 2. På detta sätt bringas kodgeneratorn 23 för pseudoslumpmässig kod att arbeta kontinuerligt på samma sätt som generatorn 2. Dess starttid bestäms emellertid av återställningssignalen på linjen 24, som är fördröjd i förhållande till den tid, när generatorn 2 startar. Denna fördröjning påtrycks vid 1C och väljs för att vara lika med tur-och-retur-tiden hos den signal, som skall utsändas till och mottagas från ett mål vid ett avstånd, som just då är valt för inspektion.

Utsignalen från kodgeneratorn 23 för pseudoslumpmässig kod användes vid 26 för att tvåfasmodulera en signal från oscil- latorn 6, vilken signal har förskjutits i frekvens vid 25 med ett variabelt värde ställt av en styrsignal på linjen 25A beroende på hastigheten hos mål, som det för den ifrågavaran- de tidpunkten är önskvärt att inspektera. Denna signal kan matas från en dator eller skulle i en enkel version av upp- finningen kunna ställas manuellt. 10 15 20 25 30 35 r. . ß] 7 p» f; x _ v. , e - _-. ; . \_à '._« \1 gl »I »l 5 Utsignalen från modulatorn 26 blandas vid 22A med de åter- vändande signalerna från 21. Blandarens 22A utsignal förs genom ett lågpassfilter 22B och de återvändande delarna från successiva pulsperioder integreras vid 22C. Integratorn 22C kan vara ett bandpassfilter med en bandbredd, som är en bråkdel av integrationstiden. Alternativt kan den vara en digital, snabb Fourier-transformanordning. Komponenterna 22A, 22B och 22C bildar en korrelator, med vilken en utgångsvåg- form alstras vid 22D, där storleken på denna vågform på utgången indikerar styrkan av den återvändande signalen; och dess frekvenskomponenter indikerar Doppler-komponenterna i den mottagna signalen.

I det visade systemet bör man observera att tvetydigheten hos avståndsbestämningen dikteras av kodens längd och icke av pulsrepetitionsfrekvensen. För att reducera områdestvetydig- heten ännu mer, kan mer än en kodgenerator för pseudo-slump- mässig kod av olika typ anordnas vid 2 resp. vid 23, varvid dessa är anordnade att arbeta i sekvens och vara så konstrue- rade, att de alstrar koder av samma eller olika längder.

Sama effekt kan uppnås genom användning av sekventiellt olika uttagspunkter på skiftregistret hos kodgeneratorn för pseudo-slumpmässig kod men i detta fall komer kodlängderna alltid att vara desamma. I denna beskrivning betraktas termen "pseudo-slumpmässig sekvens" innefatta en sekvens av olika pseudoslumpmässiga sekvenser, t.ex. genererade på ett av de sätt, som angivits i förra stycket.

Det torde i teorin vara möjligt att använda enbart en kod- generator i stället för de två, som visas vid 2 och 23 i fig. l. En digital fördröjning torde då vara nödvändig för att ansluta enkelkodgeneratorns utgång till modulatorn 26. Ett dylikt arrangemang torde vara besvärligt i praktiken vid användning av befintlig teknologi, eftersom en fördröjning på kanske 10 000 siffror kan krävas.

I en alternativ utföringsform av uppfinningen ingår ett antal korrelatorer och modulatorer av sama slag som de, som visas vid 22 och 26. Dessa är anordnade att motta insignaler från 10 15 20 25 30 35 6 21 och 22 via uppdelare. Insignalerna till de olika modulato- rerna tas från ett skiftregister, som mottar utsignalen från kodgeneratorn 23 för pseudoslumpmässig kod. Effekten av detta är att ge samtidiga utsignaler från varje korrelator repre- senterande mål i olika avståndsceller, antingen direkt föl- jande på varandra eller med avstånd.

Det bär observeras att valet av perioder när grindarna 14 och l7 är öppna har gjorts enbart i syfte att förhindra läckning av den utsända signalen in i mottagaren och för att förhindra att återvändande signaler mottas från icke önskade radarekon från näraliggande föremål. Dessa "puls"-perioder har ingen betydelse vid bestämning av avstånd i kontrast till de pul- ser, som alstras i en faskodad pulsradar. Radarn enligt uppfinningen, såsom den illustreras i fig. 1, kan betraktas såsom en kontinuerlig vågradar med avbrott.

En förbättring i prestanda kan uppnås genom att stoppa gene- reringen av den pseudoslumpmässiga sekvensen under de perio- der, när utsändning icke äger rum. Detta sätter den pseudo- slumpmässiga sekvensen i stånd att spridas över ett större antal pulser utan att upprepas: Detta resulterar i en för- bättring i otvetydigt avstånd. Vidare är hela den vid 23 genererade koden vid 22 användbart korrelerad med den mottag- na signalen; detta förbättrar avståndssidolobprestanda.

Om det är önskvärt att följa ett mål, som förflyttar sig snabbt mot eller bort från radarn, kan den Doppler-förskjut- ning tillförd vid 25 icke kompensera över den stora band- bredden hos den mottagna signalen för kodkompression eller kodexpansion på grund av målets rörelse. Detta problem kan lösas genom att expandera eller komprimera den vid 23 genere- rade koden genom användning av en något annorlunda signal- frekvens för att klockstyra kodgeneratorn 23 för pseudoslump- mässig kod. Detta gör kodsekvensens varaktighet kortare eller längre. Kontrollen 1 erhåller målhastigheten och avståndsin- formationen, som är nödvändig för att initiera en målfölj- ningssekvens på linjen 27 antingen från informationen vid 22D eller från en separat övervakningsradar. v» . v' ° . 7 \, _12) a. u 'v Under det att den visade utföringsformen av uppfinningen utnyttjar tvåfasmodulering kan andra former av modulering, såsom kvadraturfasmodulering, alternativt användas. I ett system med användning av kvadraturfasmodulering torde varje kodgenerator 2 och 23 ersättas av tvillingkodgeneratorer för att ge tvåsifferord, vilka definierar den fasmodulering, som matas vid kretsar ekvivalenta med 5 och 26.

Claims (10)

10 15 20 25 30 «If^“ 7*f? '_J Ä., u \J Ä! Patentkrav

1. Brusradar, innefattande en anordning för att generera en kod, som innefattar en siffersekvens, k ä n n e t e c k n a d av en anordning för att under varje sekvens sända energipulser, som upptar perioder, vilka var och en spänner över åtminstone en siffra i koden med pulserna, som har en regelbunden puls- repetitionsfrekvens som icke är en jämn multipel av kodens repetitionsfrekvens; en anordning för att ändra pulsrepeti- tionsfrekvensen; och en anordning för att modulera den utsända energin i enlighet med den rådande utsignalen från kodgenere- ringsanordníngen.

2. Radar enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a d av att varje pulsperiod spänner över mer än en siffra.

3. Radar enligt krav 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a d av att kodgenereringsanordningen är en kodgenerator för pseudo- slumpmässig kod.

4. Radar enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a d av att den innefattar en klocksignalanordning för att klockstyra kodgenereringsanordningen kontinuerligt under och mellan pulser.

5. Radar enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar en klockanordning anordnad att klockstyra kodgenereringsanordningen och en anordning för att förhindra klocksignalanordningen från att verka mellan pulser.

6. Radar enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k - n a d av att den innefattar en mottagare och en mottagar- skyddsgrind för att acceptera den mottagna signalen under perioder mellan utsända pulser. 10 15 20 25 9

7. Radar enligt krav 6, k ä n n e t e c k n a d av att mottagarskyddsgrinden förkastar den mottagna signalen under en period omedelbart följande på varje utsänd puls för att utesluta återvändande signaler från icke önskade radarekon från kort avstånd.

8. Radar enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a d av att den fördröja koden, och en korrelator för att korrelera koden vid innefattar en fördröjningsanordning anordnad att utgången på fördröjningsanordningen med den kod, som bärs av den mottagna signalen och som är fördröjd med gångtiden tur och retur från ett mål.

9. Brusradar enligt något av föregående krav, k ä n n e - t e c k n a d digital kod. av att kodgenereringsanordningen genererar en

10. Radar enligt krav 9, k ä n n e t e c k n a d av att den innefattar: en anordning för att mottaga återvändande delar av de utsända pulserna under perioderna mellan pulsutsändning; och en anordning för att korrelera den av de mottagna pulserna burna koden med en fördröjd version av koden och därigenom uppnå en indikation på förekomst eller frånvaro av ett mål vid ett avstånd svarande mot fördröjningen.