DE1591219A1 - Verfahren zur Aufloesung der Mehrdeutigkeiten bei der Bestimmung der Dopplerfrequenz und der Entfernung bei einem kohaerenten Impuls-Doppler-Radargeraet - Google Patents

Description

Dipl.-Ing. Heinz ölaessen

Patentanwalt

7, Stuttgart - 1

Eotebühlstraße 70,

ISE/Reg. 3737

G-. M. E. van den Broek d ¹O "br en an
J.F.M.M.E.Mercier 21-1

INTERNATIONAL STAIIDAKD ELEKOTRIÖ CORPORATION, NEW YORK

"Verfahren zur Auflösung der Mehrdeutigkeiten bei der Bestimmung der Dopplerfrequenz und der Entfernung bei einem kohärenten Impuls-Doppler-Radargerät"

Die Priorität der Anmeldung Nr. PV 77 058 vom 21.September 1966 in Frankreich ist in Anspruch

genommen ₀

Die Erfindung bezieht sich auf Verbesserungen für kohärente Impuls-Doppler-Radaranlagen, insbesondere auf solchen Radaranlagen zugeordnete Auswertungsmittel, die es einerseits ermöglichen, aus den empfangenen Echosignalen 'die von Festzielen herrührenden Signale zu eliminieren, andererseits, wenn erforderlich, aus den Echosignalen Informationen über die Position und die Radialgeschwindigkeit von beweglichen Zielen an der äussersten Grenze der Reichweite des Radargerätes zu gewinnen»

Radaranlagen zur Auffindung und Unterscheidung von beweglichen Zielen aus Pest zielen auf G-rund des Dopplereffektes sind seit langer Zeit bekannt. Insbesondere sind Impulsradaranlagen bekannt, bei denen die Phasenverschiebung zwischen ausgesendetem Impuls und empfangenem Impuls ausgenutzt wird, die bei der Reflexion an beweglichen Zielen zv/ischen der einen Impulsperiode zur nächstfolgenden auftritt. Dabei wird stets die Phase des

7.9.1967 ORIGINAL INSPECTED

Ktz/Fz

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ausgesendeten Impulses gespeichert und davon mit der Phase des empfangenen Impulses vergl i.chen. Diese Phasenverschiebung ist von der einen Impulsperiode zur nächsten konstant, wenn die Impulse an Festzielen reflektiert werden, sie ändert sich jedoch linear mit der Zeit, wenn die Wellen von Zielen, die eine konstante Radialgeschwindigkeit in Bezug auf die Radarantenne haben, reflektiert werden. Wenn man nun als Bezugssignal die hinsichtlich der Phase gespeicherte ausgesendete Welle einerseits und die Echosignale andererseits einem Phasendetektor zuführt, so erhält man im Falle von Festzielen Impulse von konstanter Amplitude, für den Pail von beweglichen Zielen Impulse veränderlicher Amplitude, wobei sich die Amplitude sinusförmig mit einer Frequenz f^ ändert» Diese Frequenz f, wird Dopplerfrequenz genannt; sie steht mit der Radialgeschwindigkeit ν und der ausgesendeten Wellenlänge λ

2v
in der Beziehung f ,= .

Das Impulsspektrum bei konstanter Amplitude (bei Festzielen) besteht aus einer Reihe von diskreten Frequenzen F, 2F ...nF, wobei F die Impulswiederholungsfrequenz ist, während das Frequenzspektrum bei variabler Amplitude (bei beweglichen Zielen) aus einer Anzahl von Frequenzen vom Typ nF + f ·, besteht. Um nun die Festzielen entsprechenden Signale zu eliminieren, können die Ausgangssignale des Phasendetektors einem Filter eingegeben werden, dessen Durchlassbereich zwischen ο und P/2 liegt; die Festzielen entsprechenden Signale werden dann eliminiert, während Signale, die beweglichen Zielen entsprechen, durch das Filter hindurchgehen., Tatsächlich sind die Spektren der Signale am Ausgang des Phasendetektors recht kompliziert, denn sie enthalten noch eine Reihe von Frequenzen nF + f . die infolge von !Instabilitäten in den Schaltungen (Oszillator, Modulator) infolge der Antennenrotation, durch Zufallsbewegungen von an sich festen Zielen, z.B. durch vom Wind bewerte Bäume, etc. entstehen können. Diese Umstände sind der Grund dafür, dass als Bandfilter ein sogenanntes HTI-Filter vorgesehen ist, dessen untere Grenzfrequenz f ist. Es ist dann möglich, alle

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Festsielechos praktisch zu eliminieren. Mit einem solchen System werden aber auch Signale von bewegten Zielen eliminiert, deren Radialgeschwindigkeit einer Dopplerfrequenz f, entspricht,- die durch die Bezielung nF-f <f,<nF + f_n gegeben ist. Diese Radialgeschwindig-

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keiten, die gewöhnlich als "Blindgeschwindigkeiten" bezeichnet werden, entsprechen bewegten Zielen, die in gewissen Fällen einen nicht unbeträchtlichen Teil von der Gesamtheit der beweglichen Ziele darstellen, deren Geschwindigkeit zu bestimmen ist.

Die Ausgangssignale des Bandpassfilters entsprechen also beweglichen Zielen, von denen einzig und allein Frequenzen nF + fr, in den Durchlassbereich fallen, was bedeutet, dass die Ordnungszahl η bei der Frequenzreihe unbekannt ist und dass also die Dopplerfrequenz f^ ni-cht bestimmt werden kann. Diese nicht bestehende Möglichkeit zur Bestimmung der Dopplerfrequenz wird gewöhnlich als "Mehrdeutigkeit bei der Bestimmung der Dopplerfrequenz" genannt.

Es besteht weiterhin eine Mehrdeutigkeit in Bezug auf die Messung der Entfernung, die daraus resultiert, dass ein zur Zeit t- in einer Impulsperiode der Dauer T empfangenes Echosignal von einem Ziel stammen kann, das in einer Entfernung d-j, d. +D ... d^ + aD gelegen ist, wobei dieses Ziel den letzten ausgesendeten Impuls (d..) oder den vorhergehenden (d^+D) oder sogar irgend einen der vorher ausgesendeten Impulse (d.,+aD) reflektiert haben kann. Der Wert a ist eine ganze Zahl, und D bedeutet den maximalen Entfernungsbereich (D=—ρ )

des Radargerätes. Diese Entfernungs-Mehrdeutigkeit ist nicht störend, wenn die von Zielen jenseits des maximalen Entfernungsbereiches kommenden Echosignale schwach sind und unter dem aufnehmbaren Schwellwert liegen. Eine solche Entfernungs-Mehrdeutigkeit kann beispielsweise dann auftreten, wenn die ausgesendete Leistung sehr gross ist oder wenn Ziele in relativ geringer Entfernung von der Radarantenne aufgenommen werden sollen. In solchen Fällen können tatsächlich solche, als Sekundär-Echos bezeichneten Signale auftreten, die von Zielen kommen, die den vorletzten ausgesendeten Impuls reflektiert haben und die dann so erscheinen, als ob sie den zuletzt ausgesendeten Impuls reflektiert haben.

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Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein kohärentes Impuls-Doppler-Radargerät zu schaffen, bei dem weder Blindgeschwindigkeiten noch Mehrdeutigkeiten hinsichtlich der Dopplerfrequenz und der Entfernung auftreten; dazu ist es notwendig, am Ausgang des MTI-Filters die Dopplerfrequenz f, einschliesslich ihres Vorzeichens zu bestimmen, um daraus Werte für' die Geschwindigkeit einschliesslich deren Vorzeichen ableiten zu können.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss dadurch gelöst, dass die Wiederholungsfrequenz der ausgesendeten Impulse gemäss einer Zeitfunktion um einen Mittelwert periodisch verändert wird, insbesondere gemäss der G-außschen Kurve. Die Auswertung der Dopplersignale erfolgt mit Mitteln der Digitaltechnik..

Die Erfindung wird an Hand von !Figuren näher erläutert, von denen Fig«1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines kohärenten Impuls-' Doppler-Radargerätes darstellt; in den Figuren 2 bis 6 sind Frequenzspektren dargestellt, wie sie bei einem kohärenten Impuls-Doppler-Radargerät auftreten, wenn die Wiederh.olungsfreq.uenz der Impulse konstant ist;

in den Figuren 7, 12, 13 und 14 sind Signalspektren bei nicht-konstanter Wiederholungsfrequenz der Impulse gezeichnet; Fig.8 ist das Blockschaltbild eines kohärenten Impuls-Doppler-Radargerätes, bei dem die Prinzipien der Erfindung angewendet sind; in Fig. 9 sind einige Signaldiagramme gezeichnet; Fig.10 zeigt einen Doppler-Kanal als Blockschaltbild und in Fig.11 ist die Organisation des Speichers M (Fig.8) dargestellt.

In Fig*1 ist als Blockschaltbild ein kohärentes Impuls-Doppler-Radargerät in konventioneller Ausführung dargestellt. Es enthält eine für Senden und Empfang benutzte Antenne 20, einen Sender 22, der Hochfrequenzimpulse liefert, die über einen speziellen Hochfrequenzsehalter 21 - allgemein als Duplexer bezeichnet - der Antenne 20 zugeleitet werden. Die auf die ausgesendeten Impulse empfangenen Eohos werden über den Duplexer 21 einer Mischstufe 23 augeleitet, der auch die Ausgangssignale eines Misohoszillators eingegeben werden. Die Ausgangssignale der Misohstufe 23 werden dem.

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Eingang eines Zwischenfrequenzverstärkers 26 zugeleitet. Das Ausgangssignal des Mischoszillators 24 wird auch einer zweiten Mischstufe 25 eingegeben, die auoh während des Andauerns des ausgesendeten Radarimpulses das vom Sender 22 gelieferte Hochfrequenzsignal empfängt. Der zwischenfrequente Impuls aus der Mischstufe 25 wird zu Beginn einer jeden Impulsperiode dazu "benutzt,'um einen Oszillator 8 anzustossen, dessen zwischenfrequentes Ausgangssignal mit dem ausgesendeten Radarimpuls eine feste Phasenbeziehung hat» Der Oszillator 8 (Kohärenzoszillator) wird also in dieser Weise zu Beginn einer jeden Impulsperiode angestossen und kurz vor deren Ende wieder gestoppt. Das Ausgangssignal des Kohärenzoszillators 8 wire zwei Phasendetektoren 4 und 3 direkt bsw. über ein 90° Phasenglied 9 zugeführt, denen beiden auch die Ausgangsimpulse des Zwischenfrequenzverstärker 26 eingegeben werden.

Die Arbeitsweise der Schaltungen 8, 9» 3 und 4 geht wohl am besten aus den Gleichungen für die einzelnen Signale hervor. Wenn das ausgesendete Hochfrequenzsignal die Form sin 2*f₀ t hat, wobei f₀ die Frequenz des Hochfrequenzsignales bedeutet, dann kann das empfangene Signal, das durch Reflexion an einem beweglichen Ziel mit der Radialgeschwindigkeit ν geschrieben werden*

sin [ 2*(f₀ + f_d) t - ]=> sin[2*(f₀ + f_d) t - θ] ,

wobei f^ die Dopplerfrequenz und ο die lichtgeschwindigkeit ist; die Vorzeichen + bzw. _ besagen, daß das Ziel sich auf die Radarantenne zu bzw. von ihr weg bewegt. Am Ausgang des Zwischenfrequenzverstärker 26 entsteht ein Signal von der Form

sin f 2n(f_m + f_d) t - θ] ,

wobei f die mittlere Zwischenfrequenz bedeutet. ,

Das Signal am Ausgang des Phasendetektors 4 kann geschrieben werden !

als ⁱ

sin (+ 21Tf^t -O) ...... (1), wenn der Kohärenzoszillator θ

ein Signal sin 2xf t liefert. Das Ausgangssignal des Phasendetektors|

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dagegen hat die Form:

sin ( + 2« f_dt - G + - ) = cos (+ 2X f _&t - C ) .., (2),

. wenn das Ausgangssignal des Phasengliedes 9 als

sin (2<f_mt + -γ ) = cos (2t ft) geschrieben wird.

Die Phasendetektoren 3 und 4 liefern also zwei Komponenten des Doppler' signales, die senkrecht zueinander stehen. Die Kenntnis dieser beiden Komponenten ermöglicht, die Bewegungsrichtung des beweglichen Zieles zu bestimmen, d.h.» also, ob es sich der Eadarantenne nähert oder von dieser entfernt. Die Ausgangssignale der beiden Phasendetektoren 4 und 3 werden im laufe der weiteren Beschreibung der :_:0 einfacheren Schreibweise wegen sin a bzw. cos a genannt, entsprechend den obigen Gleichungen (1) und (2).

TJm die Möglichkeit der Bestimmung der Dopplerfrequenz an Hand der obigen Gleichungen zu zeigen, ist die Wiederholungsfrequenz der ausgesendeten Impulse ausser Acht gelassen worden, \-renn man diese aber in Betracht zieht, ist das Ausgangssignal der Phasendetektoren 3 und 4 komplizierter, und für den Fall eines Festzieles in Fig.2 darge-■•^; stellt, in der die Amplituden über der Frequenz aufgetragen sind. Das Spektrum ist im Falle von Rechteckimpulsen mit der Einhüllenden von Frequenzen nF gegeben durch eine Kurve sin ic Fr/TFr, wobei r die Dauer der ausgesendeten Impulse bedeutet.

Fig.3 zeigt unter den gleichen Bedingungen das Spektrum des Signales von einem beweglichen Ziel; es wird durch eine Anzahl von Frequenzen der Form nF +, f, dargestellt, die im Falle von Rechteckimpulsen auch durch die Einhüllende sin¹* Fr/« Fr begrenzt sind.

In Wirklichkeit sind die Frequenzspektren (Ausgangssignale der Phasendetektoren 3 und 4), jedoch bedeutend komplizierter, und im Falle von Festzielen in Fig.4i im Falle von beweglichen Zielen in Fig.5 darge- . stellt. In den Figuren 4 und 5 sind nur einige der Frequenzen der Figuren 2 und 3 wiedergegeben, und die Breite der Frequenzreihen, d.h. die Breite der Einhüllenden der Frequenzen nF + f_Q ist mit 2 f_c angegeben, wobei f_Q durch die Instabilität der Schaltungen und die Antennenrotation eingebracht wird.

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Fig.6 zeigt das Frequenzspektrum eines Signales, das durch Überlagerung der Signale von einem festen und einem beweglichen Ziel entstanden ist, d.h.. dieses Frequenz Spektrum ist enstanden durch Überlagerung der Spektren der Figuren 4 und 5. Fig.6 macht dautlich, daß es unmöglich ist, die Dopplerfrequenz zu bestimmen, wenn diese in der Hähe der Widerholungsfrequenz oder eines ganzen Vielfachen der ausgesendeten Impulse liegt; in diesem Fall sagt man, es sind Blindgeschwindigkeiten vorhanden. Fig.6 zeigt auch, daß Echos von zwei beweglichen Zielen mit.den Dopplerfrequenzen f-=f^(entsprechend f^ in "Fig.6) und fg=!¹-^» beispielsweise, das gleiche Frequenz Spektrum gemäß Fig.6 haben, und daß es unmöglich ist, eindeutig die Dopplerfrequenz zu bestimmen; man sagt, es besteht eine Mehrdeutigkeit bei der Bestimmung der Dopplerfrequenz.

Infolge der Aussendung' der Radarimpulse mit konstanter Wiederholungsfrequenz besteht auch eine Mehrdeutigkeit bei der Entfernungsmessung; das ist klar, wenn man Ziele unter dem gleichen Azimut-betrachtet, die jedoch um ein ganzes Vielfaches des Bntfernungsbereich.es des Radargerätes voneinander entfernt sind; die maximale Entfernung D

CT

(D = -W= ) bestimmt ja die Impulsperiode bzw. die Widerholungsfrequenz Es ist zu ersehen, daß Signale von solchen Zielen zur gleichen Zeit während der Impulsperiode empfangen werden. Diese Mehrdeutigkeit von Echosignalen (Sekundärechos) wird durch Ziele verursacht, die den zu vorletzt ausgesendeten Impuls reflektiert haben.

Zur Auflösung dieser beiden Mehrdeutigkeiten (Dopplerfrequenz und Entfernung) werden erfindungsgemäß Impulse in ungleiche» Zeitabständen ausgesendet; die Zeitabstände, variieren zu beiden Seiten einer Mittelwertes, der Pseudoperiode To genannt wird. Hierdurch wird deutlich, daß diese Methode dazu geeignet ist, die Entfernungsmehrdeutigkeit aufzulösen, weil Ziele unter dem gleichen Azimut, die voneinander um ein ganzzahliges Vielfaches der Maximalentfernung D =»■ entfernt sind, Signale an verschiedenen Stellen, d.h. Zeitpunkten, in den einzelnen Impulsperioden erzeugen; die Mehrdeutigkeit wird aufgelöst, indem eine Integration der Signale vorgenommen wird, die in mehreren aufeinanderfolgenden Impulsperioden zur gleichen Zeit auftreten. Die Art und Weise der Vornahme der Integration wird später noch beschrieben werden. Es ist aber auch möglich, das Frequenzspektrum eir Reihe von Impulsen, deren Periode variiert, festzuatel

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insbesondere, wenn die Variation um einen Mittelwert To herum erfolgt; die Änderung um den Mittelwert To herum vollzieht sich gemäß der G-auß·sehen Kurve mit einem Hub Xo pro Zeiteinheit. Das Signalspektrum von Festzielen ist in Fig.12 dargestellt; ein solches Spektrum besteht aus einer Reihe von Frequenzen mit der größten Anplitude in der Nähe der Frequenz f= f„ und kleineren Signalamplituden

bei Frequenzen f + η Fo, wobei Fo= die mittlere Wiederholungsfrequenz darstellt. Das Gesetz, nacn⁰ dem die Abnahme der Amplituden sich vollzieht, wenn man die größte Amplitude mit 1 bezeichnet, kann durch die Formel

An= 1 - 20 ( f^ )²... (3)

dargestellt werden, wobei η die Ordnungszahl der einzelnen Signale bezeichnet; die Ordnungszahl der größten Amplitude ist dabei η = O. Es existiert auch ein ständiger Signalhintergrund, der die Form der Kurve 50 hat und dessen Pegel sich auf den Wert 1/ Vg einstellt, wobei g die Anzahl der ausgesendeten Radarimpulse bedeutet, die während der Zeit ausgesendet werden, die die Antennenachse benötigt, um die beiden 3dB-Punkte des Ant ennendi agramme s zu kreuzen.

Wenn ein bewegliches Ziel vorliegt, ergibt sich ein Spektrum für die empfangenen Signale, wie es in Fig.13 gezeichnet ist; dieses entspricht dem Spektrum eines Festzieles, das entsprechend der Dopplerfrequenz f^ des beweglichen Ziele« verschoben ist. Wenn die Signale von einem Festziel und einem beweglichen Ziel überlagert werden, so entspricht das Frequenzspektrum davon den überlagerten einzelnen Frequenzspektren; ein solches Spektrum ist in Fig.14 gezeigt, das Hintergrundsignal ist jedoch nicht eingezeichnet. Um das Spektrum der Ausgangssignale der Phasendetektoren zu erhalten, wird das Spektrum der Fig.14 einfach um die Linie der Frequenz f als Spiegelebene gespiegelt. Man erhält so ein Spektrum gemäß Fig.7» aus dem zu ersehen ist, daß mittels einer Amplitudenunterscheidung die Mehrdeutigkeit bei der Messung der Dopplerfrequenz aufgelöst werden kann und daß Blindgeschwindigkeiten nicht mehr vorhanden sind.

In den Figuren 4,5,6,7*12,15 und 14 ist die Breite der Frequenzreihen im Verhältnis zur in der Abszisse gewählten Skala vergrößert gezeichnet; in Wirklichkeit ist die Breite der Frequenzreihen in

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der Größenordnung von 100 Hz während die Wiederholungsfrequenz einige Tausend Hz "beträgt.

Ein spezielles Ausführungsbeispiel für ein kohärentes Impuls-Doppler-Radargerät unter Anwendung der Maßnahmen der Erfindung ist in Pig.S dargestellt. Einige Bauteile die gleichermaßen wie in Fig.i hier vorkommen, haben auch die gleichen Bezugszahlen, z.B. der Kohärenzoszillator 8, das Phasenglied 9 und die Phasen detektoren 3 und 4. Der Block 1 versinnbildlicht die Sende- und Empfangsschaltungen eines Impuls-Doppler-Radargerätes. Während jedoch in Fig.1 die Annahme gemacht wurde, daß die der Wiederholungsfrequenz entsprechenden Signale im Sender 22 erzeugt wurden, werden diese in Jig.8 von der Geräteeinheit H bereitgestellt und dann dem Block 1 zugeführt, um den Modulator des Senders zu steuern. Die G-eräteeinheit H erzeugt durch Auswahl aus einer Reihe von Impulsen mit statistischer Verteilung eine Anzahl von N Impulsen,deren Abstand sich entsprechend der G-auß'sehen Kurve um einen Mittelwert ändert; dieser Vorgang wird periodisch wiederholt. Es sei hervorgehoben, daß die wiederholte Aussendung einer Anzahl von statistisch verteilten Impulsen anstatt einer vollkommen statistisch verteilten Reihe von Impulsen das Frequenzspektrum des empfangenen Signales nicht verändert, vorausgesetzt, daß die Anzahl Ή nahe bei derjenigen Anzahl von Impulsen liegt, die während des Überstreichens des Zieles durch den Radarstrahl von dem Ziel reflektiert werden. Wenn To der Mittelwert des Abstandes zweier Impulse von den IT Impulsen ist, so ist der zeitliche Abstand zweier aufeinanderfolgender Impulse, z.B. des K-ten und des (K+1)-ten Impulses, gegeben durch To + Xj,, wobei Χ,, eine Variable ist, die positive und negative Werte annimmt; Xo ist die maximale Abstandsänderung der Impulse, und die jeweilige Änderung zwischen zwei Impulsen erfolgt entsprechend der G-auß'sehen Verteilung. Der Wert von Xo ist durch die Formel (3) bestimmt, und zwar entsprechend der Dämpfung, die für das erste Seitenband (Impuls f_Q+P₀ in Fig.12) erforderlich ist. Man ersieht, daß das Zeitintervall, das den Impuls mit der Ordnungszahl Ii, d.h. den letzten Impuls der Impulsfolge, von dem Impuls mit der Ordnungszahl N+1, d.h. dem ersten Impuls der Impulsfolge, trennt, durch To + X₁T gegeben ist. Man ersieht auch, daß der

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Mittelwert To der Impulsabstände und die Abstandsänderung X~ in der Weise gewählt werden müssen, daß das kleinste Zeitintervall zwischen zwei aufeinanderfolgenden Impulsen gleich oder größer ist, als das Zeitintervall zwischen den Radarimpulsen, das durch die Reichweite des Radargerätes bzw. den Entfernungsbereich bestimmt ist. Deshalb dürfen die zeitlichen Abweichungen der einzelnen Impulse, die ja von der Pseudoperiode To subtrahiert werden müssen, einen gewissen Wert nicht überschreiten, der bei dem hier beschriebenen Beispiel Xo ist. So können bei diesem Beispiel nur Ziele erfaßt werden, die innerhalb einer Zone von 30 km vom Radargerät liegen, was einer minimalen Impulsperiode von 200 MikroSekunden entspricht; man muß dann die Pseudoperiode To zu 250 Mikrosekunden wählen, wenn die maximale Abstandsänderung X 50 Mikrosekunden ist. Die Modifikation der Gauß'sehen Verteilung infolge der wiederholten Aussendung einer Impulsfolge .hat auf das SignalSpektrum von Echosignalen nur einen geringen Einfluß, wenn die Zeitabweichung der Impulse der Pseudoperiode To in negativer Richtung einen Maximalwert nicht überschreitet.

Die Ausgangssignale der Phasendetektoren 4 und 3» die den Signalen sin a und cos a entsprechen, werden in gleichen Schaltungen Es und Cs bzw. Ec und Cc (Pig.8) weiterverarbeitet, von denen wegen der Identität nur die Schaltungen Es und Cs' für die Signale sin a beschrieben werden. Die Signale sin a werden der Quantisierungssehaltung Es zugeführt, in der sie in aneinander anschliessende Teilsignale mit gleicher Dauer r zerlegt werden; jedes Teilsignal entspricht einer Entfernungszone. Bei dem hier beschriebenen Beispiel ist r zu 3,3 Mikrosekunden gewählt worden, so daß jedes Teilsignal einer Entfernungszone von 500 m Breite entspricht. Diese Dauer r entspricht der Dauer der ausgesendeten Radarimpulse und bestimmt die Genauigkeit und die Entfernungsauflösung des Radargerätes. Der Quantisierungsschaltung Es werden Taktimpulse der Frequenz 0,3 MHz (entsprechend 1/r) eines Taktgenerators H eingegeben. Die Ausgangssignale der Quantisierungsschaltung Es, das. sind die Teilsignale , werden dann in einem Coder C_ codiert, der für jedes der Teilsignale eine aus ρ Bit bestehende Binärzahl liefert, die die Amplitude des Teilsignales charakterisiert; bei dem hier beschriebenen Beispiel ist ρ = 9· Die für das Arbeiten des Coders Cs notwendigen Signale werden dem Taktgenerator H entnommen; ihre Frequenz ist so gewählt,

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daß die Codierung in weniger als 3,3 Mikrosekunden ausgeführt werden kann. Am Ausgang der Coder Cs und Cc erscheinen jeweils zwei aus ρ Bit bestehende Binärzahlen, die ein und derselben Entfernungszone entsprechen; die beiden Binärzahlen werden in einen Speicher M gleichzeitig eingespeichert, der bei diesem beschriebenen Beispiels ein Ferritkernspeicher mit 2 ρ Ebenen, m Zeilen und q Spalten ist; die ersten ρ Ebenen seien beispielsweise für das Signal sin a, die zweiten ρ Ebenen für" das Signal cos a vorgesehen. Die den während einer Impulsperiode empfangenen Echosignalen entsprechenden Binärzahlen werden aufeinanderfolgend in die Speicherelemente einer Zeile eingeschrieben; die Zeile enthält eine genügend große Anzahl von Speicherkernemum alle etwa empfangenen Echos speichern zu können. Wenn die Entfernungszone 30 km beträgt, muß die Anzahl der Speicherkerne, wenn die .einzelnen Teilbereiche 500 m sind, mindestens 60 sein. Die in der nächstfolgenden Impulsperiode empfangenen Signale werden in die zweite Zeile des Speichers M(I¹Xg.8) eingeschrieben, und so fort. Man ersieht, daß die einer bestimmten Entfernungszone entsprechenden Binärzahlen an den gleichen Stellen der einzelnen Zeilen eingeschrieben sind, so daß die in einer Spalte des Speichers M gespeicherten Binärwerte den zeitlichen Verlauf der Signale in jener bestimmten Entfernungszone wiedergeben. Da sich jedoch die Abstände zwischen den ausgesendeten Impulsen ändern, das Ein schreiben der Signale in die Zeilen des Sjeichers M aber immer zu dem gleichen Zeitmoment beginnt, d.h. zu Beginn der· Impulsperiode, so sind die in der gleichen Spalte der verschiedenen Zeilen eingeschriebenen Signale durch ungleiche Zeitintervalle getrennt, so daß Echos von Zielen in gleichem Azimut, die durch ein ganzzahliges Vielfaches der Reichweite D = -2^2 des Radargerätes voneinander getrennt sind, in verschiedene Spalten eingeschrieben werden, und höchstens etwas Rauschen verursachen. Auf diese Weise sind in einer Spalte keine Signale eingespeichert, die eine Entfernungsmehrdeutigkeit enthalten, so wie es bei konstanter Wiederholungsfrequenz der Fall ist. So wird die Entfernungsmehrdeutigkeit aufgelöst.Welche liindestanzahl von Zeilen vorgesehen werden muß, wird später noch beschrieben. Es sei dazu bemerkt, daß Echosignale, die 200 Mikrosekunden nach Aussenden eines Radarimpulses und vor Aussenden des folgend'-ι Impulses in den Speicher M nicht eingeschrieben werden.

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Wie später noch in Zusammenhang mit Pig.11 näher erläutert wird, sind die Schreib- und Lesesehaltungen für den Speicher M so ausgelegt, daß während einer Impulsperiode das Schreiben einer Zeile und das Lesen einer Spalte durchgeführt wird; das Schreiben der nächsten Zeile und das Lesen der folgenden Spalte wird in der nächstfolgenden Impulsperiode ausgeführt. Das Schreiben und Lesen wird von einer Schreib/Leseelektronik L gesteuert, deren Steuersignale wiederum aus den Signalen des Taktgenerators H abgeleitet werden.

Die Anzahl m von Zeilen, die der Speicher H haben muß, ist bestimmt durch die Anzahl der Signale, die von einem Ziel empfangen werden müssen, um den Dynamikbereich des Radargerätes zu erhalten; wenn also der Dynamikbereich beispielsweise 40 dB ist, müssen die Signale bis zu einer Dämpfung von 40 dB bezogen auf das stärkste Signal eingeschrieben werden, d.h. die Signale müssen während einer Zeit eingeschrieben werden, die der Zeit gleich ist, die der Radarstrahl bei der Antennenrdation bis zu einer Dämpfung von 2OdB benötigt. Wenn man annimmt, daß das Strahlungsdiagramm die From einer Gauß¹sehen Kurve hat, deren Breite bei den 3dB-Punkten bekannt ist, so ist die Zeit zwischen den zwei 20dB-Punkten 2,58 mal so groß wie die Zeit zwischen den beiden 3dB-Punkten, weil die, Zeit zwischen den 3dB-Punkten in direktem Zusammenhang steht mit der Breite des Strahlungsdiagrammes bei den 3dB-Punkten und der Rotationsg.eschwindigkeit der Antenne. Bei dem hier in Betracht gezogenen Beispiel erhält man für die Überstreichzeit bei den 20dB-Punkten einen Wert von 57 Millisekunden für eine Diagrammbreite von 4° bei den 3dB-Punkten und einer Antennenumdrehung in 2 Sekunden. Wenn man berücksichtigt, daß die mittlere Impulsperiode To den Wert 250 Mikrosekunden hat, so ist zu ersehen, daß vom gleichen Ziel mindestens 228 Echos empfangen werden können; dementsprechend muß die Zeilenanzahl m mindestens 228 sein. Um jedoch genormte Speichermittel benutzen zu können, wird man 256 Zeilen und q. =64 Spalten anstatt 60/

wählen

Man ersieht auch, daß die Zahl 228 auch für die maximal erforderliche Anzahl Ii von Impulsen einer Impulsfolge maßgeblich ist; in Wirklichkeit ist ihre Anzahl N jedoch kleiner; Experimente haben gezeigt, daß die Zahl HT = 16 Impulse, ja sogar noch weniger genügen, ohne daß sich das Signalspektrum der Echos wesentlich ändert.

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Infolge der Dauer einer Leseoperation eines Ferritkernes können die 256 Binärzahlen in einer Spalte nicht in einer Zeit, die gleich der mittleren Impulsperiode To ist, aufeinanderfolgend gelesen werden; es ist daher notwendig, die Organisation des Speichers M in einer Weise zu treffen, wie dies anhand von Fig.11 erläutert wird. Da überdies während einer Impulsperiode 256 Binärwerte zerstörend gelesen aber nur 60 Binärwerte geschrieben werden, ist es erforderlich, einen Teil der Binärwerte wieder zu schreiben.Zu diesem Zweck ist der Speicher Ii in vier Einheiten aufgeteilt (M1, M2, M3 und M4, Fig.11), von denen jede 18 Ebenen mit je 64 Spalten und 64 Zeilen enthält; jede der Speichereinheiten hat ihre eigene: Schreib/Leseelektronik, sodaß gleichzeitig in allen vier Speichereinheiten Operationen durchgeführt werden können. Die von 1 bis 256 nummerierten Zeilen des Speichers M sind auf die verschiedenen Speichereinheiten Ml bis M4 so verteilt, daß die erste Zeile die Zeile 1 der Speichereinheit M1, die zweite Zeile die Zeile 1 der Speichereinheit M2, die dritte Zeile die Zeile 1 der Speichereinheit M3 und die vierte Teile die Zeile 1 der Speichereinheit M4 ist; allgemein gesagt ist die Zeile 4s-3 die s-te Zeile der Speichereinheit M1, die Zeile 4s-2 ist die s-te Zeile der Speichereinheit M2, die Zeile 4s-1 ist die s-te Zeile der Speichereinheit M3> die Zeile 4s ist die s-te Zeile der Speichereinheit M4. Diese Aufteilung ist in Fig.11 dargestellt; die Spalten sind von 1 bis 64 nummeriert. Die während einer Impulsperiode auszuführenden Operationen sind folgende:

a) Schreiben von 64 Binärzahlen in eine Zeile;

b) Lesen von 256 Binärzahlen in einer Spalte;

c) Wieder-Einschreiben von 192 Binärzahlen.

Während vier aufeinanderfolgenden Impulsperioden werden im Speicher M folgende Operationen ausgeführt:

1) Während der ersten Impulsperiode: Schreiben der Zeilen 4a-3 der Speichereinheit M1 und Lesen der Spalte 4s-3(Modulo 64). Unter "4s-3 (modulo 64)" versteht man bekanntlich den Rest bei der Division der Zahl 4s-3 durch 64; die Division wird abgebrochen, um einen ganzzahligen Quotiejiten zu bekommen. Während eines jeden

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Zeitintervalles r = 3,3 KikroSekunden wird eine Binärzalil in die Zeile 4s-3 der Speichereinheit M1 geschrieben, und es v/erden gleichzeitig 4 Bit der Spalte 4a-3 (modulo 64) -gelesen und zv/ar mit einer Rate von 1 Bit pro Speichereinheit, wobei das Lesen bei den auf den Kreuzungspunkten der Spalten 43.-3(¹¹¹OdUIo 64) und der Zeile 4s-2 der Speichereiniieit ΓΙ2, der Zeile 4s-1 der Speichereinheit H3 und der Zeile 4s der Speichereinheit M4 gelegenen Werten beginnt. Die 64 zuerst gelesenen Binärwerte, d.h. 16 Werte pro Speichereinheit werden nicht wiedereinschrieben, während die 192 restlichen Binärwerte gelesen und dann wieder eingeschrieben werden. Da es jedoch nicht' möglich ist, mehr als zwei Operationen in ein- und derselben Speichereinheit während eines Zeitintervalles r = 3,3 Mikrosekunden durchzuführen, können die 48 Werte in der Speichereinheit M1, in die Zeile 4s-3 geschrieben wird, während der laufenden Impulsperiode nicht wiedereingeschrieben "werden; sie werden daher in einem Eegister festgehalten, um dann während der nächstfolgenden 3 Impulsperioden in Gruppen zu je 16 Werten wieder eingeschrieben zu werden, und zv/ar während der Zeit, die für das Lesen von den Werten, die nicht wiedereingeschrieben werden müssen, vorgesehen ist.

2) Während der zweiten Impulsperiode: Schreiben der Zeile 4s-2 der Speichereinheit M2 und Lesen der Spalte 4s-2 (modulo 64)oDie hier ausgeführten Operationen sind die gleichen, wie die unter 1) beschriebenen jedoch für die Speichereinheit M2_e

3) Während der dritten Impulsperiode: Schreiben der Zeile 4s-1 der Speichereinheit M3 und Lesen der Spalte 4s-1 (modulo 64).Wie bei der zweiten Impulsperiode tritt hier auch eine Vertauschung der Speichereinheiten M2 und M3 ein.

4) Während der vierten Impulsperiode: Schreiben der Zeile 4s der Speichereinheit M4 und Lesen der Spalte 4s (modulo 64). Alle Operationen gelten hier für die Speichereinheit H4·

Während der fünften Impulsperiode wird die Zelle 4(s+1)-3 in der Speichereinheit M1 geschrieben und die Spalte 4 (a+1)-3 (modulo 64) gelesen.

Wie in der Speichereinheit M1 so sind auch den Speichereinheiten M2,M3 und M4 Register zugeordnet, die 48 Binärwerte, aus 18 Bit bestehend, speichern können.Die verschiedenen auszuführenden

L jperationen werden von der Steuerelektronik/gesteuert..l/ie hier

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verwendete Arbeitsweise ist der in einer älteren Anmeldung (AZ:J 30075 IXd/21a⁴",48/63) beschriebenen ähnlich, in der jedoch der Speicher in zwei Einheiten aufgeteilt ist, von denen der erste für Zeilen mit ungeraden der zweite für die mit geraden Nummern vorgesehen ist. Es ist jedoch ersichtlich, daß die Anzahl der

Speichereinheiten beispielsweise/vier vermehrt werden kann. ... ... . _auf

Die Binärwerte einer Spalte, die während einer Impulsperiode gelesen werden, gelangen in gleichartige Decoder Ds und Dc für die Signale sin a bzw. cos s.: Wie oben ausgeführt, werden für jeden Teilbereich r = 3_f3 MikroSekunden vier Binärwerte mit 18 Bit gleichzeitig im Speicher M gelesen, die jedoch vier aufeinanderfolgenden Impulsperioden entsprechen; diese müssen dann in entsprechender zeitlicher Aufeinanderfolge im Analogsignale umgesetzt werden. Die Decoder Ds und Dc müssen daher jeder ein Register enthalten, das vier Werte mit 9 Bit speichern kann; es müssen weiterhin Mittel zur aufeinanderfolgenden Decodierung der vier Binärwerte vorgesehen sein. Die Ausgangsspannung des Decoders Ds wird einer Modulationsstufe Ps zugeführt, wo sie mit dem Signal eines Generators G moduliert wird. Diese Modulation kommt einer Multiplikation mit einem Faktor gleich, der bei Beginn und bei Ende des Lesens einer Spalte klein ist und in der Mitte sein Maximum hat. Der Zweck dieser Maßnahme ist, zu vermeiden, daß die Dopplerfilter, denen die Signale zugeführt v/erden, angestoßen und zu Schwingungen erregt .werden. Es ist nämlich durchaus möglich, daß die erste in der Spalte gelesene Binärzahl - entsprechend einem stark reflektierenden Ziel, das der Radarstrahl in irgendeinem

Zeitmoment bei seiner Rotation trifft - bzw. das daraus resultierende Echosignal gleich zu Anfang der Leseoperation sehr stark ist, so daß dann alle Dopplerfilter erregt werden würden. Es ist bekannt, daß die Zeitfunktion, die das Signalspektrum am wenigsten verbreitert, jedoch eine maximale Energie beinhaltet, die Gauß'sche Kurve ist; deshalb ist der Paktor (Modulationsspannung von G), mit dem das decodierte Signal multipliziert wird, zeitlich gemäß der Gauß»sehen Kurve veränderlich gestaltet. Die verschiedenen Werte für den Faktor, deren Anzahl wegen der Symmetrie der Gauß¹sehen

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Kurve -j ist, v/erden im Generator G- (Pig.8) erzeugt und mittels Signalen aus der Steuerelektronik L aufeinanderfolgend ausgewählt. Diese Signale müssen in dem hier beschriebenen Beispiel eine solche Wiederholungsfrequenz haben, daß vier Signale während der Zeit zwischen zwei aufeinanderfolgenden Lesevorgängen erscheinen, d.h. ihre Impulsperiode muß. 3,3/4 = 0,83 Mikrosekunden sein; diese Signale werden auch zur Decodierung in den Decodern Ds und Dc benötigt.

Die Ausgangssignale der Modulationsstufe Ps werden einem MTI-Filter Fs zugeführt, dessen Durchlaßbereich einer unteren Grenzfrequenz kfc und einer oberen Grenzfrequenz kF/2 liegt. Der Paktor ergibt sich daraus, daß alle Signale einer Spalte in einer Zeit mTo geschrieben werden, wohingegen das Lesen einer Spalte während einer Zeit u erfolgt, die gleich oder kleiner als To ist. Dieser Prozeß entspricht einer Zeitkompression, die einer Multiplikation der Frequenzen mit dem Faktor k = mTo/u entspricht. Bei dem hier beschriebenen Beispiel ergibt sich ein Faktor k = 300.

Die Ausgangssignale des MTI-Filters Fs enthalten nicht mehr die Komponenten von Festzielen; jedoch passiert im Falle eines beweglichen Zieles eine, und nur eine der Frequenzen von der Form nF + f^ das Filter; alle innerhalb des Durchlaßbereiches des Filters Fs passieren dieses. Wie oben bereits ausgeführt worden ist, wird die Ordnungszahl η der Frequenzen von der Form nF+f_d, die in den Durchlaßbereich fallen, bestimmt, und deshalb kann die Dopplerfrequenz f. nicht ermittelt werden. Um die Dopplerfrequenz f^ zu bestimmen, wird das Spektrum der Ausgangssignale des Phasendetektors für die beweglichen Ziele wiederhergestellt; Echosignale von Festzielen sind ja durch das MTI-Filter Fs bereits eliminiert worden. Dazu wird das ausgefilterte Signal mittels Impulsen quantisiert (zerhackt), wodurch die Zeitpunkte des Lesens - mit gedehnter Zeitskale- reproduziert werden; dann werden die einzelnen Signalquanten zeitlich so verschoben - wieder mit der gleichen gedehnten Zeitskala-, daß sie an denjenigen Stellen zu liegen kommen, die sie zum Zeitpunkt ihres Aufnehmens inne hatten. Diese beiden Operationen sind in den Fig.9a-9d dargestellt; Fig.9a stellt die Ausgangsspannung'des Filters Fs über der Zeit t dar; dieses Signal

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wird mittels der in Pig.9b dargestellten Impulse quantisiert, die natürlich die gleiche Impulsperiode 0,83 Mikrosekunden haben, wie die dem G-enerator G- aus der Steuerelektronik L zugeführten Impulse. In Pig»9c sind die Impulse dargestellt, die die ausgesendete Impulsfolge wiederherstellen, jedoch in schnellerem Rhythmus ;es sei hier noch bemerkt, daß eine Synchronisierung vorgesehen sein muß zwischen der Nummer der Zeile der gelesenen Spalte und der Hummer des Impulses in der ausgesendeten Impulsfolge, der die in die betreffende Zeile geschriebenen Echosignale verursacht hat. Die Synchronisierung kann erleichtert werden, indem man eine Zeilenzahl m v/ählt, die ein ganzes Vielfaches der Anzahl I der Impulse der Impulsfolge ist. In Pig.9d ist das aus dieser Quantisierung resultierende Signal dargestellt. Die Impulse, die die ausgesendete Impulsfolge reproduzieren, werden aus den Taktimpulsen des Taktgenerator H in ähnlicher V/eise aufbereitet, wie es für die ausgesendeten Radarimpulse geschehen ist, jedoch unter Benutzung einer 300 mal höheren Frequenz wie bei den Radarimpulsen. Es sei daran erinnert, daß die verschiedenen Operationen für das Signal sin a gleichzeitig und synchron mit dem Signal cos a und mittels identischer Schaltungen ausgeführt werden.Auf diese Weise werden die Signale sin a und cos a, die ein- und derselben Entfernungszone entsprechen,einer Batterie von Dopplerfiltern PD (Pig.8) zugeführt, die das ganze Band von Dopplerfrequenzen überdeckt, das es zu ermitteln gilt.

In Pig.10 ist einer der Dopplerkanäle in seiner Gesamtheit als Blockschaltbild dargestellt; jeder Dopplerkanal entspricht einer bestimmten Radialgeschwindigkeit eines Zieles. Die Signale sin a und cos a werden Piltern 10s bzw. 10c (Dopplerfilter) zugeführt, die auf eine Dopplerfrequenz f., abgestimmt sind, die einer Radialgeschwindigkeit v., eines sich nähernden oder sich entfernenden Zieles entspricht.TJm die Bewegungsrichtung zu ermitteln, sind mehrere Anordnungen bekannt. Bei der hier in Pig.10 dargestellten Anordnung wird das aus dem Pilter 10s kommende Signal sin a zwei identischen Additionsschaltungen 11 und 12 zugeführt, denen auch das in einem Phasenglied 17 um +90 phasenverschobene Ausgangssignal cos a des Pilters 10c bzw. das in einem Phasenglied 18 um - 90° phasenverschobene Ausgangssignal cos a

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des Filters 10c eingegeben wird. Entsprechend dem Vorzeichen der Geschwindigkeit ν., werden die Signale in der einen Additionsschaltung in Phase und in der anderen in Gegenphase auftreten; das ermöglicht es, dieses Vorzeichen aus einem .Amplitudenvergleich der Ausgangssignale der Additionsschaltungen 11 und 12 zu ermitteln. In Fig.10 ist unterstellt worden, daß die "beiden Signale nach einer Phasenverschiebung des Signales cos a um + 90° in Phase sind; das bedeutet eine Radialgeschwindigkeit + V₁ eines sich dem Radargerät nähernden Zieles. Wenn die Signale aber nach einer Phasenverschiebung des Signales cos a um -90 in Phase sind, dann entspricht dies einer Radialgeschwindigkeit -v., eines sich entfernenden Zieles. Die Ausgangssignale der Additionsschaltungen 11 und 12 werden Amplitudendetektoren 13 bzw.14 zugeführt, denen Tiefpaßfilter 15 bzw.16 nachgeschaltet sind.

Die Anzahl der h Dopplerkanäle und somit der 2 h Dopplerfilter, die die Filterbatterie aufweisen muß, resultiert aus einem Kompromiß zwischen der Anzahl, die für maximale Empfindlichkeit notwendig wären, und einer Mindestanzahl von Filtern, die sich aus der gewünschten Unterscheidung der Radialgeschwindigkeit ergibt. Die Batterie der Dopplerfilter FD liefert 2 h Ausgangssignale, die einer Schwellwertschaltung S zugeführt werden, die so ausgelegt ist,daß nur dasjenige Ausgangssignal der Filterbatterie FD maximaler Amplitude, das einen festgesetzten Pegel überschreitet, ein Ausgangssignal liefert. Da ohnedies die Anzahl h der Dopplerkanäle gewähn lieh höher ist, als es für die Geschwindigkeitsunterscheidung notwendig ist, kann die Schwellwertschaltung S so ausgebildet sein, daß eine Gruppenbildung der Daten bei der Geschwindigkeitsunterscheidung stattfindet. Wenn man also nur solche Ziele betrachten will, deren Radialgeschwindigkeit zwischen 50 m und 1000 m pro Sekunde liegt bei einer Unterscheidung von 5 · m pro Sekunde, wurden sich 19 Dopplerkanäle d.h. 38 Zweige ergeben; die Anzahl h der Dopplerkanäle, die zur Erreichung einer nahe dem Optimum liegenden Empfindlichkeit gebraucht werden, ist aber 76, d.h. 152 einzelne Zweige; jeder entspricht aber 12,5 m pro Sekunde; das führt dazu, jeweils aus vier aneinander anschließenden Zweigen mit dem gleichen Vorzeichen eine Gruppe zu bilden, um eine Gesehwindigkeitsunterscheidung von 50 m pro Sekunde zu bekommen. Die Sehwellwertschaltung S

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hat also dementsprechend 38 Ausgänge, die von 1 bis 38 numeriert sind, von denen jeder einem Bereich von 50 m pro Sekunde entspricht; an einem gewissen Zeitpunkt während einer Impulsperiode steht auch immer nur an einem der 33 Ausgänge ein Signal an. Es sind noch zwei weitere Ausgänge 39 und 40 vorgesehen, von denen der Ausgang ein Signal ausgibt ("Echo vorhanden"), wenn das Signal eines der Kanäle den festgesetzten Pegel überschreitet; am Auegang 40 wird die Amplitude des Echosignales angezeigt.

Es ist weiterhin eine Codiereinrichtung Y vorgesehen, die mit den insgesamt 40 Ausgängen der Schwellwertschaltung verbunden ist; diese Codiereinrichtung dient dazu, um die Lage der einzelnen Zweige der Dopplerkanäle innerhalb der Entfernungsbereiche zu codieren; die Codiereinrichtung T gibt Signale in Form eines Parallel-Binärcode mit 6 Bit aus, von denen 5 Bit für den Wert der Geschwindigkeit und einer für ihr Vorzeichen gebraucht werden. Die Codiereinrichtung V codiert auch die maximale Amplitude des Echosignales, beispielsweise in Form eines 4-Bit-Code, was dem Vorhandensein bzw. dem Hicht-Vorhandensein eines Echosignales entspricht. Die Codesignale werden in ein Register R eingeschrieben, in das ebenfalls der 6-Bit-Code für die gefundene Entfernungszone eingeschrieben wird, d.h. der Code für die gelesene Spalte, die von der Steuerelektronik L bestimmt wird, und der Code für den Azimut, entsprechend dem Maximum der Amplitude des Echosignales. Das Register R enthält also bei jeder Impulsperiode in codierter Form alle Daten, die in jeder Entfernungszone abgeleitet werden können.Diese Daten sind zur direkten Eingabe in einen Computer geeignet.

Die Schaltungen, die es erlauben, den genauen Azimut eines Zieles, das ein Echosignal verursacht hat, festzustellen, sind in Fig.8 nur angedeutet worden. Dazu ist in der Hauptsache ein Speicher B vorgesehen, der eine Anzahl von m aufeinanderfolgenden Binärwerten für die m Azimutrichtungen der Radarantenne zu speichern vermag; die in Zeilen des Speichers B entsprechen den m Zeilen des Speichers M, und die Speicherungsvorgänge im Speicher B erfolgen synchron zu denen des Speichers M, so daß die Numerierung der Zeilen in beiden Speichern gleich ist. Die zeitliche Lage der maximalen

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Amplitu.de des Ecliosignales in Bezug auf den Beginn des Lesevorganges einer Spalte wird durch eine Steuerschaltung 20 "bestimmt, so daß die betreffende Zeile im Speicher M erkannt werden kann, in die das Signal mit der maximalen Amplitude eingeschrieben worden ist; dadurch kann auch die im Speicher B abzulesende Zeile (mit Wieder-Einschreiben) bestimmt werden, um den Azimut zu ermitteln, bei dem das Signal mit der größten Amplitude empfangen worden ist.

Es ist jedoch zu ersehen, daß die Zeit des Auftretens des größten Echosignales nicht immer direkt die Lage des Signalmaximums, das aus einer Spalte gelesen wird, angibt, weil ja .eine Verschiebung des Maximums infolge der Modulation (Generator G-,Modulatoren P; Pig.8) eingetreten ist; eine solche Verschiebung wird immer "dann beobachtet werden, wenn die Maxima des Hodulationssignales und des aus der Spalte abgeisenen Signales nicht zusammenfallen.

Da die Speicherungsvorgänge in den Speichern M und B synchron erfolgen, kann der Speicher B auch in den Speicher M mit einbegriffen werden.

Bei der in Fig.8 dargestellten Schaltung wird ein MTI-Filter benutzt, das die Signalkomponenten eliminiert, die nahe bei der Frequenz Full liegen; es können jedoch auch· Filter eingesetzt werden, die andere Frequenzen eliminieren, beispielsweise die Dopplerfrequenz, die sich ausbildet, wenn das Radargerät in einem fliegenden Objekt montiert ist.Es ist auch möglich, das MTI-Filter wegzulassen, wenn man ein schlechtes Auflösungsvermögen in Kauf nehmen will, das etwa durch das Verhältnis der Amplituden eines Echosignales von einem Festziel und eines gerade noch erkennbaren beweglichen Zieles, das dem Festziel überlagert ist, definiert werden kann.

4 Patentansprüche
Bl.Zeichng. mit i1 Fig.

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Claims (4)

ISE/Reg.3737 Patentansprüche

1) Verfahren zur Auflösung der Mehrdeutigkeiten bei der Bestimmung der Dopplerfrequenz und der Entfernung bei einem kohärenten Impuls-Doppler-Radargerät mit"Eestzielunter drückung bei der Anzeige der Ziele und Auswertung der Echosignale hinsichtlich Azimut, Entfernung und Dopplerfrequenz (Radialgeschwindigkeit der beweglichen Ziele) mit Mitteln der Digitaltechnik, dadurch gekennzeichnet, daß die Abstände der ausgesendeten Impulse (Impulsperiode) gemäß einer vorgegebenen Zeitfunktion variabel gestaltet -wird.

2) Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,daß die Zeitfunktion gemäß der G-auß'sehen Kurve (Integralsinus) verläuft .

3) Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Impulse in Gruppen von einer Anzahl (Iff) von Sinzelimpulsen ausgesendet werden.

4) Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ermittlung des Vorzeichens der Radialgeschwindigkeit (Bewegungsrichtung) der beweglichen Ziele die Echosignale mit dem von den ausgesendeten Impulsen synchronisierten Ausgangssignal des Kohärenzoszillators (8,I¹Ig₁S) direkt bzw. nach

.einer Phasenverschiebung von 90° (Phasenglied 9>Fig.8) in Phasendetektoren (4 bzw.3, Fig.8) phasenverglichen werden, und daß die Ausgangssignale der Phasendetektoren getrennt weitorverarbeitet und mit Mitteln der Digitaltechnik in an sich bekannter Weise ausgewertet werden»

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