DE1591312A1 - Impulsverfahren zur Richtungsfindung - Google Patents
Impulsverfahren zur RichtungsfindungInfo
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Description
Die Erfindung "betrifft ein Radar-Impulsverfahren
zur Radarzielerkennung, insbesondere zur Auffindung und Anzeige beweglicher Zielobjekte, sowie eine Einrichtung
zur Stabilisierung der Vorrichtung zur Bewegung einer Platte oder eines Podestes, auf dem das Radargerät befestigt ist.
Im Plugverkehr gelangen Radarverfahren zur Zielerkennung, beispielsweise Impulsenergieverfahren, zur Anwendung,
bei denen es häufig erforderlich ist, kleine sich bewegende Objekte relativ zu einem starken Grundgeräusch
zu ermitteln und zu lokalisieren. Bewegt sich ein Zielobjekt in radialer Richtung des Radarsystems relativ zu dem
Hintergrundgeräusch, dann ergibt sich die Auffindung des Zieles im allgemeinen aus der Anwendung der Differenz der
entsprechenden Dopplerverschiebungen der Echosignale von
ORIGINAL INSPECTED
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einem solchen Zielobjekt her einerseits und dem Hintergrundgeräusch
andererseits, wie dies an sich allgemein bekannt ist.
Im galle von stationären Anlagen, beispielsweise von Boden-Radarstationen, ist der spektrale Inhalt eines
empfangenen Signals aufgrund eines Boden-Störsignals praktisch der gleiche wie derjenige des übertragenen Impulses
und es ist lediglich der spektrale Inhalt des empfangenen Signals aufgrund des beweglichen Objektes nach dem Dopplerprinzip
verschoben. Ist die Radaranlage dagegen auf einer sich bewegenden Platte (engl.: "platform") angeordnet, beispielsweise
in Plugzeugen, die mit hoher Geschwindigkeit fliegen, dann erfährt das vom Boden her empfangene Störsignal
ebenfalls eine Verschiebung aufgrund des Dopplereffekts, ähnlich wie von jedem anderen Objekt her, welches
eine relative Geschwindigkeit relativ zu der Radarplatte hat. Mit anderen Worten, es werden sowohl die Störgeräuschspektren
als auch die Spektren des beweglichen Objekte-s
im allgemeinen frequenzmäßig transponiert oder nach dem Dopplerprinzip verschoben, und zwar in Abhängigkeit
von der Geschwindigkeit der Platte.
Es ist bekannt, bei Bordgeräten zur Anzeige beweglicher Objekte (AMDI) mit kohärenten Radarsystemen (bei denen
zu dem Empfänger ein Phasendetektor gehört, der sowohl auf die Phasenlage als auch auf die Frequenz der übertragenen
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Bnergie anspricht) die Frequenz eines kohärenten Oszillators
(COHO) zu verschieben, um die Dopplerverschiebung des Störgeräuschspektrums (und des Objektspektrums) mit Rücksicht
auf die Geschwindigkeit und Richtung der Platte (des Fahrzeugs) zu verschieben. Es können daher Sperrfilter für
die Frequenz Null (d.h. also feste Hochpaßfilter) ununterbrochen zur Sperrung von Störsignalen verwendet werden. Eine
solche Frequenzverschiebung für die Zwecke der Kompensation
erreicht man durch Mischen des Ausgangs des kohärenten Oszillators mit einem Signal aus einem abstimmbaren Oszillator,
dessen Frequenz mit Hilfe einer geeichten Steuerquelle geregelt wird, die auf die Fahrzeuggeschwindigkeit und die
Antennenrichtung anspricht. So hat man beispielsweise früher zur Bewegungskompensation kohärenter ladaranzeigegeräte
Verfahren zur Seitenbandmodulation angewendet, die insofern Schwierigkeiten bei den Geräten ergaben, als praktische Probleme
entstanden, ein zufriedenstellendes Modulatorgleichgewicht, eine Trägersperre und eine Seitenbandsperre zu erzielen.
Wahlweise kann man auch bei Impuls-Doppler-Radarbordgeräten
ein abstimmbares Filter für die Störgeräuschsperre verwenden, dessen abstimmbare Frequenz mit Hilfe der
oben beschriebenen geeichten Steuersignalquelle geregelt wird. In dem Buch "Introduction to Radar Systems11 von
Skolnik, veröffentlicht durch McGraw-Hill (1962) sind auf
den Seiten 155 bis 162 solohe Verfahren mit einem abstimm-
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baren Dopplerfrequenz-Oszillator und einem abstimmbaren
Störsignal-Sperrfilter im einzelnen näher beschrieben.
Der Vorteil eines kohärenten Radarverfahrens besteht in dem günstigeren Verhältnis von Signal zu Grundgeräusch.
Andererseits ist ein gemeinsamer Nachteil der oben beschriebenen Verfahren zur Kompensation der Plattenbewegung
einer kohärenten Bordradaranlage das erforderliche Vertrauen auf die exakte Eichung· eines Systems mit offener
Schleife. Ein sehr viel schwerwiegenderer Nachteil besteht aber in dem Auftreten von sogenannten Blindgeschwindigkeiten
oder in den Dopplerverschiebungen für das bewegliche Objekt, die den Harmonischen oder ganzzahligen Vielfachen
der Störsignal-Dopplerverschiebung entsprechen. Infolgedessen können bei bestimmten Objekt ge sch windigkeit en die Spektra
des beweglichen Objekts aus zwei Gründen nicht ermittelt Werdens
1) Sie liegt in der Bandbreite der Störsignalspektren und
2) sie wird mit Hilfe derartiger Störsignal-Sperreinrichtungen zurückgehalten.
In einem nicht-kohärenten Radar-AMD I-System erzeugt
die unipolare Video-Detektion der eupfangenen Signale inhärent
ein periodisches Entfernungs-Spurensignal, welches
auf das Störzeichen oder die Trübung bezogen ist (d.h. der Hauptanteil der Störungskomponente des ermittelten Signals
tritt bei Gleichstrom oder Niederfrequenz auf, während das
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unipolare im Videoverfahren gleichgerichtete Signal des beweglichen Objekts bei einer Frequenz auftritt, die einer
Differenzfrequenz entspricht oder einer Sehwebungsfrequenz-Differenz
zivischen dem nach dem Dopplerverfahren verschobenen Störungespektrum und dem nach dem Dopplerverfahren
verschobenen Spektrum des beweglichen Objektes). Auf diese Weise kann also ein Nullfrequenz-Sperrfilter (d.h. ein
festes Hochpaßfilter) als Störgeräuschsperre verwendet werden, ohne daß eine Plattenkompensation notwendig löre, wie
man sie früher in kohärenten Radar-AMEI-Systemen verwendet
hat. Derartige nicht-kohärente Radar-ΑΜΕ I-Verfahren sind
in der USA-Patentanmeldung Ser. Nr. 391 073 besehrieben,
welche die North American Aviation Inc. mit den.Erfindern F.J. Dynan und anderen am 18. August 1964 eingereicht hat.
Ein Vorteil der nicht-kohärenten Radar-AMDI-Verfahren
besteht zwar darin, daß man im allgemeinen keine Kompensation der Plattenbewegung benötigt, andererseits haben diese
Verfahren aber den Nachteil, nicht den günstigen Wert für
das Verhältnis von Signal zu G-rundgeräusch zu bieten, wie
er bei kohärenten Radar-Systemen erreicht wird. Außerdem hat ein nicht-kohärentes Radar-AMTI-Verfahren den Nachteil,
daß es Blindgeschwindigkeitsbereiche für diejenigen Objektgeschwindigkeiten
aufweist, die sich aus einer Schwebungsfrequenz für das Objekt-Störsignal ergeben, die innerhalb
eines Schwebungsfrequenzspektrums für das Störsignal liegt
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ähnlich wie im Falle des kohärenten Radar-AMDI-Verfahrens,
so daß sich also ein niedrigerer nutzbarer Ob j ektdiipp elbereich
ergibt.
Durch die Erfindung erzielt man die Torteile der kohärenten Datenverarbeitung, die benutzt werden kann, ohne
die Nachteile der früheren kohärenten Radar-ΑΜΓ !-Verfahren
in Kauf nehmen zu müssen. Die Impulsfrequenz einer impulsförmigen
Energie wird bei einem kohärenten Radar sy st em auf die Dopplerverschiebung des Störsignalspektrums eingeregelt,
so daß der ^Blindgesohwindigfceits-Bereich" eines AMDI-Gerätes
auf ein Minimum herabgesetzt wird, und ein bewegtes Ziel innerhalb eines maximalen Bereiches von Objekt ge sch windigkeiten
in radialer Richtung relativ zu der Radarplatte aufgefunden werden kann.
Bei einer bevorzugten AusfUhrungsform des Erfindungsgedankens benutzt man ein mit Impulsen arbeitendes Energiesystem
zur Richtungsfindung und Messung. Außerdem gelangt eine Einrichtung zur Anwendung, die dazu dient, die Unterscheidungsmöglichkei-tlzwisohen
einem Hintergrundgeräusch (dem sogen. Rauschen) und einem aufgefundenen Ziel zu verbessern,
welches sich in radialer Richtung von dem Impulsenergiesystem
relativ zu dem Hintergrundgeräusch bewegt und außerdem eine Einrichtung, die dazu dient, eine Impulsfrequenz des
Impulsenergiesystems in Übereinstimmung mit der relativen Bewegung des Hintergrundgeräusches einzustellen. Eine solche
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Bewegung wird mit Hilfe von Geräten angezeigt, die auf den
Empfang der Frequenzdifferenz zwischen den Störgeräuschspektren, die nach dem Dopplerprinzip verschoben worden
sind, und der ausgesendeten !Trägerfrequenz ansprechen, um die Impulsfrequenz des Impulsenergiesystems auf eine Frequenz
einstellen zu können, die einem ganzzahligen Vielfachen der Doppler-Verschiebung des Störsignals entspricht»
MLt Hilfe dieser neuen Einrichtung erhält man ein auf die Störung bezogenes Signal vor der Auffindung des
Videosignals, so daß das kohärente Radar-AMD I-G-erät ohne
irgendeine andere Kompensation der Plattenbewegung benutzt
werden kann. Weil das kohärent aufgefundene Signal bei einer solchen Anordnung auf das Störsignal bezogen ist, können
auch ein fester Bandpaß und Niederfrequenzsperrfilter für die Verarbeitung nach dem AMDI-Verfahren benutzt werden.
Da außerdem die Impulswiederholungsgeschwindigkeit des kohärenten Impulsenergiesystems auf ein ganzzahliges Vielfaches
der Dopplerverschiebung für das Störsignal eingestellt wird, werden die Bereiche für die "Blindgesehwindigkeit'1
innerhalb der Spektren der empfangenen Signale (infolge der Übereinstimmung der Frequenz des Störsignals mit den Spektren
für die Ziel-Schwebungsfrequenz) verringert und eine
Überwachung des bewegten Zieles über einen maximalen Bereich radialer Objektgeschwindigkeiten relativ zu der Radarplatte
ermöglicht. Da nun eine solche eingeregelte Impulsfrequenz
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proportional der Dopplerverschiebung des Störsignals ist,
kann diese Frequenz bei irgendeinem Navigationsverfahren als Maßstab für die Geschwindigkeit der Radarplattform (Platte)
oder eines Hilfsfahrzeugs. tiber Grund benutzt werden.
Der Erfindung liegt in erster Linie die Aufgabe zu Grunde, ein verbessertes Verfahren zur Radarzielerkennung,
insbesondere zur Auffindung und Anzeige bewegter Ziele zu schaffen, welches die oben erwähnten Naohteile nicht aufweist·
Zur Lösung der gestellten Aufgabe geht die Erfindung
von einem System aus, bei welchem xur Verbesserung der angezeigten Unterscheidung zwischen einem St or signal-Hint ergrundgeräusch
und einem aufgefundenen Ziel, welches sich in radialer Richtung innerhalb des Systems auf des Störsignal-Hintergrundgeräuseh
zu bewegt, und sieht eine Einrichtung zur Einstellung einer Impulsfrequenz in dem Impulssystem
vor, die mit der relativen Bewegung des Störsignal-Hintergrundgeräuschs relativ zu diesem System übereinstimmt.
Bei einem bevorzugten Verfahren nach der Erfindung sind außerdem noch Schaltungen zur Signalauffindung vorgesehen,
welche auf die Echosignale ansprechen, die von dem System zur Erzeugung eines Videο-Ausgangs empfangen werden,
und ein Bandpaßfilter, welches auf die Detektoreinrichtung
anspricht und dazu dient, einen durch einen Bandpaß begrenzten Ausgang in Abhängigkeit von einem selektiv ausgewählten
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Eingangs-Bandpaß zu erzeugen, 4er denjenigen spektralen
Komponenten eines empfangenen Signals entspricht, die ale
Anzeige für das bewegliche Zielobjekt dienen. Es kann
außerdem noch eine Einrichtung vorhanden sein, die zur Einstellung der !»pulsfrequenz eines Impulsenergiesystaas
auf ein ganzzahliges Vielfaches einer Dopplerversehiebting
eines wiederkehrenden St or signal ε dient.
Diese und andere Merkmale der Erfindung werden aus
der nun folgenden Beschreibung hervorgehen, in der auf die
Zeichnung Bezug genoamen wird en wird.
In der Zeichnung isti
Fig. 1 ein Blockschaltbild für eine erste Ausführungsfora der Erfindungf
Fig. 2 eine Kennlinienschar für die Diagraaae der
spektralen Verteilung in einem Impulsenergiesystea alt
fester Impulsfrequenzj
Tig. 3 eine Eennliniensohar fur die Diagramme Aer
spektralen Empfindlichkeit, aus der. man die Anspreoheapfindliehkeit des Systems nach Pig. 1 bei einer bevorzugten
Art der Durchführung des neuen Verfahrens erkennt;
Pig. 4 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungsfora der Einrichtung naoh der Erfindung, aus welchem die
spezielle Anordnung 4er Sohleife für die Frequenzermitilting
nach Fig. 1 zu ersehen ist|
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st«ms nach Fig. 4 unter Benutzung einer synthetischen kohärenten BezugsBtromquelle\
Fig. 6 ein Blockschaltbild einer Anordnung mit offener Schleife als Beispiel für eine weitere AusfÜhrungsf orm
der Einrichtung nach der Erfindung und
Fig. 7 und 8 jeweils ein Blockschaltbild für eine
Doppler-Navigationseinrichtung, bei welcher von dem ErfindungBgegenstand Gebrauch gemacht ist.
In den einzelnen Figuren der Zeichnung sind gleiche oder ähnliche Teile Mit gleichen Bezugsaeichen versehen.
Fig. 1 zeigt das Blockschaltbild eines Systems mit
einer ersten Ausföhrungsform der Einrichtung nach der Erfindung, la handelt sich um ein kohärentes Radarsystem
mit einem kohärenten mit Impulsenergie arbeitenden Sender 15, einem kombinierten Empfänger mit Mischstufe 16 und einer
Stnde-Empfanga-Weiche 17, die dam dient, den Sender 15 und
den Empfänger 16 an eine Richtantenne 18 anzukoppeln. Der kohärente Sender 15 besitzt einen Inpulemodulator 19 zur
Modulation des Trägerfrequenzausganges einer Quelle 20 für kontinuierliche Wellen mit Radiofrequenzenergie (fQ) in
Abhängigkeit vom Eingang periodischer Impulse aus einem Wiederholungsfrequenz- oder Triggergenerator 21· Der Ausgang mit der Trägerfrequenz (fQ) der RF-Quelle 20 wird mit
dem Ausgang eines stabilen örtlichen Oszillators (STALO) 22 gemischt, desten Frequenz (fjp) einer vorher ausgewählten
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Zwischenfrequenz für den Empfänger entspricht, wobei «um
Mischen eine Mischstufe 23 dient, um dem Empfänger-Mischer
16 einen passenden örtlichen Oszillatoreingang geben «u
können. Die Differenzfrequenz zwischen dem benutzten örtlichen
Oszillator und den empfangenen Signaleingängen an
dem Empfänger-Mischer. 16 wird dann mit Hilfe eines Zwisohenfrequenzverstärkers
24 verstärkt und auf einen Frequenztracker (Frequenzsucher) 25 gegeben.
Der Frequenztracker 25 besitzt kohärente Elemente, die auf die Frequenzdifferenz zwischen einem ermittelten
Störsignalspektrum und der gesendeten Trägerfrequenz anspricht, um ein Steuersignal zu erzeugen, welches das Zeitintegral der Frequenzdifferenz zwischen den entsprechenden
dort ankommenden Eingängen darstellt. Ein derartiger Frequenz sucher 25 enthält einen Stromkreis 26 zur Anzeige einer
Störsignal-Dopplerverschiebungι er spricht auf die den
Signalausgang für die empfangene Zwischenfrequenc in dem Verstärker 24 und auf eine kohärente Zwischenfrequenzquelle
an, die der Oszillator STALO 22 liefert, um einen EohärentimpulsSignalausgang
zu erzeugen, der mit Hilfe einer Integriereinrichtung 27 integriert wird. Der Steuersignalausgang
der Integriereinrichtung 27 wird dann auf den Steuereingang eines spannungsgesteuerten Oszillators 28 gegeben, dessen
periodischer Ausgang die Periodenzahl des Triggerausgangs steuert, der von dem Impulsgenerator 21 erzeugt wird.
BAD ORIGINAL 109853/0243
Der Aufbau und die Anordnung der Elemente 15, 16, 17, 18, 21, 24 und 28 sind an sich allgemein bekannt und sie
sind infolgedessen in den Schaltbildern nur in Blockform
dargestellt, um die Zeichnung zu entlasten. Der Aufbau und die Wirkung des Frequenzsuchers 25 sollen im folgenden bei
der Beschreibung der Pig. 4 näher erläutert werden.
■ Beim normalen Betrieb der Schaltanordnung nach Fig.
wird der Ausgang der Integriereinrichtung 27 so auf den Oszillator 28 gegeben, daß die Stärke des Eingangs in die
Integriereinrichtung 27 abnimmt. Mit anderen Worten, die Zwischenfrequenz, die Übertragen wird, und der nach dem
Dopplerprinzip verschobene Eingang auf den Stromkreis 26, der auf die Differenzfrequenz anspricht und von dem Verstärker
24 herkommt, ändern sich im allgemeinen in Abhängigkeit von der Bezugszwischenfrequenz des Oszillators STALO 22 als
Funktion des Ausmaßes der Dopplerverschiebung und der Wiederholungsfrequenz
(PBF) des Systems für die Iapulswiederholungsf^quena.
Der Schwerpunkt des Zwischenfrequenz-Eingangssignals,
welches nach dem Dopplerprinzip verschoben ist, entspricht im wesentlichen der mittleren Frequenz der
Rauschspektren, weil dessen Energiepegel relativ zu dem Echosignal von einem kleinen bewegten Ziel her höher ist.
Infolgedessen spricht der Frequenzsucher 25 praktisch nur auf die mittlere Frequenz der Rauschspektren des empfangenen
Signals an, wenn das System PRF eingeregelt wird. Auf diese
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Weise wird das System PEF auf einem ganzzahligen Vielfachen
4er Störungs-Dopplerverschiebung gehalten, wie man aus den
Fig. 2 und 3 deutlich ersehen kann.
Pie Fig. 2 und 3 «eigen Sennlinienscharen für die Diagramme der spektralen Empfindlichkeit des Badarsysteme
nach Fig. 1. Fig. 2 zeigt insbesondere ti« Anspreohempfindlichkeit eines Impulsradar sy et eae, welches tine {Trägerfrequenz fQ bei einer willkürlich gewählten Impulswiederholungsfrequenz fr aussendet und welches in eine bewegte Hadarplatte eingebaut ist und eine aufgelöste Geschwindigkeit
längs der Antennenstrahlriohtung besitzt, die einer Dopplerverschiebung f der Bauscheohosignale entspricht, die vom
Boden ker empfangen worden sind. In Fig. 2φΐeilen die
ο rt
dar, woraus man die Wirkung der Impuls wiederholungsfrequena;
(f„ ) auf den Mittleren Träger fft far Sendezwecke ersieht. r1 °
der LF-Enq? fänger stufe (also mit Hilfe der Elemente 23 und
24) des Systems naoh Fig. 1 frequenzmäflig umgewandelt worden
ist, wird aus Fig. 2b deutlich. Dort entspricht die mittlere IF-Frequenz (fjjJ der Trägerfrequenz (fQ). D.h. mit
anderen Worten, daS ein Teil des empfangenen Spektrums der Energie mit der Trägerfrequenz (fQ) in Fig. 2b an der Stelle
der mittleren Frequenz IF dargestellt ist, während spektrale Komponenten der empfangenen Energie, die oberhalb und unter-
BAD ORIGINAL 109853/0243
halb der Trägerfrequenz (fQ) in Fig. 2b so dargestellt
sind, als Hürden sie auf ähnliche Weise oberhalb und unterhalb der mittleren Frequenz IF auftreten. Die IF-Spektrallinien der empfangenen Energie sind in Fig. 2b in Form von
unterschiedlichen Hüllenkurven dargestellt. Die erste und breitere luppe 48 veranschaulicht die Bückstrahlung infolge
eines erheblichen Betrages von Störungen vom Boden her, nobel zu jeder Kuppe eine mittlere Frequenz gehört, die
einer zugehörigen übertragenen Spektrallinie 47 gemäß Fig. 2a entspricht und gegenüber einer entsprechenden Znischenfrequenz um einen Betrag (fQ) verschoben ist, welcher der
Dopplerverschiebung entspricht, die von der Plattenbewegung
(F ahrzeuggeschnindid-gkeit) relativ zu den Punkt st reuungen
der Bodenunebenheiten hervorgerufen sind. Eine Spitze oder Frequenzstreuung tritt über den Spektrallinien für das
Bauschen infolge der Änderung der Dopplerverschiebung auf, die ihrerseits durch Änderungen der Sichtung der Punktstreuung am Boden innerhalb der Antennenstrahlbreite in Erscheinung treten, vie dies jedem Fachmann geläufig ist. Die
kleineren Spektrallinien 49, 50 und 51 in der Umgebung einer empfangenen Spitze entsprechen dem kleineren Energierückstrom von einem Ziel von drei kleinen be Tragen Zielen, die
innerhalb der Strahlbreite des Badareystems nach Flg. 1 auftreten. Der Frequenzabstand oder das Frequenzintervall fm ,
fm und fm znisohen entsprechenden Zielspektrallinien 49*»
J. 2 -L5
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50' und 51» und der Storsignalkuppe 48» , die jeweils
einer vorgegebenen IP-Spektrallinie (beispielsweise der
Linie 52 an der Stelle (f ^, + fr ) ) zeigt an, daß sich
solche Ziele mit unterschiedlichen radialen Geschwindigkeiten der Radarplatte relativ au dem Bodenstörsignal bewegen.
Die dargestellte spektrale Verteilung in den Fig. 2a und 2b zeigt eine Dopplerverschiebung des Rauschens, die
größer iat als das System PRP (f Q^ fr ) entsprechend einer
nach vorn gerichteten Radarbewegung in der Vorwärtsrichtung auf einen Störsignalfleck zuj die verschiedenen nach dem
Dopplerprinzip verschobenen Ziel-Spektrallinien 49*, 50*
und 51f , die bei einer Frequenz unterhalb der zu der Störkuppe
48* und oberhalb zu der zugehörigen IF-Spektrallinie
52 liegen, stellen die bewegten Ziele dar, auf welche sich die Radarplatte langsamer zu bewegt als auf das Rauschen
vom Boden her. Derartige bewegte Ziele sind tatsächlich solche, die sich relativ zu dem Boden in Richtung von der
Radarplatte weg bewegen (dies ist durch solche Spektrall'inien
49* , 50· und 51* zur Darstellung gebracht, die auf
der linken Seite von der zugehörigen Storsignalkuppe 48*
auftreten), bewegen sich aber nicht mit einer Grundgeschwindigkeit, die so hoch ist, wie die Radarplattengeschwindigkeit
gegenüber Grund. JtLt anderen Worten, die in Pig. 2b wiedergegebene Situation entspricht einer Zielverfolgungssituation,
bei welcher die Bereichsentfernung sich
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gerade schließt. Eine andere interessante Tatsache innerhalb der in Fig. 2b wiedergegebenen Situation besteht
darin, daß die nach dem Doppler-Prinzip verschobene Störgeräuschkuppe 48, die zu der Spektrallinie 52*' gehört,
in dem Spektralbereich der Spektrallinien 4-9S 50'
und 51* des bewegten Zieles liegt, so daß die kleinere Energiemenge der linie 50* gerade in der Energie der
Rauschkuppe 4-8 untergetaucht ist. Ein solcher Betriebszustand wird im allgemeinen als Bereich der Blindgeschwindigkeit
bezeichnet, weil bewegte Ziele mit Geschwindigkeiten, die einem derartigen Bereich zugeordnet sind,
nicht mehr durch eine spektral unterscheidbare Linie 50* von der Kuppe 48 aus beobachtet werden können. Soll außerdem
ein Kohärent-Depplerimpulsradarsystem in Verbindung
mit einem Zwischenfrequenz-Empfänger 16 und einem Verstärker 24 verwendet werden, wie sie in Fig. 1 dargestellt
sind (wobei also die Zwischenfrequenz (fj-n) auf Null bzw.
Gleichstrom übertragen wird),und in Verbindung Mit einem
festen Bandpassfilter, dann j.st eine Kompensation der
Bewegung der Radarplatte erforderlich.
Wie Fig. 3 zeigt, erfolgt eine Einregelung des Systems PRF- durch das Zusammenwirken mit der Anordnung
nach Fig. 1, so daß die Impuls-Wiederholungsfrequenz (fr)
bei einem ganzzahligen Vielfachen (j·) der beobachteten
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Rausch-Dopplerverschiebung (fc) aufrechterhalten wird,
dann ergibt sich die gleichzeitige Lösung der beiden Probleme, nämlich der Radarplatten-Kompensation und der
Blindgeschwindigkeit für ein Kohärent-Impulsradareystemi
ein auf das Rauschen bezogenes Signal kann durch einen weiteren Gleichrichtung»Vorgang unter Zuhilfenahme eines
festen Bandpasses für das auf das Rauschen bezogene Empfangesignal mit Zwischenfrequenz für die Zwecke der
Barstellung benutzt werden. Mit anderen Worten, durch Vergrößerung der Impuls-Wiederholungsfrequenz des Generators 21 (in fig. 1) auf einen Wert von (f„ * fo ),
r2 ""n
entsprechend der Störsignal-Dopplerverschiebung fQ
(gemäß Pig· 2b), wie dies in Fig. 3a dargestellt ist, tritt jetzt die mittlere Frequenz des IF-Rauschspektrums
bei IF-Spektrallinien entsprechend den übertragenen
Spektren in der Form auf, wie es in Fig. 3b dargestellt ist. Dementsprechend ist jetzt das Rauschspektrum 46
aus dem Bandintervall um die IF-Mittelfrequenz f,B herum
- f herausgenommen, entsprechend dem Wert (fjp + ~2 , und
der hier interessierende Doppler-Bereich (0 - 2 ) dient
"T
zur weiteren Ermittlung, während das Dopplerfilter mit
den Zwisohenfrequenzsignalen weiterarbeitet. Infolge des
erhöhten PRF (f„ ) in Fig. 3 sind nicht nur die Rausch-
P2
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kuppen 48, 48», 48·« usw. gemäß Pig. 2b in die IP-PRP-Linien 52, 52», 52ft usw. der Pig. 3b übertragen, sondern
es ist auch die Rausohkuppe 48, die zu der übertragenen
Spektrallini· 147·' entsprechend (fQ - fr ) unterhalb
der Trägerfrequenz (f ) frequenzmäßig gegenüber den
Spektralbereich verschoben, in welchem die Spektrallinien des bewegten Zieles vorkommen» so daß auf diese Weise
die in Pig. 2b wiedergegebene Blindgeschwindigkeits~
Situation vermieden ist» Mit anderen Worten, die Blindgeiohwindigkeitsgegebenheiten sind jetzt gerade auf diejenigen Geschwindigkeiten beschränkt, die den ganzzahligen Vielfachen der Rauschdopplerverschiebung entsprechen.
, So liegen beispielsweise die Zielsignalechos 149, 150 und 151 jetxt in dem klaren Düppelbereioh.
Die Schaltanordnung zur Anzeige der Rauschfrequenz, Bit denen Hilfe die Rauechfrequenz relativ zu dem PRP-Syetem bestimmt wird, ist in Pig. 4 der Zeichnung im
einzelnen dargestellt.
Die lig. 4 ist ein Blockschaltbild einer weiteren
Ausführungsform des Systems nach Pig. 1, in welcher der Stromkreis zur Verfolgung der Rauschfrequenz in allen
Einzelheiten dargestellt ist. In Pig. 4 enthält die Schaltanordnung ebenfalls Stromkreiselemente 15, 16, 17,
18, 21, 24, 26, 27 und 28, die so aufgebaut und angeordnet sind, daß sie praktisch auf die gleiche Weise wir-
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ken wie die entsprechenden Elemente in dem Blockschaltbild
der Fig. 1. Wie man sieht, besteht die Einrichtung 26 zur Anzeige der Rauschfrequenz aus einem ersten und
zweiten Phasendetektor 61 und 62, von denen jeder einen ersten Eingang aufweist, der gemeinsam an den Zwischenfrequenzausgang
des Verstärkers 24 angeschlossen ist, und einen zweiten Eingang, welcher auf das kohärente
Zwischenfrequenz-Ausgangssignal des Übertragers 15 anspricht, um kohärente, durch Detektion gewonnene Ausgangssignale
zu gewinnen.
An der Stelle, an der der zweite Eingang in den zweiten Detektor 62 eingeführt wird, ist eine Einrichtung
63 für eine 90°-Phasenverschiebung eingeschaltet, um
eine 90°-Phasenverschiebung in zeitlicher Verschiebung
bei der Zwischenfrequenz des dortigen Referenzeinganges relativ zu der Phasenverschiebung des ersten Detektors
zu bewirken. Mit anderen Worten, die Elemente 61 und erzeugen ein entsprechendes erstes und zweites bipolares,
durch Detektion gewonnenes Videoausgangssignal, von denen Jedes eine zeitliche Phasenverschiebung von 90°
gegenüber dem anderen aufweist. Dadurch wird mit Hilfe mindestens eines der Detektoren ein phasenkohärenter
Signalausgang erzeugt und die Dämpfungseffekte von Inderungen in der Phasenlage der empfangenen Signale können
beseitigt werden. Ein derartiges zweites Signal ist aber
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auch nützlich zur Auffindung von Änderungen der Dopplerversciiiebung
des Rauschsignals, wie im folgenden noch ausführlicher, erklärt werden soll. Jeder der ermittelten
Signalausgänge der Detektoren 61 und 62 wird mit Hilfe eines der beiden Tiefpassfilter 64 und 65 gefiltert, um
einen Ausgang zu erzeugen, der nur diejenigen Schwebungsfrequenzsignale anzeigt, die von Interesse sind. Diese
Signale werden dann miteinander kombiniert und gleichgerichtet, um ein bipolares Video-Ausgangssignal zu erzeugen,
dessen Bedeutung den Sinn der Prequenzdifferenz zwischen der Signalzwischenfrequenz für das Störsignal (Rauschen)
und der BezugsZwischenfrequenz f-™ anzeigt. Die Vorrichtung
zur !Frequenzunterscheidung zur Anzeige des Sinnes einer solchen Prequenzdifferenz besteht aus einem dritten
Phasendetektor 66 mit einem ersten und einem zweiten Eingang, die entsprechend an den Ausgang des jeweils zugehörigen
ersten und zweiten Tiefpassfilters 64 bzw. 65 angeschlossen sind. Jeweils zwischen ein PiIter 64 oder 65
und einen zugehörigen Eingang eines dritten Phasendetektors 66 ist eine Schaltanordnung zur Einstellung der
Zeitphasenverschiebung zwischen die Eingänge in den
dritten Detektor 66 in gegenseitiger ^-Phasenverschiebung eingeschaltet. Diese Vorrichtung besteht aus einem
gekoppelten Paar von Hochpass- und Tiefpassfiltern 67 und 68, die so miteinander gekoppelt sein können, daß sich
eine geeignete Verstärkung ergibt. Durch derartige Filter
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wird bei Ausführung in Form einfacher R-G-Netzwerke eine
gegenseitige 90°~Phasenverschiebung bei allen üblichen
Frequenzeingängen in diese Filter hinein erzeugt» Es ergibt
sich dies aus der folgenden Betrachtung:
Angenoaaen, G^ (s) * sei die Übertragungefunktion
des Tiefpassfilters und
S2 (s) » sei die Übertragungsfunktion
des Hochpasafiltere,
dann ergibt sich das Verhältnis ι
dann ergibt sich das Verhältnis ι
t£ (s) a RCs
In dieser Gleichung kann an die Stelle von (a) der Operator (jw) treten, der besagt, daß die gegenseitige
90°-Verschiebung zwischen die beiden Eingänge in tem
Detektor 66 eingeführt worden ist. Weil nun diese beiden 90°-Phasenverschiebungen durch die singulären Frequensphasenverschiebungseinrichtungen
63 und durch das Zusammenwirken der Hoch- und Tiefpassfilter 67 und 68 eingeführt
worden sind, ergibt sich, daß die beiden Eingänge in den dritten Detektor 66 entweder in Phase oder in Phasenopposition
stehen, je nachdem, ob die Rauschslgnalfrequenz
oberhalb oder unterhalb des Systems PHP liegt. Infolgedessen ist der Ausgang aus dem dritten Phasendetektor 66
ein bipolarer Video-Detektorausgang, dessen Richtungssinn
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oder Polarität eine Anzeige dafür ist, ob die Rauschspektrum-iiittelfrequenz über oder unter dem System PRF
liegt oder ein ganzzahliges Vielfaches davon ist. So zeigt beispielsweise der durch Phasendetektion gewonnene
Niederfreauenzausgang des ersten Tiefpassfilters 64 den
Sinus dea Phasenwinkels zwischen dem Ausgang des Empfängerverstärkers 24 und dem kohärenten Bezugseignal f^ des
Senders 15 an, während der Sinn des Aueganges aus dem zweiten Filter 65 den Cosinus dieses Phasenwinkels anzeigt. Nun kann man eine Unkehrung des Sinnes des Phasenwinkels dadurch erreichen, daß man den Sinn der Frequenzdifferent zwischen der Störsignalfequenz und dem System
PRF umkehrt. Eine solche Umkehrung des Sinnes des Phasenwinkels kehrt auch den Sinn des Sinus eines Phasenwinkel
UB, kehrt aber nicht den Sinn des Cosinus eines derartigen
Phasenwinkels um. Dementsprechend kehrt sich der Sinn der Ausgangephase des Tiefpassfilters 64 um, wenn eine Umkehrung dar Frequanzdifferenz zwischen der Raueehepannungs-Mittelfrequanz und dem PRF erfolgt, dagegen wird der Ausgang des Filtere 65 nicht umgekehrt. Durch Einführung
einer' weiteren 900-Phasenversohiebung zwischen den beiden
Ausgängen der Filter 64 und 65 ergibt sich eine gegenseitige Beziehung der Phasengleichheit oder der Phasenopposition zwischen diesen beiden Ausgängen und dieses
Verhältnis kann mit Hilfe des dritten Produktendetektors 66 ermittelt werden, wie es sich durch den Sinn von dessen
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bipolarem Ausgang ergibt, der als Eingang auf den. Integrator 27 gegeben wird.
In der Schaltanordnung für den Detektor 26 für die Rausohfrequenzdifferenz gemäß Mg. 4 befindet sich
noch eine Sperrstufe zur Begrenzung des Messbereichintervalls (und damit des Schleifenwinkels), über welchen
die Rauschspannung gemessen wirdj dadurch wird die spektrale Verteilung gegenüber derjenigen reduziert,
die den Zielberefohen zugeordnet ist, die von Interesse sind. Derartige Sperrstufen können aus einem Gatter 69
und 70 bestehen, die jeweils an den Ausgang eines jeden Detektors 61 bzw« 62 angeschaltet sind und gemeinsam von
einem Sperrsignalgenerator gesteuert werden.
Häufig wird die Genauigkeit eines kohärenten Doppler-Radarsystems durch den „Frequenzjitter" (das
Frequenzzittern) in der Trägerwelle des Senders herbeigeführt,
wodurch die örtliche Oszillatorfrequenz des nachfolgenden Empfängers gegenüber derjenigen Frequenz
geändert wird, die erforderlich iet für die Trägerfrequenz, bei welcher ein festgestelltes Ziel beleuchtet
wurde. Es kann daher erwünscht sein, noch eine Schaltung einzufügen, die ein synthetisches Referenzsignal für die
Zwecke einer kohärenten Datenverarbeitung entsprechend der USA-Anmeldung Ser.Nr. 389 299 herbeiführt, die am
13. August 1964 von Carl A. Wiley, Teilhaber der North American Aviation Inc., eingereicht wurde, die auch die
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vorliegende Erfindung angemeldet haben.(Siehe insbesondere
auch die Fig. 4)
In Fig. 5 der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel für ein Blockschaltbild eines kohärenten Radarsystems
nach der Erfindung dargestellt, in welchem eine synthetische kohärente Bezugsstromquelle zur Anwendung
gelangt. An Stelle des Systems mit kohärenter Frequenzquelle, welches in Fig. 1 gezeigt ist, liefert hi.er der
Oszillator STALO 22 den örtlichen Oszillatoreingang in den Empfänger-Mischer 16 und in den Mischer 23, während
ein zweiter Eingang des Mischers 23 zu den Zweck vorgesehen ist, die von dem Impulsmodulator 19 übertragene
Energie mit Hilfe eines Richtungskopplers 54- zu prüfen·
Der Zwischenfrequenzausgang des Mischers 23 ist außerdem mit Hilfe einer Duplexschaltung 56 an ^eine Leitung 55
zur Speicherung der Störsignale angeschlossen. Das gespeicherte Prüfergebnis der Zwischenfrequenzdifferenz
zwischen der STALO-Frequenz und der tatsächlich übertragenen
Trägerfrequenz, die nunmehr in der Leitung 55 gespeichert ist, wird dann über einen gesättigten Verstärker
57 weitergeleitet, um für jeden der btiden Phasendetektoren 61 und 62 einen Phasenbezugswert mit
unveränderlicher Amplitude der Zwischenfrequenz zu erzeugen.
Die Anwendung einer offenen Steuerung (engl.t "open-loop arrangement") für ein System PRF mit Neben-
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stellen im Zusammenwirken mit einer Navigationshilfe ist in Fig. 6 dargestellt. Bei einer derartigen offenen
Steuerung wird der Ausgang aus einer Quelle 30 mit Pahrzeuggeschwindigkeit, also beispielsweise der Quelle
eines Doppler-Navigations-Radarsystems oder einer mit
Trägheit behafteten Platte mit Hilfe eines Punktionsgebers 31 gedämpft, der in Übereinstimmung mit dem Winkel
zwischen der Antennenriohtung und der Bezugsriohtung, in
der eine solche Geschwindigkeit gegeben ist, angetrieben wird. Der gedämpfte oder aufgelöste Ausgang dee Punktions·
gebers 31 ist infolgedessen eine analoge Anzeige für ein ganzzahliges Vielfaches der vorgegebenen Störeignalfrequenz
entsprechend dem gewünschten Systemtrigger PHP und wird infolgedessen auf den Steuereingang des spannungsgesteuerten
Oszillators 28 gegeben, um den PRf de»
Impulsgenerators 21 steuern zu können.
Da nun das PHP-System bei einer Ausführungeform des Erfindungegegenstandes einem ganzzahligen Vielfachen
der Störsignal-Dopplerverschiebung zugeordnet ist, wie sich aus den Ausführungen zu den Pig. 1,4 und 5 der
Zeichnung ergibt, kann man eine derartige Bewegung der Platte in einem System zur Azimutabtastung benutzen, um
eine Information für die Dopplernavigation zu gewinnen. Eine solche Information kann die Fahrzeuggesohwindigkeit
(Übergrundgeschwindigkeit) und den Abdriftwinkel enthal-
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ten oder wahlweise die Komponenten der Kopfgeschwindigkeit und Quergeschwindigkeit (engl.: »heading velocity»
bzw. »cross-heading velocity") durch Auflösung der Störsfenaldoppierverschiebung
mit Hilfe der bekannten Bewegung einer Abtastantenne, wie dies in den Fig. 7 und 8 der
Zeichnung im einzelnen zur Darstellung gebracht ist.
Die Fig. 7 der Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild für eine Kompensationseinrichtung für die Plattenbewegung
in einer Doppier-Navigationseinrichtung unter Benutzung
des Frequenzsuchers nach den Fig. 1,4 und 5» die dem Zweck dient, ein erstes und ein zweites Signal zu gewinnen,
welches eine Anzeige für die Fahrzeuggeschwindigkeit über Grund bzw. für den Abdriftwinkel liefert.
Hier gelangt ein Modulator 35 zur Anwendung, der auf entsprechende Weise an den Ausgang des Gleichstromintegrators
27 angelegt ist, um ein moduliertes Wechselstromsignal zu gewinnen, welches in einem Wechselstrom-Funktionsgeber
36 verwendet werden kann, der seinerseits das analoge Fehlersignal für die StörSignalfrequenz in eine
erste Komponente auflöst, die parallel zu der Fahrzeuggeschwindigkeit über Grund in einer Spur aufgelöst wird
und ferner in eine zweite horizontale Komponente, die senkrecht zu der Übergrundspur des Fahrzeugs verläuft.
Derartige aufgelöste Wechselstromsignale werden dann mit Hilfe entsprechender Wechselstromintegratoren 37» 38 oder
mit Hilfe von Demodulatoren aufgelöst, deren Zeitkon-
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stanten oder erste BefehlsVerzögerungen nicht kleiner
sind als die Periodizität der Abtastfrequenz der Antenne (die durch einen Abtastmotor 39 gegeben ist) und den
Zweck hat, doe Modulationshüllkurven derartiger Weohselstromsignale
zu glätten. (Aufbau und Anordnung eines Beispiels für einen Modulator und einen Demodulator mit
einem Formgebungsnetzwerk zur Formung der Amplitude eines modulierten Wechselstromsignals sind beispielsweise in
der USA-Patentschrift 3 229 210 beschrieben j Erfinder sind A.AoFrank und andere)0 Der Geschwindigkeitsfehlerausgang
des ersten Integrators 37 wird mit einem Signal kombiniert, welches ein ausgewähltes ganzzahliges Vielfaches
einer vorbestimmten Übergrundgeschwindigkeit Vp anzeigt (es kann dies beispielsweise von relativ ungenauen
Geschwindigkeitsmessgeräten, die nicht dargestellt sind, geliefert werden) und welches mit Hilfe einer
ersten Vorrichtung 40 für die Signalkombination gewonnen worden sein kann. Der Ausgang für das Geschwindigkeitssignal aus der Vorrichtung 40 für die Signalkombination
zur Erzeugung eines Signals Vg cos.( J, + ö ) , welches
seinerseits die radial gerichtete Störsignalgeschwindigkeit oder Rauschgeschwindigkeit YQ längs einer ausgewählten
Bliekwinkelrichtung ( φ + ο ) relativ zu dem
Vektor der Übergrundspur ist. Dieses letztere Signal wird mit Hilfe eines Demodulators 46 demoduliert und auf
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einen spannungsgesteuerten Oszillator 28 gegeben, um das System PRF mit Nebenstellen betreiben zu können, wie
es oben unter Bezugnahme auf .die Figuren "I9 4, 5 und 6
beschrieben worden ist.
Der Ausgang des zweiten Integrators 38 wird als Abdriftwinkel-Fehlersignal mit einem zweiten Signal kombiniert,
welches einen vorbestimmten Abdriftwinkel Op anzeigt (dieses kann mit Hilfe eines Computers für den
Abdriftwinkel geringer Genauigkeit erzeugt werdenf er
ist in der Zeichnung nicht dargestellt), und zwar mit Hilfe einer zweiten Vorrichtung 41 für die Signalkombination.
Das Ausgangssignal ο · für den Abdriftwinkel der Kombinationsvorrichtung 41 wird auf eine Differentiiereinrichtung
42 gegeben, welche dieses Signal mit einem mechanischen Eingang kombiniert, der einen programmierten
Antennen-Abtastwinkel J/ anzeigt (relativ zu dem Fahrzeug-FRL
- Wert), um einen mechanisch abgetasteten Ausgang zu erzeugen, der um die Richtung des Abdriftwinkels
vorgespannt ist. Eine solche Kombination kann mit Hilfe einer Positions-Servovorrichtung 43 bewirkt werden, die
einen elektrischen Ausgang aufweist, der auf ein Driftwinkelsignal ο ' anspricht, um einen mechanischen Eingang
in ein mechanisches Differential 44 zu erzeugen, welches ebenfalls von einem Abtastmotor 38 abhängig ist. Der mechanische
Ausgang des Differentials 44 reicht aus, um die
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Funktionsgeber 36 und 4 0 anzutreiben und außerdem einen Abnehmer zur Erzeugung eines elektrischen Eingangs in
eine Antennen-Servovorrichtung anzutreiben.
Beim normalen Betrieb der Anordnung nach Pig. 7 treibt das Servoelement 43 für die Integration des Differentials
42 die Bezugssteilung ο ' der Antennen-Abtastbewegung
sowie die Punktionsgeber 36 und 45 an, bis der zweite aufgelöste Ausgang V sin (ψ + σ · ) des Funktionsgebers
36 den Wert Null erreicht hat, der anzeigt, daß diese Bezugsstellung ;Jetzt der Richtung der Übergrundspur
entspricht. Die Änderung der Ausgänge des ersten Funktionsmelders 36 als Folge der Abtastfrequenz
des Motors 39 wird durch die Reaktionen der Integratoren 37 und 38 gedämpft, um einen möglichst kleinen Einfluß
auf die vorausberechnete Übergrundgeschwindigkeit V*g und des Abdriftwinkels α1 zu haben.
Da nun der zweite Funktionsgeber 45 das vorausberechnete Signal für die Übergrundgeschwindigkeit relativ
zur Richtung der Untergrundspur auflöst und nicht den
Fahrzeugwert FRL , ist das aufgelöste Geschwindigkeits-
signal g. cos (\L + o1 ) ein Analogon des gewünschten
η '
PRF-Wertes, von welchem die Radarimpuls-Auslösung abhängig gemacht ist, um nicht-erforderliche Blindgesohwindigkeiten in entsprechende Abhängigkeit zu bringen. Jeder Fehler bei derartigen errechneten PRF-Werten äußert sich in einem
PRF-Wertes, von welchem die Radarimpuls-Auslösung abhängig gemacht ist, um nicht-erforderliche Blindgesohwindigkeiten in entsprechende Abhängigkeit zu bringen. Jeder Fehler bei derartigen errechneten PRF-Werten äußert sich in einem
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Fehler signal für den Doppler-Rauschwert-Eingang in den
Integrator 27» der wiederum eine Einstellung der Systemempfindlichkeit
zur Folge hat. Demgemäß können die Ausgänge der Summierungsvorrichtungen 40 und 41 als exakte
Quellen für die Übergrundgeschwindigkeit bzw. den Abdrift·
winkel dienen.
Eine abgeänderte Anordnung für die Navigationsberechnung und Bewegungskompensation zur Auflösung der
Übergrundgeschwindigkeit relativ zu dem Fahrzeug-FRl-Wert
ist in Fig. 8 dargestellt.
Die Fig. 8 der Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild für eine weitere !Compensations einrichtung für die Plattenbewegung
in einer Doppler-Navigationseinrichtung nach der Erfindung. Diese Schaltung enthält einen ersten und einen
zweiten Funktionsgeber 36 und 45» einen ersten und einen zweiten Wechselstromintegrator 37 und 38, eine erste und
eine zweite Vorrichtung 40 und 41 zur Kombination von Signalen sowie einen Modulator 35 und einen Demodulator
46, wie in der Schaltanordnung nach Fig. I9 jedoch in
80Icher Anordnung, daß sich eine etwas andere Wirkung ergibt.
' Die Rotoren der Funktionsgeber 36 und 45 stehen gemeinsam in Verbindung mit dem mechanischen Azimut-Abtastantrieb
einer Abtastantenne, deren Abtastbewegung nicht notwendigerweise an die Richtung des Vektors der
Übergrundgeechwindigkeit gekettet ist, sondern vorzugs-
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weise auf den FRL-Wert des Fahrzeugs bezogen ist..
Der Ausgang aus jeder der beiden Vorrichtungen 40 und 41 für die Signalkombinierung wird jeweils auf den entsprechenden
Eingang an dem Stator des zweiten Funktionsgebers 45 gegeben. Diese Eingänge stellen daher nichtaufgelöste
Eingänge eines Vielfachen der analogen Grundstörfrequenz dar und repräsentieren infolgedessen die
Komponentengeschwindigkeiten. Veil die Geschwindigkeitssignale aus dem ersten Funktionsmelder 36 parallel und
rechtwinklig zu dem FRL-Betrag des Fahrzeugs aufgelöst
sind, stellen diese Geschwindigkeitssignale den„Steuerkurs-Geschwindigkeitsfehler"
und den „Quergeschwindigkeitsfehler" dar. Dementsprechend stellen die erwähnten
Eingangssignale beim Anlegen an eine der Signalvorrichtungen 40 und 42 die vorausberechnete Vorwärtsgeschwindig-
HP
keit -~£ und die vorausberechnete Abdrift oder
keit -~£ und die vorausberechnete Abdrift oder
DP
Quergeschwindigkeit -~ dar, wobei diese Eingänge von
Quergeschwindigkeit -~ dar, wobei diese Eingänge von
einem nicht dargestellten Navigatorsystem geringerer
Genauigkeit geliefert sein können.
Bei normalem Betrieb einer solchen Einrichtung wird der Steuereingang in den Oszillator 28 in einem
solchen Sinne geändert, daß er bestrebt ist, jeden Fehlereingang mit Störsignalfrequenz in den Gleichstromintegrator
27 zu verringern, wie dies oben in Verbindung mit der
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geschlossenen Schleifensteuerung PBP bei der Erörterung der Figuren 1, A9 5 und 7 erwähnt worden ist. Eine
solche Fehlerfrequenz kann durch Änderungen der vorausberechneten Fahrzeuggeschwindigkeit entstehen oder aber
auch durch Fehler in der vorausberechneten Geschwindigkeit, die eiök Kompensatoränderungen in dem System PEP
ergeben. Infolgedessen stellen die Ausgänge der Summierungsvorrichtungen
40 und 41 sehr genaue Signalquellen dar, welche die Vorwärtsgeschwindigkeit V„ bzw. die
Quergeschwindigkeit V^ anzeigen. Derartige Geschwindigkeit
ssignalquell en können beispielsweise zur Dämpfung einer Trägheitsplattform (Schulerplatte) verwendet
werden.
Durch die Erfindung wird dem Pachmann eine völlig neue und zweckmäßige Einrichtung zur Festlegung der
Impulswiederholungsfrequenz in einem Kohärentimpulsradarsystem (AMTI) an die Störgeräuschdopplerfrequenz
gegeben. Auf diese Weise erhält man eine automatische Kompensation der Platten- oder Plattformbewegung und kann
doch die Vorteile des kohärenten Dopplerverfahrens beibehalten. Das bedeutet aber nichts anderes, als daß man
sowohl die Vorteile deB nichtkohärenten AMTI-Verfahrens
als auch die des kohärenten iMTI-Verfahrens ausnützen kann, ohne die Nachteile jedes dieser beiden Verfahren
in Kauf nehmen zu müssen. Da man das System PRP an die
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-5.5-
Störsignal-Dopplerverschiebung anheftet, wird das Ausmaß
der Blindgesehwindigkeitsbereiche verringertf dadurch
erhöht man die Wahrscheinlichkeit der Auffindung eines bewegten Ziels» Außerdem kann dieses neue Verfahren,
bei dem das System PRP von der Dopplerverschiebung des Störsignals abhängig gemacht ist, mit einem billigen
Kavigationssystem geringer Genauigkeit kombiniert werden
und mit Kommandogeräten, um sehr genaue Navigationsdaten zu gewinnen·
In der obigen Beschreibung ist die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnung im einzelnen näher
erläutert worden. Die Beschreibung bezog sich jedoch nur auf willkürlich ausgewählte Beispiele und die Erfindung
ist nicht auf diese Ausführungsbeispiele beschränkt j vielmehr wird der Fachmann auf diesem Spezialgebiet der
Technik zahlreiche Änderungen an dem Erfindungsgegenstand vornehmen können, ohne deshalb den Rahmen der Erfindung
verlassen zu müssen.
- Patentansprüche »
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Claims (16)
1. Radarimpulsverfahren zur Entfernungsmessung, insbesondere zur Auffindung und Anzeige "bewegter Ziele,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Verbesserung der angezeigten Unterschiede zwischen einem Störsignal und einem Signal,
welches von einem aufgefundenen Ziel herührt, welches sich
innerhalb des Systems relativ zu dem Störsignal in radialer Richtung bewegt, eine Einrichtung vorgesehen ist, die dazu
dient, eine Impulswiederholungsfrequenz des Impulssystems in Übereinstimmung mit der relativen Bewegung des Störsignalhintergrunds
relativ zu diesem System einzustellen.
2. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dafl die Einstellvorrichtung
eine offene Steuerung umfaßt, die auf die Geschwindigkeit des Systems anspricht.
3. Einrichtung zur Ausführung des Verfahrens nach
Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung
eine geschlossene Steuerung umfaßt, die auf eine beobachtete Dopplerfrequerverschiebung in dem aus dem Störsignalhintergrund
herrührenden empfangenen Spektrum anspricht.
4· Einrichtung nach Anspruch 3» gekennzeichnet durch eine zusätzliche Vorrichtung, die auf die eingestellte
Iaipulewiederholungefrequenz anspricht und zur Anzeige der
relativen radialen Geschwindigkeit des Systeme gegenüber dem Störsignalhintergrund; anspricht.
5.
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5. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2-"bis 4,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellvorrichtung so geschaltet ist, daß die Impulsniederholungsfrequenz des
Impulssystems auf eine Frequenz eingestellt ist, 4ie ein ganzzahliges Vielfaches einer mittleren Frequenz der Dopplerverschiebung
des Störsignalhintergrundes ist.
6. Einrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, gekennzeichnet durch Signaldetektoren (61, 62) die auf die
von dem System empfangenen Echosignale ansprechen, um ein Videosignal zu erzeugen, und ferner gekennzeichnet durch
Bandpässe (64, 65), die an die Detektoren angekoppelt sind, um einen begrenzten Bandpaßausgang in Abhängigkeit von einem
selektiv ausgewählten Bandpaßeingang zu erzeugen, der den
spektralen Komponenten eines empfangenen Signals entspricht und zur Anzeige des bewegten Zieles dient.
7. Einrichtung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Signalauffindung ein kohärenter Detektor
dient.
8. Einrichtung nach Anspruch 2 bis 7» dadurch gekennzeichnet,
daß der Einstellvorrichtung ein Frequenzsucher (25) zugeordnet ist, der auf ein Störsignal-Hintergrundspektrum
anspricht und auf eine !Trägerfrequenz, die von *ea
System ausgesendet wird, ua ein Ausgangssignal zu gewinnen, welches «ur Anzeige der Frequenadifferena «irisohen den entsprechenden
Eingängen dient, ighrend ein Integrator (27) auf
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das Ausgangssignal anspricht, um ein Steuersignal zu erzeugen,
welches das Zeitintegral des Ausgangssignals anzeigt und eine spannungsempfindliche periodische Signalisiervorrichtung
auf dieses Steuersignal anspricht, um die Impulswiederholungsfrequenz des Systems in dem Sinne zu regeln,
daß sie bestrebt ist, die Größe dieser Frequenzdifferenz auf Null herabzusetzen.
9. Einrichtung nach Anspruch 8, bei welcher das System ein Azimut-Abtastsystem ist und bei weloher eine
Navigationseinrichtung zur Anzeige der Beilegung eines Podestes dient, auf welchem das Gerät befestigt ist, dadurch
gekennzeichnet, daß die Navigationseinrichtung eine Vorrichtung zur Anzeige der ÜbergrundgeschBindigkeit auffreist, die
zwischen den Ausgang der Integriereinrichtung (27) und den Eingang der spannungsempfindlichen Vorrichtung geschaltet
ist, nährend ein erster Azimut-Funktionsgeber auf den Ausgang der Integriereinriohtung und die azimutale Abtastbeiregung
des Abtastsystems anspricht, um ein erstes und ein zweites Ausgangssignal zu erzeugen, welches das Produkt aus
dem Sinus bzw. Cosinus der azimutalen Richtung relativ zu einer Bezugsrichtung und dem Ausgang der Integriereinrichtung
erzeugt, und eine aweite Integriereinriohtung eine
Zeitkonstante hat, iie nicht kleiner ist als die Periode der azimutalen Abtastbewegung, und an den ersten Ausgang des
ersten Funktionsgebers (31) angekoppelt ist, und daß ein
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erstes selektiv ausgewähltes Signal, welches eine vorausberechnete Übergrundgeschwindigkeit anzeigt, mit dem Ausgang
der zweiten Integriereinriohtung kombiniert wird, um ein Signal für die Übergrundgeschwindigkeit au erzeugen, und daß
schließlich ein zweiter Funktionsgeber (40), der auf das
Signal für die Geschwindigkeit Über Grund und auf die azimutale Abtastbewegung anspricht und daraus ein Signal erzeugt, welches das Produkt aus dem Signal für die Ütergrundgeschwindigkeit und dem Cosinus des Azimutwinkels der Abtastbewegung darstellt.
10. Einrichtung nach Anspruch 9, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Anzeige des Abdriftwinkels der
tJbergrundgesch windigkeit relativ zu der Bezugsriehtung mit
einer dritten Integriereinrichtung, deren Zeitkonstante nicht kleiner ist als die Periode der azimutalen Ab ta erdbewegung, und die an den «weiten Ausgang des ersten Funktionflgebers (?6) angeschlossen ist, und schließlich gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Kombination eines zweiten
selektiv ausgewählten Signals, welches seinerseits einen vorherbestimmten Abdriftwinkel anzeigt, mit dem Ausgang der
dritten Integriereinrichtung zum Zwecke der Erzeugung eines
Signals für den Abdriftwinkel.
11. Einrichtung nach Anspruch 9, bei welcher das erste selektiv ausgewählte Signal einer vorbestimmten IJb β rgasgeschwindigkeit in der Vorwärtsrichtungvinnerhalb der
Bezugsriohtung entspricht, gekennzeichnet durch eine Vorrichtung zur Auflösung der Plattformbewegung in ein· er»te und
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zweite Komponente der Übergrundgesohwindigkeit parallel
und rechtwinklig zu der Bezugsrichtung, sowie einen Integrator (27), dessen Zθitkonstant· nicht kleiner ist als die
Periode der azimutalen Abtastbewegung, und der an den zweiten Ausgang des ersten azimutalen Eunktionsgebers (36) angeschlossen ist, und eine Vorrichtung zur Kombination eines
zweiten selektiv ausgewählten Signals, welches eine vorbestimate "ÖTDergrundgesohwindigkeit senkrecht zur Bezugsrichtung anzeigt, Bit dem Ausgang aus der dritten Integriereinriohtung zur Erzeugung eines Signals für die Abdriftgeschwindigkeit, wobei der zweite azimutale Funktionsgeiser (45) auf
das Signal für die Abdrift geschwindigkeit anspricht.
12. Einrichtung nach einen der Ansprüche 8 bis 11,
dadurch gekennzeichnet, IaS der Ausgang der Integriereinriohtung (27) zur Anzeige des Zeitintegrals über Größe und
Sinn der Trequenzdifferenz dient.
13· Einrichtung nach einen der Ansprüche 8 bis 12,
daduroh gekennzeichnet, da· zu der periodisch wirkenden Signalisierrorriohtung ein spannungseapfindlicher Oszillator!
(28) gehört, dessen Steuereingang an einen Ausgang der Integriereinriohtung (27) angekoppelt ist, und daß eine Badari*pule-Auelöaung des Iapulssyateme an den Ausgang des Oszillator* gelegt ist.
14. Einrichtung nach eines der Ansprüche 8 bis 13,
dadurch gekennzeichnet, AaS der frequenseucher einen De%ek-
BAD ORIGINAL 109853/0243
-59-
tor enthält, der auf die Echosignale ansprioht, die von
einem Empfänger des Systems empfangen !»erden, und deren
Phasenlage kohärent auf eine Sendeträger«eile des Systems
übertragen wird, um ein Detektorsignal zu erzeugen.
15. Einrichtung nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet,
daß zu dem Detektor ein Zwischenfrequenzempfanger gehört, der einen ersten Mischereingang aufweist, der
seinerseits auf die empfangenen Echosignale anspricht, und daß ein zweiter Mischereingang auf ein Mischereingangssignal
anspricht, welches den übertragenen Träger in der Form enthält, wie er mit Hilfe einer Quelle für eine
Zwischenfrequenz frequenzmäßig tibertragen worden ist, derart daß die empfangenen Signale frequenzmäßig auf eine
Zwischenfrequenz transponiert sind, die der Prequenzdifferenz
zwischen dem ersten und dem zweiten Mischfeingang entspricht, während die Phasendetektoren mit ihrem einen Eingang
an einen Ausgang des Zwischenfrequenzempfängera angekoppelt sind, und ein zweiter Eingang an die Quelle für die
Zwischenfrequenz angekoppelt ist.
16. Einrichtung nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasendetektor aus einem ersten und
zweiten Phasendetektor (61 und 62) besteht, von denen jeder mit einem Eingang an einen Ausgang des Zwischenfrequenzempf
ängers angelegt ist und mit einem zweiten Eingang an die Quelle für die Zwischenfrequenz angeschlossen ist, und
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awischen den zweiten Eingang in dem zweiten Phasendetektor
und die ZWischenfrequenzquelle eine Schaltung (63) für eine
Phasenverschiebung von 90° eingeschaltet ist, und daß ein dritter Phasendetektor (66) einen ersten und einen zweiten
Eingang aufweist, die entsprechend an einen Ausgang eines der "beiden Phasendetektoren angeschlossen sind, während
erste und zweite Phasenverschiebungsschaltungen zwischen einen entsprechenden Eingang in den dritten Phasendetektor
(66) und den Ausgang eines zugehörigen ersten bzw. zweiten Phasendetektors (61 bzw. 62) geschaltet sind zum Zwecke der
weiteren Einstellung von Zeit und Phase zwischen den Eingängen in den dritten Phasendetektor (66) bei gegenseitiger
zeitlicher Phasenverschiebung bei der Zwischenfrequenz, wobei die Integratoren auf entsprechende Weise mit dem Ausgang
aus dem dritten Phasendetektor verbunden sind·
N .458
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Dr.Sk/Wr
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