SE503495C2 - Förfarande för styrning av en radarstation - Google Patents

Description

15 20 25 30 503 495 1:2 En metod som kräver mindre momentan bandbredd är tidigare känd genom det amerikanska patentet US 4,85l,848. I detta patent beskrivs ett radarsystem där konventionell pulskomp- ression ersätts med ett system där sändfrekvensen för ett visst antal utsända pulserna ändras stegvis från puls till puls inom ett visst frekvensområde. Sedan en sådan sekvens ("burst") av pulser med olika frekvens sänts, upprepas sekvensen. De från ett antal sekvenser mottagna signalerna sammanlagras och genom utnyttjande av bland annat Fourier- transform kan en mycket god avståndsupplösning uppnås utan att stor momentan bandbredd i radarn erfordras.

Ett liknande exempel på ett radarsystem som utnyttjar frekvenstegning från puls till puls finns även beskrivet i boken "High Resolution Radar" av Donald R Wehner, Artech House, 1987, kapitel 5.

I varje radarsystem finns också behovet att särskilja nyttig signal från störande signaler. Vad som är nyttig respektive störande signal beror på tillämpningen. Om exempelvis den nyttiga signalen härstammar från ett flygplansskrov, utgör markklotter, motormodulationer etc störande signaler. För att filtrera bort de störande signalerna kan man utnyttja att de har olika dopplerfrek- vens. Filtreringen av dopplerfrekvenser kräver ett antal pulser på en och samma sändfrekvens där filtreringsprestan- da bestäms av antalet pulser och dess repetitionsfrekvens.

Gemensamt för de kända systemen är att i varje sekvens ingår alla de olika frekvenser som utnyttjas. Då frekvensen stegas mellan ett stort antal frekvenser tar det lång tid att fullfölja en sekvens och innan nästa sekvens kan påbörjas. Därmed tar det lång tid mellan det att två pulser med samma frekvens återkommer. Denna tid betecknas FRI (frekvensrepetitionsintervall)ochdessrepetitionsfrekvens FRF = i/FRI. Detta innebär en förhållandevis låg FRF då FRF 10 15 20 25 30 503 495 3 = PRF/(antalet frekvenser) där PRF betecknar radarsystemets pulsrepetitionfrekvens.Speciellti.flygburnaapplikationer är det önskvärt med en högre FRF för att erhålla erforder- liga prestanda i dopplerfiltreringen. Ett sätt att ändra FRF:en är att öka svephastigheten, det vill säga öka PRF:en som ju bestämmer tiden mellan två utsända pulser. Denna parameter kan man emellertid, av olika skäl, inte göra hur hög som helst eller väljas fritt.

En annan parameter som är av stort intresse speciellt för manövrerande mål, är den totala mättiden. Med mättiden menas här tiden för att sända ut de nödvändiga antalet pulser som krävs för dopplerfiltreríngen på alla de utsända frekvenserna.

I fallet med frekvensstegning blir mättiden = PRI-(Totala nödvändiga antalet pulser) och FRF = PRF/(Antalet frekven- ser).

I ett annat fall kan man tänka sig att man sänder ut ett antal pulser på en frekvens, byter frekvens och sänder ut ett antal pulser på denna frekvens och så vidare till dess att alla frekvenser gåtts igenom. I detta fall blir mättiden = PRI-(Totala antalet pulser) och FRF = PRF.

Av de två fallen framgår att om FRF:n är given erhålles i det första fallet en hög PRF och en kort mättid medan det andra fallet ger en låg PRF och en lång mättid, vilket innebär att det inte går att kombinera en "lagom" PRF med en kort mättid.

REDOGÖRELSE FÖR UPPFINNINGEN Ett ändamål med föreliggande uppfinning är därför att ange ett förfarande genom vilket det i en radarstation med ändring av de utsända pulsernas frekvens blir möjligt att 10 15 20 25 30 503 495 “l för en given pulsrepetitionsfrekvens (PRF) för de utsända pulserna förhållandevis fritt välja den repetitionsfrekvens (FRF) med vilken pulser med samma frekvenser sänds, varigenom både en kort total mättid och bra dopplerfiltre- ringsprestanda erhålles.

Nämnda ändamål uppnås genom att en grupp, en subsekvens, omfattande ett mindre antal av det totala antalet pulser med olika frekvenser, utväljs och utsänds enligt ett visst mönster. Därefter väljs en ny subsekvens ut och sänds. Det hela upprepar sig till dess att samtliga subsekvenser, och därmed alla pulser med olika frekvenser, är sända. Hela proceduren kan sedan upprepas.

FIGURBESKRIVNING Figur 1 visar schematiskt ett exempel på uppfinningen i form av ett mönster för sändning av pulser med olika frekvenser.

FÖREDRAGEN UTFÖRINGSFORM Det förfarande som i de tidigare nämnda kända radarsystemen utnyttjas vid styrning av de utsända pulsernas frekvens innebär att om n pulser med olika frekvenser skall sändas och tiden mellan varje sändpuls är PRI (pulsrepetitionsin- tervall) kommer det att ta tiden n PRI innan en puls med en viss frekvens återigen sänds. Repetitionsfrekvensen för pulser med samma sändfrekvens, FRF, blir således = 1/(n PRI), medan pulsrepetitionsfrekvensen för två efter varandra sända pulser, PRF, blir = 1/PRI.

Såsom tidigare nämnts kan man av olika skäl inte välja PRF fritt. Exempelvis kan man av apparattekniska skäl ej välja frekvensen hur hög som helst. Vidare bestämmer PRF entydig- hetsavståndet vilket man av systemtekniska skäl ofta inte 10 15 20 25 30 503 495 5 vill göra alltför kort. Detta innebär att FRF kan bli besvärande låg om antalet olika frekvenser n är stort.

Enligt det nu uppfunna förfarandet väljs ett antal (nQ pulser med olika frekvenser ut från det totala antalet pulser (n) och får utgöra en första subsekvens. Denna subsekvens sänds ett upprepat antal gånger N efter varan- dra. Varje subsekvens tar tiden nyPRI att sända, vilket innebär att FRF i detta fall blir = 1/(nyPRI), det vill säga FRF är n/n, gånger högre än då subsekvenser inte utnyttjas.

I nästa subsekvens väljs ngnya pulser med olika frekvenser ut och subsekvensen sänds ett upprepat antal gånger efter varandra. I detta fall blir således FRF n/nz gånger högre än då inga subsekvenser utnyttjas och om samma PRF utnytt- jas som i första subsekvensen.

På motsvarande sätt bildas och sänds ytterligare sub- sekvenser till dess att samtliga pulser med olika frekven- ser sänts, varefter hela förloppet kan repeteras från den första subsekvensen.

För att ytterligare förtydliga förfarandet enligt före- liggande uppfinning, skall ett exempel på dess tillämpning i det följande beskrivas i anslutning till figur 1.

Det i figur 1 visade diagrammet har en tidsaxel 21 (X- axeln) och en frekvensaxel 22 (Y-axeln). På frekvensaxeln 22 är ett antal punkter 1-20 markerade, vilka motsvarar 20 olika frekvensvärden. I diagrammet finns även ett antal punkter angivna. Varje punkt, exempelvis punkten 23, anger att vid den till punkten hörande tidpunkten, för punkten 23 tu sänds den till punkten hörande frekvensen, vilken för punkten 23 motsvaras av frekvens nummer 7. 10 15 20 25 30 503 495 Diagrammet avser att visa ett fall med en radarstation för vilken antalet olika frekvenser som skall sändas (n) är lika med 20. Tidsavståndet mellan varje puls är PRI. Om de olika frekvenserna hade sänts på tidigare känt sätt, det vill säga i en sekvens med frekvens nummer 1 följt av frekvens nummer 2 och så vidare till och med frekvens nummer 20, varefter sekvensen upprepas, skulle tiden mellan två pulser med samma frekvens bli 20 PRI.

Enligt uppfinningen väljs emellertid ett mindre antal frekvenser (nQ ut, i exemplet nr 1, 5, 9, 13 och 17, det vill säga 5 frekvenser. Dessa får utgöra en första sub- sekvens. Denna subsekvens sänds i exemplet totalt tre gånger i följd, vilket innebär att tidsavståndet FRI mellan två pulser med samma frekvens blir 5 PRI. FRF blir således 20/5 = 4 gånger högre än vid konventionell sändning.

Efter att den första subsekvensen sänts tre gånger sänds en ny subsekvens bestående av frekvenserna 2, 6, 10, 14 och 18 ett antal gånger och därefter ytterligare två subsekvenser innehållande frekvenserna 3,7,11,15 och 19 respektive 4, 8, 12, 16 och 20. Förloppet kan därefter upprepas med början med den första subsekvensen.

Genom att välja olika antal subsekvenser är det således möjligt att variera FRF inom vida gränser utan att PRF behöver ändras. Omvänt gäller att FRF kan hållas konstant om PRF ändras. Det skall i sammanhanget också påpekas att antalet olika frekvenser i subsekvenserna kan vara olika (n,#nfl och att de i subsekvenserna ingående frekvenserna kan väljas slumpvis bland det totala antalet frekvenser.

I det nu beskrivna exemplet har' de enskilda pulsernas egenskaper inte närmare behandlats. Dessa kan således vara omodulerade, vilket innebär att varje puls under pulstiden har konstant frekvens. Pulserna kan även vara fasmodulerade 10 503 495 7 varvid sändsignalens fas ändras under pulstiden, exempelvis genom att pulsen indelas i subpulser med olika faslägen.

Pulserna kan även vara frekvensmodulerade så att sändsigna- lens frekvens varierar under pulstiden, exempel genom att den sveps mer eller mindre linjärt inom ett visst frek- vensområde. För detta fall avser det i den tidigare (1-20) frekvensen för den signal ("bärfrekvensen") som frekvensmo- beskrivningen använda uttrycket "frekvenserna" dulerats.

Uppfinningen är ej begränsad till de ovan nämnda utförings- formerna utan kan varieras inom ramen för de efterföljande patentkraven.

Claims (7)

503 495 10 15 20 25 PATENTKRAV

1. Förfarande för att i en radaranordning styra utsänd- ningen av ett första antal (n) radiofrekventa pulser med olika frekvenser (1-20), varvid tidsavståndet mellan två efter varandra utsända pulser (PRI) bestäms av en första pulsrepetionsfrekvens (PRF), kännetecknat därav, att - de utsända pulserna fördelas mellan minst två grupper, vardera omfattande ett antal (nu ry) pulser med olika frekvenser, varvid summan av de i grupperna ingående antalet pulser med olika frekvenser utgör nämnda första antal pulser (n); - varje grupp upprepat utsänds ett visst antal gånger i följd, varvid tidsavståndet mellan två utsända pulser med samma frekvens bestäms av antalet pulser med olika frekvenser i gruppen.

2. Förfarande enligt patentkrav 1, kännetecknat därav, att pulserna med olika frekvenser inom grupperna är godtyckligt valda bland det första antalet pulser.

3. Förfarande enligt patentkrav 1 eller 2, kännetecknat därav, att antalet pulser med olika frekvenser inom grupperna är lika för alla grupper.

4. Förfarande enligt något av patentkrav 1 - 3, känneteck- nat därav, att det antal gånger som varje grupp upprepat utsänds är lika för alla grupperna.

5. Förfarande enligt något av patentkrav 1 - 4, känneteck- nat därav, att de radiofrekventa pulserna är fasmodulerade. 503 495 “7

6. Förfarande enligt något av patentkrav 1 - 4, känneteck- nat därav, att de radiofrekventa pulserna är frekvensmo- dulerade.

7. Förfarande enligt patentkrav 6, kännetecknat därav, att de radiofrekventa pulserna är frekvensmodulerade med ett mer eller mindre linjärt frekvenssvep.