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DE1591312A1 - Impulsverfahren zur Richtungsfindung - Google Patents

Impulsverfahren zur Richtungsfindung

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Publication number
DE1591312A1
DE1591312A1 DE19671591312 DE1591312A DE1591312A1 DE 1591312 A1 DE1591312 A1 DE 1591312A1 DE 19671591312 DE19671591312 DE 19671591312 DE 1591312 A DE1591312 A DE 1591312A DE 1591312 A1 DE1591312 A1 DE 1591312A1
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DE
Germany
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signal
frequency
output
input
speed
Prior art date
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Pending
Application number
DE19671591312
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English (en)
Inventor
Sprague Ted Grant
Fried Walter Rudolf
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
North American Aviation Corp
Original Assignee
North American Aviation Corp
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Publication date
Application filed by North American Aviation Corp filed Critical North American Aviation Corp
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Pending legal-status Critical Current

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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
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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|
Fig. 5 ein Blockschaltbild 4es kohärenten Radarsy-
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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.
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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
Linien 47 einen Teil der übertragenen Spektren (f ft + nf^ )
ο rt
dar, woraus man die Wirkung der Impuls wiederholungsfrequena;
(f„ ) auf den Mittleren Träger fft far Sendezwecke ersieht. r1 °
Das empfangene Frequenxspektrum, welches mit Hilfe
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-
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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
(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
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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
DP
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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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)

N 458 Patentansprüche ι
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 109853/0243 BAD ORIGINAL
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-
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-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
Dr.Sk/Wr
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