DE1211698B - Impuls-Radarempfaenger - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int Cl.:

GOIs

Deutsche Kl.: 21 a4-48/63

Nummer: 1211 698

Aktenzeichen: M 49127IX d/21 a4

Anmeldetag: 24. Mai 1961

Auslegetag: 3. März 1966

Die Erfindung betrifft einen Impuls-Radarempfänger, der in hohem Maße störfest gegen frequenzmodulierte Störschwingungen ist.

Bekanntlich werden derartige Störschwingungen von einem oder mehreren Störsender(n) häufig als ununterbrochene Schwingungen ausgestrahlt, die in einem derartigen Grad frequenzmoduliert sind, daß ein Frequenzbereich überstrichen wird, der wesentlich größer als die Bandbreite im Zwischenfrequenzteil des jeweils zu störenden Radarempfängers ist. Derartig frequenzmodulierte Störschwingungen können einfach durch einen frequenzmodulierten Carcinotronoszillator erzeugt werden; gerade aus diesem Grund wird im angloamerikanischen Sprachbereich diese Art der Störung oft als »carcinotron-jamming« bezeichnet.

Beim Empfang dieser Art Störschwingungen treten am Ausgang des Radardetektors des gestörten Radarempfängers auf Grund des selektiven Verhaltens seines Zwischenfrequenzverstärkers amplitudenmodulierte Störsignale auf, die die Auswertbarkeit empfangener Ziel-Echosignale in mehr oder minder hohem Maße beeinträchtigen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Impuls-Radarempfänger anzugeben, der in hohem Maße unempfindlich gegen derartige frequenzmodulierte Störschwingungen ist, die gewollte oder ungewollte (zufällige) Störschwingungen sein können.

Die Erfindung geht aus von einem Impuls-Radarempfänger mit einem Hüllkurvendetektor und einer vorzugsweise in einem vorgegebenen Zwischenfrequenzband arbeitenden Schaltung zur Störbefreiung der gegebenenfalls in dieses Zwischenfrequenzband transponierten Empfangsschwingungen von frequenzmodulierten Störschwingungen.

Bei einem derartigen Impuls-Radarempfänger besteht die Erfindung darin, daß die Schaltung zur Störbefreiung sowohl den Hüllkurvendetektor mit einer annähernd glockenförmigen Amplituden-Frequenzcharakteristik als auch einen dem Hüllkurvendetektor eingangsseitig parallelgeschalteten Frequenzdiskriminator enthält, dessen zur Amplituden-Frequenzcharakteristik des Hüllkurvendetektors annähernd gleich breite Amplituden-Frequenzcharakteristik annähernd symmetrisch zur gleichen Frequenz wie die Mittenfrequenz der Amplituden-Frequenzcharakteristik des Hüllkurvendetektors ist und einerseits bei dieser Frequenz ein Minimum annähernd der Amplitude Null sowie andererseits bei in positiver und negativer Richtung um gleiche Beträge gegen diese Frequenz versetzten Frequenzen, die annähernd mit den beiden Grenzfrequenzen der Frequenz-Amplitu-Impuls-Radarempfänger

Anmelder:

The Marconi Company Limited, London

Vertreter:

Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,

Hannover, Göttinger Chaussee 76

Als Erfinder benannt:

Peter Lionel Williams, Brentwood, Essex

(Großbritannien)

dencharakteristik übereinstimmen, Maxima aufweist, und daß den an sich bekannten Auswerte- und/oder Anzeigemitteln der Radar-Empfangssignale Mittel zur gegensinnigen Kombination der Ausgangssignale des Hüllkurvendetektors mit denen des Frequenzdiskriminators vorgeschaltet sind.

Der erfindungsgemäße Impuls-Radarempfänger unterscheidet sich somit in technisch vorteilhafter Weise auch von dem im folgenden angegebenen Stand der Technik.

So ist ein Impuls-Radarempfänger bekannt, der dadurch gegen sogenannte Clutterstörungen gesichert ist, daß an seinen Zwischenfrequenzverstärker drei eingangsseitig parallelgeschaltete Verstärker angeschlossen sind, die gemeinsam auf eine dem Demodulator des Empfängers vorgeschaltete Signal-Kombinationsstufe arbeiten. Hierbei ist einer der Verstärker annähernd auf die eine und ein anderer der Verstärker annähernd auf die andere der Grenzfrequenzen des Zwischenfrequenzverstärkers abgestimmt, und diese beiden Verstärker haben derartige Amplituden-Frequenzcharakteristik, daß sie Schwingungen der Mittenfrequenz des Zwischenfrequenzverstärkers nicht übertragen, auf die der dritte der drei Verstärker extrem schmalbandig abgestimmt ist. Die Ausgangssignale der drei Verstärker werden in der Signal-Kombinationsstufe derart miteinander kombiniert, daß sie nach ihrer Demodulation mit differenzierten Videosignalen vergleichbar sind, die gegenüber undifferenzierten bekanntlich eine von Clutter-Anzeigestörungen weitgehend befreite Anzeige der Ziel-Echosignale ermöglichen. Die kombinierte Amplituden-Frequenzcharakteristik dieser drei Verstärker

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unterscheidet sich sehr wesentlich von derjenigen des erfindungsgemäßen Impuls-Radarempfängers, wodurch der bekannte Radarempfänger nicht gegen frequenzmodulierte Störschwingungen gesichert ist.

Weiterhin ist ein Frequenzdiskiriminator bekannt, der in einem Impuls-Radarempfänger dessen Störung durch frequenzmodulierte Empfangs-Störschwingungen vermindert, wozu der Frequenzdiskriminator eine Arbeitscharakteristik aufweist, die sich gleichfalls wesentlich von derjenigen beim erfindungsgemäßen Radarempfänger unterscheidet und derart ist, daß empfangene Ziel-Echosignale innerhalb eines sehr schmalen vorgegebenen Frequenzbandes Diskriminator-Ausgangssignale einer vorgegebenen Polarität und Signale einer außerhalb des vorgegebenen Frequenzbandes liegenden Frequenz Ausgangssignale einer zur vorgegebenen Polarität entgegengesetzten Polarität ergeben, wodurch diese beiden frequenzmäßig unterschiedlichen Signalarten voneinander unterscheidbar oder getrennt darstellbar sind.

Wie mit diesem Frequenzdiskriminator ist mit einem weiteren bekannten Frequenzdiskriminator nicht die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe so weitgehend lösbar wie mit einem Impuls-Radarempfänger, der die erfindungswesentlichen Merkmale aufweist. Dieser weitere bekannte Frequenzdiskriminator dient in einem Radarempfänger zum Erzeugen von Videosignalen, die einerseits wesentliche Phasensprünge der Reflexionscharakteristik des jeweils angemessenen Zieles, die sich in entsprechenden Empfangsfrequenzsprüngen auswirken, erkennbarmachen, wodurch die Zielerkennbarkeit durch verbesserte Unterscheidung der mit den Phasensprüngen in Verbindung stehenden Intensitäts- bzw. Amplitudensprünge der Reflexionscharakteristik verbessert wird, und die andererseits zum Unterscheiden beweglicher von festen Zielen in bezug auf das Radargerät auswertbar sind. Hierzu weist dieser letzterwähnte Frequenzdiskriminator eine derartige Arbeitscharakeristik auf, daß Eingangssignale ihrer Mittenfrequenz Ausgangssignale der Amplitude Null ergeben, während jeweils um gleiche Beträge positiv und/oder negativ gegen diese Mittenfrequenz frequenzversetzte Eingangssignale amplitudengleiche, jedoch polaritätsunterschiedliche Ausgangssignale zur Folge haben.

Zur Sicherung eines Impulsempfängers, vorzugsweise eines Impuls-Radarempfängers, gegen frequenzmodulierte Störschwingungen ist es ferner bekannt, den prinzipiellen Unterschied der Spektren impulsförmiger und frequenzmodulierter Signale zu deren Unterscheidung voneinander auszuwerten oder die Auswertung während der Störung der Empfangs-Nutzsignale zu unterbrechen.

Bei einem nach dem Summe-Differenz-Prinzip arbeitenden bekannten Impulsradargerät werden dagegen die Auswirkungen empfangener frequenzmodulierter Störschwingungen auf die Empfangs-Nutzsignale dadurch vermindert, daß in zeitlicher Staffelung während jeder Empfangsperiode einmal während des Auftretens der Empfangs-Nutzsignale und einmal außerhalb der Zeit des Auftretens der Empfangs-Nutzsignale — in jedem Fall aber während gleich langer Zeitintervalle — empfangen wird und daß nur die Differenz der während der gleichen Empfangsperiode in den zwei Zeitintervallen gewonnenen Signale zur Informationsgewinnung über das angemessene Ziel ausgewertet wird.

Im folgenden sei ein Ausführungsbeispiel der Erfindung zur näheren Erläuterung derselben an Hand der Zeichnung beschrieben. Hierbei zeigt
F i g. 1 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung und

F i g. 2 und 3 graphische Darstellungen zur näheren Erläuterung der Arbeitsweise des Ausführungsbeispiels nach Fig. 1.

Die Radaranlage mit dem Ausführungsbeispiel der

ίο Erfindung nach Fig. 1 besitzt einen üblichen Impulssender 1, der Impulse über die Antenne 2 abstrahlt. Die gleichfalls von der Antenne 2 aufgenommenen Echoimpulse werden über den Duplexer 3 oder eine gleichartige Anordnung auf einen Frequenzumsetzer 4 gegeben, in dem die empfangene sehr hohe Frequenz in eine vorbestimmte Zwischenfrequenz durch Mittel transformiert wird, die den Oszillator 5 enthalten. Das zwischenfrequente Ausgangssignal des Frequenzumsetzers 4 wird durch einen Zwischenfrequenzverstärker 6 verstärkt und auf einen üblichen, im wesentlichen linear arbeitenden Hüllkurvendetektor 7 gegeben. Die bisher beschriebene Anordnung gehört zum Stand der Technik, und deshalb sind die Einheiten 1 und 3 bis 7 nur durch Blöcke symbolisiert.

Gemäß einem Merkmal der Erfindung ist zusätzlich zum Hüllkurvendetektor 7 ein an sich bekannter Frequenzdiskriminator vorgesehen, der eingangsseitig parallel mit dem Detektor 7 an den Zwischenfrequenzverstärker 6 angeschlossen ist.

Dieser Frequenzdiskriminator enthält im gezeigten Ausführungsbeispiel zwei Röhren 8 und 8', deren Steuergittern die zwischenfrequenten Signale parallel zugeführt werden. In den Anodenkreisen der Röhren 8 und 8' befinden sich jeweils durch einen Widerstand geshuntete Induktivitäten 9 bzw. 9', und jede Anode ist über einen Kondensator 10 oder 10' mit einem Paar parallel verbundener Gleichrichterzweige verbunden. Je eine der Gleichrichterzweigpaare enthält eine Induktivität 11 bzw. 11' in Reihe mit einem Kondensator 12 bzw. 12', dem jeweils eine Diode 13 oder 13' parallel geschaltet ist; das andere der Gleichrichterzweigpaare enthält eine Induktivität 14 14 bzw. 14' in Reihe mit einem Kondensator 15 oder 15', dem jeweils eine Diode 16 bzw. 16' parallel geschaltet ist.

Die Induktivitäten 9 oder 9' werden durch die Kondensatoren 10 oder 10' auf die Mittenfrequenz /„ des Zwischenfrequenzbandes abgestimmt. Die Kombinationen aus der Induktivität und Kapazität 11-12 und 1Γ-12' sind auf eine seitlich zur Frequenz /₀ liegende Frequenz J₁ und die Kombinationen 14-15 und 14'-15' auf eine Frequenz /₂ abgestimmt, welche im gleichen Abstand wie die Frequenz j_v jedoch zur anderen Seite der Frequenz f₀ liegt. Die Frequenzen

Z₁ und /₂ sind zweckmäßigerweise diejenigen Frequenzen, die den — 3-db-Punkten der Zwischenfrequenzdurchlaßkurve entsprechen. Diese —3-db-Punkte werden üblicherweise als Grenzfrequenzen bezeichnet.

Die Ausgangssignale der zwei an die Anode der Röhre 8 angeschlossenen parallelen Zweige gelangen auf das eine Steuergitter einer Doppeltriode 17 und die entsprechenden Ausgangssignale der anderen Parallelzweige, welche von der Anode der Röhre 8' gespeist sind, auf das andere Steuergitter dieser Doppeltriode. Die zwei Hälften dieser Doppeltriode, die selbstverständlich zwei Röhren äquivalent ist, sind derart geschaltet, daß sie nur auf negativ gepolte

Eingangssignale ansprechen. Wie aus der Schaltung hervorgeht, wirkt die Doppeltriode als Addierer. Das kombinierte Ausgangssignal der Röhre 17 wird dem einen Steuergitter einer weiteren Doppeltriode 18, die wiederum zwei Röhren äquivalent ist, zugeführt und deren anderem Steuergitter das Ausgangssignal des linearen Hüllkurvendetektors 7. Die Steuersignale für die an sich bekannten, nicht gezeigten Auswerte- und/oder Anzeigemittel, die an die Klemme 19 anschließbar sind, werden derjenigen Anode der Doppeltriode 18 entnommen, die zu dem Steuergitter gehört, dem das Ausgangssignal des Detektors 7 zugeführt wird.

In der an Hand der F i g. 1 beschriebenen Anordnung ist die Frequenzcharakteristik der Röhre 8 mit ihren zugehörigen abgestimmten Schwingkreisen und übrigen Bauelementen in Übereinstimmung mit der einen oder der anderen der zwei Kurven, die unter («) in Fig. 2 gezeigt sind, während die entsprechende Charakteristik des Frequenzdiskriminatorkreises, welcher die Röhre 8' einschließt, in Übereinstimmung mit der anderen der zwei Kurven ist, die unter (α) in F i g. 2 gezeigt sind. Zur Verbesserung der Klarheit ist eine dieser Kurven gestrichelt und die andere ausgezogen gezeichnet. Dementsprechend ist die Frequenzcharakteristik des Frequenzdiskriminators, die an demjenigen Gitter der Doppeltriode 18 ermittelbar ist, das von der Doppeltriode 17 gespeist wird, von der unter (b) in F i g. 2 gezeigten Art, d. h., sie besitzt einen zentralen schmalen Ausschnitt. Die Frequenzcharakteristik des Hüllkurvendetektors 7 ist die unter (a) in F i g. 3 gezeigte; die Frequenzcharakteristik unter (b) in Fig. 2 wird in Fig. 3 unter (b) wiederholt, um einen leichten Vergleich zu ermöglichen. Die Doppeltriode 18 kombiniert diese zwei Charakteristika (α) und (b) der F i g. 3 und erzeugt an der Klemme 19 eine Charakteristik, die unter (c) in Fig. 3 gezeigt ist. Wie leicht ersichtlich, wirkt sich die Subtraktion oder gegensinnige Kombination — wie sie durch die Röhre 18 ausgeführt wird — der Ausgangsspannungen des Hüllkurvendetektors 7 von bzw. mit derjenigen des Frequenzdiskriminators so aus, daß Auswirkungen frequenzmodulierter Störschwingungen auf die Auswerte- und/oder Anzeigesignale stark vermindert werden und im wesentlichen nur die gewünschten Ziel-Echosignale übrigbleiben, welche in üblicher Weise über den Detektor 7 empfangen werden, da durch den anderen Kanal im wesentlichen kein Ausgangssignal erhalten wird.

Falls die Periode, mit der die Störschwingungen das Zwischenfrequenzband des Zwischenfrequenzverstärker überstreichen, kürzer ist als die Ansprechzeit dieses Verstärkers ■—■ was üblicherweise der Fall sein wird —■, dann nähern sich die Ausgangssignale des Detektors und des Diskriminators, welche von den Störschwingungen herrühren, sehr dicht aneinder an, und es wird ein hoher Grad der Verminderung der Störung erhalten; aber auch dann, wenn die Störmodulationsfrequenz klein ist, so daß die Überstreichungszeit größer als die Ansprechzeit des Zwischenverstärkers ist, wird eine gewisse Verbesserung bei der Entstörung erreicht, obgleich diese üblicherweise kleiner als in dem vorhergehenden Fall ist.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Impuls-Radarempfänger mit einem Hüllkurvendetektor und einer vorzugsweise in einem vorgegebenen Zwischenfrequenzband arbeitenden Schaltung zur Störbefreiung der gegebenenfalls in dieses Zwischenfrequenzband transpoierten Empfangsschwingungen von frequenzmodulierten Störschwingungen, dadurchgekennzeichn et, daß die Schaltung zur Störbefreiung sowohl den Hüllkurvendetektor (7) mit einer annähernd glockenförmigen Amplituden-Frequenzcharakteristik (F i g. 3 a) als auch einen dem Hüllkurvendetektor eingangsseitig parallelgeschalteten Frequenzdiskriminator (8 bis 17) enthält, dessen zur Amplituden-Frequenzcharakteristik des Hüllkurvendetektors annähernd gleich breite Amplituden-Frequenzcharakteristik (Fig. 3b) annähernd symmetrisch zur gleichen Frequenz wie die Mittenfrequenz der Amplituden-Frequenzcharakteristik des Hüllkurvendetektors ist und einerseits bei dieser Frequenz ein Minimum annähernd der Amplitude Null sowie andererseits bei in positiver und negativer Richtung um gleiche Beträge gegen diese Frequenz versetzten Frequenzen (Z₁, /₂ [F i g. 2]), die annähernd mit den beiden Grenzfrequenzen der Frequenz-Amplitudencharakteristik übereinstimmen, Maxima aufweist, und daß den an sich bekannten Auswerte- und/oder Anzeigemitteln der Radar-Empfangssignale Mittel (18) zur gegensinnigen Kombination der Ausgangssignale des Hüllkurvendetektors mit denen des Frequenzdiskriminators vorgeschaltet sind.

2. Impuls-Radarempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzdiskriminator zwei Röhren (8, 8') enthält, daß an jede derselben (z. B. 8) ein aus zwei ein- und ausgangsseitig parallelgeschalteten Gleichrichterzweigen (11 bis 13, 14 bis 16) bestehendes Gleichrichterzweigpaar angeschlossen ist, daß jeweils der eine Gleichrichterzweig eines Gleichrichterzweigpaares auf die eine (Z₁) und der andere Gleichrichterzweig des gleichen Gleichrichterzweigpaares auf die andere (/₂) der Frequenzen, bei denen die Amplituden-Frequenzcharakteristik des Frequenzdiskriminators Maxima aufweist, in Serienresonanz abgestimmt ist, daß die auf gleiche Frequenzen in den beiden Gleichrichterzweigpaaren abgestimmten Gleichrichterzweige in zueinander entgegengesetzter Polarität geschaltet sind und daß die Ausgänge der zwei Gleichrichterzweigpaare getrennt an die Eingänge zweier auf einen gemeinsamen Arbeitswiderstand arbeitender Röhren (17) zur gleichsinnigen Kombination von deren Eingangssignalen angeschlossen sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1086 305;
britische Patentschriften Nr. 749 300, 838 493;
französische Patentschrift Nr. 1153 069;
USA.-Patentschriften Nr. 2524 851, 2773 253.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

609 510/164 2.66 © Bundesdruckerei Berlin