DE1930285B2

DE1930285B2 - Seitensicht-impuls-doppler-radarsystem

Info

Publication number: DE1930285B2
Application number: DE19691930285
Authority: DE
Inventors: Guy Ie; Genuist Jean; Paris Parquier
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1968-06-18
Filing date: 1969-06-14
Publication date: 1977-05-18
Also published as: GB1276366A; FR1604833A; DE1930285A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein kohärentes Impuls-Doppier-Radarsystem mit seitlich gerichteten Antennen (»Seitensichtradar«), das für die Unterdrükkung der Festzielechos geeignet ist (»MTl-System«).

Bekanntlich versteht man unter einem kohärenten System ein System, bei welchem die empfangenen Echos entweder von Sendeimpulsen stammen, die durch Zerschneiden der gleichen Trägerwelle gebildet sind, oder jeweils einzeln in bezug auf eine Schwingung demoduliert werden, die in Phase mit dem Träger de;> Sendeimpulses ist, von dem das Echo stammt.

Ferner ist bekanntlich ein Seitensicht-Radargerät (besser bekannt unter der angelsächsischen Bezeichnung »side looking«) ein Gerät, bei welchem die HauDtantennenachse senkrecht zur Bewegungsrichtung

des das Radargerät tragenden Fahrzeugs gerichtet ist

Bei den bekannten Anordnungen dieser Art enthäl das Strahlungsdiagramm der Antenne bei der Sendung und beim Empfang im allgemeinen eine symmetrische Richtkeule, deren Gewinn in der mit der Hauptstrah lungsachse zusammenfallenden Symmetrieachse eir Maximum ist wie beispielsweise das »Summendia gramm« der Antenne eines herkömmlichen Amplitu denmonopulssystems.

Die Auswertung der Echos beruht dann darauf, daf. der Zeitpunkt festgestellt wird, in welchem di< Dopplerfrequenz eines bestimmten Ziels durch NuI geht In diesem Augenblick liegt das feststehende odei sich parallel zur Bewegungsrichtung des Fahrzeug; bewegende Ziel genau auf der Antennenachse. Dies( Systeme ermöglichen die Sichtbarmachung von Ge ländereliefs, Küsten od. dgl. und im allgemeinen vor jedem feststehenden ZieL

Im Gegensatz dazu liegt der Erfindung die Aufgabi zugrunde, die Sichtbarmachung von bewegten Zielen zi ermöglichen.

Ein gemäß dem Anspruch 1 ausgeführtes Impuls Doppler-Radargerät nach der Erfindung mit einei Anordnung zur kohärenten Demodulation der Echo: und zur Filterung der dadurch erhaltenen Signal« enthält zur Feststeilung von gegenüber dem Boder bewegten Zielen für den Fall, daß das Radargerät selbs auf einem bewegten Körper angebracht ist Einrichtun gen zur Durchführung der Sendung und des Empfang: mit einem Strahlungsdiagramm, das zwei Hauptkeuler aufweist, die in bezug auf eine senkrecht zur Tangente an die Bewegungsbahn des bewegten Körpers liegend« Richtung symmetrisch zueinander sind, während de: Gewinn in dieser Richtung im wesentlichen Null ist.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigt

F i g. 1 das Strahlungsdiagramm des erfindungsgemä Ben Radargerätes,

F i g. 2 ein Prinzipschema eines nach der Erfindunj ausgeführten Radargerätes mit Festzielechounterdrük kung,

F i g. 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel de: erfindungsgemäßen Radargerätes, bei welchem du Festzielechounterdrückung mit deren Sichtbarmachunj kombiniert ist, und

Fig.4 und 5 abgeänderte Ausführungsformen voi Teilen der Schaltungen von F i g. 2 und 3.

F i g. 1 zeigt die Antennenachse AXeines Seitensicht Radargerätes, das von einem Flugzeug A getragen wird Die Bewegungsbahn des Flugzeuges ist bei A Y gezeigt Es handelt sich dabei um das in Fig.2 dargestellt! kohärente Impulsradargerät, dessen Antenne 1 nach Ar einer Monopuls-Antenne ausgebildet ist oder gan; allgemein eine Antenne ist, deren Strahlungsdiagramm wie in F i g. 1 bei R dargestellt ist, symmetrisch in bezuj auf die Achse AX ist und in der Richtung dieser Achsi den Gewinn Null hat. Vorzugsweise ist die verwendet! Antenne eine Monopuls-Antenne, die an ihrem Diffe renzkanal Δ gespeist wird. Ein Antennenumschalter : koppelt die Antenne abwechselnd mit dem Sender 3 um mit der Empfangsmischstufe 4. Der Sender 3 enthält in wesentlichen einen Oszillator 31 und einen Impulsmo dulator 32, der von der Hauptsynchronisieranordnung; des Systems entsperrt wird. Die Mischstufe 4 empfang andererseits die Schwingung eines Überlagerungsoszil lators 6, die außerdem in einer Mischstufe 7 mit de Schwingung des Sendeoszillators gemischt wird, dami die Kohärenz des Oszillators 8 gewährleistet ist, der di<

Bezugsschwingung liefert, die einem Amplituden-Phasen-Demodulator 9 zugeführt wird, der am Ausgang der Mischstufe 4 liegt.

Dies betrifft den Fall von Sendeimpulsen, die durch ein Magnetron erhalten werden. FaIk die Sendeimpulse aus einer stabilisierten Dauerschwingung ausgeschnitten werden, kann des Oszillator 8 natürlich entfallen, wobei dann die Mischstufe 7 die kohärente Bezugsschwingung liefert

Zur Vereinfachung der Zeichnung sind die verschiedenen Stufen, die für die sendeseitige und empfangsseitige Hoch- und Zwischenfrequenzverstärkung unbedingt nötig sind, nicht dargestellt, da sie völlig bekannt sind.

Ein an den Ausgang des Demodulators angeschlossenes schmalbandiges Filter 10 läßt nur die Signale durch, deren Dopplerfrequenz im wesentlichen Null ist

An den Ausgang des Filters ist die übliche Auswerteanordnung 11 (Bildschirm ode, photographischer Film) angeschlossen.

Dies entspricht bekanntlich dem Prinzip, das bei Seitensichtradargeräten für die Sichtbarmachung von Festzielechos angewendet wird, denn die scheinbare Dopplerfrequenz eines Ziels wird zu Null, wenn die relative Radialgeschwindigkeit des Ziels zu Null wird.

Bei den klassischen Seitensichtradargeräten, bei denen das Strahlungsdiagramm eine Hauptkeule enthält deren maximaler Gewinn in der Richtung AX liegt, entspricht eine Radialgeschwindigkeit Null einer Eigengeschwindigkeit des Ziels, die entweder Null iss. oder parallel zu der Flugbahn A Y des Flugzeugs liegt. Man stellt auf diese Weise Ziele fest, die feststehend sind oder sich parallel zu der Flugbahn des Flugzeugs bewegen.

Bei dem dargestellten Radargerät bei welchem der Gewinn in der Achse AX Null und in den Richtungen AX\ und AXi ein Maximum ist, kann dagegen die relative Radialgeschwindigkeit des Ziels nur dann zu Null werden, wenn das Ziel beweglich ist. Die Richtungen AX\ und AX₂ sind dabei die Achsen der Keulen.

Dies ergibt sich daraus, daß bei einem festen Ziel die 4c relative Radialgeschwindigkeit, d. h„ die Projektion der Zielgeschwindigkeit in bezug auf das Flugzeug auf die Achse A M sich zwischen

Festzielen, die in den Keulen des Differenzdiagramms liegen, sind nämlich mit Dopplerfrequenzen

2 V sin 6»

45

|Vsinö,|und|Vsin0₂| ändert und wenigstens gleich

I Vsin θι| ist wenn V

die Geschwindigkeit des Flugzeugs in bezug auf den Boden ist, während θι und Θ2 die Winkel zwischen der Achse AX und den Tangenten an jede Keule im Ursprung sind, wobei θ₍ < 02-

Dagegen kann für ein Ziel M, das sich mit der Geschwindigkeit

bewegt, die relative Geschwindigkeit

senkrecht zu der Richtung AM werden, die im Innern einer der beiden Keulen liegt.

Man erhält daher am Ausgang des Filters 10 nur die Echos von bewegten Zielen. Die Genauigkeit für die Winkellage der Ziele liegt zwischen 2Θ, und 2θ_;.

Damit ein solches Ziel festgestellt wird, genügt es, daß ds die Richtung AM₁ für welche die Geschwindigkeit V_M senkrecht zu AMliegt in einer der Keulen enthalten ist.

nip Festzielechos sind beseitigt: Die Echos von behaftet so daß sie durch die Wirkung des Filters 10 beseitigt werden, während die Echos von Festzielen, die auf der Achse AX liegen, zwar die Dopplerfrequenz Null haben, aber nicht ausgewertet werden, weil in dieser Richtung der Gewinn Null oder sehr klein ist (20 bis 25 dB unter dem maximalen Gewinn).

Das beschriebene Radarsystem mit Festzielechounterdrückung kann auch zur Feststellung der Festziele verwendet werden. Zu diesem Zweck genügt es, in der in F i g. 3 dargestellten Weise zwischen dem Sende-Empfangs-Umschalter 2 und der Antenne 1 ein Umschaltsystem 30 vorzusehen, das es ermöglicht, die Antenne entweder über den Summenkanal oder über den Differenzkanal zu speisen. Die Festzielechos werden festgestellt wenn beim Senden und beim Empfang der Summenkanal benutzt wird, während die Echos bewegter Ziele festgestellt werden, wenn der Differen7kanal in der in F i g. 1 beschriebenen Weise verwendet wird. Die gestrichelte Verbindung zwischen dem Umschalter 30 und dem Anzeigegerät 11 erinnert daran, daß die Art der auf dem Anzeigegerät sichtbar gemachten Echos von der Stellung des Umschalters abhängt.

Bisher wurde angenommen, daß die Symmetrieebene des Antennenbündels senkrecht zu der Richtung der Antenne des Flugzeugs in bezug auf den Boden oder die »Geschwindigkeit über Grund« ist. Dies gilt, solange die Abtrift <5, d. h., der Winkel zwischen dem Kurs und der Flugbahn des Flugszeugs Null oder vernachlässigbar ist. Dies gilt auch bei einer nichtvernachlässigbaren Abtrift, wenn die Strahlungsachse der Antenne gegen die Abtrift stabilisiert ist.

Die Genauigkeit, mit welcher die Strahlungsachse der Antenne der Normalen auf den Grundgeschwindigkeitsvektor des Flugzeugs nachgeregelt werden muß. wird durch das für eine ausreichende Sichtbarkeit notwendige Verhältnis zwischen der Leistung der Echos bewegter Ziele und der Leistung des Festzielechos bestimmt.

Falls keine Nachregelung der Antenne vorgesehen ist, muß die Frequenz der Bezugsschwingung des Empfängers in Abhängigkeit von der Abtrift verändert werden.

In Fig.4 und 5 sind Ausführungsbeispiele für eine Kompensation der Abtrift bei dem beschriebener Radarsystem dargestellt.

Bei dem in Fig.4 dargestellten Gerät verfügt mar über eine Spannung Vo, die der Abtrift proportional is und beispielsweise von einem weiteren, als Abtriftmes ser verwendeten Doppltrradargerät geliefert wird Diese Spannung wird einem steuerbaren Oszillator 4 als Steuerspannung zugeführt. Ein Einseitenbandmodu lator 42 empfängt die Signale der Oszillatoren 8 und 4 und liefert das Bezugssignal zu dem Demodulator 9.

Bei dem in F i g. 5 dargestellten Gerät erfolgt di Abtriftkorrektur automatisch. Für diesen Zweck wir die Steuerspannung des Kompensationsoszillators 4 durch den Vergleich der zwei aufeinanderfolgende Sendeimpulse entsprechenden Ausgangssignale dt Demodulators 9 erhalten. Wenn T der Zeitabstan zwischen diesen Impulsen ist, führt man das Ausgang: signal des Modulators 9 den beiden Eingängen eim

Subtraktionsschaltung 52 einerseits direkt und andererseits nach Verzögerung um Tin der Verzögerungsleitung 51 zu.

Eine an den Ausgang der Subtraktionsschaltung angeschlossene Integrationsanordnung 53 liefert die Steuerspannung Vo für den Kompensationsoszillator 41.

In Fig.4 und 5 ist die Abtriftkompensation in den Bezugskanal gelegt Natürlich könnte sie im Prinzip ebensogut an den Ausgang der Mischstufe 4 gelegt ι ο werden, wobei die Änderungsrichtung der Frequenz umgekehrt werden müßte.

Wenn man also eine Vergrößerung der Bezugsfrequenz um fö vornehmen müßte, würde die Signalfrequenz um /8 verringert und umgekehrt.

Diese Kompensationsanordnungen können offensichtlich mit dem System von F i g. 3 kombiniert werden.

Die Erfindung kann ferner bei Impulskompressionssystemen angewendet werden, insbesondere bei Systemen dieser Art, die eine Anordnung zur optischen Signalauswertung enthalten, wie in der Patentanmeldung P 18 14 200.2-35 beschrieben ist.

Hierzu 4 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche: ^

1. Seitensicht-Impuls-Doppler-Radargerät mit einer Sende- und Empfangsanordnung, einer Anordnung zur kohärenten Demodulation der Echos durch eine Bezugsschwingung und einer Filteranordnung, die nur die Signale durchläßt, deren Dopplerfrequenz im wesentlichen Null ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangsanordnung (1,2,3,4) eine Antenne (1) enthält, deren Strahlungsdiagramm zwei Hauptkeulen f/ty aufweist, die in bezug auf eine senkrecht zum Geschwindigkeitsvektor (AY) des Trägers (A) des Radargerätes liegende Richtung (AX) symmetrisch zueinander sind, und deren Gewinn in dieser Richtung (AX) im wesentlichen Null ist

2. Seitensicht-Impuls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine Frequenzsteueranordnung (41, 42) zur Änderung der Frequenz der der kohärenten Demodulationsanordnung (9) zugeführten Bezugsschwingung in Abhängigkeit von der Abtrift des Trägers (A) des Radargerätes.

3. Seitensicht-Impuls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenzsteueranordnung eine Frequenzumsetzeranordnung (41, 42) enthält, die zwischen einen eine feste Frequenz erzeugenden Bezugsoszillator (8) und die Demoduhtionsanordnung (9) eingefügt ist und einen frequenzsteuerbaren Oszillator (41) enthält, an den ein von der Abtrift des Trägers (A) abhängiges Frequenzsteuersignal fVy angelegt ist

4. Seitensicht-Impuls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des Frequenzsteuersignals (Vi) an den Ausgang der Demodulationsanordnung (9) eine Anordnung (51, 52, 53) angeschlossen ist, die ein Signal erzeugt, das der Differenz in zwei aufeinanderfolgenden Sendeperioden des Radargerätes erhaltenen Ausgangssignale der Demodulationsan-Ordnung (9) proportional ist

5. Seitensicht-Impuls-Doppler-Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Sende- und Empfangsanordnung eine Summe-Differenz-Antenne (1) enthält und daß eine Anordnung (30) zur wahlweisen Verwendung des Summe-Kanals (Σ) oder des Differenzkanals (A) zur Erfassung von Festzielen bzw. von bewegten Zielen vorgesehen ist.

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