DE3341889C1

DE3341889C1 - Verfahren und Vorrichtung zum Prüfen eines Radargerätes

Info

Publication number: DE3341889C1
Application number: DE3341889A
Authority: DE
Inventors: Gerard Thouvenel; D Echallens Bernard Favre
Original assignee: Dassault Electronique SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1982-11-22
Filing date: 1983-11-19
Publication date: 1995-04-06
Anticipated expiration: 2003-11-20
Also published as: FR2709183B1; FR2709183A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen eines Radargerätes nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 bzw. Anspruch 11.

Für die Prüfung von Radargeräten kommen solche in Betracht, die mit einer Antenne zum Auffangen von elektromagnetischer Strahlung und zur Verarbeitung der empfangenen Strahlsignale ausgerüstet sind. Dabei kann es sich sowohl um aktive Radars, die in der Lage sind, elektromagnetische Wellen auszusenden und die entsprechenden Echos aufzufangen, als auch um passive Radars handeln, wie beispielsweise Selbstlenkungseinrichtungen, die allein für den Empfang von Signalen ausgerüstet sind, welche durch Ziele erzeugt werden, die durch einen Sender auf einem Flugkörper bestrahlt werden, bei dem es sich nicht um den handelt, auf dem der Empfänger angebracht ist. Ebenso kann die Erfindung für die Prüfung von Radars Verwendung finden, welche an Bord eines Flugkörpers in einer Trägerplattform vorgesehen sind. Die Prüfung gestattet das Verhalten eines solchen Radars in einer elektromagnetischen Umgebung zu testen, die der Realität sehr nahekommt. Ein Bordradar empfängt im allgemeinen Nutzsignale, die von Zielen stammen, deren Abmessungen relativ klein sind, wenn es sich um andere Luftfahrzeuge oder um Flugkörper handelt. Es empfängt außerdem störende Signale, die aus dem Bodeneffekt resultieren. Es kann schließlich Störsignale aufnehmen, die absichtlich ausgesendet worden sind, um zu stören oder den Betrieb der Radarschaltungen zu verfälschen.

Es sind bereits Anlagen vorgeschlagen worden, die in der Lage sind, Signale abzustrahlen, welche die Wellen simulieren, die durch ein Radar im Verlaufe der normalen Benutzung empfangen werden können. Ein bekanntes System (US-PS 3 110 026) enthält eine Strahlungsquelle, die in der Visierlinie des Radars angeordnet ist. Die gesendete Strahlung wird in der Impulsfolgefrequenz und ggf. in der Impulsfolgephase gesteuert, um die Bewegung eines Zieles zu simulieren, das sich mit einer in bezug auf das Radar festgelegten radialen Geschwindigkeit in einer bestimmten Entfernung von diesem bewegt. Zur Synchronisation ist das zu prüfende Radargerät über eine Leitung mit der Simulationsanlage verbunden. Es ist auch bereits eine Anlage bekannt (NTZ 1971, Seite 244 und 245), bei der eine Radarzielsimulation durch eine Phasenfrontsteuerung der von Strahlern ausgesendeten elektromagnetischen Welle erfolgt. Dabei werden die Strahler mittels Dämpfungsgliedern sowohl phasen- als auch amplitudengesteuert und sind auf einer Kreisbahn oder Kugelfläche angeordnet. In allen Fällen werden Wellen erzeugt, die als ebene Wellen betrachtet werden können, wenn sie auf die Radarantenne auftreffen und wenn das getestete Radargerät in einer ausreichenden Entfernung von der Pulssignalquelle angeordnet ist.

Im praktischen Fall der Benutzung eines Radars empfängt dieses jedoch nicht immer ebene Wellen. Häufig resultiert nämlich die Wellenfront, die zu der Antenne des Radars gelangt, aus der Überlagerung von mehreren elektromagnetischen Strahlungen, die aus getrennten und häufig nahe benachbarten Quellen stammen. Das gilt insbesondere, wenn das Radar Signale von einem Ziel, wie beispielsweise einem Flugzeug, empfängt, das zahlreiche reflektierende Oberflächen besitzt, die in unterschiedlichen Richtungen ausgerichtet sind. Manche Teile der Oberfläche des Ziels sind dann so, daß sie die elektromagnetische Energie, die auf sie auftrifft, in Richtung des Radars direkt reflektieren, und zwar mit einer Leistung, die viel größer ist als diejenige, die bei der Rückstreuung derselben Signale durch andere Teile der Oberfläche im Spiel ist. Daraus folgt, daß die durch ein Radar von einem wirklichen Ziel her aufgefangenen Signale häufig der Überlagerung von Signalen gleichgesetzt werden können, welche durch eine definierte und im allgemeinen begrenzte Anzahl von hellen oder strahlenden Punkten ausgesendet worden sind. Diese Punkte bilden jeweils eine fest mit dem Ziel verbundene Elementarquelle. Die Wellenfront, die durch das zu prüfende Gerät wahrgenommen wird, resultiert dann aus der vektoriellen Zusammensetzung der von diesen Punkten stammenden Strahlungen, wobei sich die Amplitude dieser Front von einem Punkt der Antenne zum anderen dann beträchtlich verändern kann. Darüber hinaus genügen geringfügige Modifizierungen der Relativpositionen der hellen Punkte und der Antenne, um die empfangene Wellenfront sehr wesentlich zu modifizieren. Daraus ergeben sich für die durch das Radar aufgefangenen und verarbeiteten Signale zeitliche Amplituden- und Phasenschwankungserscheinungen sowie in dem Fall von Radars, die mit Vorrichtungen zur Messung des Fehlrichtwinkels zwischen der Radarsichtlinie und der Richtung eines Ziels ausgerüstet sind, Winkelszintillationserscheinungen.

Es ist auch bereits versucht worden (US-PS 3 760 481), in Prüfanlagen Strahlungen zu erzeugen, die diese Szintillations- oder Schwankungserscheinungen simulieren. Die Einrichtungen, die dafür geschaffen worden sind, sind jedoch wenig wirksam und spezifisch, weil sie nicht gestatten, alle Arten von Erscheinungen zu produzieren, die aus komplexen Zielen resultieren, d. h. in der Praxis, von Zielen, die einer Kombination von mehreren Reflexionspunkten, welche gleichzeitig senden, äquivalent sind. Sie gestatten nicht, die verschiedenen Bedingungen, unter denen diese Erscheinungen sich ergeben können, ohne weiteres zu variieren, sei es im Bereich der Sendefrequenz, der Doppler-Änderungsbereiche oder der vorgesehenen Bewegungen von Zielen. Diese Prüfanlage arbeitet als Transponder und moduliert empfangene Radarsignale sowohl nach Phase als auch Amplitude, bevor die Signale zurückgesendet werden. Da mehrere Radarempfangs- und Sendegeräte verwendet werden, kann durch Phasenumkehr auch das Auswandern eines Ziels nach einer Seite simuliert werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, zum Prüfen eines Radargerätes ein Verfahren und eine Vorrichtung zu schaffen, die in der Lage sind, eine sehr große Vielfalt von Strahlungserscheinungen zu reproduzieren, denen sich ein Radar unter wirklichen Einsatzbedingungen gegenübersehen kann, und zwar insbesondere für ein Radar zur Verwendung auf einer Luft- oder Seeplattform.

Diese Aufgabe löst die Erfindung mit einem Verfahren nach Anspruch 1.

Gemäß diesem Aspekt basiert die Erfindung auf der Tatsache, daß aus mehreren benachbarten miteinander kombinierten Strahlern eine Wellenfront erzielt werden kann, die der Wellenfront entspricht, welche durch eine einzige komplexe Quelle oder durch eine vorbestimmte Gesamtanordnung von Quellen ausgesendet würde, die einen Strahlungsschwerpunkt besitzt, dessen Position in bezug auf das getestete Gerät bekannt ist. Durch die individuelle Veränderung der Amplituden der Strahlungen ist es möglich, die Richtung der Visierlinie der simulierten Quelle oder, in dem Fall mehrerer Quellen, des Strahlungsschwerpunktes dieser Quellen im Innern des durch die Gruppe gleichzeitig gespeister Strahler definierten Raumteils zu verändern. Dadurch, daß die Phase der ausgesandten Strahlungen individuell variiert wird, gelangt darüber hinaus eine Wellenfront zu der Antenne des getesteten Gerätes, die nicht eben ist. Dadurch, daß sich die Gruppe gleichzeitig gespeister Strahler in der Gesamtanordnung solcher Strahler, die dem Gerät gegenüber angeordnet sind, entwickelt, kann schließlich eine Entwicklung der so hergestellten komplexen Strahlungsquelle in der zu der Visierlinie des Gerätes transversalen Richtung simuliert werden, indem von einer Strahlergruppe auf eine benachbarte Strahlergruppe übergegangen wird, und das nach und nach innerhalb des Beobachtungsfeldes dieses Gerätes.

Das Verfahren nach der Erfindung gestattet insbesondere, Strahlungen zu simulieren, die durch ein komplexes Ziel ausgesandt werden, das aus mehreren Reflexionspunkten besteht. Durch geeignete Wahl der relativen Amplituden und der relativen Phasen der durch jeden Strahler der gewählten Gruppe ausgesandten Strahlungen gelingt es nämlich, eine komplexe Wellenfront zu bilden, die der Überlagerung der Wellenfront entspricht, welche durch jeden der hellen Punkte, aus denen dieses Ziel besteht, ausgesandt würden.

Die Strahler der Gruppe, die in einem bestimmten Zeitpunkt betrachtet wird, werden vorzugsweise durch einen Höchstfrequenzgenerator gespeist, dessen Signal sich verändert, beispielsweise in der Doppler-Verschiebung und in der Impulsphase, und zwar in Abhängigkeit von einer Entwicklung des Strahlungsschwerpunktes des getesteten Ziels in der Tiefe, d. h. in der Beobachtungsrichtung des geprüften Gerätes. Die Modulationen jedes Strahlers, die den Eigenentwicklungen jedes Reflexionspunktes in bezug auf den Strahlungsschwerpunkt des komplexen Ziels entsprechen, sind dann den Speisesignalen dieser Strahler, die aus dem Höchstfrequenzgenerator stammen, überlagert.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform kann diese Überlagerung erfolgen, indem jeder Strahler mit Einrichtungen zum individuellen Einstellen der Amplitude und der Phasenverschiebung der gesendeten Welle ausgerüstet wird. Die Veränderungen der Relativamplitude der Strahlungen der gleichzeitig erregten Strahler der Gruppe entsprechen dann den Entwicklungen der Visierlinie des Strahlungsschwerpunktes des komplexen Ziels in bezug auf diese Strahler. Die Entwicklung der differentiellen Phasenverschiebungen jedes Strahlers in bezug auf das gemeinsame Speisesignal dieses Strahlers entspricht ihrerseits dem differentiellen Doppler-Effekt jedes Reflexionspunktes in bezug auf den Strahlungsschwerpunkt des komplexen Ziels.

Auf diese Weise gelingt es, an der Antenne des getesteten Radargerätes eine Wellenfront zu erzeugen, die auf physikalische Weise die aus einer komplexen Quelle und insbesondere von einem komplexen Ziel stammenden Signale wiedergibt. Diese Wellenfront kann mit allen Erscheinungen behaftet sein, die bei komplexen Zielen üblicherweise beobachtet werden. Die Erzeugung dieser Erscheinungen hängt von den Entwicklungen des komplexen Ziels in bezug auf das Radar ab. Dadurch, daß man das Ziel sich gemäß allen unter Berücksichtigung des für das Radar vorgesehenen Einsatzes vorstellbaren oder wahrscheinlichen Konfigurationen entwickeln läßt, wird gewährleistet, daß das Radar mit allen Typen von Wellenfronten konfrontiert wird, die es antreffen kann. Daraus folgt, daß das Prüfverfahren nach der Erfindung viel leistungsfähiger und infolgedessen viel wirksamer als die Methoden ist, die auf der Reproduktion jeder der besonderen Erscheinungen basieren, welche beim Zusammentreffen einer komplexen Wellenfront und einer Radarantenne beobachtet werden.

Gemäß dem Verfahren nach der Erfindung ist daher vorgesehen, in einer vorteilhaften Ausführungsform ein komplexes Ziel durch die Kombination einer vorbestimmten Anzahl von Reflexionspunkten zu definieren, diesem Ziel vorbestimmte Entwicklungen zu geben und daraus die Steuersignale für die entsprechenden Strahler bei der Erzeugung einer Wellenfront, die die Echos dieses Ziels simuliert, abzuleiten. Die Modulation jedes Strahlers der zu diesem Zweck ausgewählten Gruppe erfolgt individuell durch selektives Einstellen der Amplitude und der Phasenverschiebung der gesendeten Signale. Dieselbe Gesamtanordnung solcher Strahler, die mit ihren Einrichtungen zur Einstellung der Amplitude und der Phasenverschiebung versehen sind, ist somit für die Erzeugung von Wellenfronten geeignet, die einer sehr großen Vielfalt von komplexen Zielen und von entsprechenden Entwicklungen der letzeren entsprechen. Diese Technik wird insbesondere bei komplexen Zielen angewandt, welche durch Reflexionspunkte dargestellt werden, deren reflektierende Oberflächen unterschiedliche Gewichte oder Massen haben.

Die Beobachtungen der Anmelderin haben zu zeigen gestattet, daß ein Luftziel im allgemeinen durch lediglich drei Reflexionspunkte dargestellt werden kann. Zum Erzeugen einer Wellenfront, die der Strahlung eines Reflexionspunktes entspricht, genügt eine Gruppe von drei benachbarten Strahlern, die an den Ecken eines Dreiecks angeordnet sind. In der Praxis ist festgestellt worden, daß es möglich ist, gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform die einem komplexen Ziel aus drei Reflexionspunkten entsprechende Wellenfront mit Hilfe von lediglich vier Strahlern zu erzeugen, von denen drei für jeden hellen Elementarpunkt erregt werden und die in den Knotenpunkten einer Masche in einem Netz von Strahlern angeordnet sind. Dieses Ergebnis kann selbst dann erzielt werden, wenn die Visierlinie von einem der Punkte bestrebt ist, diese Masche zu verlassen. In diesem Fall ist vorgesehen, die Polarität des durch einen der Sender gesendeten Signals umzukehren, damit es zur Simulation dieses Reflexionspunktes beiträgt.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform wird die Entwicklung eines komplexen Ziels durch eine Reihe oder Folge von Daten bestimmt, die sich schrittweise entwickelt und, insbesondere am Anfang jedes Schrittes, die Parameter enthalten kann, die die Position, die Geschwindigkeit und die Beschleunigung des Strahlungsschwerpunktes des komplexen Ziels bestimmen, sowie die Parameter, die die relative Position, Geschwindigkeit und Beschleunigung der Reflexionspunkte in bezug auf den Strahlungsschwerpunkt mit ihren betreffenden Massen bestimmen.

Mit Hilfe dieser Daten, die mit einer relativ niedrigen Taktfrequenz geliefert werden können, welche mit der Rechenleistung einer die Simulation steuernden Datenverarbeitungseinrichtung kompatibel ist, wird die Gruppe von Strahlern bestimmt, beispielsweise vier Strahlern, die der Position des Strahlungsschwerpunktes der Quelle oder des komplexen Ziels entspricht, und diese Gruppe wird mit Hilfe des Höchstfrequenzgenerators gespeist. Innerhalb jedes Schrittes wird durch eine Extrapolationsprozedur die Entwicklung nach Amplitude und Phase der durch jeden Strahler zu erzeugenden Strahlung bestimmt, um eine Wellenfront zu erzeugen, die der Entwicklung des anfänglich festgelegten komplexen Ziels entspricht. Diese Prozedur beinhaltet, in jedem Zeitpunkt den die Strahlung darstellenden Vektor zu bestimmen, der aus den Elementarstrahlungsvektoren resultiert, welche dem Beitrag jedes Strahlers zu der Simulation der Gesamtheit der Reflexionspunkte entsprechen. Die Amplitude und die Phasenverschiebung jedes Strahlers werden in Abhängigkeit von den Parametern dieses resultierenden Vektors eingestellt. Diese Operation kann diskontinuierlich mit relativ hoher Taktfrequenz innerhalb jedes Schrittes ausgeführt werden. Diese Taktfrequenz wird auf einen Wert festgelegt, der über der maximalen differentiellen Doppler-Verschiebung liegt, die zwischen den Reflexionspunkten und dem Strahlungsschwerpunkt des Ziels vorgesehen wird.

Vorzugsweise erfolgt die Steuerung der Parameter der Strahlung, die die Modulation der Strahlung bestimmen, welche durch jeden Strahler ausgesandt wird, kontinuierlich, und zwar selbst dann, wenn die Berechnung diskontinuierlich erfolgt. Das kann insbesondere bei der Steuerung von Dämpfungsgliedern der Fall sein, die die in jedem Zeitpunkt durch jeden Strahler abgestrahlte Amplitude bestimmen. Wenn eine kontinuierliche Steuerung dieser Parameter wenig erwünscht oder schwierig realisierbar istt, dann erfolgt ihre Einstellung mit einer Frequenz, die mit der Umschaltfrequenz der Schaltungen des getesteten Radargerätes synchron ist. Auf diese Weise wird verhindert, daß parasitäre Spektrallinien, die die Strahler aufgrund dieser Umschaltungen nachteilig beeinflussen, den Betrieb des geprüften Radars stören. Durch die Wahl einer Synchronumschaltung sind die Einstellschritte für das Radar maskiert. Das ist insbesondere der Fall, wenn Phasenschieber mit digitaler Steuerung zum Einstellen der Phase der Strahler benutzt werden.

Der Übergang der Visierlinie des Strahlungsschwerpunktes des komplexen Ziels von einer Zone, die eine Gruppe von Strahlern enthält, auf eine benachbarte Zone, die eine andere Gruppe von Strahlern enthält, wird durch die Umschaltung des Höchstfrequenzgenerators auf diese benachbarte Gruppe simuliert. Dieser Übergang kann im Verlauf eines Schrittes erfolgen, der die Erneuerung der Informationen über die Entwicklung des Ziels trennt, oder, wenn die Taktfrequenz dieser Erneuerung ausreichend ist, am Anfang jedes Schrittes, je nach Lage des Falles. Wegen der Kontinuität der Entwicklung des Ziels in einer zu der Visierlinie transversalen Richtung erfolgt diese Umschaltung von einer Gruppe von Strahlern auf eine benachbarte Gruppe jedesmal durch das Abschalten eines einzelnen Strahlers und das gleichzeitige Inbetriebsetzen eines anderen Strahlers. Die transversale Entwicklung des Ziels wird daher durch eine fortschreitende Verschiebung der Gruppen von Strahlern in einer in bezug auf die Visierachse des Strahlungsschwerpunktes des Ziels transversalen Fläche markiert.

Gemäß einem weiteren Aspekt beinhaltet die Erfindung das Verfahren zum Prüfen eines Radargerätes, welches für elektromagnetische Signale empfindlich ist, bei dem die Amplitude und die Phase der durch wenigstens drei Strahler gesendeten Signale verändert wird, um die Strahlung eines komplexen Ziels zu simulieren, die aus der Überlagerung der Strahlungen von mehreren Reflexionspunkten resultiert, wobei die relative Phase der durch die Strahler gesendeten Signale von dem Differenz-Doppler-Effekt zwischen den Reflexionspunkten und dem Strahlungsschwerpunkt des komplexen Ziels, das simuliert werden soll, abhängig ist.

Gemäß einer Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe schafft die Erfindung eine Prüfvorrichtung zur Durchführung des oben angegebenen Verfahrens. Eine solche Vorrichtung ist gekennzeichnet durch die Merkmale des Anspruchs 11.

Die Erfindung gestattet so, Prüfungen von Radargeräten auszuführen, bei denen die wirklichen Einsatzbedingungen mit großer Vielseitigkeit simuliert werden. Mit der Erfindung können, ohne daß Modifikationen des Gerätes erforderlich sind, Radars mit hoher, niedriger oder mittlerer Folgefrequenz und sogar Radars mit kontinuierlichen Wellen geprüft werden. Sie gestattet, in Echtzeit ein komplexes Ziel zu simulieren, indem eine physikalische Erscheinung erzeugt wird, die einem solchen Ziel äquivalent ist. Sie vermeidet die Erzeugung von parasitären Spektrallinien, die den Betrieb des getesteten Geräts stören könnten, oder hält sie außerhalb des Nutzbetriebsbereiches.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Gesamtschema einer Vorrichtung nach der Erfindung zum Prüfen eines Radargerätes;

Fig. 2 ein Schema, das die Simulation der Emissionen eines komplexen Ziels veranschaulicht;

die Fig. 3A-3C verschiedene Arten der Simulation einer Gruppe von Reflexionspunkten mit Hilfe von Strahlern, die in einem Feld verteilt sind;

die Fig. 4A und 4B ein Funktionsschaltbild von Schaltungen zur Bildung einer Amplituden- und Phasensteuerung für die Strahler der Vorrichtung nach Fig. 1;

Fig. 5 die Steuerung der Amplitude und der Phasenverschiebung für jeden der aktiven Strahler in einer solchen Vorrichtung;

Fig. 6 ein Blockschaltbild sämtlicher Funktionen, die bei der Steuerung einer Gruppe von vier Strahlern, welche ein komplexes Ziel simulieren, benutzt werden.

Eine Vorrichtung 10 (Fig. 1) zur Prüfung eines Radargerätes 12 enthält ein Feld 14, das die Form einer Kugelkalotte hat, in deren Mittelpunkt O die Antenne 16 des zu testenden Gerätes angeordnet ist. Das Feld ist durch vier Seiten begrenzt, die ihm eine insgesamt rechteckige, krummlinige Gesamtform geben. In diesem Feld sind mehrere Strahler 18 (von denen nur vier dargestellt sind) angeordnet, die in seiner Fläche regelmäßig verteilt sind und die Knotenpunkte der Maschen eines Netzes bilden. Alle diese Strahler sind in der Richtung des optischen Mittelpunktes O der Anlage 10 ausgereichtet. Der Abstand zwischen dem Feld 14 und dem Befestigungspunkt des getesteten Gerätes, der ein Mehrfaches von zehn Metern betragen kann, wird in Abhängigkeit von dem Bereich der Längen der durch die Strahler 18 abgestrahlten Höchstfrequenzwelle so festgelegt, daß die zu der Antenne 16 gelangenden Wellen in Anbetracht der Abmessung der Antenne praktisch als ebene Wellen angesehen werden können. Das getestete Gerät kann ein aktives oder ein passives Radar sein. In allen Fällen ist eine Antenne 16 mit einer Schaltungsanordnung 20 zur Verarbeitung der empfangenen Signale verbunden.

Im Prinzip ist die Vorrichtung dafür bestimmt, den Test einer großen Vielfalt von Radars zu gestatten, und zwar einschließlich Impulsradars, deren Impulse mit einer Folgefrequenz f_R gesendet werden, wobei die Empfangsschaltungen des Radars während der Sendedauer dieser Impulse gesperrt sind. Das Radar 12 hat einen Ausgang 22, über den ein Signal, das mit der Folgefrequenz synchron ist, in Richtung der Schaltungen der Steueranlage des Feldes 14 gesendet werden kann. Die Anlage eignet sich für den Test von Radars, die mit irgendeiner Art von Antenne ausgerüstet sind, wobei die empfangenen Signale analysiert und so verknüpft werden, daß sie Informationen nicht nur über die Entfernung und die Geschwindigkeit des Ziels zu dem Ursprung des Echos, sondern auch über seine Winkelabweichung in bezug auf die Visierachse der Antenne liefern.

Die an der Oberfläche des Feldes 14 verteilten Strahler sind Hornstrahler, die irgendeinen Aufbau haben können, der für die Übertragung der für die Tests bestimmten Wellen geeignet ist. Sie sind für die Ansteuerung durch Wellenleiter 24 mit einem Höchstfrequenzgenerator 26 über eine Umschaltmatrix 28 und einen Block 30 zum individuellen Einstellen der Amplitude und der Phase der gesendeten Strahlung verbunden. In dem hier beschriebenen Beispiel enthält die Umschaltmatrix vier Umschaltblöcke 32-1, 32-2, 32-3 und 32-4. Jeder Hornstrahler 18 ist durch einen Wellenleiter mit einem der Umschaltblöcke 32-1 bis 32-4 verbunden. In jedem Zeitpunkt kann ein Hornstrahler 18 von einem der Umschaltblöcke 32-1 bis 32-4 aus wahlweise erregt werden, und zwar durch einen geeigneten Steuerbefehl, der über eine Steuerleitung 36 geliefert wird. Auf diese Weise ist es in jedem Zeitpunkt möglich, eine Kombination aus vier Hornstrahlern 18 durch über den Ausgang 38 des Generators 26 abgegebene Höchstfrequenzsignale zu erregen, wobei jeder Hornstrahler 18 dieser Gruppe von Strahlern über den entsprechenden Umschaltblock 32 erregt wird.

Der Test eines Radargerätes 12 beruht auf der Bildung einer Wellenfront, die an der Antenne 16 aufgrund einer geeigneten Erregung einer Gruppe von Hornstrahlern 18 empfangen wird. Die Erregung dieser Hornstrahler und die Wahl der Gruppe von erregten Hornstrahlern gestatten, die Entwicklungen oder Evolutionen einer Quelle S zu simulieren, die eine durch die Antenne 16 empfangene Wellenfront erzeugt. Diese Entwicklung oder Evolution wird sowohl in der Tiefe simuliert, und zwar durch geeignete Steuerung der Frequenz des Höchstfrequenzgenerators und der Schwingungskenndaten, nämlich der Amplitude, der durch letzteren gesendeten Welle, als auch in Form einer Verschiebung in einer Richtung, die zu der Visierlinie 40, welche den Mittelpunkt der Antenne 16 mit dieser Quelle S verbindet, transversal ist. Diese Verschiebung kann durch die Modulation der relativen Amplituden erfolgen, welche durch die Hornstrahler 18 einer gewählten Gruppe von Hornstrahlern abgestrahlt werden, die in Fig. 1 von einer gestrichelten Linie 42 umgeben sind.

Das kann außerhalb der Linie 42 fortgesetzt werden, indem ein oder weitere Hornstrahler mittels der Umschaltmatrix 28 erregt werden. Die Entwicklung erfolgt nach und nach von einer Gruppe von Hornstrahlern zu einer benachbarten Gruppe von Hornstrahlern, so daß sich die Gruppe von erregten Hornstrahlern in der Oberfläche des Feldes 14 innerhalb des Beobachtungsfeldes der Antenne 16 verschiebt, das schematisch durch zwei gestrichelte Linien 43 und 44 begrenzt ist.

Schließlich erfolgt die Entwicklung der simulierten Quelle S für die bei dem Test des Radars benutzten Signale, indem nicht nur die durch die Hornstrahler 18 einer Gruppe 42 abgestrahlten relativen Amplituden verändert werden, sondern auch deren relative Phasen. Es wird so erreicht, daß an der Antenne 16 eine nichtebene Wellenfront erzeugt wird, die so ist wie die, die eine komplexe Quelle aussenden würde, wobei eine solche Wellenfront im allgemeinen aus der Überlagerung von mehreren Elementarstrahlungen besteht, deren Gangunterschiede in bezug auf jeden Punkt der Antenne 16 verschieden sein können und sich zeitlich verändern können.

Solche komplexen Quellen stellen Luftziele dar, die relativ unregelmäßige Formen und Oberflächen mit großen Krümmungsradien haben, wie beispielsweise die Triebwerke, die Tragflächen oder der Rumpf. Wenn solche Ziele durch eine Radarstrahlung getroffen werden, senden manche Punkte in der Richtung des Erfassungsradars eine viel größere Energie als andere Punkte zurück. Im Falle eines reinen Empfangsradars handelt es sich um Punkte, die zu diesem Empfänger direkt die Energie reflektieren, mit der das Ziel von einem anderen Strahler aus bestrahlt worden ist. Diese Reflexionspunkte verhalten sich, allgemein ausgedrückt, wie Elementarstrahler, welche mit dem Ziel fest verbunden sind. Untersuchungen und Tests, die durch die Anmelderin ausgeführt worden sind, haben gezeigt, daß Luftziele im allgemeinen mit hoher Genauigkeit einer Kombination von drei Reflexionspunkten gleichgesetzt werden können. Die von jedem dieser Reflexionspunkte ausgehenden Strahlungen bilden gemeinsam eine Wellenfront, die auf die Radarantenne auftrifft und im allgemeinen nicht die Eigenschaften einer ebenen Welle aufweist. Darüber hinaus drückt sich die Entwicklung des Ziels durch Modifizierungen der Positionen der Reflexionspunkte und der Relativgeschwindigkeit derselben aus. Diese Entwicklungen haben ihren Ursprung in zeitlichen Modifizierungen der durch die Antenne aufgefangenen Wellen sowohl hinsichtlich der Amplitude als auch hinsichtlich der Phase. Diese Veränderungen überlagern sich bei der Entwicklung der Parameter der aufgefangenen Wellenfront, die aus der Verschiebung des Ziels resultiert, das in dieser Hinsicht durch seinen Strahlungsschwerpunkt gekennzeichnet werden kann, in der Beobachtungsrichtung des getesteten Gerätes.

In Fig. 2 ist ein komplexes Ziel 50 drei Reflexionspunkten PB₁, PB₂, PB₃ gleichgestellt, die um seinen Strahlungsschwerpunkt G verteilt sind. Die Visierlinien zu diesen Reflexionspunkten von dem Mittelpunkt O der Antenne 16 aus sind mit 51, 52 bzw. 53 bezeichnet; ferner ist die Visierlinie OG des Strahlungsschwerpunktes mit der Bezugszahl 54 bezeichnet. Die Position des Strahlungsschwerpunktes G kann durch seine Koordinaten nach Höhe und Richtung in bezug auf das getestete Radargerät markiert werden. Die Position der Reflexionspunkte kann ihrerseits in einem Trieder GX_B, Y_B, Z_B definiert werden, der mit dem Ziel verbunden ist. Die durch den Reflexionspunkt PB₁ gesendete Welle kann mit Hilfe einer Kombination aus drei Strahlern 18₁, 18₂, 18₃ simuliert werden, die sich in den Knotenpunkten einer dreieckigen Masche in dem Feld 14 befinden. Diese Simulation wird erzielt, indem die Amplitude der Emissionen dieser Strahler 18₁, 18₂ und 18₃ so festgelegt wird, daß der Punkt b₁, in welchem sich die Visierlinie 51 und das Feld 14 schneiden, den Schwerpunkt der Masche 18₁, 18₂, 18₃ bildet, wenn deren Knotenpunkte mit Gewichten behaftet sind, welche den festgelegten Amplituden entsprechen. Auf diese Weise kann die durch den Reflexionspunkt PB₁ erzeugte Welle einer Welle gleichgesetzt werden, die durch einen Reflexionspunkt b₁ in dem Feld 14 erzeugt wird und aus der Überlagerung der Strahlung der drei Strahler 18₁, 18₂, 18₃ resultiert, welche passend gewählte Amplituden haben. Dieselbe Überlegung gilt für die Reflexionspunkte b₂ und b₃ des Feldes 14, die den Reflexionspunkten PB₂ bzw. PB₃ entsprechen.

In dem Fall des Reflexionspunktes b₃, der sich außerhalb des Dreiecks 18₁, 18₂, 18₃ gegenüber dem Strahler 18₂ in bezug auf die Linie der beiden Knotenpunkte 18₁, 18₂ befindet, ist es möglich, eine äquivalente Welle zu erzielen, und zwar unter der Bedingung, daß der Strahler 18₂ mit negativer Amplitude sendet, was erreicht wird, indem die Phase der durch diesen Strahler gesendeten Welle in bezug auf die von den Strahlern 18₁ und 18₃ gesendete umgekehrt wird.

Zum Erzeugen einer Wellenfront, die aus der Überlagerung der Strahlung resultiert, welche von den Reflexionspunkten PB₁, PB₂, PB₃ ausgeht, ist es außerdem notwendig, die Gangunterschiede zu berücksichtigen, die zwischen diesen Strahlungen bei deren Ausbreitung zu dem getesteten Radargerät 12 vorhanden sind. Zu diesem Zweck werden die Gangunterschiede in bezug auf den fiktiven Ausbreitungsweg zwischen dem Strahlungsschwerpunkt G des Ziels und dem Punkt O ausgewertet und daraus Phasenverschiebungen Δϕ₁, Δϕ₂ bzw. Δϕ₃ zwischen den Strahlungen, die von den drei Reflexionspunkten ausgehen, und einer fiktiven Strahlung, die von dem Strahlungsschwerpunkt G ausgeht, gewonnen.

Die Simulation der komplexen Welle, die aus den Emissionen der drei Reflexionspunkte PB₁, PB₂ und PB₃ resultiert, wird erzielt, indem eine Strahlung in jedem Strahler 18₁, 18₂, 18₃ erzeugt wird, deren vektorielle Darstellung der Summe der Vektoren entspricht, die den Amplitudenbeitrag A_i und den Phasenbeitrag Δϕ_i jedes Strahlers zu der Simulation jedes Reflexionspunktes darstellen.

Die unterschiedliche Bedeutung der strahlenden Oberfläche in den Punkten PB₁, PB₂ und PB₃ und eventuell ihre zeitliche Veränderung können berücksichtigt werden. Wenn M₁, M₂ und M₃ die relativen Strahlungsschwerpunkte der reflektierenden Oberflächen in den betrachteten Reflexionspunkten darstellen, kann die durch einen Strahler 18 _i gesendete Strahlung in folgender Form dargestellt werden:

wofür auch geschrieben werden kann:

wobei in diesen Gleichungen
Sl dem Signal in komplexer Form entspricht, das durch den Hornstrahler mit dem Index l abgestrahlt wird;
i den Index eines Reflexionspunktes darstellt, wobei sich i von 1 bis 3 verändert;
M_i die Schwerpunktstrahlung ist, mit der dieser Reflexionspunkt behaftet ist;
a_li den Amplitudenbeitrag des Hornstrahlers l für die Simulation der Strahlung, die von dem Reflexionspunkt mit dem Index i ausgeht, darstellt; und
ϕ_G+Δϕ_i der Phasendrehung der resultierenden Strahlung entspricht, die durch die Überlagerung der Relativbewegung des Strahlungsschwerpunktes in bezug auf das getestete Gerät und der Phasendifferenzen aufgrund der Bewegung der Reflexionspunkte in bezug auf diesen Strahlungsschwerpunkt erzeugt wird.

In der Gleichung (2) beeinflußt die Phasendrehung aufgrund der Bewegung des Strahlungsschwerpunktes alle Hornstrahler auf gleiche Weise. Sie kann daher bei der Höchstfrequenzspeisung der Gesamtheit der Hornstrahler berücksichtigt werden (Simulation des Doppler-Effekts, der durch die Bewegung des Ziels längs der Beobachtungslinie verursacht wird).

Für jeden Hornstrahler mit dem Index l entspricht die gesendete Strahlung der Summe aus drei komplexen Strahlungen, die jeweils den Beitrag dieses Hornstrahlers zur Simulation eines der Reflexionspunkte darstellen.

Nachdem die Reflexionspunkte, die einem bestimmten Ziel äquivalent sind, und deren Entwicklung bekannt sind, werden für das getestete Radargerät die von diesem Ziel empfangenen Wellenfronten simuliert, indem einerseits die Höchstfrequenzspeisung der an der Simulation beteiligten Hornstrahler in Abhängigkeit von der radialen Entwicklung des Strahlungsschwerpunktes eingestellt wird und indem andererseits die von den Hornstrahlern einer benachbarten Gruppe ausgehenden Strahlungen nach Amplitude und Phase angepaßt werden. Diese Amplitude und diese Phasenverschiebung können entsprechend der Entwicklung der Reflexionspunkte des Ziels in Abhängigkeit von der entsprechenden Verschiebung der äquivalenten Punkte b₁, b₂, b₃ in dem Feld 14 und der Gangunterschiede der Punkte PB₁, PB₂, PB₃ in bezug auf den Strahlungsschwerpunkt G und ihre Entwicklung bestimmt werden.

Im Prinzip erfordert in jedem Zeitpunkt die gleichzeitige Berücksichtigung einer Gruppe von drei Reflexionspunkten b₁, b₂ und b₃ in dem Feld 14 (Fig. 3A) in dem hier betrachteten Fall, in welchem die Abmessungen der dreieckigen Maschen, welche durch die Hornstrahler in dem Feld 14 festgelegt sind, gegenüber denen der zu simulierenden komplexen Ziele relativ groß sind, sieben Hornstrahler. Es ist nämlich ein Fall dargestellt, in welchem sich jeder äquivalente Reflexionspunkt b₁, b₂ und b₃ in dem Feld 14 innerhalb einer anderen dreieckigen Masche befindet, wobei diese Maschen für den Reflexionspunkt b₁ durch die Hornstrahler 18-1, 18-2, 18-3, für den Reflexionspunkt b₂ durch die Hornstrahler 18-1, 18-4, 18-5 und für den Reflexionspunkt b₃ durch die Hornstrahler 18-1, 18-6, 18-7 begrenzt sind. Zum Darstellen eines komplexen Zieles, das drei Reflexionspunkten äquivalent ist, ist es somit im Prinzip notwendig, die Emissionen von sieben Strahlerelementen in der Amplitude und in der Phase zu steuern.

In der Praxis wird diese Simulation mit Hilfe von vier Hornstrahlern realisiert, die sich in den Knotenpunkten einer viereckigen Masche befinden, wie es in Fig. 3B dargestellt ist (in dem hier beschriebenen Feld 14 befinden sich die Hornstrahler in den Maschen in den Ecken von im wesentlichen gleichseitigen Dreiecken). In dem Fall von Fig. 3B tragen die Emissionen der Hornstrahler 18-1, 18-2, 18-3 zur Simulation der Strahlungen von b₁ und b₃ bei, während die Simulation von b₂ aus den Emissionen der Hornstrahler 18-1, 18-3 und 18-4 resultiert.

Wenn das durch die Hornstrahler 18-1, 18-2, 18-3, 18-4 festgelegte Viereck nicht alle Reflexionspunkte b₁, b₂, b₃ in einem bestimmten Zeitpunkt enthält, wird von der oben angegebenen und in Fig. 3C dargestellten Anmerkung Gebrauch gemacht: ein Reflexionspunkt b₂, der sich außerhalb des Dreiecks mit den Ecken 18-1, 18-3, 18-4 befindet, kann durch eine derartige Emission simuliert werden, daß sich b₂ in dem Schwerpunkt dieser Punkte befindet, wobei der Amplitudenbeitrag des Strahlers 18-3 negativ ist, d. h., daß seine Phase um 180° verschoben ist.

Auf diese Weise kann in jedem Augenblick die Gesamtheit der drei Reflexionspunkte durch die konjugierten Emissionen der Hornstrahler in den Knotenpunkten einer vierseitigen Masche dargestellt werden.

Für eine bestimmte Prüfung kann die Entwicklung des Ziels mit Hilfe eines Systeminformationsrechners 60 (Fig. 1) schrittweise vorgezeichnet werden, der mit einer relativ niedrigen Taktfrequenz, beispielsweise 50 Hz, Parameter liefert, die die kinematische Entwicklung des Ziels definieren, nämlich die Positionen, die Geschwindigkeit, die Beschleunigung und die Oberfläche der Reflexionspunkte des Ziels. Diese Parameter werden über eine Steuersignalbildungseinrichtung 62 (Fig. 1 und 4) übertragen, die innerhalb jedes Schrittes von 20 ms bestimmt:

- die Entwicklung der Höchstfrequenzemission des Generators 26 durch das Steuersignal 63 in Abhängigkeit von den radialen Bewegungen des Strahlungsschwerpunktes des Ziels;
- die Gruppe von Hornstrahlern 18, die in dem Feld 14 erregt werden muß, um die Entwicklung der Reflexionspunkte und ihrer Strahlung darzustellen; das Steuersignal 36 der Umschaltmatrix 28 wird zu diesem Zweck durch eine Maschenwählschaltung 65 geliefert, die in der Schaltung 62 enthalten ist;
- den Wert der Amplituden- und Phasenparameter der Strahlung, die durch jeden Hornstrahler ausgesandt wird, welcher durch eine Amplituden- und Phasensteuerschaltung 66 über eine Verbindung 67 gesteuert wird. Die Schaltung 66 hat vier in Fig. 1 insgesamt mit 70 bezeichnete Phasensteuerausgangssignale und vier insgesamt mit 72 bezeichnete Amplitudensteuerausgangssignale, die an die Eingänge der Schaltung 30 zum individuellen Einstellen der Emissionen der erregten Hornstrahler angelegt werden, was im folgenden ausführlicher erläutert ist.

Alle Steuersignale, die von der Schaltung 62 abgegeben werden, werden mit einer relativ hohen Taktfrequenz innerhalb jedes Schrittes von 20 ms übertragen. In der hier dargestellten Ausführungsform sind diese Steuersignale diskontinuierlich und können zu den verschiedenen Schaltungen übertragen werden, die mit einer Taktfrequenz von beispielsweise 6 kHz gesteuert werden. Jede Steuerinformation wird durch die Schaltung 62 aufgrund einer Extrapolation der Position des Ziels oder der Reflexionspunkte, aus denen es besteht, im Verlaufe des Schrittes von 20 ms auf der Basis der übertragenen Geschwindigkeits- und Beschleunigungsparameter bestimmt. Die Schaltung 62 empfängt außerdem ein Signal zum Synchronisieren des Sendens der Impulse durch das getestete Gerät von dem Ausgang 22. Ein entsprechendes Signal wird durch die Schaltung 62 über eine Leitung 68 zu der Steuerschaltung 66 übertragen.

In Fig. 4 speist der Rechner 60 innerhalb der Steuersignalbildungsschaltung 62 vier Pufferspeicher 100-103.

Der Pufferspeicher 100 empfängt Informationen über die Höhe (Ψ) und die Richtung (R) des Strahlungsschwerpunktes in bezug auf das getestete Gerät sowie die ersten Ableitungen () und () sowie die zweiten Ableitungen () und () dieser Bewegung. Sein Abstand d und seine radiale Geschwindigkeit werden über den Eingang 63 in den Höchsfrequenzgenerator 26 eingegeben.

Die drei Pufferspeicher 101, 102 und 103 empfangen Informationen über die Reflexionspunkte PB₁, PB₂ und PB₃ und über die Höhe und die Richtung jedes Reflexionspunktes in bezug auf ein passendes Trieder, das mit dem Strahlungsschwerpunkt ihrer ersten und zweiten Ableitungen (Ψ₁, R₁, ₁ und ₁ sowie ₁ und ₁ für den Reflexionspunkt PB₁) verknüpft ist. Darüber hinaus wird die Information über die Schwerpunktstrahlung M₁, M₂ und M₃ der Reflexionspunkte in den Speichern 101, 102 und 103 ebenso wie die Information über den Gangunterschied Δϕ₁, Δϕ₂, Δϕ₃ zwischen jedem Reflexionspunkt PB₁, PB₂, PB₃ und dem Strahlungsschwerpunkt G gespeichert (für die Dauer jedes Schrittes von 20 ms).

Die Schaltung 62 enthält einen Extrapolationsrechner 110, dessen Ausgänge mit 6 kHz arbeiten und der 120mal pro Schritt digitale Ausgangsanzeigen über die geometrische Entwicklung und über die differentiellen Phasen der Reflexionspunkte erzeugt. Die Impulsphase und die Frequenzverschiebung des Höchstfrequenzgenerators 26 werden über seinen Eingang 63 mit dieser Taktfrequenz in Abhängigkeit von der radialen Entwicklung des Strahlungsschwerpunktes eingestellt, um an dem Ausgang 38 ein impulsförmiges Steuersignal zu erzeugen, das dazu bestimmt ist, das Hautecho zu simulieren, das mittels der Hornstrahler 18 nach der individuellen Einstellung ihrer Phase und ihrer Amplitude übertragen wird, was im folgenden erläutert ist.

Die Schaltung 110 gibt die Elementarkoordinaten Ψ_(n) und R_(n) des Strahlungsschwerpunktes mit dem Elementarschritt n an den Eingang 112 der Schaltung 65 ab. Diese Schaltung bestimmt die Position der vierseitigen Masche, die von der Visierlinie des Strahlungsschwerpunktes durchdrungen wird, um eine Steuerinformation über die Leitung 36 zu der Schaltung oder der Umschaltmatrix 28 zu übertragen. Die Steuerinformation 36 wird so erzeugt, daß, wenn die Visierlinie des Strahlungsschwerpunktes eine Maschengrenze überschreitet, diese Umschaltung sich durch das Abschalten eines einzelnen Hornstrahlers und durch das Erregen eines Hornstrahlers ausdrückt, der den drei Hornstrahlern benachbart ist, die erregt bleiben. Die transversale Bewegung des Ziels wird somit dadurch simuliert, daß die erregten Maschen nach und nach verschoben werden.

Die Information über die durchquerte Masche wird von dem Ausgang 114 der Schaltung 65 zu drei Schaltungen 121, 122 bzw. 123 übertragen, die jeweils einem Reflexionspunkt PB₁, PB₂ bzw. PB₃ entsprechen. Diese Schaltungen wandeln die Koordinaten des Reflexionspunktes in schiefe kartesische Koordinaten auf zwei Seiten der ausgewählten Masche unter der Steuerung der Schaltung 65 um. Zu diesem Zweck empfängt die Schaltung 121 120mal pro Schritt aus dem Extrapolator 110 die Höhen- und Winkelkoordinaten Ψ_1(n) bzw. R_1(n) des Reflexionspunktes PB₁. Dasselbe gilt für die beiden anderen Reflexionspunkte.

Die Extrapolationsschaltung 110 gibt außerdem an eine Schaltung 131 zur Berechnung der differentiellen Phasenverschiebung Δϕ_1(n) die Informationen ab, die dem Gangunterschied des Punktes PB₁ in bezug auf den Strahlungsschwerpunkt am Anfang des Elementarschrittes n entsprechen. Der Wert des entsprechenden Gangunterschiedes wird benutzt, um daraus, nachdem die abgestrahlte Wellenlänge γ bekannt ist, die differentielle Phasenverschiebung Δϕ_1(n) zu bestimmen, die der Simulation des Reflexionspunktes PB₁ entspricht und an eine Schaltung 141-151 angelegt wird. Schaltungen 132 und 133 bestimmen auf dieselbe Weise die Phasenverschiebungen Δϕ_2(n) bzw. Δϕ_3(n).

Aus den Informationen über die Position des Reflexionspunktes b₁, der in dem Feld 14 dem Punkt PB₁ entspricht, werden die Koeffizienten M₁a₁₁(n), M₁a₂₁(n), M₁a₃₁(n) und M₁a₄₁(n) (von denen einer null ist) bestimmt, die dem Amplitudenbeitrag von drei der vier Hornstrahler 18 in den Knotenpunkten der gewählten Masche für die Simulation des Punktes PB₁ entsprechen (Schaltung 141). Diese Werte, verknüpft mit der differentiellen Phasenverschiebung Δϕ_1(n) aus der Schaltung 131, liefern einer Schaltung 151 die Parameter von drei Strahlungsvektoren, die von den drei Hornstrahlern in den Ecken der gewählten dreieckigen Masche ausgehen und gemeinsam die Emissionen des Reflexionspunktes PB₁ in dem Elementarschritt n simulieren. Die Schaltung 151 erzeugt an ihren Ausgängen 161 bzw. 162 die Werte der Komponenten in rechtwinkligen Koordinaten im Fresnel-Raum von jedem dieser Vektoren für diesen Schritt, also:

X′_1,1 und Y′_1,1 für den ersten Hornstrahler;
X′_2,1 und Y′_2,1 für den zweiten Hornstrahler;
X′_3,1 und Y′_3,1 für den dritten Hornstrahler;
X′_4,1 und Y′_4,1 für den vierten Hornstrahler;

wobei eines dieser vier Wertepaare für einen bestimmten Reflexionspunkt null ist.

Auf dieselbe Weise liefern Schaltungen 142, 152 und 143, 153 die rechtwinkligen Koordinaten der Strahlungsvektoren, die die Beiträge der Hornstrahler mit den Indizes 1 bis 4 zur Simulation der Reflexionspunkte PB₂ und PB₃ definieren.

Vier Schaltungen 171, 172, 173 und 174 zur vektoriellen Summierung in rechtwinkeligen Koordinaten im Fresnel-Raum sind vorgesehen (Fig. 4B). Die Schaltung 171 bestimmt:

und

So sind die Ausgangssignale X_k und Y_k der Schaltung 171 die Komponenten der Resultierenden der Strahlungsvektoren, die in komplexer Schreibweise durch folgenden Ausdruck dargestellt werden:

Aus den Koordinaten X_k und Y_k an dem Ausgang der Schaltung 171 bestimmt eine Schaltung 176 das Augenblicksamplitudensteuersignal A₁ und das Augenblicksphasensteuersignal Φ₁ des von dem Hornstrahler 18₁ (E₁) gesendeten Signals. Die Signale A₁ und Φ₁ werden an ein Dämpfungsglied 177₁ bzw. an einen Phasenschieber 178₁ (in dem Block 30 in Fig. 1) angelegt, die in der Verbindung 179₁ angeordnet sind, welche über einen Koppelblock 32-1 den Ausgangsswellenleiter 38 des Höchstfrequenzgenerators 26 mit dem Hornstrahler 18-1 verbindet. Der Hornstrahler 18-2 bis 18-4 (E₂ bis E₄) werden auf dieselbe Weise gespeist, wobei deren Strahlungsamplitude und deren Strahlungsphase in Abhängigkeit von den Signalen X₂, Y₂, X₃, Y₃ und X₄, Y₄ moduliert werden.

Die Schaltungen, die die Steuersignale A_j und Φ_j des Strahlers mit dem Index j in einer Masche aus den Signalen X_j und Y_j bilden, sind ausführlicher in Fig. 5 dargestellt.

Die Signale X_j und Y_j werden mit einer Taktfrequenz von 6 kHz digital erzeugt. Sie werden ebenfalls mit der Frequenz von 6 kHz in Analogsignale durch D/A-Wandler 200 _j bzw. 201 _j umgewandelt, deren Ausgangssignale an ein Bandfilter 202 _j bzw. 203 _j der Bandbreite 2 kHz angelegt werden. Am Ausgang dieser Filter werden die Analogsignale X_j und Y_j in Quadrierschaltungen 204 _j bzw. 205 _j quadriert, an deren Ausgang sie durch einen Summierer 206 summiert werden, dessen Ausgangssignal eine Amplitude hat, die gleich dem Quadrat des Betrages des gewünschten Strahlungsvektors ist. Dieses Signal A_j² wird über die von dem Höchstfrequenzgenerator 26 kommende Verbindung 179 _j an den Steuereingang eines Dämpfungsgliedes 177 _j angelegt. An dem Ausgang des Dämpfungsgliedes 177 _j gehen die Signale in einen Phasenschieber 178 _j, der durch ein Phasensignal Φ_j gesteuert wird, bevor sie zu den Umschaltmatrizen der Strahlungselemente geleitet werden.

Die Abtastfrequenz für die Berechnung der Werte von A_j und Φ_j innerhalb jedes Schrittes der Erneuerung der Daten des Ziels aus dem Rechner 60 wird auf einen ausreichend hohen Wert festgelegt, damit eine maximale Dopplereffektdifferenz berücksichtigt werden kann, die zwischen den Reflexionspunkten und dem Strahlungsschwerpunkt des Ziels vorgeschrieben ist. So gestattet beispielsweise eine Abtastfrequenz von 6 kHz, eine maximale Dopplereffektdifferenz von 2 kHz zu berücksichtigen, die einer Geschwindigkeitsdifferenz eines Reflexionspunktes in bezug auf den Strahlungsschwerpunkt von 16 m/s bei einer Frequenz von 18 GHz entspricht. Die Umwandlung in ein Analogsignal und die anschließende Filterung gestatten, ein Steuersignal für das Dämpfungsglied mit kontinuierlicher Veränderung zu erhalten, das ohne Einfluß auf den Betrieb der Empfangsschaltungen des getesteten Gerätes bleibt, sofern es nicht eine parasitäre Spektrallinie den Spektren der durch dieses Dämpfungsglied übertragenen Signale überlagert.

Die Steuerung des Phasenschiebers 178 _j wird durch eine digitale Programmierung an seinem Eingang 211 _j realisiert. Um mit Sicherheit zu verhindern, daß parasitäre Spektrallinien, die aus dieser Quantisierung des Steuersignals des Phasenschiebers für die durch das getestete Radar aufgefangenen Strahlungen resultieren, dessen Betrieb stören, wird für die Frequenz der digitalen Steuerung des Phasenschiebers ein Wert gewählt, der mit der Folgefrequenz der durch das getestete Radar gesendeten Impuls synchron ist. Diese Synchronisierung wird durch die Signale ermöglicht, die durch die Schaltungen 62 von dem Ausgang 22 des getesteten Empfängers (Fig. 1) empfangen werden.

Das Phasensteuersignal Φ_j wird aus den Signalen X_j und Y_j durch eine erneute A/D-Umwandlung der Ausgangssignale der Verstärker 220 _j und 221 _j an dem Ausgang der Bandfilter 202 _j und 203 _j durch A/D-Wandler 222 _j und 223 _j gewonnen, die der maximalen Frequenz von 100 kHz unter der Steuerung eines Signals 230 arbeiten, das mit der Impulsfolgefrequenz f_R synchron ist. Die auf diese Weise wieder digitalisierten Signale X_j und Y_j werden in einem Arcustangens-Rechner 232 _j verarbeitet, der an seinem Ausgang 233 _j die abgetasteten digitalen Anzeigen der Phasenverschiebung liefert, die dem Strahlungselement j zu geben ist. Diese Anzeigen werden für die Fehler der Phasenverschiebung der zu dem Phasenschieber 178 _j gelangenden Signale aufgrund der Nichtlinearität des Steuersignals A_j² des Dämpfungsgliedes 177 _j korrigiert. Diese Korrektur erfolgt, indem die Ausgangssignale des Summierers 206 in einem A/D-Wandler 240 digitalisiert werden. Die digitalisierten Signale werden in einem Funktionsgenerator 242 verarbeitet, der an seinem Ausgang ein Korrektursignal δR erzeugt, das zu dem Signal aus dem Ausgang 233 _j in einem Summierer 244 hinzugefügt wird, der die Ausgangssignale für die digitale Steuerung des Phasenschiebers 178 _j erzeugt.

Ein Eingang des Summierers 244 empfängt ein Phasenkorrektursignal R_CH, das einem Restfehler des elektrischen Weges entspricht, welcher aus einer vorherigen Phaseneichung stammt.

In Fig. 6 sind schematisch die Schaltungen zur Phasen- und Amplitudenmodulation (Block 30 nach Fig. 1) der vier Strahler einer Masche über die Umschaltmatrix 28 zusammenfassend schematisch dargestellt, und zwar zusammen mit der Steuerung der Phasenverschiebung und der Dämpfung für den Strahler 18 _j.

Die Modulationsschaltungen I, II, III und IV der vier Strahler werden aus dem Höchstfrequenzgenerator mit einem Hautechosignal gespeist (Leitung 38).

Die Signale X_j und Y_j werden in einer Schaltung 250 _j verarbeitet, um das Signal A_j² zu erzeugen, das dem Quadrat des Betrages des abzustrahlenden Signals entspricht. Nach der Linearisierung in einer Schaltung 252 _j wird das linearisierte Signal an den Analogsteuereingang 209 _j des Dämpfungsgliedes 177 _j angelegt. Gleichzeitig wird dieses Signal durch den A/D-Wandler 240 wieder digitalisiert und an eine Phasenkorrekturschaltung 260 _j für das Dämpfungsglied und den Weg angelegt.

Die Analogsignale X_j und Y_j werden ebenfalls wieder in einem A/D-Wandler 262 _j digitalisiert, dessen Ausgangssignale die weiter oben erläuterte Berechnung der resultierenden Phase in einer Schaltung 264 _j gestatten, die mit der Folgefrequenz f_R (Leitung 270) und durch einen Taktgeber gespeist wird, der mit einem Vielfachen der Folgefrequenz arbeitet (Leitung 272). Die Signale, die zu der Phase der durch den Hornstrahler 18 _j auszusendenden Strahlung proportional sind, werden dann in der Schaltung 260 _j verarbeitet, die die Aufgabe hat, an dem Phasensignal Φ_j Korrekturen für die Steuerung des Phasenschiebers 178 _j vorzunehmen (Leitung 211 _j). Diese Korrekturen gehören neben der oben erwähnten Linearitätskorrektur (Ausgangssignal des Wandlers 240 _j) zu jedem Strahler j und werden durch Eichung vor dem Inbetriebsetzen der Vorrichtung bestimmt, um die Streuung der Kenndaten der Bauelemente zu berücksichtigen und so zu gewährleisten, daß die Gangunterschiede der Strahlungen aus den Hornstrahlern des Feldes 14, die durch den Höchstfrequenzgenerator gleichzeitig gespeist werden, bei Nichtvorhandensein einer absichtlichen Modulation der Phase dieser Signale identisch sind.

Mit Hilfe der oben beschriebenen Vorrichtung gelingt es, eine komplexe Wellenfront zu erzeugen, die sich in der Richtung des getesteten Gerätes fortpflanzt und auf sehr realistische Weise die Wellenfronten reproduziert, denen sich Luftradars im wirklichen Einsatzfall gegenübersehen werden. Es gelingt insbesondere, zeitliche Schwankungen der an der Antenne empfangenen Gesamtenergie in der Tiefe zu simulieren, wenn sich das komplexe Ziel in relativ großer Entfernung von dem getesteten Gerät befindet. Diese Schwankungen sind langsam. Wenn das simulierte komplexe Ziel näher bei dem Gerät ist, können Winkelschwankungen des Wertes der empfangenen Energie wahrgenommen werden. Wenn Messungen zur Bestimmung des Fehlrichtwinkels zwischen der Radarsichtlinie und der Richtung eines Ziels vorgenommen werden, ist darüber hinaus deutlich die sogenannte "Clic"-Erscheinung wahrnehmbar, die einer Annullierung der Summe der durch die Antenne empfangenen Amplituden entspricht, während jeder Antennenteil eine von null verschiedene Amplitude wahrnimmt, da die durch einander gegenüberliegende Antennenteile aufgefangenen Amplituden in der Phase entgegengesetzt sind.

Alle diese Erscheinungen können mit Hilfe der Vorrichtung nach der Erfindung simuliert werden, indem komplexe Ziele erzeugt werden, die unterschiedlichen Entwicklungsgesetzen gehorchen und variable Entfernungen haben. Die Anlage ist bei allen Radarkonfigurationen einschließlich aktiven und passiven Radars mit sehr variablen Impulsfolgefrequenzen verwendbar.

Claims

1. Verfahren zum Prüfen von Radareinrichtungen, wobei in geringer Entfernung von der Radarantenne eine Vielzahl von Strahlern angeordnet wird, welche gruppenweise zusammenwirken und im wesentlichen in gleicher Entfernung und in gleichförmiger Verteilung von der Radarantenne angeordnet sind, und welche individuell nach Amplitude und Phase abstimmbare Signale liefern, welche mit der Radareinrichtung synchronisiert sind, um ein komplexes, sich verschiebbares Radarsignal zu simulieren, dadurch gekennzeichnet,
daß das Radarsignal durch eine Vielzahl von Reflexionspunkten definiert ist, die durch gleichzeitige Erregung von zumindest drei eine Masche bildenden benachbarten Strahlern simuliert werden,
und daß zur Simulation einer beliebigen Bewegungsbahn des Radarziels die Erregung der Strahler gruppenweise, ausgehend von eingegebenen Systeminformation wie Position, Geschwindigkeit, Beschleunigung und Zieloberfläche, geändert wird, wozu durch Verschiebung um Elementarschritte eine neue Lage der Reflexionspunkte vorgegeben wird, zu jedem Reflexionspunkt für jeden benachbarten Strahler Amplitude und Phase bestimmt wird, und durch vektorielle Addition dieser Signale daraus die Steuersignale für die Amplituden- und Phasensteuerung der Strahler zur Simulierung der Lage des Radarziels abgeleitet werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß die Phasenpolarität von zumindest einem der drei Strahler für den Reflexionspunkt umgekehrt wird, welcher außerhalb der eine Dreieckmasche bildenden Strahler liegt.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß zu jedem Zeitpunkt der Wellenfront mit Hilfe einer Gruppe von lediglich vier benachbarten Strahlern in den Ecken von zwei in der Gesamtanordnung (14) benachbarten dreieckigen Maschen erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, bei dem die durch jeden Strahler (18) gesendeten Signale in der Amplitude und/oder in der Phase diskontinuierlich eingestellt werden, dadurch gekennzeichnet, daß die Frequenz dieser Modulation synchron mit einer Umschaltfrequenz der Schaltungen des getesteten Gerätes erfolgt, um die diskontinuierliche Art und Weise der Modulation für letzteres zu maskieren.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet,
daß für jeden Reflexionspunkt (PB_j) die Relativamplitude des Signals jedes Strahlers einer Masche, das zur Simulation der von diesem Reflexionspunkt ausgehenden Strahlung beiträgt, und die differentielle Phase der von diesem Reflexionspunkt ausgehenden Strahlung in bezug auf den Strahlungsschwerpunkt des komplexen Zieles bestimmt werden,
daß die Summe der Vektoren gebildet wird, mit welchen die Strahler der Masche zur Simulation der Gesamtheit der Reflexionspunkte beitragen,
und daß die Amplitude und die Phase des von einem Strahler abgegebenen Signals in Abhängigkeit von den Parametern des so für jeden Strahler bestimmten Summenvektors bestimmt werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß alle Strahler der Masche aus einem Höchstfrequenzgenerator gespeist werden, dessen Emission in Abhängigkeit von der simulierten Bewegung des vom getesteten Gerät aus anvisierten Strahlungsschwerpunktes des komplexen Zieles moduliert wird.

7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitlich aufeinanderfolgenden Werte der Amplitude und der Phase jedes Strahlers für die Simulation jedes hellen Punktes auf diskontinuierliche Weise in Abhängigkeit von der Entwicklung des letzteren und mit einer Frequenz bestimmt werden, die größer ist als die zulässige maximale differentielle Dopplerfrequenz zwischen den Reflexionspunkten und dem Strahlungsschwerpunkt des simulierten komplexen Ziels.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitude der durch jeden Strahler der Gruppe abgestrahlten Signale zeitlich kontinuierlich moduliert wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Entwicklung der Reflexionspunkte aus diskreten Informationen definiert wird, die schrittweise mit einer relativ niedrigen Taktfrequenz geliefert werden, und daß aus diesen Informationen durch Extrapolation mit einer höheren Taktfrequenz die Amplituden- und Phasenparameter der Strahlung jedes Strahlers bestimmt werden, die die Entwicklung der Reflexionspunkte simulieren.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9 zur Simulation der durch ein komplexes Ziel ausgesandten Strahlung, dadurch gekennzeichnet, daß in jeder Etappe der Entwicklung der Reflexionspunkte dieses Zieles eine Masche bestimmt wird, die von der Visierlinie des Strahlungsschwerpunktes des Ziels durchsetzt wird, und daß die in den Knotenpunkten der bestimmten Masche angeordneten Strahler für die Simulation der Entwicklung des Ziels während dieser Simulationsphase ausgewählt werden.

11. Vorrichtung zum Prüfen eines Radargerätes, das gegenüber einem Feld so angeordnet ist, daß es einen Teil wenigstens dieses Feldes mit seinem elektromagnetischen Beobachtungsfeld erfaßt, wobei das Feld eine Vielzahl im wesentlichen punktförmiger Strahler enthält, die in der Ebene des Feldes angeordnet sind, und mit einem Höchstfrequenzgenerator zum Ansteuern der Strahler, gekennzeichnet
durch Kopplungsseinrichtungen zum wahlweise Koppeln dieses Generators mit einer Gruppe (42) von zumindest drei Strahlern in den Knotenpunkten von einer oder mehreren benachbarten Maschen in dem Feld (14),
durch eine Schaltung für jeden der Strahler der Gruppe, die ein Dämpfungsglied (177 _j) und einen Phasenschieber (178 _j) enthält,
und durch Steuereinrichtungen (66) für das Dämpfungsglied und den Phasenschieber jedes Strahlers der Gruppe, die geeignet sind, die Amplitude und die Phase der Strahlung jedes Strahlers dieser Gruppe sich entwickeln zu lassen, um eine komplexe Wellenfront zu erzeugen, die die Verschiebung der Reflexionspunkte eines Ziels in dem Beobachtungsfeld des getesteten Radargerätes innerhalb einer Masche simuliert.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, gekennzeichnet, durch Steuereinrichtungen für den Höchstfrequenzgenerator zum Simulieren der Entwicklung des Massenmittelpunktes der Reflexionspunkte eines Ziels, insbesondere in der Entfernung und in der Geschwindigkeit, in der Visierlinie des getesteten Radargerätes.

13. Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet,
daß die Einrichtungen zur Steuerung der Dämpfungsglieder und der Phasenschieber Einrichtungen enthalten, die auf die Entwicklung von mehreren Reflexionspunkten, welche ein komplexes Ziel bilden, ansprechen, um in Abhängigkeit von dem differentiellen Doppler-Effekt jedes dieser Reflexionspunkte in bezug auf den Massenmittelpunkt des komplexen Ziels für jeden der Strahler der gewählten Gruppe die Kenndaten eines Strahlungsvektors zu bestimmen, der dem Amplituden- und Phasenbeitrag dieses Strahlers zur Simulation der durch den entsprechenden Reflexionspunkt abgestrahlten Welle entspricht,
und daß Einrichtungen zum Summieren der so bestimmten Beitragsvektoren für jeden Strahler vorhanden sind, um die Signale zur Steuerung des Dämpfungsgliedes und des Phasenschiebers zu bestimmen, die jedem der Strahler der gewählten Gruppe zugeordnet sind.

14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur Simulation der Parameter, die die schrittweise Entwicklung der komplexen Reflexionspunkte des Ziels bestimmen, und durch Einrichtungen zur Extrapolation mit höherer Frequenz innerhalb jedes Schrittes der Entwicklung der Amplitude und der Phase der Strahlung aus jedem der Strahler der gewählten Gruppe.

15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, gekennzeichnet durch Einrichtungen zur kontinuierlichen Modulation der Steuerung des jedem Dämpfungsglied zugeordneten Strahlers in Abhängigkeit von der durch die Steuereinrichtungen bestimmten Amplitudenentwicklung.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinrichtungen der jedem der Strahler der gewählten Gruppe zugeordneten Phasenschieber mit einer Frequenz diskontinuierlich arbeiten, die mit der Umschaltfrequenz der Schaltungen des getesteten Radargerätes synchron ist.