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DE2216855C3 - Radargerät mit elektronischer Winkelbereichabtastung innerhalb der Impulsdauer - Google Patents

Radargerät mit elektronischer Winkelbereichabtastung innerhalb der Impulsdauer

Info

Publication number
DE2216855C3
DE2216855C3 DE2216855A DE2216855A DE2216855C3 DE 2216855 C3 DE2216855 C3 DE 2216855C3 DE 2216855 A DE2216855 A DE 2216855A DE 2216855 A DE2216855 A DE 2216855A DE 2216855 C3 DE2216855 C3 DE 2216855C3
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
radar
antenna
pulse
angle
frequency
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired
Application number
DE2216855A
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English (en)
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DE2216855B2 (de
DE2216855A1 (de
Inventor
Matthew Frederick Chelmsford Essex Radford (Grossbritannien)
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.)
BAE Systems Electronics Ltd
Original Assignee
Marconi Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Marconi Co Ltd filed Critical Marconi Co Ltd
Publication of DE2216855A1 publication Critical patent/DE2216855A1/de
Publication of DE2216855B2 publication Critical patent/DE2216855B2/de
Application granted granted Critical
Publication of DE2216855C3 publication Critical patent/DE2216855C3/de
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01QANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q3/00Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system
    • H01Q3/26Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture
    • H01Q3/30Arrangements for changing or varying the orientation or the shape of the directional pattern of the waves radiated from an antenna or antenna system varying the relative phase or relative amplitude of energisation between two or more active radiating elements; varying the distribution of energy across a radiating aperture varying the relative phase between the radiating elements of an array
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/06Systems determining position data of a target
    • G01S13/42Simultaneous measurement of distance and other co-ordinates
    • G01S13/426Scanning radar, e.g. 3D radar
    • G01S13/428Scanning radar, e.g. 3D radar within the pulse scanning systems

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

3 4
sondern unterscheiden sich voneinander um der. das »Im-Impuls«-Radar zur Abtastung von Höhen-Kehrwert l/i der Impulslänge t. Sie werden durch winkeln herangezogen wird, d. h. die Abtastungseine in F i g. 1 nicht dargestellte Einrichtung erzeugt keule in einer vertikalen Ebene versriiwenkt wird. Wenn die an den Frequenzumsetzer F1 angelegte Die hierbei durch die Gitterkeulen verursachten ÜberlagerungsfiEquenz f0 ist, dann können die au die 3 Schwierigkeiten sind so groß, daß »Im-Impuls«- Frequenzumsetzer in den Einheiten F„ F3 ... Fn an- Radars zur Bestimmung von Höhenwinkeln georteter gelegten Überlagerungsirequenzen Ziele bisher praktisch nicht mit Erfolg angewendet 12 η — 1 werden konnten. Dies liegt nicht zuletzt daran, daß in ~; f» ~' ■ · · ozw-/o -— diesem Fall die Gitterkeulen teilweise auf die Erd-
lo oberfläche zielen und unerwünschte Reflexionen und
betragen. Jede Einheit F1 bis Fn speist ein Speicher- Interferenzen verursachen. Andererseits machen sich filter S1 bis Sm das eine Bandbreite von l/t aufweist, auch irgendwelche Gitterkeulen störend bemerkbar, und die Ausgänge von allen diesen Filtern werden wenn das Radargerät zur Überwachung eines Azimutkombiniert und einer Apparatur zur Gewinnung der Winkelbereichs eingesetzt wird, d. h., wenn die Ab-Ortungsinformation (nicht dargestellt) zugeführt. 15 tastungskeule in horizontaler Richtung verschwenkt
Mit der in F i g. 1 dargestellten Anordnung liefert wird. Eine Begrenzung des Abtastungswinkels auf
das Antennenfeld eine scharf gerichtete Abtastungs- einen definierten Bereich ist kaum möglich, da beim
keule, die über einen bestimmten Winkel Θ, den so- Verschwenken der Hauptkeule auch Gitterkeulen in
genannten »Abtastungswinkel« schwenkt. Dieser diesen Winkelbereich gelangen können, wie in F i g. 3
Winkel θ hängt von der Wellenlänge λ und dem Ab- ao dargestellt.
stand d zwischen den Mitten benachbarter Antennen- Aus der Zeitschrift »IEEE Transactions on An-
elemente nach folgender Beziehung ab: tennas and Propagation«, Band AP-14, Nr. 6, No-
O χ vember 1966, S. 707 bis 714, ist es bekannt, den stö-
sin — · renden Effekt von Gitterkeulen dadurch zu beseiti-
35 gen, daß man die in einer Reihe angeordneten An-
Hierbei liegt die Winkelhalbierende des Winkels θ tennenelemente näher zusammenrückt. Hierdurch senkrecht zur Ebene des Antennenfeldes. Wenn je- können diese Keulen so weit auseinandergespreizt doch, wie es normalerweise in der Praxis der Fall ist, werden, bis sie in der Ebene des Antennenfeldes He- Θ kleiner als 180° ist, erscheint zusätzlich zu der er- gen. Dies bringt jedoch mehrere Probleme mit sich, wähnten Abtastungskeule zumindest eine weitere 30 Man kann es nicht einfach dabei bewenden lassen, Keule, die in der gleichen Richtung wie die Ab- die Antennenelemente näher zusammenzurücken, tastungskeule geschwenkt wird. Diese zusätzlichen vielmehr müssen zur Aufrechterhaltung der Auf-Keulen entstehen analog zu der Lichtwellenbeugung lösung die ursprünglichen Abmessungen des Anzweiter Ordnung an einem feinen optischen Beu- tennenfeldes beibehalten werden. Dies bedeutet eine gungsgitter und werden daher im folgenden »Gitter- 35 Erhöhung der Anzahl der Antennenelemente und sokeulen« genannt. mit eine zwangläufige Erhöhung der Bandbreite, weil
Die Anzahl der Gitterkeulen wächst mit dem Ab- jedem Element eine Uberlagerungsfrequenz zugeordstand der Antennenelemente, und da man die Anzahl net werden muß, die einen eigenen Teil des Frequenzder Antennenelemente und dadurch die von ihnen bandes belegt. Außerdem können bei einem Höhengespeisten Signalkanäle meist so gering wie möglich *o radar auch weit nach außen gespreizte Gitterkeulen hält, sind im praktischen Fall mehrere Gitterkeuien auf den Erdboden treffen und störende Reflexionen vorhanden. So sind im Fall der Fig. 1 bei einem hervorrufen. Schließlich können solche Gitterkeulen Aniennenelemente-Abstand von z. B. 2,2 λ und auch in den Bereich des Überwachungswinkels gelan- Θ -= 26' (wenn die Abtastungskeulen-Richtung senk- gen, da infolge der Änderung der Phase um 360" recht zur Ebene des Feldes ist) vier Gitterkeulen vor- 45 zwischen benachbarten Antennenelementen die gehanden, zwei auf einer Seite der Abtastungskeule mit samte Richtcharakteristik des Antennenfeldes immer Winkeln von (näherungsweise) 27 und 66° zu dieser, um volle 180° geschwenkt wird. Dieses zwangläufige und zwei auf der anderen Seite der Abtastungskeule Schwenken um volle 180° hat außerdem den Nachebenfalls mit Winkeln von (näherungsweise) 27 und teil, daß Leistung und Zeit mit der Überwachung 66 zu dieser. Dies ist in F i g. 2 schaubildlich dar- 50 eines Raumes vergeudet wird, der von einem Radargestellt, wo AA die Ebene des Antennenfeldes, SL strahl nicht beleuchtet wird und daher keine Echodie Abtastungskeule und Gl bis G4 die Gitterkeulen impulse aussenden kann.
sind. Wenn die Abtastungskeule SL das Ende des Die Aufgabe der Erfindung besteht nun darin, bei Abtastungswinkels erreicht hat, d. h. um 13 ■ gegen- einem Impuls-Radargerät der im Oberbegriff des über der Normalen des Feldes geschwenkt ist, dann 55 Patentanspruchs 1 genannten Art den Winkelbereich sind gemäß F i g. 3 noch drei Gitterkeulen vorhan- der Abtastung auf den wirklich interessierenden Beden, von denen die Keule Gl gerade in den Bereich reich zu begrenzen. Zur Lösung dieser Aufgabe wird des Abtastungswinkels Θ eintritt (d. h. um 13° gegen- das Impuls-Radargerät erfindungsgemäß so ausgeüber der Normalen P des Antcnnenfeldes geneigt ist), bildet, wie im Kennzeichnungsteil des Patentanwährcnd die anderen beiden Keulen GI und Cb 60 spruchs 1 angegeben.
beidseitig der Antennenfeld-Normalen im Winkel von Das Prinzip der Erfindung besteht demnach darin, jeweils annähernd 43° liegen. Bei dem gezeigten Bei- die Elemente des Antennenfeldes, allgemein K, verspiel, welches nur eines von vielen ist, beginnt also schiedenen Kanälen zuzuordnen, wobei kein Element gerade dann eine Gitterkeule in den Bereich des Ab- mehreren Kanälen gemeinsam ist und K eine ganze tastungswinkels θ einzutreten, wenn die Abtastungs- 65 Zahl über 1 ist. Die Zuordnung der Elemente zu den keule diesen Bereich verläßt. einzelnen Kanälen erfolgt dabei so, daß die Elemente
Unerwünschte Gitterkeulen bringen Mehrdeutig- an den Stellen 1; 1 + K; 1 + 2 K; 1 + 3 K;... zum
keiten bei der Radarerfassung, insbesondere wenn ersten Kanal gehören, während die Elemente an den
Stellen 2; 2 + Jt; 2 + 2 K; 3 + 3 K;... zum zwei- zweiten Antennenelements auf halbem Wege einer ten Kanal gehören, und die Elemente an den Stel- Abtastung plötzlich ändert, so daß das Antennenlen 3; 3 + K; 3 + 2 K; 3 + 3 K;... der Antennen- diagramm sofort in den interessierenden Bereich zureihe zum dritten Kanal gehören usw. Mit der ange- rückgeschwenkt wird. Da bei dieser Methode Zweigebenen Frequenzversetzung zwischen den Empfangs- 5 mal ein Bereich von 90° in derselben Zeit abgetastet Signalen benachbarter Antennenelemente und der an- wird wie im bekannten Fall ein Bereich von 180° gegebenen Verschiebung der Phasen in den Kanälen (wobei der interessierende Bereich nur einmal überläßt sich dann eine Begrenzung des Winkelbereichs strichen wurde), läßt sich die Abtastgeschwindigkeit der Abtastung erreichen und außerdem die insgesamt verkleinern, ohne daß dabei der interessierende Benotwendige Bandbreite verringern, ohne eine ver io reich weniger oft überstrichen wird als zuvor. Dies schüchterte Auflösung und eine Störung durch Git- bedeutet eine Herabsetzung der Bandbreite, denn die terkeulen in Kauf nehmen zu müssen. Frequenzen der benötigten Überlagerungsschwingun-Daß ein solches vorteilhaftes Ergebnis zustande gen für die Frequenzumsetzer liegen dichter beisamkommt, läßt sich am besten erkennen, wenn man eine men, als es bei den bekannten Anordnungen der Fall bevorzugte Ausführungsform der Erfindung näher 15 war. Durch diese Verkleinerung der Bandbreite wird untersucht, bei welcher die Zahl K gleich 2 ist. Es es möglich, Antennen mit einer größeren Anzahl von sind dann insgesamt zwei Kanäle vorgesehen, deren Elementen als bisher zu bauen. Während man bisher erster von dem ersten, dritten, fünften usw. Antennen- gezwungen war, irgendeinen Kompromiß hinsichtlich element und deren zweiter von dem zweiten, vierten. der störenden Gitterkeulen, der Auflösung und der sechsten usw. Antennenelement gespeist wird. Die 20 Bandbreite zu schließen, bietet die Erfindung einen Frequenzversetzung zwischen den Empfangssignalen Ausweg aus diesem Kompromißzwang.
1— A—I—. betfäg. nun J »„d A^™ ^^,Η^ΐΧ,Γ?,?"" nicht wie im bekannten Fall l/i. Hierdurch wird wäh ein Winkelbereich von 90J zweimal überstrichen rend der Impulsdauer t die Phase zwischen den Si- 25 wird, ist die einfachste. Die Zahl K läßt sich beliebig gnalen benachbarter Antennenelemente nur um 180° größer wählen, beispielsweise um mit K — 3 einen und nicht wie bisher um 360° verschoben. Man er- Winkelbereich von 60° in der Zeit t dreimal zu überkennt, daß durch diese Maßnahme die Bandbreite des streichen usw.
Systems vermindert wird, wenn auch gleichzeitig die Nach dem Patentanspruch 3 ist die Erfindung in Abtastgeschwindigkeit kleiner wird, weil nunmehr 30 besonderer Ausgestaltung in einer Radaranlage realizwei Peroden t dazu benötigt werden, um die relative siert, um den Höhenwinkel eines mit einem Azimut-Phase der Signale zweier benachbarter Antennen- Radar georteten Objekt zu bestimmen,
elemente um 360c zu ändern. Wenn man annimmt, Die Erfindung wird nachstehend an Hand der daß bei Beginn der Abtastung das Antennenfeld Si- Fig.4 bis 6 näher erläutert. In diesen Figuren zeigt gnale aus einer Richtung von 45° gegenüber der 35 Fig. 4 eine Ansicht ähnlich der Fig. 1, in der ein Normalen empfängt, dann hat nach einer Zeitspanne t Teil des Empfangsteils einer bevorzugten Ausfühdas Antennendiagramm einen Winkel von 90° über- rungsform der Erfindung dargestellt ist,
strichen, so daß nun Signale aus der 45°-Richtung F i g. 5 in ähnlicher Weise eine Modifikation und
auf der anderen Seite der Normalen empfangen wer- F i g. 6 in einem sehr vereinfachten Diagramm eine den. Ohne besondere zusätzliche Maßnahmen würde 40 Radaranlage, die ein Höhen- oder Elevations-Ermittsich nun das Antennendiagramm in der gleichen Rieh- lungsradar gemäß der Erfindung aufweist,
tung weiterdrehen. Dies wird jedoch durch die Pha- Nach F i g. 4 ist das Antennenfeld, das die Ansenumschalteinrichtung verhindert, welche im vor- tennenelemente.^, bis An, die Frequenzumsetzereinliegenden Fall die relative Phase zwischen Signalen heiten F1 bis Fn und die Speicherfilter S1 bis Sn umin verschiedenen Kanälen und somit die relatve Phase 45 faßt, genauso wie in F i g. 1 vorgesehen mit der Auszwischen den Signalen jeweils zweier benachbarter nähme, daß der Elementenabstand jetzt so gewählt Antennenelemente um 180° ändert, so daß das Dia- ist, daß er die Gleichung
gramm wieder in den Quadranten auf der ersten Seite q χ
der Normalen zurückkehrt, wo die Abtastung begon- sin — = —
nen hat. Der gleiche Vorgang läuft nun von neuem .50 2 4a
ab. Man verhindert also das Überstreichen von nicht- erfüDt, und die zu den Überlagerungs-Schwingungsinteressierenden (normalerweise vom Radarstrahl un- klemmen LO1, LO2, LO3, LOt ... LOn _v LOn gebeleuchteten) Bereichen, indem man die Phase jedes fährten Frequenzen
betragen. Die Ausgänge von den Filtern S1, S3, S5... 60 wobei in der Bahn zu einer von diesen eine Phasen-Sn., werden in einem und die von den verbleibenden verschiebung von Null und in der Bahn zu der anabwechselnden Filtern in einem zweiten Kanal korn- deren von diesen eine Phasenverschiebung von 180° biniert. In einen der zwei Kanäle ist eine schaltbare vorhanden ist, einen Umschaltungs-Schalter SW und Phasenschiebereinrichtung eingesetzt, die in einem ein Antriebsglied DAi zum Umschalten des Schalters Schaltungszustand eine Phasenverschiebung von 180° 65 einmal während jeder Impulslänge t dargestellt In einführt Die schaltbare Phasenverschiebungseinrich- der Praxis ist die Schaltungseinrichtung elektronisch, tung ist in F i g. 4 schematisch durch einen Phasen- wird beispielsweise durch Hochgeschwindigkeitsschieber PS, der zwei Ausgangsklemmen aufweist, Schaltungs-Transistorkreise gebildet. Die Ausgange
von den zwei Kanälen werden bei U kombiniert und für eine Verwendung abgegriffen. Wie in dem Fall der F i g. 1 hat die Bandbreite von jedem der Filter
S1 bis Sn den Wert -. Die Phasenverschiebungs- und
-Schaltungseinrichtung muß breitbandig genug sein, um das gesamte Band zu überdecken, in welchem die schmalen Bänder von S1 bis Sn liegen. In F i g. 4 ist demnach eine Ausführungsform dargestellt, in der die ganze Zahl K gleich 2 ist.
In F i g. 5 ist eine Ausführungsform dargestellt, in der die ganze Zahl K gleich 3 ist. Es wird angenommen, daß sie aus der Figur im Hinblick auf die in Verbindung mit F i g. 4 bereits ausgeführte Beschreibung nahezu aus sich selbst verständlich ist. Die Unterschiede zu Fig. 4 sind: der Elementenabstand ist jetzt so gewählt, daß er die Gleichung
. Θ λ
sin — = -■-2 6d
erfüllt, die Uberlagerungs-Schwingungs-Frequenz, die bei LO1, LO3, LOt... usw. eingespeist werden, betragen jetzt
/ο,/ο - --,/ο - ■-■ ./ο ... usw.,
3ί 3r t
und es sind jetzt drei Kanäle vorgesehen, von denen einer von den Filtern S1, S4, S7... usw., der andere von den Filtern S2, S5, S6... usw. und der dritte von den Filtern S3, S6, S9... usw. gespeist wird. Ebenfalls sind zwei schaltbare Phasenschieber PSl und PS 2, einer in jedem von zwei der Kanäle vorgesehen, von denen jeder drei Ausgangsklemmen aufweist, die in einem Fall Phasenverschiebungen von 0, 120 und 240° (wenn die Klemmen von links nach rechts gezählt werden) und in dem anderen Fall Phasenverschiebungen von 0, 240 und 120° liefern. Es sind zwei im Gleichlauf gekuppelte Schalter SWl und SW 2 vorhanden, die im Gleichlauf angetrieben werden durch die Antriebseinrichtung DM. Wenn sich die Schalter in der dargestellten Stellung befinden, betragen die durch PSl und PS 2 gegebenen Phasenverschiebungen 120 bzw. 240°. Die Ausgänge von den drei Kanälen werden zur Ausnutzung kombiniert. Obgleich die Antennenelementen-Abstände in den Fig. 1, 4 und 5 als gleich dargestellt sind, was nur zur Vereinfachung der Zeichnung geschehen ist, sind die Abstände in den drei Fällen verschieden, die unterschiedlich gewählt sind, um die verschiedenen
für sin ygegebenen Gleichungen zu erfüllen.
Die in Fig. 6 dargestellte Radaranlage umfaßt einen Impulssender 1, der Impulse zur Übertragung zu einem Wellenleiter- und Reflektor-Antennensystem 2 oder einem anderen geeigneten Richtstrahl-Antennensystem liefert-, das im Azimut gedreht wird und sowohl zum Senden als auch zum Empfang dient. An diesem Antennensystem empfangene Echoimpulse werden zu irgendeiner geeigneten bekannten Radar-Emj'fangsausrüstung 3 geliefert und auf einer Schirmbildeinheit 4 — üblicherweise einer Panorama-Schirmbildeinheit *PPI« — dargestellt. Der Schirmbildeinheit 4 ist eine Markierungsanordnung 5 zugeordnet, die durch eine Daumenhebelsteuerung 6 gesteuert wird, wodurch irgendein gewünschtes Ortungsobjekt in der Darstellung durch geeignete Positionierung der Daumenhebelsteuerung markiert werden kann, beispielsweise durch einen elektronisch ei zeugten Ring, der die ausgewählte gewünschte Ortungsobjekt-Wiedergabe in der Darstellung umgibt. Soweit die Anlage bisher beschrieben ist, ist sie bekannt und kann irgendeine an sich bekannte geeignete Form aufweisen.
Für eine Höhenermittlung und Elevationsbestimmung wird der Empfangsteil eines »Im-Impuls«- Radars gemäß der Erfindung hinzugefügt. Dieser umfaßt ein Antennenfeld bzw. Richtstrahlfeld, beispielsweise gleich dem in F i g. 4 schematisch dargestellten, das die Elemente/I1 bis An umfaßt, die in der in Verbindung mit F i g. 4 beschriebenen Weise mit Abstand angeordnet sind. Dieses Feld ist als eine Dreheinheits-Konstruktion A in F i g. 6 dargestellt. Dieses Feld wird um einen angenäherten Winkel — beispielsweise 13° zur Vertikalen — zurückgekippt und um eine vertikale Achse in Synchronisation mit dem Dreh-Antennensystem 2 gedreht. Jegliche bekannte geeignete Einrichtung, die nur durch eine Synchroniao sationsleitung 7 dargestellt ist, kann benutzt werden, um eine synchronisierte Drehung der zwei Antennensysteme 2 und A zu gewährleisten. Auf dem Feld A empfangene Signale werden in der Frequenz umgesetzt und in der bereits in Verbindung mit F i g. 4 beschriebenen Weise durch die durch den Block FS in F i g. 6 dargestellte Einrichtung gefiltert. Die Phasenverschiebungs- und -Schaltungseinrichtungen PS und SW in F i g. 4 sind durch den Block PSW in F i g. 6 dargestellt, und die Antriebsschaltung zur Betätigung des Schalters ist durch den Block DM der F i g. 4 dargestellt. Die Schaltung ist mit der Impulsübertragung bzw. Impulssendung in irgendeiner geeigneten bekannten Weise synchronisiert, die in F i g. 6 durch die Leitung 8 zwischen den Blöcken 1 und DM dargestellt ist. Der von der Ausgangsleitung U in F i g. 4 erhaltene Kombinationssignalausgang wird zu einem Tastungskreis 9 geführt, der durch irgendeine geeignete Torschaltung im Block 10 gesteuert wird, wobei die Schaltung ihrerseits durch die Daumenhebelsteuerung 6 in einer solchen ebenfalls an sich bekannten Weise gesteuert wird, daß das Tor 9 geschlossen ist, außer, wenn von einem auf der Schirmbildeinheit 4 markierten Ortungsobjekt empfangene Signale empfangen werden. Der torgesteuerte Ausgang von 9 wird durch einen Integrator 11 integriert, die Höhen- oder Elevationsinf ormation, die er enthält, wird durch geeignete Schaltungen bei 12 extrahiert und durch eine Schirmbildeinheit 13 dargestellt, die alle an sich bekannt sind.
Die folgenden Daten werden für ein praktische« Ausführungsbeispiel eines Hö'.en- oder Elevations-Ermittlungs-»Im-Impuls«-Radar, wie es in Fig. tdargestellt ist, gegeben, welches in einer Anlage, wi< sie in F i g. 6 dargestellt ist, enthalten sein kann:
Abtastungswinkel θ: 26°.
Kipp- bzw. Abstrahlwinkel des Antennenfeldes 13° zur Vertikalen
λ = 10 cm (3000 MHz),
t = 5 μ5βα
Antennenfeld: 50 Hornstrahler mit einem At
stand von 1,1 λ zwischen den Mitten /0 = 2900 MHz.
Überlagerungsoszillator-Frequenzabstand: 100 kHz.
Volle Bandbreite (die durch PS und SW aufg
nommen werden soll): 5 MHz.
Abtastungs-Keulenbreite: 1,3°.
Hierzu 2 Blatt Zeichnungen
509615/23

Claims (3)

während dieser Zeit n + 1 Schwingungsperioden hat, Patentansprüche: dann ändert sich während der Zeitspanne / der Phasenwinke!, zwischen den beiden Oszillatorsignalen
1. Impuls-Radargerät, bei dem innerhalb der kontinuierlich um 360°. Infolge dieser Phasenände-Dauer t eines Impulses ein Winkelbereich elektro- S rung wird die Richtcharakteristik des Antennenfeldes nisch abgetastet wird, mit einem Antennenfeld, kontinuierlich geschwenkt, so daß nacheinander verbestehend aus einer Reihe von in gegenseitigem schieden/: Richtungswinkel mit der Antenne abge-Abstand angeordneten Antennenelementen, und tastet werden können.
mit einer frequenzumsetzenden Anordnung, Die bekannten Radargeräte, die nach dieser Me-
welche die Empfangssignale der Antennenelemente 10 thode der Winkelabtastung arbeiten, haben jedoch
zur Drehung des Antennendiagramms zueinander gewisse Nachteile. ILn diese Nachteile zu verdeut-
frequenzversetzt zum Antennensignalausgang liehen, sei nachstehend zunächst an Hand der Fig. I
überträgt, dadurchgekennzeichnet.daß bis 3 der Zeichnungen der Aufbau und die Wirkungs-
die Gesamtmenge der Antennenelemente (A1... weise eines solchen Radargeräts, von dem die vorEie-
An) aus K>\ gleichmächtigen disjunkten Teil- 15 gende Erfindung ausgeht, beschrieben,
mengen besteht, deren jede einen gesonderten Ka- Bei dem in Rede stehenden Radargerät werden
nal speist und deren jeweilige Elemente im An- Impulse vorbestimmter Länge ί mit einer Wieder-
tennenfeld um K Stellen auseinanderliegen, und holungsperiode T gesendet, die im Vergleich zur Im-
daß die Frequenzversetzung in F, S bzw. FS) zwi- pulslänge groß ist und vorzugsweise im einfachsten
sehen den Empfangssignalen benachbarter An- ao Fall ein großes Vielfaches der Impulslänge ist. So
, l . .. , , „ . n, kann beispielsweise / = 2,5 Mikrosekunden und
tennenelemente ^ betragt und daß eine Phasen- T = ^5 M|iMsekunden sein. innerhalb der Dauer t
Umschalteinrichtung (PS1 SW bzw. PSW) vorge- eines Impulses wird ein bestimmter Winkelbereich in sehen ist, mit welcher während jeder Impuls- einer noch zu beschreibenden Weise von der Empdauer t die Phasen in den Kanälen um verschie- 23 fangsantenne elektronisch abgetastet. Der gesendete dene ganzzahlige von Null bis K-\ reichende Impuls beleuchtet den zu überwachenden Winkel-Vielfache des Wertes 2 π/Κ zueinander verschieb- bereich. Auü den empfangenen Echosignalen werden bar sind. unter Quantisierung sowohl die Entfernungsinforma-
2. Impuls-Radargerät nach Anspruch 1, da- tion als auch die Richtungsinformation für das gedurch gekennzeichnet, daß die Zahl K gleich 2 ist. 30 troffene Ziel abgeleitet. Die Entfernungszone des
3. Radaranlage unter Verwendung eines Impuls- Ziels wird bestimmt durch Ermittlung der Zeit, die Radargeräts nach Anspruch 1 oder 2, dadurch seit dem Beginn einer Impulsperiode T bis zum Empgekennzeichnet, daß dieses Impuls-Radargerät fang des Echosignals verstrichen ist. Diese Zeit wird (A, FS, PSW, DM) als Höhenradar zur Abtastung gemessen als Anzahl von Impulslängen t, die zwieines Höhenwinkelbereichs ausgerichtet ist und 35 sehen dem Beginn einer Impulsperiode und dem daß sein Antennenfeld (A) synchron mit der An- Augenblick des Ansprechens des Empfängers vertenne (2) eines Rundsichtradars (1 bis 3) im Azi- streicht. Die Richtungsinformation (die ebenfalls mut drehbar ist und daß eine an sich bekannte quantisiert ist) wird gewonnen aus der Zeit innerhalb Markierungsvorrichtung (5, 6) für vom Rund- derjenigen Impulslänge r, die der Entferungszone des sichtradar geortete Objekte eine im Ausgangs- 40 Ziels entspricht. So wird bei einem solchen Radar, kanal (U) des Höhenradars liegende Tasteinrich- welches beispielsweise einen Winkelbereich von 0 bis tung (9, 10) derart steuert, daß sie diesen Kanal 90° überwacht und zwischen 90 verschiedenen Winnur immer dann auftastet, wenn das mit der kelwerten mit jeweils 1 ° Abstand unterscheiden kann, Markierungsvorrichtung markierte Objekt gerade ein in der vierzigsten Entfernungszone und in einer erfaßt wird, 45 Richtung von 30° vorhandenes Ziel bewirken, daß
der Elmpfänger während der vierzigsten Impulslängenzeit / (von dem Beginn einer Impulsperiode an) nach
dem ersten Drittel dieser Impulslängenzeit anspricht.
Ein Radarsystem dieses Typs läßt sich in Überein-50 Stimmung mit dem geschilderten Prinzip als »Im-
Die Erfindung betrifft ein Impuls-Radargerät einer Impuls«-Radar bezeichnen.
Gattung gemäß dem Oberbegriff des Patentan- Die Fig. 1 zeigt nun den Aufbau eines Radarspruchs 1. geräts dieses Typs. Dieses Radargerät umfaßt ein Aus der Zeitschrift »Electro-Technology«, Novem- Eingangsantennenfeld mit einer großen Anzahl von ber 1968, S. 29 bis 41, sind verschiedene Methoden 55 Antennenelernenten A, bis An, die Seite an Seite anzur elektrischen Schwenkung des Diagramms einer geordnet sind und von denen jedes einen Sichtwinkel Radarantenne bekannt. Eine dieser bekannten Me- hat, der zumindest gleich dem Überwachungswinkel thoden besteht darin, die Richtcharakteristik eines (beispielsweise 90°) ist. Bei den Antenncnelementen Antennenfeldes auf elektronische Weise zur Ab- kann es sich beispielsweise, wie dargestellt, um Horntastung eines Winkelbereichs dadurch zu drehen, daß Sn strahler handeln. Jedes Antennenelement speist eine man die Ausgänge getrennter, in einer Reihe ange- von gleichartig aufgebauten Einheiten F1 bis Fn, von ordneter Antennenelemente auf gesonderte Frequenz- denen jede einen Frequenzumsetzer und eine Vermischer gibt, die zusätzlich verschiedene Frequenzen stärkerstufe aufweist. Die einzelnen Frequenzumsetaus lokalen; Oszillatoren empfangen. Wenn hierbei ein zer empfangen außerdem lokal erzeugte Überlageeinem bestimmten Antennenelement zugeordneter 65 rungsschwingungen, die an den Klemmen LO1 bis Oszillator während einer Zeitspanne t eine Anzahl LOn angelegt werden. Die den einzelnen Frequenzvon η Schwingungsperioden hat und der dem be- Umsetzern zugeführten Überlagerungsschwingungen nachbarten Antennenelement zugeordnete Oszillator sind jedoch in ihrer Frequenz nicht einander gleich,
DE2216855A 1971-04-07 1972-04-07 Radargerät mit elektronischer Winkelbereichabtastung innerhalb der Impulsdauer Expired DE2216855C3 (de)

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Application Number Priority Date Filing Date Title
GB894571A GB1361681A (en) 1971-04-07 1971-04-07 Radar systems

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DE2216855A1 DE2216855A1 (de) 1972-10-26
DE2216855B2 DE2216855B2 (de) 1974-07-25
DE2216855C3 true DE2216855C3 (de) 1975-04-10

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US (1) US3945007A (de)
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GB (1) GB1361681A (de)

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