DE1930285B2 - SIDE VIEW PULSE DOPPLER RADAR SYSTEM - Google Patents
SIDE VIEW PULSE DOPPLER RADAR SYSTEMInfo
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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«).The invention relates to a coherent pulse-doubling radar system with side-facing Antennas (»side view radar«) that are suitable for suppressing fixed target echoes (»MTI 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.As is well known, a coherent system is understood to mean a system in which the received Echoes either come from transmission pulses formed by cutting the same carrier wave, or are each demodulated individually with respect to an oscillation that is in phase with the carrier de;> Transmission pulse from which the echo originates.
Ferner ist bekanntlich ein Seitensicht-Radargerät (besser bekannt unter der angelsächsischen Bezeichnung »side looking«) ein Gerät, bei welchem die HauDtantennenachse senkrecht zur BewegungsrichtungAlso known is a side-view radar device (better known under the Anglo-Saxon name "Side looking") a device in which the house antenna axis is perpendicular to the direction of movement
des das Radargerät tragenden Fahrzeugs gerichtet istof the vehicle carrying the radar device is directed
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.In the known arrangements of this type, the radiation pattern of the antenna during transmission contains and when receiving generally a symmetrical directional lobe, the gain of which corresponds to that of the main beam The axis of symmetry coinciding with the axis of symmetry is a maximum such as, for example, the »sum slide gram «of the antenna of a conventional amplitude the monopulse system.
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 ZieLThe evaluation of the echoes is then based on the fact that. the point in time is determined at which di < Doppler frequency of a given target goes through NuI At this moment the fixed odei lies parallel to the direction of movement of the vehicle; moving target exactly on the antenna axis. This( Systems allow the visualization of terrain reliefs, coasts or the like. And in general before every fixed goal
Im Gegensatz dazu liegt der Erfindung die Aufgabi zugrunde, die Sichtbarmachung von bewegten Zielen zi ermöglichen.In contrast, the invention is based on the task, the visualization of moving targets zi enable.
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.A pulse Doppler radar device according to the invention embodied in accordance with claim 1 and having a Arrangement for the coherent demodulation of the echo: and for filtering the signal obtained thereby « contains for the fixation of targets moved in relation to the ground in the event that the radar device selbs Equipment for transmitting and receiving is attached to a moving body: with a radiation diagram having two main lobes which, with respect to one, are perpendicular to the tangent lying on the movement path of the moving body «direction are symmetrical to one another, while de: Profit in this direction is essentially zero.
Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigtThe invention is described by way of example with reference to the drawing. In it shows
F i g. 1 das Strahlungsdiagramm des erfindungsgemä Ben Radargerätes,F i g. 1 the radiation diagram of the Ben radar device according to the invention,
F i g. 2 ein Prinzipschema eines nach der Erfindunj ausgeführten Radargerätes mit Festzielechounterdrük kung,F i g. 2 is a schematic diagram of a according to the invention executed radar device with fixed target echo suppression,
F i g. 3 ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel de: erfindungsgemäßen Radargerätes, bei welchem du Festzielechounterdrückung mit deren Sichtbarmachunj kombiniert ist, undF i g. 3 a preferred embodiment de: radar device according to the invention, in which you Fixed target echo cancellation is combined with their visualization, and
Fig.4 und 5 abgeänderte Ausführungsformen voi Teilen der Schaltungen von F i g. 2 und 3.4 and 5 modified embodiments voi Share the circuits of FIG. 2 and 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<F i g. 1 shows the antenna axis AX of a side view radar device which is carried by an aircraft A The trajectory of the aircraft is shown at AY It is the one shown in FIG. coherent pulse radar device, the antenna 1 of which is designed according to Ar of a monopulse antenna or gan; is generally an antenna whose radiation pattern is as shown in FIG. 1 is shown at R , is symmetrical with respect to the axis AX and has zero profit in the direction of this axisi. This is preferably used! Antenna is a monopulse antenna that is fed on its differential channel Δ. An antenna switch: couples the antenna alternately with the transmitter 3 to the reception mixer 4. The transmitter 3 essentially contains an oscillator 31 and a pulse modulator 32, which is from the main synchronizing arrangement; the system is unlocked. The mixer 4 received on the other hand the oscillation of a superposition oscillator 6, which is also mixed in a mixer 7 with the oscillation of the transmitter oscillator, so that the coherence of the oscillator 8 is guaranteed, the di <
Bezugsschwingung liefert, die einem Amplituden-Phasen-Demodulator 9 zugeführt wird, der am Ausgang der Mischstufe 4 liegt.Reference oscillation supplies that an amplitude-phase demodulator 9, which is located at the output of the mixer 4.
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 This concerns the case of transmission pulses which are received by a magnetron. FaIk the transmission pulses are cut out of a stabilized continuous oscillation, the oscillator 8 can of course be omitted, in which case the mixer 7 then supplies the coherent reference oscillation
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.To simplify the drawing, the various Levels that are absolutely essential for the high and intermediate frequency amplification at the transmission end and at the reception end are not shown as they are well known.
Ein an den Ausgang des Demodulators angeschlossenes schmalbandiges Filter 10 läßt nur die Signale durch, deren Dopplerfrequenz im wesentlichen Null istA narrow-band filter 10 connected to the output of the demodulator only lets through the signals whose Doppler frequency is essentially zero
An den Ausgang des Filters ist die übliche Auswerteanordnung 11 (Bildschirm ode, photographischer Film) angeschlossen.The usual evaluation arrangement 11 (screen or photographic Film) connected.
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.As is well known, this corresponds to the principle that is used in side-view radar devices for the visualization of Fixed target echoes is applied because the apparent Doppler frequency of a target becomes zero when the relative radial velocity of the target becomes zero.
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.In the classic side-view radar devices, in which the radiation diagram contains a main lobe, the maximum gain of which is in the direction AX , a radial velocity of zero corresponds to the target's own velocity, which is either zero. or is parallel to the flight path AY of the aircraft. In this way, targets are identified that are stationary or moving parallel to the flight path of the aircraft.
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.In the case of the radar device shown, in which the gain in the axis AX is zero and in the directions AX \ and AXi is a maximum, on the other hand, the relative radial velocity of the target can only become zero if the target is movable. The directions AX \ and AX 2 are the axes of the clubs.
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 zwischenThis results from the fact that with a fixed target the 4c relative radial velocity, i.e. h “the projection of the target speed with respect to the aircraft on the axis AM between
Festzielen, die in den Keulen des Differenzdiagramms liegen, sind nämlich mit DopplerfrequenzenFixed targets that are in the lobes of the difference diagram are namely with Doppler frequencies
2 V sin 6»2 V sin 6 »
4545
|Vsinö,|und|Vsin02| ändert und wenigstens gleich| Vsinö, | and | Vsin0 2 | changes and at least the same
I Vsin θι| ist wenn V I Vsin θι | is if 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-is the speed of the aircraft with respect to the ground, while θι and Θ2 are the angles between the axis AX and the tangents to each lobe at the origin, where θ ( <02-
Dagegen kann für ein Ziel M, das sich mit der GeschwindigkeitOn the other hand, for a target M, which moves with the speed
bewegt, die relative Geschwindigkeitmoves, the relative speed
senkrecht zu der Richtung AM werden, die im Innern einer der beiden Keulen liegt.become perpendicular to the direction AM , which lies in the interior of one of the two lobes.
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;.Therefore, only the echoes from moving targets are obtained at the output of the filter 10. The accuracy for the angular position of the targets is between 2Θ, and 2θ ; .
Damit ein solches Ziel festgestellt wird, genügt es, daß ds die Richtung AM1 für welche die Geschwindigkeit VM senkrecht zu AMliegt in einer der Keulen enthalten ist.In order for such a target to be established, it is sufficient that the direction AM 1 for which the velocity V M is perpendicular to AM is contained in one of the lobes.
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).nip fixed target echoes are eliminated: the echoes from afflicted so that they are eliminated by the action of the filter 10, while the echoes from fixed targets that are on the axis AX , although the Doppler frequency zero, but are not evaluated because the Gain is zero or very small (20 to 25 dB below the maximum gain).
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.The described radar system with fixed target echo suppression can also be used to determine the fixed targets be used. For this purpose it is sufficient in the in FIG. 3 between the transmit-receive switch 2 and the antenna 1 to provide a switching system 30 which enables the To feed the antenna either via the sum channel or via the difference channel. The fixed target echoes are determined when the sum channel is used for sending and receiving, while the Echoes of moving targets are detected when the Differen7kanal in the in Fig. 1 described way is used. The dashed connection between the switch 30 and the display device 11 reminds us that the type of echoes made visible on the display device from the position of the switch depends.
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.So far it has been assumed that the plane of symmetry of the antenna bundle is perpendicular to the direction of the Antenna of the aircraft in relation to the ground or "speed over ground". This applies as long as the Drift <5, i.e. i.e., the angle between the course and the flight path of the aircraft is zero or negligible. This also applies to a non-negligible drift if the radiation axis of the antenna is against the Drift is stabilized.
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.The accuracy with which the radiation axis of the antenna is normal to the ground velocity vector of the aircraft must be readjusted. is used by that for sufficient visibility necessary relationship between the performance of the echoes from moving targets and the performance of the fixed target echo certainly.
Falls keine Nachregelung der Antenne vorgesehen ist, muß die Frequenz der Bezugsschwingung des Empfängers in Abhängigkeit von der Abtrift verändert werden.If no readjustment of the antenna is planned, the frequency of the reference oscillation of the Receiver can be changed depending on the drift.
In Fig.4 und 5 sind Ausführungsbeispiele für eine Kompensation der Abtrift bei dem beschriebener Radarsystem dargestellt.In Fig.4 and 5 are exemplary embodiments for a Compensation of drift shown in the described radar system.
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.In the device shown in Fig. 4, mar over a voltage Vo which is proportional to the drift and is supplied, for example, by another double radar device used as a Abtriftmes water This voltage is fed to a controllable oscillator 4 as a control voltage. A single sideband module The generator 42 receives the signals from the oscillators 8 and 4 and supplies the reference signal to the 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 eimIn the case of the FIG. 5, the drift correction is carried out automatically. For this purpose, the control voltage of the compensation oscillator 4 is obtained by comparing the output signals from the demodulator 9 corresponding to two successive transmission pulses. If T is the time interval between these pulses, the output: signal of the modulator 9 is fed to the two inputs
Subtraktionsschaltung 52 einerseits direkt und andererseits nach Verzögerung um Tin der Verzögerungsleitung 51 zu.Subtraction circuit 52 on the one hand directly and on the other hand after delaying Tin of the delay line 51 to.
Eine an den Ausgang der Subtraktionsschaltung angeschlossene Integrationsanordnung 53 liefert die Steuerspannung Vo für den Kompensationsoszillator 41.An integration arrangement 53 connected to the output of the subtraction circuit supplies the Control voltage Vo for the compensation oscillator 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.In Fig. 4 and 5, the drift compensation is in the Reference channel placed Of course, it could in principle just as well be placed at the output of mixer 4 ι ο the direction of change of the frequency would have to be reversed.
Wenn man also eine Vergrößerung der Bezugsfrequenz um fö vornehmen müßte, würde die Signalfrequenz um /8 verringert und umgekehrt.If one had to increase the reference frequency by fö , the signal frequency would be reduced by / 8 and vice versa.
Diese Kompensationsanordnungen können offensichtlich mit dem System von F i g. 3 kombiniert werden.Obviously, these compensation arrangements can be used with the system of FIG. 3 can be combined.
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.The invention can also be applied to pulse compression systems, particularly systems of this type, which contain an arrangement for optical signal evaluation, as in the patent application P 18 14 200.2-35 is described.
Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings
Claims (5)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR155437 | 1968-06-18 | ||
| FR155437 | 1968-06-18 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| DE1930285A1 DE1930285A1 (en) | 1972-05-31 |
| DE1930285B2 true DE1930285B2 (en) | 1977-05-18 |
| DE1930285C3 DE1930285C3 (en) | 1978-01-05 |
Family
ID=
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2628379A1 (en) * | 1975-06-24 | 1977-01-13 | Thomson Csf | SIDE VIEW RADAR UNIT |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE2628379A1 (en) * | 1975-06-24 | 1977-01-13 | Thomson Csf | SIDE VIEW RADAR UNIT |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB1276366A (en) | 1972-06-01 |
| FR1604833A (en) | 1972-04-17 |
| DE1930285A1 (en) | 1972-05-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) |