DE1068767B

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Info

Publication number: DE1068767B
Application number: DENDAT1068767D
Authority: DE
Priority date: 1963-01-25
Publication date: 1959-11-12
Also published as: FR1187668A; GB837365A; DE1256740B; GB1051122A; NL227052A; NL6400581A

Description

Die Erfindung befaßt sich mit kohärenten Oszillatoren, die in bekannter Weise als Bezugsoszillatoren in Radaranlagen zur Feststellung bewegter Gegenstände dienen, und zwar mit dem Fall, wo mehrere Oszillatoren erforderlich sind, welche je mit den Sendeimpulsen kohärent sind, die Gruppen wiederkehrender Impulse bilden.

Es sind Radaranlagen vorgeschlagen, jedoch nicht vorveröffentlicht worden, bei denen nicht ein einziger Sendepuls, sondern ein Pulspaar ausgesandt wird. Bezweckt wird dabei die Unterdrückung fester Echos und ihrer Schwankungen unter Benutzung von Phasendetektoren, die die Echoimpulsschwingungen mit gegenüber den Sendesignalen kohärenten Bezugsschwingungen vergleichen und Änderungen von Impuls zu Impuls auswerten. In diesem Falle braucht man zur Phasenfeststellung zwei Oszillatoren, die je mit einem Sendeimpuls eines Paares kohärent sind. Diese Kohärenz wird in der Zwischenfrequenzstufe hergestellt.

Der Aufbau derartiger Oszillatoren, welche die beiden Phasengleichrichter speisen sollen, deren jeder die Echos verarbeitet, welche von einem der beiden Impulse eines Paares herrühren, ist nicht ganz einfach, weil relative Phasenverschiebungen unbedingt vermieden werden müssen. Man wird deshalb auf die Forderung geführt, Oszillatoren zu bauen, die genau, d. h. mit einer Präzision in der Größenordnung eines Millionstel oder sogar eines Zehnmillionstel auf die gleiche Frequenz abgestimmt sind.

Die Erfindung hat das Ziel, diese Schwierigkeit zu überwinden und eine Vorrichtung zu schaffen, welche die Verwirklichung einer Radaranlage der erwähnten Art mit Impulsgruppen von zwei oder auch mehr Impulsen erleichtert und eine große Betriebsstabilität aufweist sowie weniger schwierig einzustellen ist.

Es wird dabei an Stelle zweier oder mehr kohärenter Oszillatoren nur ein einziger Oszillator verwendet, der eine feste und völlig stabile Frequenz aufweist. Ein solcher Oszillator läßt sich in bekannter Weise leicht aufbauen. Andererseits wird die Phase der Impulse jedes Paares in getrennten Speichern registriert und in besonderen Verstärkern der von dem einzigen Oszillator gelieferten Schwingung aufgeprägt. Die Ausgangssignale dieser Verstärker können dann in den entsprechenden Phasengleichrichtern an Stelle derjenigen verwendet werden, die sonst von zwei unabhängigen kohärenten Oszillatoren geliefert würden. Die Ausdehnung auf Impulsgruppen, die mehr als zwei Impulse umfassen, ist ohne weiteres möglich.

Die Schaltungsanordnung nach der Erfindung zur Ableitung mehrerer Bezugs schwingungen von einem einzigen Oszillator, die je in Phase mit den Hoch-Kohärenter Oszillator
für Rückstrahlortungsanlagen

Anmelder:
Compagnie Generale
de Telegraphie sans Fil_r
Paris

Vertreter: Dipl.-Ing. E. Prinz
und Dr. rer. nat. G. Hauser, Patentanwälte,
München-Pasing, Bodenseestr. 3 a

Beanspruchte Priorität: Frankreich vom 19. April 1957

Guy le Parquier₁ Paris,
ist als Erfinder genannt worden

frequenzschwingungen eines Sendeimpulses einer Rückstrahlortungsanlage sind, welche aus je η Impulsen bestehende Impulsgruppen aussendet, die Echoimpulse auf eine Mischstufe gibt, in welcher sie in Zwischenfrequenzsignale umgesetzt werden, deren Phasen φ_ν φ_% . .. φ_η unabhängig voneinander sind, und diese Phasen mit denen der betreffenden Bezugsschwingungen im Sinne einer Unterdrückung der festen Echos und ihrer Schwankungen vergleicht, ist gekennzeichnet durch einen stabilisierten Zwischenfrequenzoszillator, der eine Schwingung der Form A sin oj t liefert, einen Phasenschieber, der aus dieser Schwingung Signale der Form C sin cot und C coscoi ableitet, zwei Verstärker, welche die beiden um 90° gegeneinander verschobenen Signale mit einem Verstärkerfaktor verstärken, der proportional zu cos φ_ί und Sin^₁ ist, in dem die Signale der Form sincoi im einen Verstärker verstärkt und in einem Phasengleichrichter mit den Zwischenfrequenzsignalen der Form E sin (OJt^jTcp₁) verglichen werden, derart, daß am Ausgang dieses Phasengleichrichters Signale auftreten, welche proportional zu cos φ_ί sind, und in dem anderen Verstärker die Signale der Form cos eof verstärkt und in einem zweiten Phasengleichrichter mit den Zwischenfrequenzsignalen der Form B sin (cot+Cp₁) verglichen werden, derart, daß am Ausgang dieses Phasengleichrichters Signale auftreten, welche proportional zu sin φ₁ sind, sowie zwei Speicher gleichzeitig von den Synchronisiersignalen der Radaranlage freigegeben werden, welche sich auf den ersten

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Impuls jeder Sendeimpulsgruppe beziehen, um die zu cos φ₁ bzw. sin φ₁ proportionalen Signale zu registrieren, und die so registrierten Spannungen zwecks Verstärkungsregelung auf die beiden Verstärker zu geben, daß dieiAusgangsamplitude dieser Verstärker proportional zu cos φ₁ bzw. sin Cp₁ ist, ferner gekennzeichnet durch eine Subtraktionsschaltung, welche die derart verstärkten Signale voneinander abzieht, so daß sich eine Bezugsschwingung mit der gleichen Phase φ^'-ergibt, wie sie die Hochfrequenzschwingungen des; ersten Impulses jeder gesendeten Gruppe aufweisen, sowie gekennzeichnet durch hierzu identische Schaltungsanordnungen, um Bezugsschwingungen mit der gleichen Phaseφ₂...φ_η zu erhalten, wie sie die Hochfrequenzschwingungen des zweiten bis w-ten Impulses jeder gesendeten Gruppe aufweisen.

Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus der nachfolgenden Beschreibung eines Ausführungsbeispiels an Hand der Zeichnung. Diese stellt das entsprechende Blockschaltbild, dar.

Die Vorrichtung soll dazu dienen, ausgehend von einem Oszillator 8, der Signale in der Form A sin ω t liefert, an den Ausgängen 11 und 12 Signale abzugeben, die von den ersteren abgeleitet sind und die Gestalt

B sin (co i+cpj und B sin (cot+<p₂)

haben. Hierbei sind eo die ^Kreisfrequenz, welche der Zwischenfrequeiiz des Empfängers entspricht, und φ₁ und φ₂ die jeweiligen Ph,asen der Trägerschwingungen der beiden Sendeimpulse eines Paares.

Diese Phasencp₁ und cp₂ " eines Paares werden am Ausgang eines Zwischenfrequenzverstärkers 1 abgenommen, der mit einer M-jschstufe 2 verbunden ist. Die Mischstufe erhält z.B. ihre Überlagerungsschwingung von einem Klystron 3, das mit einer selbsttätigen Frequenzregelung 4 versehen ist. Die Mischstufe 2 empfängt die unmittelbar einfallenden Sendeimpulse, die mit geringer Energie durch einen Sendeempfangsschalter 5 hindurchgehen, welcher seinerseits in bekannter Weise mit der Antenne 6 und dem Sender 7 der Radaranlage verbunden ist.

Am Ausgang des Verstärkers 1 treten also Paare von Impulsen mit der Zwischenfrequenz auf, welche die Phase φ₁ bzw. cp₂ besitzen. Die entsprechenden Wechselspannungen haben die Form £ sin (ω i+(P₁) und E sin (coi+cp₂), wobei eo die Kreisfrequenz ist, welche der Zwischenfrequenz entspricht.

Andrerseits liefert der Oszillator 8 eine Schwingung mit dem stabilisierten Wert der Zwischenfrequenz, d. h. ebenfalls mit der Kreisfrequenz co und der Schwingungsform A sin ω i, und speist gleichzeitig zwei Schaltanordnungen über die Leitungen 9 und 10. Der einzige Unterschied zwischen diesen beiden Schaltungsanordnungen liegt darin, daß die eine an ihrem Ausgang 11 eine Spannung der Form Ssin (ωί+yj) liefert, während die andere an ihrem Ausgang 12 eine Spannung mit der Form B sin {cot+φ₂) liefert.

Der Betrieb dieser Schaltanordnungen wird bei 13 von den Synchronisiersignalen gesteuert, welche dem ersten Impuls jedes unmittelbar vom Sender kommenden Paares entsprechen, während bei 14 die Synchronisiersignale zugeführt werden, welche dem zweiten Impuls jedes Paares entsprechen. Da die Wirkungsweise der beiden Schaltungsanordnungen völlig identisch .ist, genügt die Beschreibung einer derselben, z. B. der oberen in der Figur. Die Signale der Form A sin ω t, welche -vom Oszillator 8 abgegeben werden, gelangen auf einen Phasenschieber 15 bekannter Art, der an seinen beiden Ausgängen 16 und 17 Signale der FormCsincoi und Ccoscoi liefert. Diese Signale werden auf zwei gegengekoppelte regelbare Verstärker 18 und 19 gegeben, an die sich Phasengleichrichter 20 und 21 anschließen.

Wenn mit G der Verstärkergrad des Verstärkers 18 und mit Γ derjenige des Verstärkers 19 bezeichnet wird, so haben die an den Eingängen der Phasengleichrichter auftretenden Signale die FormCsincoi und Γ cos co t.

Auf diese Phasengleichrichter werden andererseits die Signale der Form E sin (Coi-I-Co₁) gegeben, welche vom Verstärker 1 herkommen. Am Ausgang der Phasengleichrichter treten Spannungen auf, welche proportional zum Produkt der angelegten Signale sind, d. h.

Gsincoi Sin(Coi-I-Cp₁) und/¹ cos ωi sin (coi+cp^.

Nach Aussiebung der Wechselstromkomponente in diesen Phasengleichrichtern bleiben an den Ausgängen 22 und 23 derselben die Spannungen

G_
2

cos Ci₁ und

~2Γ

sm Cp₁

übrig.

Diese Spannungen werden über 22 und 23 auf Speicher 26 und 27 gegeben, welche ihrerseits bei 28 und 29 von den Synchronisiersignalen gesteuert werden, welche sich auf den ersten Impuls jedes gesendeten Impulspaares beziehen. Diese Speicher registrieren die eingegebenen Spannungen und führen sie über die Leitungen 24 und 25 zwecks Verstärkungsregelung den Verstärkern 18 und 19 zu, derart, daß das Ausgangssignal dieser Verstärker einen konstanten Pegel erhält.

Nimmt man diesen Pegel als Einheit, so erhält man

G
2

^Γ ■

cos Cp₁ = —— sin φ₁ = 1,

daher

und

2^

COS Cp₁

sm Cp₁

sm Cs₁
sm Cp₁ cos Cp₁

cos Cp₁
sin Cp₁ cos Cp₁

Da die Verstärkungsfaktoren G und Γ sich wie sin Cp₁ und cos Cp₁ verhalten, befinden sich die von den beiden Verstärkern 18 und 19 gelieferten Signale im gleichen Verhältnis, d. h. im Verhältnis des Sinus und Cosinus der relativen Phasenverschiebung Cp₁ der ausgesandten Impulse. Die bei 30 und 31 von diesen Verstärkern abgegebenen Signale haben also die Form

sm Cp₁

sm Cp₁ cos Cp₁

- sin co t

beziehungsweise

cos Cp₁
sin Cp₁ cos Cp₁

cos eo t.

Claims

In einer Subtraktionsschaltung 32 wird die Differenz dieser beiden Spannungen gebildet, so daß am Ausgang 33 folgendes Signal auftritt: —sin φ1 sin (^1 cos Cs1 2 sin co ί + cos Cp1 sin φ1 cos Co1 cos (Ot = sin C^1 cos Co1 [— (sin co ί sin Co1 —- cos co t cos ^1) j , Hieraus erhält man nach einfacher trigonometrischer Umformung: — cos (ω t + ο?,). sm Cc1 cos CP1 Die Ausgangsspannung der Subtraktionsschaltung wird einem Phasenschieber 37 zugeführt, der bei 11 die gewünschte Wechselspannung B sin (co ί+Co1) abgibt. Schließlich liefert ein Amplitudengleichrichter 34, der ebenfalls an den Ausgang der Subtraktionsschaltung32 angeschlossen ist, ein Signal mit der Amplitude —: das dazu dient, gleichzeitig über die sm φι cos φι Speicher 26 und 27, die über die Leitungen 35 und 36 beaufschlagt werden, den Verstärkungsfaktor der Verstärker 18 und 19 derart zu verändern, daß das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung bei 33 einen konstanten Wert beibehält. Das gleiche Verfahren wird in der unteren Schaltungsanordnung der Figur auf den zweiten Impuls jedes Paares ausgeübt. Am Ausgang 12 dieser Schaltungsanordnung erhält man dadurch das Signal B sin (ωί+<ρ2). Diese beiden Wechselspannungen, welche jeweils die Phase der beiden Impulse eines unmittelbar vom Sender kommenden Paares angenommen haben, können dann in den bekannten Phasengleichrichtern Verwendung finden. Sie haben den Vorteil, daß sie beide von einer einzigen Schwingung abgeleitet sind, die vom Oszillator 8 geliefert wurde. Selbstverständlich ist die Erfindung nicht auf das dargestellte und beschriebene Ausführungsbeispiel beschränkt. Insbesondere ist es möglich, aus einer einzigen Schwingung unter Anwendung desselben Verfahrens mehr als zwei kohärente Signale zu gewinnen, die je in Phase mit den Trägerschwingungen von Impulsen sind, welche zu einer ausgesandten Gruppe von mehr als zwei Impulsen gehören. 50 Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Ableitung mehrerer Bezugsschwingungen von einem einzigen Oszillator, die je in Phase mit den Hochfrequenzschwingungen eines Sendeimpulses einer Rückstrahlortungsanlage sind, welche aus je η Impulsen bestehende Impulsgruppen aussendet, die Echoimpulse auf eine Mischstufe gibt, in welcher sie in Zwischenfrequenzsignale umgesetzt werden, deren Phasen Co₁, co₂ ... φ_η unabhängig voneinander sind, und diese Phasen mit denen der betreffenden Bezugs schwingungen im Sinne einer Unterdrückung der festen Echos und ihrer Schwankungen vergleicht, gekennzeichnet durch einen stabilisierten Zwischenfrequenzoszillator (8), der eine Schwingung der Form ^sincoi liefert, einen Phasenschieber (15), der aus dieser Schwingung Signale der FormCsincoi und Ccoscoi ableitet, zwei Verstärker (18, 19), welche die beiden um 90° gegeneinander verschobenen Signale mit einem Verstärkungsfaktor verstärken, der proportional zu cos C^₁ und sin φ₁ ist, indem die Signale der Form sin co t im einen Verstärker (18) verstärkt und in einem Phasengleichrichter (20) mit den Zwischenfrequenzsignalen der Form £ sin (cüi+c^j) verglichen werden, derart, daß am Ausgang dieses Phasengleichrichters Signale auftreten, welche proportional zu cos Co₁ sind, und in dem anderen Verstärker (19) die Signale der Form cos oj t verstärkt und in einem zweiten Phasengleichrichter (21) mit den Zwischenfrequenzsignalen der FormEsin(Coi-I-Co₁) verglichen werden, derart, daß am Ausgang dieses Phasengleichrichters Signale auftreten, welche proportional zu sin Co₁ sind, sowie zwei Speicher (26, 27) gleichzeitig von den Synchronisiersignalen der Radaranlage freigegeben werden, welche sich auf den ersten Impuls jeder Sendeimpulsgruppe beziehen, um die zu cos φ₁ bzw. sin φ₁ proportionalen Signale zu registrieren, und die so registrierten Spannungen zwecks Verstärkungsregelung auf die beiden Verstärker (18, 19) zu geben, daß die Ausgangsamplitude dieser Verstärker proportional zu cos Co₁ bzw. sin Co₁ ist, ferner gekennzeichnet durch eine Subtraktionsschaltung (32), welche die derart verstärkten Signale voneinander abzieht, so daß sich eine Bezugsschwingung mit der gleichen Phase Co₁ ergibt, wie sie die Hochfrequenzschwingungen des ersten Impulses jeder gesendeten Gruppe aufweisen, sowie gekennzeichnet durch hierzu identische Schaltungsanordnungen, um Bezugsschwingungen mit der gleichen Phase φ₂ .. . φ_η zu erhalten, wie sie die Hochfrequenzschwingungen des zweiten bis w-ten Impulses jeder gesendeten Gruppe aufweisen.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung (32) konstant gehalten wird, indem ein Amplitudengleichrichter (34) an den Ausgang angeschlossen ist, dessen Ausgangsspannung zwecks zusätzlicher Verstärkungsregelung den Verstärkern (18, 19) zugeführt wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

® 909 648/286 11.59