DE3333573A1

DE3333573A1 - Radarsender

Info

Publication number: DE3333573A1
Application number: DE19833333573
Authority: DE
Inventors: Richard A. Concord Mass. Campbell
Original assignee: Raytheon Co
Current assignee: Raytheon Co
Priority date: 1982-09-20
Filing date: 1983-09-16
Publication date: 1984-04-19
Also published as: IT1170499B; FR2533319A1; GB2127244A; IT8348984A1; JPS59131184A; FR2533319B1; IT8348984A0; US4591859A; CA1209231A; GB8322897D0; GB2127244B

Description

Raytheon Company, l4l Spring Street, Lexington, Mass. 02173 ι Vereinigte Staaten von Amerika

Radarsender

Die Erfindung betrifft einen Radarsender.

Auf dem Gebiet der Radargegenmaßnahmen besteht ein wachsender Bedarf an Sendern mit größerer Bandbreite, größerer Frequenzbeweglichkeit und niedrigerem Rauschen. Um eine größere Frequenzbeweglichkeit zu erzielen und gleichzeitig verschiedene Wellenformen zu erzeugen, wurden Senderschaltungen entwickelt, deren Mikrowellenquellen eine Kombination von zwei oder mehr getrennten Mikrowellengeneratoren umfassen. Die Ausgangssignale dieser Mikrowellengeneratoren werden kombiniert und in vergleichsweise .breitbandigen Verstärkern verstärkt, bevor sie ausgestrahlt werden. Es ist mit derartigen Senderschaltungen zwar möglich, eine große Betriebsbandbreite zu erzielen; dabei treten jedoch Störsignale und relativ große Rauschpegel auf. Die Störsignale sind InteniiOdulationsprodukte, die dadurch entstehen, daß die Ausgangs?!-

gnale von zwei oder mehr getrennten Mikrowellengeneratoren kombiniert werden. Da diese Störsignale in die große Betriebsbandbreite des Senders fallen, ist es schwierig sie durch filtern zu eliminieren. Das führt dazu, daß die Stör signale die Reinheit der ausgestrahlten Wellenform beeinträchtigen .

Was das Problem des größeren Senderrauschens betrifft, muß eine Unterscheidung getroffen werden zwischen "Gleichtakt" Rauschen, d.h. dem Rauschen, das sowohl in den gesendeten als auch in den lokalen Oszillatorsignalen vorhanden ist, und "Nichtgleichtakf-Rauschen, d.h. dem Rauschen, das in den Sendeverstärkern erzeugt wird. Während Gleichtakt-Rauschen zumindest teilweise eliminiert werden kann, führen die für die Frequenzbeweglichkeit erforderlichen großen Momentanbandbreiten zu Verstärkern, die im Vergleich zu Verstärkern für Schmalbandbetrieb größeres Nichtgleichtakt-Rauschen aufweisen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen breitbandigen, frequenzbeweglichen Radarsender zu schaffen, dessen Nichtgleichtakt-Rauschen demgegenüber erheblich verringert ist; es ist ferner ein Anliegen der Erfindung, einen breitbandigen Radarsender zu schaffen, in welchem unerwünschte Mischprodukte verringert sind.

Diese Aufgabe wird durchweinen Radarsender mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 gelöst.

Bei dem Radarsender gemäß der Erfindung wird das ausgestrahlte Signal von einem spannungsgesteuerten Oszillator (VCO) erzeugt, dessen Bandbreite das gewünschte Betriebsband abdeckt. Ein Verstärker hebt das AusgangssignaJ des spannungsgesteuerten Oszillators auf den erforderlichen Leistungspegel an und eine Signalprobe des Ausgangssignals des Verstärkers wird heruntergemischt und zur Steuerung

des Oszillators rückgekoppelt, wodurch das auftretende Nichtgleichtakt-Geräusch abgeschwächt wird.

Im folgenden sei die Erfindung anhand der Zeichnung näher erläutert:

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt ein Blockschaltbild eines Breitbandsenders gemäß der Erfindung.

Der in seiner Gesamtheit mit 10 bezeichnete Radarsender umfaßt einen breitbandigen spannungsgesteuerten Oszillator VC011, der die primäre Signalquelle bildet. Das Ausgangssignal des Oszillators VC011 wird in zwei Verstärkern 13 und 15 verstärkt und über einen Richtungskoppler 17 der (nicht dargestellten) Radarantenne zugeführt. Eine Signalprobe des gesendeten Signals wird über ein Dämpfungsglied 19 einem Abwärtsmischer 21 als Eingangssignal zugeführt. Das zweite Eingangssignal des Mischers 21 liefert ein frequenzbeweglicher Hauptoszillator 23 bezogen. Dieser Hauptoszillator 23 liefert auch das erste lokale Oszillatorsignal Ϊ* für den (nicht dargestellten) Radarempfänger. Der Mischer 21 mischt das Senderausgangssignal F₁ auf ein erstes Zwischenfrequenzsignal F₂ herunter, wobei Fp=F₁-f,.. Das erste Zwischenfrequenzsignal des Mischers 21 gelangt über einen Richtungsisolator 25 und ein Tiefpaßfilter 27 zu einem zweiten Abwärtsmischer 29. Das zweite Eingangssignal dieses zweiten Abwärtsmisohers 29 stammt von einem lokalen Oszillator 31, der ein Signal mit der Frequenz f~ erzeugt. Der lokale Oszillator 31 liefert ferner das zweite Lokaloszillatorsignal für den (nicht dargestellten) Radarempfänger. Der Mischer 29 mischt die erste Zwischenfrequenz auf eine zweite Zwischenfrequenz F, herunter, wobei F,=Fp-fp. Das aus dem Mischer 29 stammende zweite Zwischenfrequenzsignal gelangt über einen Richtungsisolator 33 und ein Tiefpaßfilter 35 zu einem Phasendetektor 37· Dessen zweites Eingangssignal wird von einerr, Signal generator

-X- (ο

39 erzeugt und hat die Frequenz f^. Das "Fehler"-Ausgangssignal des Phasendetektors 37 gelangt über einen Schleifenverstärker 41 al-s Steuersignal zu dem spannungsgesteuerten Oszillator 11.

Man erkennt, daß die vorangehend beschriebenen Elemente eine phasenstarr verriegelte Regelschleife (PLL-Schaltung) für den spannungsgesteuerten Oszillator VCO11 bilden. Das in dem spannungsgesteuerten Oszillator VCO11 und den Verstärkern 13 und 15 erzeugte Nichtgleichtakt-Rauschen wird um einen Betrag reduziert, der der offenen Schleifenverstärkung der phasenstarren Regelschleife entspricht.

Es ist ferner erkennbar, daß durch die Verwendung der Abwärtsmischer in der Regelschleife auch die Erzeugung von störenden Hischprodukten verringert wird. Abwärtsmischer liefern bei gleicher Frequenz Störsignale mit niedrigerem Pegel als Aufwärtsmischer. Ein herkömmlicher Sender mit Aufwärtsmischern arbeitet beispielsweise mit folgenden Frequenzbeziehungen:

(2) F₂^f₁=F₁ , so daß

(3) f₁₊f₂+f^F_v

D:e betrachtete Senderschaltung, die mit Abwärtsmischern arbeitet, führt hingegen folgenden Umwandlungsprozeß aus: (ώ) F₁-^₁=F-,

(;■·) ^F ₂-^f2:^=JV^f3' ^{so daß}

(e) F₁-^f^3.

Die Gleichungen (1) und (5) sind äquivalent. Auch die Gleichungen (2) und (4) sind äquivalent. Das Abwärtsmischen gemäß Gleichung (4) und (5) erzeugt jedoch weniger unerwünschte f'iischprodukte als das Aufwärts-nischen gemäß Gleichung (1) upd (2).

Die Pegelverringerung der unerwünschten Mischprodukte wird durch die Verwendung vergleichsweise einfacher Tiefpaßfilter erleichtert, mit welchen unerwünschte Signale unterdrückt werden. Es sei beiläufig erwähnt, daß die Richtungsisolatoren 25 und 23 zwischen den Tiefpaßfiltern 27 bzw. 35 und den Mischern 21 bzw. 29 sicherstellen, daß letztere nicht mit reaktiven Belastungen abgeschlossen sind. Außerdem sei erwähnt, daß der spannungsgesteuerte Oszillator VCO11 als Schmalbandfilter wirkt und Störsignale unterdrückt, da er mit der phasenstarren Regelschleife über den Verstärker 41 verbunden ist, der eine schmalbandige Einrichtung darstellt.

Es wurde bereits darauf hingewiesen, daß der spannungsgesteuerte Oszillator VCO11 die primäre Signalquelle für den Sender 10 bildet. Als solche ist er in ADhängigKeit von einer externen Frequenzsteuerung über die ges-öir.te Beweguncsbandbreite abstimmbar. Der Hauptoszillator 23 ist - ebenfalls in Abhängigkeit von der Genannten Frequenzsteuerung über denselben Bandbreitenbereich abstimmbar. Der Signalgenerator 39 moduliert die ausgestrahlte Wellt ir.it dem gewünschten Signal. Diese Modulation kann beispielsweise eine sinusförmige oder lineare Frequenzmodulation sein.

Die Erfindung ist selbstverständlich nicht au; das vorangehend beschriebene Ausführungsbeispiei beschränkt. Wem. der Bildentzerrerverstärker 41 z.E. mit einen. Abtaut- und Haltekreis ausgestattet ist, mittels dessen die VCO-Frequenz gehalten wird, solange kein Senderausgangssignal vorhanden ist, kann der Sender in einem Hochleistungs-Puls-Dopplerradar verwendet werden. In ähnlicher Weise kann der Sender in einem sogenannten Zwitscherradar verwendet werden, wenn am Ausgang des Bildentzerrerverstärkers eine Gleichstrorc-Rückstellschaltung vorgesehen ist, mittels derer der spannungsgesteuerte Oszillator VCO aui die Frequenz der Zwitscher-Vorderf1anke zurückaefuhrt wire.

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Leerseite

Claims

Patentansprüche

'. Iy Radarsender, ge-kennzeichnet durch

a) einen spannungsgesteuerten Oszillator (11) zur Erzeugung eines Hochfrequenzsignals, dessen Frequenz innerhalb eines vorbestimmten Frequenzbandes liegt/

b) einen Bandpaßverstärker (13/ 15) für das Hochfrequenzsignal am Ausgang des spannungsgesteuerten Oszillators (11) zur Anhebung dieses Signals auf einen vorbestimmten hohen Pegel,

c) Mittel zur Gewinnung einer Signalprobe aus dem Hochfrequenzsignal am Ausgang des Bandpaßverstärkers und zum Abwärtsmischen dieser Signalprobe derart, daß ein entsprechendes Signal mit niedrigerer Frequenz und einem vorbestimmten niedrigen Pegel entsteht, sowie

d) eine phasenstarr verriegelte Regelschleife, die durch das entsprechende Hochfrequenzsignal mit einem niedrigen Pegel und ein niederfrequentes Referenzsignal beeinflußbar ist und die zur Erzeugung eines Frequenzsteuersignals für den spannungsgesteuerten Oszillator (11) dient.
2. Radarsender nach Anspruch !,dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Abwärtsmischen einen ersten frequenzbeweglichen Oszillator (23) und einen Mischer (21) zur Erzeugung eines ersten Zwischenfrequenzsignals (F₂) umfassen, das dem Hochfrequenzsignal am Ausgang des Bandpaßverstärkers entspricht, wobei die möglichen Frequenzen am Ausgang des ersten frequenzbeweglichen Oszillators (23) innerhalb der Bandbreite des Verstärkers liegen.
3· Radarsender nach Anspruch 2, d a d u r c h gekennzeichnet, daß die Mittel zum Abwärtsmischen ferner einen zweiten Oszillator (31) mit fester Frequenz sowie einen Mischer (29) zur Erzeugung eines zweiten Zwischenfrequenzsignals (F^) umfassen, das dem ersten Zwischenfrequenzsignal (Fp) entspricht.
4. Radarsender nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die phasenstarr verriegelte Regelschleife einen ReferenzoszMlator (39) sowie einen Phasendetektor (37) zur Erzeugung des Frequenzsteuersignals für den spannungsgesteuerten Oszillator (11) umfaßt, wobei der Phasendetektor (37) durch das Ausgangssignal des Referenzoszillators (39) und das zweite Zwischenfrequenzsignal (F,) beaufschlagt wird.