DE1268696B

DE1268696B - Dopplerradargeraet zur frequenzunabhaengigen Geschwindigkeitsanzeige

Info

Publication number: DE1268696B
Application number: DEP1268A
Authority: DE
Inventors: Henri G P Forestier
Original assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Current assignee: Compagnie Francaise Thomson Houston SA
Priority date: 1963-07-05
Filing date: 1964-07-01
Publication date: 1968-05-22
Also published as: GB1066077A; CH418414A; SE220136C1; FR1375768A; US3249936A; NL6407520A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GOIs

Deutsche Kl.: 21 a4- 48/63

Nummer: 1 268 696

Aktenzeichen: P 12 68 696.3-35

Anmeldetag: 1. Juli 1964

Auslegetag: 22. Mai 1968

Die Erfindung betrifft ein Dopplerradargerät zur von der Sendefrequenz unabhängigen Anzeige der Radialgeschwindigkeit der erfaßten Ziele mit einem mehrere stabile Frequenzen liefernden Grundoszillator, mit stabile Vielfache der Frequenzen liefernden Vervielfacherschaltungen und mit mehreren die Frequenzen umsetzenden Mischern.

Bei Dopplerradarsystemen ist die Radialgeschwindigkeit v_r eines Ziels durch die Gleichung

ν -± k

gegeben, in der c die Geschwindigkeit der elektromagnetischen Welle,/die Frequenz der gesendeten Energie und f_d die sich durch den Dopplereffekt ergebende Abweichung der Frequenz der empfangenen Echostrahlung bedeutet. Aus dieser Gleichung läßt sich ersehen, daß die Empfindlichkeit bzw. das Auflösungsvermögen einer Geschwindigkeitsmessung proportional der Sendefrequenz/ist, da eine Elementaränderung in der Radialgeschwindigkeit des Ziels eine Änderung in der Dopplerabweichung zur Folge hat, die im Verhältnis so groß ist, wie der Größe der Sendefrequenz entspricht. Auf der anderen Seite bedingen praktische Erwägungen eine Grenze gegenüber den Sendefrequenzen, die verwendbar sind.

Es sind bereits Geräte bekannt, die einen Ausdruck der Radialgeschwindigkeit eines Ziels unabhängig von der Sendefrequenz erhalten lassen. Diese Vorrichtungen sind jedoch nur zur Messung und nicht als Folgeradargerät geeignet. Der Ausdruck der Radialgeschwindigkeit wird bei diesen Vorrichtungen in der Form eines Verhältnisses gegeben, das keiner Steuerung unterworfen werden kann. Die Messung des Verhältnisses der Dopplerfrequenz zur Sendefrequenz führt auf eine Messung der Sendefrequenz während der Dauer einer Dopplerperiode zurück. Dabei kann man nicht die Meßdauer bestimmen, die groß sein kann, genausowenig, wie man eine Beziehung zwischen dem berechneten und dem Sollwert herstellen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Dopplerradargerät der eingangs genannten Art zu schaffen, das als Folgeradar geeignet ist und eine genaue Ortung ermöglicht, bei der die vorstehend genannten Beschränkungen nicht gegeben sind und das für Sendefrequenzen in einem praktisch annehmbaren Bereich verwendbar ist, so daß durch Verwendung wesentlich höherer Sendefrequenzen gegenüber den bei bisher üblichen Dopplerradarsystemen verwendeten deren Genauigkeit in der Bestimmung Dopplerradargerät zur frequenzunabhängigen
Geschwindigkeitsanzeige

Anmelder:

Compagnie Franchise Thomson
Houston-Hotchkiss Brandt, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky,

Patentanwalt, 8000 München, Gotthardstr. 81

Als Erfinder benannt:
Henri G. P. Forestier, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 5. Juli 1963 (940 503)

der Zielgeschwindigkeit ganz beträchtlich gesteigert ist.

Für optimale Leistung eines Dopplerradargerätes ist es wünschenswert, daß die Sendefrequenz aus einem Bereich von Werten wählbar ist, um in diesem Falle die Verwendung der für gerade anhängige Bedingungen, vor allem den betreffenden Zielgeschwindigkeitsbereich, geeignetsten Frequenz zu ermöglichen. Aus der oben für die Geschwindigkeit v_r angegebenen Gleichung geht hervor, daß bei Änderung der Sendefrequenz/die Dopplerabweichung/, sich für eine gegebene Zielgeschwindigkeit v_r ebenfalls ändert. Mit anderen Worten gesagt, muß das von einem üblichen, mit veränderlicher Frequenz arbeitenden Dopplerradargerät abgegebene Dopplersignal, um größenmäßig bedeutsam zu sein und für Anzeige- und/oder Regelzwecke gewöhnlich an einer abgelegenen Station verwendet werden zu können, von einem weiteren anzeigenden Signal der laufend verwendeten Sendefrequenz begleitet sein. Dieses Erfordernis macht die Geräte ziemlich verwickelt, da hierdurch zusätzliche Einrichtungen für das Kodier-, Sende- und Dekodiersignal erforderlich sind. Diesem Erfordernis aus dem Wege zu gehen, liegt in der Zielsetzung der Erfindung, die ein in der Sendefrequenz wählbares Dopplerradargerät vorsieht, das ein Ausgangssignal mit einer unzweideutigen Bedeutung bezüglich der angezeigten Zielgeschwindigkeit ohne Rücksicht auf die im Betrieb jeweils gewählte Sendefrequenz jederzeit liefert.

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Dabei entspricht es der Aufgabenstellung der Er- Eine vorteilhafte Ausführungsform des erfindungs-

findung, ein Dopplerradargerät vorzusehen, das in gemäßen Dopplerradargerätes besteht darin, daß die der Lage ist, ein sogenanntes genormtes Geschwin- Sendefrequenz gleich einem Vielfachen der Ausdigkeitssignal abzugeben, das der Radialgeschwin- gangsfrequenz des zweiten Vervielfachers ist und der digkeit des Ziels mit einem verhältnismäßig hohen 5 dritte Vervielfacher zum Teil mit dem zweiten iden-Proportionalitätsfaktor proportional und von An- tisch ist, zum Teil aus einem weiteren Vervielfacher derungen in der Sendefrequenz unabhängig ist. besteht.

Dieser Aufgabenstellung genügt das hier vor- Weitere Einzelheiten des hier vorgeschlagenen

geschlagene Dopplerradargerät der eingangs ge- Dopplerradargerätes und durch sie erzielte Vornannten Art dadurch, daß erfindungsgemäß ein io teile gehen aus der nachfolgenden Beschreibung der Oszillator veränderlicher Frequenz über einen ersten Zeichnung hervor, die ein Dopplerradargerät der Vervielfacher einstellbaren Vervielfachungsfaktors erfindungsgemäßen Art in zwei beispielsweise geeine erste Anordnung von Mischern speist, der wählten Ausführungsformen in Blockschaltbildern außerdem eine über einen zweiten Vervielfacher veranschaulicht.

gleichen einstellbaren Vervielfachungsfaktors von 15 Bei dem in F i g. 1 dargestellten Dopplerradareiner dem mittleren Wert der veränderlichen Fre- gerät besitzt ein Grundoszillator 27 eine stabile quenz des Oszillators entsprechenden stabilen Fre- Ausgangsfrequenz f₀, und der Ausgang dieses Grundquenz abgeleitete Frequenz und eine weitere stabile Oszillators 27 liegt parallel zu den Eingängen der Frequenz zugeführt sind und die eine Frequenz drei Frequenzvervielfacher 28, 29 und 30, in denen abgibt, die nur noch die weitere stabile Frequenz 20 die Grundfrequenz J₀ durch jeweilige konstante und den Frequenzunterschied zwischen den vom Faktoren Zc₁, k₂ und Zc₃ vervielfacht wird, um so ersten und zweiten Vervielfacher abgegebenen Fre- drei stabile Frequenzen /J, f, und f₃ zu bilden, die quenzen enthält, daß das Ausgangssignal dieser An- zur Stabilisierung der Frequenzen der betreffenden Ordnung von Mischern einer zweiten Anordnung Oszillatoren 1, 4 und 8 herangezogen werden. Die von Mischern zugeführt ist, an welcher außerdem 25 vom Oszillator 1 abgehende stabile Ausgangsfredie ebenfalls von einer stabilen Frequenz über einen quenz/J durchläuft einen Frequenzvervielfacher 2, in dritten Vervielfacher gleichen einstellbaren Verviel- dem die Frequenz durch einen wählbaren ganzfachungsfaktors gelieferte Sendefrequenz und die zahligen Faktor m vervielfacht wird. Wie der Zeich-Echofrequenz mit entgegengesetzter Umsetzrichiung nung zu entnehmen ist, kann der Faktor m unter anliegen, so daß der Anteil der Sendefrequenz ver- 30 einer Anzahl verschiedener ganzzahliger Werte Hi₁, schwindet und der Doppleranteil der Echofrequenz m₂ ... m,- beispielsweise mittels eines Handwählschalim wesentlichen durch den veränderlichen Anteil ters 26 ausgewählt werden. Die Ausgangsspannung der vom ersten Vervielfacher abgegebenen Frequenz des Frequenzvervielfachers 2 liegt an einem Bandkompensiert wird, daß ein an die zweite Anordnung paßfilter 3, und die so gefilterte Frequenz mj\ durchvon Mischern angeschlossener und von der weiteren 35 läuft einen Impulsmodulator 17,· in dem sie mittels stabilen Eingangsfrequenz der ersten Anordnung entsprechender, an einen Modulatoreingang 18 anvon Mischern gesteuerter Frequenzdiskriminator ein gelegter Impulse moduliert wird. Die Ausgangsspandie Frequenz des Oszillators veränderlicher Frequenz nung des Modulators 17 liegt an dem Eingang eines nachregelndes Fehlersignal liefert, daß an den Oszil- Leistungsverstärkers 16, dessen Ausgangsspannung lator veränderlicher Frequenz außerdem über einen 40 über einen Sende-Empfangs-Schalter 20 an die Anvierten Vervielfacher festen Vervielfachungsfaktors tenne 19 gelegt wird, mit der die Leistungsimpulse ein substraktiver Mischer angeschlossen ist, der über der Frequenz mfl auf ein Ziel abgestrahlt werden, einen fünften Vervielfacher, dessen Faktor gleich dessen Radialgeschwindigkeit gemessen werden soll, dem des vierten ist, auch eine stabile Frequenz er- Die von der Antenne dann wiederum aufgenom-

hält, die gleich der dem zweiten Vervielfacher züge- 45 menen Echosignale besitzen die Frequenz (mfl +f_d). führten ist, und daß die Ausgangsfrequenz des sub- wobei f_d eine Dopplerfrequenzkomponente darstellt, traktiven Mischers als Anzeigesignal für die Radial- die sich aus der Radialgeschwindigkeit des betreffengeschwindigkeit des erfaßten Ziels unabhängig von den Zieles gegenüber der Radarstation ergibt und ihr . der Größe des Vervielfachungsfaktors des dritten proportional ist. Diese empfangene Frequenz läuft Vervielfachers und damit von der Sendefrequenz des 50 durch den Sende-Empfangs-Schalter 20 zurück und Radargerätes dient. liegt an einem Eingang eines Frequenzumsetzers 21.

Das wesentliche Merkmal des Dopplerradarge- in dem sie mit einem an dessen zweiten Eingang rätes gemäß der Erfindung liegt also darin, daß eine angelegten Uberlagerungssignal in Subtraktion geverbesserte Zwischenfrequenzschaltung vorgesehen mischt wird. Dieses Uberlagerungssignal wird in ist, die Schaltungselemente zur Abgabe eines ort- 55 einer noch zu beschreibenden Weise erzeugt, liehen Uberlagerungssignals als eine lineare Funktion Ferner ist ein frequenzveränderlicher Oszillator 6

der Sendefrequenz, der Dopplerabweichung und eines vorgesehen, der als Dopplerfolgeoszillator bezeichnet Bezugssignals enthält, wodurch das sich ergebende werden kann. Der Oszillator 6 hat eine Grundfre-Zwischenfrequenzsignal in eingeschwungenem Zu- quenz J₁. die gleich der Frequenz des Oszillators 4 stand auf einem der genannten Bezugsfrequenz ent- 60 und in der Lage ist, von ihrem Grundwert zu beiden sprechenden Wert gehalten wird. Bei allem ist die Seiten hin um im voraus bestimmte Maximalhübe Schaltung eines solchen Dopplerradargerätes gemäß abzuweichen. Die Ausgangsspannung des frequenzder Erfindung vorzugsweise so getroffen, daß die veränderlichen Oszillators liegt an einem Frequenz-Dopplerkomponente an keiner Stelle der Strom- vervielfacher 7, der selbsttätig von dem Handwählkreise als ein gesondertes Frequenzsignal, sondern 65 schalter 26 betätigt wird, so daß die Ausgangsspannur in linearer Mischung mit anderen Frequenzen nung des Oszillators 6 bezüglich ihrer Frequenz um und/oder vervielfacht mit einem verhältnismäßig den Faktor m vervielfacht wird. Die Ausgangsspangroßen Faktor auftritt. nung des Oszillators 4 liegt in gleicher Weise an einem

5 6

Frequenzvervielfacher 5, der ebenfalls von dem Hand- friedigt werden. Unter diesen Bedingungen muß die

wählschalter 26 betätigt wird, so daß die Frequenz/. Ausgangsfrequenz des Nachfolgeoszillators 6 not-

des Oszillators 4 um den gewählten Faktor m ver- . wendigerweise um den Faktor m geringer als der

vielfacht wird, so daß am Ausgang des Frequenzver- letztgenannte Wert sein, also den Frequenzwert

vielfachers 5 die Frequenz ruf-, vorhanden ist. Diese 5 /, , /A , .. . . , _c. , . , ,

r- AJ · ο LI 1*· ·* j r- (/·>+) besitzen, wie in der Fig. 1 wiedergegeben

Frequenz wird dann in Subtraktion mit der Fre- \'- m) ^{6 6 6}

quenz J₃ der Ausgangsspannung des Bezugsoszil- ist. Betrachtet man die über die Stromkreiselemente lators 8 in einem Mischer 9 gemischt, um eine Diffe- 21, 23, 24, 25, 6, 7, 10, 11, 22 und 21 führende Regelrenzfrequenz mf₂ -J₃ zu erzeugen, die ihrerseits eben- schleife, so erkennt man, daß dann, wenn eingefalls in Subtraktion in einem weiteren Mischer 10 io schwungene Gleichgewichtszustände in dem System mit der Ausgangsfrequenz des Frequenzverviel- herrschen, der frequenzveränderliche Nachfolgefachers 7 unter Bildung einer Differenzfrequenz ge- oszillator 6 durch die Regeleinrichtung 25 mittels des mischt wird. Letztere durchläuft ein Bandpaßfilter 11, vom Diskriminator 24 kommenden Fehlersignals und die gefilterte Frequenz J₃ + /, wird dann mit der nachgesteuert wird und so eine Frequenz von vom Filter 3 kommenden Frequenz m/j in einem 15 /, /_d\ Mischer 22 gemischt, der vorzugsweise eine Einsehen- \.'^z Tn) ^erzeu§ ·

band-Synchrodynschaltung ist. Die Ausgangsspan- Dieses vom Oszillator 6 kommende Frequenznung des Mischers 22 mit der Frequenz mj\ + J₃ + J], signal wird jetzt gemäß der Erfindung dazu verwird als Uberlagerungssignal dem Frequenzumsetzer wendet, ein sogenanntes genormtes Geschwindig-21 zugeführt. Die Ausgangsspannung des über- 20 keitssignal in dem Nachfolgeweg zu bilden. Die Auslagerungsmischers 21 durchläuft einen Zwischen- gangsfrequenz des Oszillators 6 durchläuft einen frequenzverstärker 23. dessen Ausgangsspannung an Frequenzvervielfacher 12. in dem sie um einen großen einem Eingang eines Frequenzdiskriminators oder konstanten Faktor m' vervielfacht wird, der eine -vergleichers 24 angelegt wird. An dem anderen Ein- Konstante des Systems bildet. In gleicher Weise gang des Diskriminators 24 liegt die vom Oszillator 8 25 durchläuft die Ausgangsfrequenz des Oszillators 4 kommende stabile Bezugsfrequenz/,. Die Ausgangs- einen Frequenzvervielfacher 13, indem sie um den spannung des Diskriminators 24 wird an eine Regel- gleichen Faktor m' vervielfacht wird. Die Ausgangsschaltung 25 entsprechender Bauweise angelegt, die frequenzen beider Frequenzvervielfacher 12 und 13 eine elektrische oder mechanische Ausgangsgröße werden subtraktiv in einem Mischer 14 gemischt, erzeugt, die an den Frequenzregeleingang des Nach- 30 der in dem betreffenden eingeschwungenen Zustand folgeoszillators 6 angelest wird. ,. . _r im'\ <·,.,, „. .

Das soeben beschriebene Schaltungssystem arbeitet ^die Ausgangsfrequenz (-) ./,bildet. D.ese Ausgangs-

wie folgt: unter der Annahme eines eingeschwungenen frequenz durchläuft ein Tiefpaßfilter 15, an dessen Zustande, in dem die Zielradialgeschwindigkeit un- Ausgang nunmehr das sogenannte genormte Geveränderlich ist. erzeugt der Diskriminator 24 eine 35 , · .. , .. ■ , ., , ,- , , /m'\ , Fehlerausgangsspannung so lange, als seine beiden schwindigkeitssignal ™ der Frequenz/, = (-)./, Eingangsfrequenzen einander nicht gleich sind. Diese vorliegt. Diese Frequenz ist proportional der radialen über die Regeleinrichtung 25 wirkende Fehlerspan- Zielgeschwindigkeit, so daß sich// = k ■ v_r schreiben nung ändert die Ausgangsfrequenz des Nachfolge- läßt. Die Frequenz /,' des genormten Geschwindigoszillators 6 und somit die an den Mischer 21 ange- 40 keitssignals gibt somit ein Maß der Radialgeschwin-Iegte Uberlagerungsfrequenz. bis der in F i g. 1 untere digkeit des Ziels, und zwar unabhängig von dem für Eingang des Diskriminators 24 Frequenzgleichheit den Frequenzvervielfachungsfaktor m gewählten bemit dessen frequenzkonstantem oberem Eingang er- sonderen Wert und somit unabhängig von der Sendereicht hat. an dem die konstante Bezugsfrequenz J₃ frequenz/ = m/. Die Zielradialgeschwindigkeit i\ liegt. In diesem so erreichten Zustand erzeugt der 45 ist gegeben durch die bekannte Gleichung Diskriminator 24 eine Nullfehlerausgangsspannung.

und die Regeleinrichtung 25 hält die Frequenz des . _ c^ J₁, Nachfolgeoszillators 6 unveränderlich auf dem dann ^tr ~ 2 f ' vorliegenden Wert. Unter diesen Bedingungen, nämlich wenn die Zielgeschwindigkeit unveränderlich 50 worin c die Geschwindigkeit der elektromagnetischen ist und nachdem die Regelkreise elektrisches Gleich- Wellen. f_d die Dopplerfrequenzkomponente in dem gewicht erreicht haben, ist leicht zu ersehen, daß. da empfangenen Echosignal und / die Sendefrequenz die Ausgangsfrequenz des Uberlagerungsmischers 21 ist. Diese Gleichung kann nunmehr neu geschrieben die Größe /₃ und seine vom Sende-Empfangs-Schalter werden.

20 kommende eine Eingangsfrequenz den Wert 55 c 1 m'J_d

(hi/I +Jj) hat, dann seine andere, nämlich die über- ^lr ~ Ύ '_rr^J ~^~

lagerungsfrequenz. notwendigerweise die Summe _ocj_er

dieser beiden Werte, nämlich (m/J +f₃ +/,) besitzen ,·.

muß. Betrachtet man den additiven Mischer 22. ¹V = y-77 fd ·

dann ist es ebenso klar, daß die an seinem in F i g 1 60 -Ji

oberen, an das Filter 11 geschalteten Eingang liegende worin // die Frequenz des genormten Geschwindig-

Frequenz unter den betrachteten Bedingungen (f₃ +/,) keitssignals gemäß der Erfindung ist. In letztgenannter

sein muß. Wendet man sich nun dem Mischer 10 ^, ■ , ,.. . , _n .. ..„..^ _r . . c

zu. so folgt aus dem Vorhergehenden, daß die an ^Gi™^h™S ^h^gt der Proporüonalitatsfaktor j-rjr

seinem in F i g. 1 linken, an den Frequenzverviel- ⁶5 allein von der allgemeinen Konstanten c und den

fächer 7 geschalteten Eingang liegende Frequenz Systemkonstanten m' und /_t, nicht dagegen von dem

(mf₂ +f_d) sein muß, damit die angenommenen Be- veränderlichen Frequenzvervielfachungsfaktor m ab,

dingungen eingeschwungenen Gleichgewichts be- so daß die Frequenz // ein wahres Maß der Ziel-

radialgeschwindigkeit unabhängig der zum Senden gewählten besonderen Frequenz bildet. Sollte es somit wünschenswert sein, die Sendefrequenz zur Verbesserung der Meßgenauigkeit im Hinblick auf eine größere Änderung des Ziels in der Geschwindigkeit zu ändern, wird der Handwählschalter 26 in eine neue Stellung gebracht, wodurch die gesendete Frequenz m/i auf einen neuen Wert geändert wird. Die Frequenz // des genormten Dopplerausgangssignals des Systems wird jedoch nichtsdestoweniger nach wie vor ein wahres Maß der radialen Zielgeschwindigkeit aus den zuvor erklärten Gründen abgeben.

In der eine weitere Ausführungsform des Dopplerradargerätes gemäß der Erfindung darstellenden F i g. 2 sind die denjenigen der F i g. 1 funktionsmäßig entsprechenden Teile mit gleichen Bezeichnungen versehen. Der Schaltungsabschnitt I des Radargerätes der F i g. 2 unterscheidet sich von dem Abschnitt I der "F i g. 1 darin, daß die Frequenz J₁ gleich f₂ gewählt ist, wodurch auf den Generator 1 sowie auf die Frequenzvervielfacher 2 und 28 verzichtet werden kann. Die vom Vervielfacher 5 vervielfachte Frequenz mf₂ wird an das Bandpaßfilter 3 gelegt. Im Schaltungsabschnitt II des Systems der F i g. 2 werden die gesendete Frequenz und die örtliche Uberlagerungsfrequenz in einer Art erzeugt, die etwas von derjenigen abweicht, in der diese Frequenzen im Abschnitt II der F i g. 1 gebildet werden.

Im einzelnen ausgeführt, wird bei dem System der Fig. 1 die vom Bandpaßfilter 11 kommende Ausgangsfrequenz (f₃ + f_d) in einem Frequenzteiler 31 durch einen Faktor η geteilt, der eine Konstante des Systems bildet. Die geteilte Frequenz wird dann additiv mit der vom Filter 3 kommenden "Frequenz mf₂ in dem Mischer 32 gemischt, um die zusammengesetzte Frequenz

zu bilden, und diese Mischfrequenz wird sodann in einem Frequenzvervielfacher 33 mit dem Faktor η vervielfacht, um schließlich die örtliche Uberlagerungsfrequenz {mnf₂ + f₃ + fd) zu bilden. Diese letztere Frequenz wird gleichzeitig an den Mischer 21 zur Bildung des empfangenen Zwischenfrequenzsignais und ebenso an den einen Eingang eines weiteren Mischers 34, vorzugsweise einer Einseitenband-Synchrodynschaltung, gelegt, dessen anderer Eingang vom Filter 11 die Frequenz (/₃ + f_d) nach Modulation mit Impulsen 18 in einem Modulator 17 erhält. Die Ausgangsspannung der Synchrodynschaltung 34 besitzt nur die untere Seitenbandfrequenz mnf₂, die über einen Verstärker 16 und einen Sende-Empfangs-Schalter 20 an der Antenne 19 liegt, um als Sendefrequenz zu dienen. Bei dieser Ausführungsform eines solchen Dopplerradargerätes ist es wiederum möglich, die gesendete Frequenz/ = mnf₂ mittels des Handwählschalters 26 zu ändern, der dazu dient, den Vervielfachungsfaktor m über einen Bereich zwischen den Werten Wj₁ bis m_f zu verändern. Ungeachtet der gewählten Sendefrequenz mnf₂ wird jedoch wiederum die in gleicher Weise wie bei der Ausführungsform der F i g. 1 erzeugte genormte Geschwindigkeitsfrequenz f/ = ί^λ f_d ein wahres Maß der Radialgeschwindigkeit des Zieles bilden. Es ist noch zu bemerken, daß bei dem System der F i g. 2 die Schaltung so getroffen ist, daß an keiner Stelle der Stromkreise die Dopplerfrequenz f_d getrennt auftritt. Bei beiden zuvor beschriebenen Ausführungsformen eines Dopplerradargerätes gemäß der Erfindung ist ein frequenzveränderlicher, sogenannter Doppler-Nachfolgeoszillator 6 vorhanden, der in. Differenzbeziehung mit dem frequenzkonstanten Oszillator 4 geschaltet ist und als Mittel dient, eine ίο Frequenzsteuerschleife für die empfangene Echostrahlung zu vervollständigen, wodurch die Ausgangsfrequenz des Nachfolgeoszillators so hergestellt wird, um von der konstanten Ausgangsfrequenz des mit fester Frequenz arbeitenden Oszillators um einen Betrag abzuweichen, der der in der empfangenen Strahlung vorhandenen Dopplerkomponente proportional· ist.

Ein erster Vorteil eines solchen Dopplerradargerätes besteht darin, daß es möglich wird, die Frequenzen beider vorgenannter Oszillatoren nach erster Vervielfachung der Frequenzen um einen großen konstanten Faktor (m') zu vergleichen, um eine Signalfrequenz zu bilden, die der zu messenden Radialgeschwindigkeit des Ziels proportional ist. Diese Messung ist mit einem so hohen Proportionalitätsfaktor, wie er gerade gewünscht wird, möglich, wodurch gleichzeitig eine Bedingung geschaffen wird, bei der die Sendefrequenz der abgestrahlten Energie höher sein kann, als dies bisher möglich war, wobei gleichzeitig die Meßgenauigkeit wesentlich gesteigert wird. Dies ist ein erster außerordentlich bedeutender Vorteil, den die Erfindung herbeiführt, der aber an sich nicht neu ist, da es bei Radargeräten mit Testzeichenunterdrückung bereits bekannt ist, Dopplerfrequenzen durch Vervielfachung besser abtrennbar zu machen.

Ein besonders beachtlicher Vorzug besteht bei dem hier vorgeschlagenen Dopplerradargerät darin, daß es möglich gemacht wird, die Sendefrequenz durch Vervielfachung mit einem aus einer Anzahl verschiedener Vervielfachungskoeffizienten (m) gewählten Faktor zu verändern, wodurch die optimale Sendefrequenz benutzt werden kann, die je nach dem betreffenden Bereich der Zielgeschwindigkeiten am besten geeignet ist, ohne die Eindeutigkeit des Ausgangssignals zu beeinflussen, wodurch sich jederzeit ein Maß der Zielgeschwindigkeit beibehalten läßt und unmittelbar benutzt werden kann, ohne die übertragung eines zusätzlichen Kodesignals erforderlieh werden zu lassen, um die verwendete besondere Sendefrequenz zu bestimmen.

Diese beiden zuvor erwähnten vorteilhaften Eigenschaften werden gleichzeitig durch den Erfindungsvorschlag erzielt.

Es wäre aber auch durchführbar, den wählbaren Frequenzvervielfachungsfaktor m anzuwenden, um die Sendefrequenz zu ändern, ohne den konstanten Vervielfachungsfaktor m' sehr hoch zu machen, indem dieser z. B. m' — 1 gemacht wird. Hierdurch würde man ein frequenzveränderliches Dopplerradargerät erhalten, das vorzugsweise vereinfacht gegenüber bisher üblichen derartigen Systemen ist, da ein Kodieren, Senden und Dekodieren eines zusätzlichen Informationssignals nicht benötigt wird, das sonst notwendig ist, um die verwendete Sendefrequenz zu bestimmen.

Es ist jedoch klar, daß beide Vorteile, die sich aus der Verwendung der hohen Systemkonstanten m'

einerseits und dem wählbaren Faktor m andererseits ergeben, vorzugsweise gemeinsam ausgenutzt werden, wie dies bei den beiden beschriebenen Ausführungsformen der Erfindung der Fall ist, da dies sehr leicht getan werden kann, ohne wesentlich das System zu komplizieren. Wird dies entsprechend der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung getan, so wird als Ausgangssignal des Systems ein sogenanntes genormtes Geschwindigkeitssignal mit der Frequenz f/ erhalten, das den doppelten Vorteil aufweist, daß es wesentlich größer als die gewöhnliche Dopplerkomponente ist, die ansonsten mit der verwendeten Sendefrequenz zu erhalten wäre, und von einer solchen Sendefrequenz unabhängig ist. Die genormte Geschwindigkeitsfrequenz, die gemäß der Erfindung erhältlich ist, ist unmittelbar proportional der Zielgeschwindigkeit statt nur der Dopplerkomponente. Es ist richtig festzustellen, daß in dem System gemäß der Erfindung die Dopplerkomponente der Echostrahler, die selbstverständlich in den System-Stromkreisen vorhanden ist, dort lediglich als eine Zwischenfrequenz vorkommt, jedoch als solche an keiner Stelle der Schaltung getrennt auftritt. Erfindungsgemäß ist somit die sogenannte genormte Geschwindigkeitsfrequenz f_d und nicht die Dopplerkomponente f_d festgelegt.

Eine bedeutende Folge der zuvor beschriebenen, durch die Erfindung erzielten Merkmale besteht darin, daß an die Frequenzstabilität der in dem System verwendeten frequenzkonstanten Oszillatoren nicht so scharfe Bedingungen gestellt werden, wie dies bei bisher üblichen Dopplerradargeräten der Fall ist. Alle ursprünglich vorhandenen Frequenzen einschließlich der Sendefrequenzen (proportional /i in F i g. 1 oder f₂ in F i g. 2) und der Bezugsfrequenzen werden aus der Regelschleife eliminiert, und geringere Schwankungen hierdrin beeinflussen nicht die Genauigkeit des Ausgangssignals, des genormten Geschwindigkeitssignals mit der Frequenz f/ in eingeschwungenem Zustand.

Claims

Patentansprüche:

1. Dopplerradargerät zur von der Sendefrequenz unabhängigen Anzeige der Radialgeschwindigkeit der erfaßten Ziele mit einem mehrere stabile Frequenzen liefernden Grundoszillator, mit stabile Vielfache der Frequenzen liefernden Vervielfacherschaltungen und mit mehreren die Frequenzen umsetzenden Mischern, dadurch gekennzeichnet, daß ein Oszillator (6) veränderlicher Frequenz ff₂ + —J über einen ersten Vervielfacher (7) einstellbaren· Vervielfachungsfaktors (m) eine erste Anordnung von Mischern (9, 10) speist, der außerdem eine über einen zweiten Vervielfacher (S) gleichen einstellbaren Vervielfachungsfaktors (m) von einer dem mittleren Wert der veränderlichen Frequenz des Oszillators (6) entsprechenden stabilen Frequenz (f₂) abgeleitete Frequenz (mf₂) und eine weitere stabile Frequenz (f₃) zugeführt sind und die eine Frequenz (f₃ +f_d) abgibt, die nur noch die weitere stabile Frequenz (/₃) und den Frequenzunterschied (f_d) zwischen den vom ersten und zweiten Vervielfacher (7, 5) abgegebenen Frequenzen enthält, daß das Ausgangssignal dieser Anordnung von Mischern (9, 10) einer zweiten Anordnung von Mischern (22, 21 bzw. 32, 34, 21) zugeführt ist, an welcher außerdem die ebenfalls von einer stabilen Frequenz (Z₁) über einen dritten Vervielfacher (2) gleichen einstellbaren Vervielfachungsfaktors (m) gelieferte Sendefrequenz (WJf₁) und die Echofrequenz (ItIf₁ +f_d) mit entgegengesetzter Umsetzrichtung anliegen, so daß der Anteil der Sendefrequenz verschwindet und der Doppleranteil der Echofrequenz im wesentlichen durch den veränderlichen Anteil der vom ersten Vervielfacher abgegebenen Frequenz kompensiert wird, daß ein an die zweite Anordnung von Mischern (22, 21 bzw. 32, 34, 21) angeschlossener und von der weiteren stabilen Eingangsfrequenz (Z₃) der ersten Anordnung von Mischern (9, 10) gesteuerter Frequenzdiskriminator (24) ein die Frequenz des Oszillators (6) veränderlicher Frequenz nachregelndes Fehlersignal liefert, daß an den Oszillator (6) veränderlicher Frequenz außerdem über einen vierten Vervielfacher (12) festen Vervielfachungsfaktors (tri) ein subtraktiver Mischer (14) angeschlossen ist, der über einen fünften Vervielfacher (13), dessen Faktor (m') gleich dem des vierten (12) ist, auch eine stabile Frequenz (f₂) . erhält, die gleich der dem zweiten Vervielfacher (5) zugeführten ist, und daß die Ausgangsfrequenz iÜL -f_d\ des subtraktiven Mischers (14) als Anzeigesignal für die Radialgeschwindigkeit [v_r) des erfaßten Ziels unabhängig von der Größe des Vervielfachungsfaktors (m) des dritten Vervielfachers und damit von der Sendefrequenz (m/i) des Radargerätes dient.

2. Dopplerradargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sendefrequenz (m/i) gleich einem Vielfachen (n) der Ausgangsfrequenz (mf₂) des zweiten Vervielfachers (5) ist und der dritte Vervielfacher (2) zum Teil (m) mit dem zweiten (5) identisch ist, zum Teil («) aus einem weiteren Vervielfacher (33) besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 060 932;
französische Patentschrift Nr. 1 257 674;
USA.-Patentschrift Nr. 2 524 610.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

809 »0/155 5.M O Bundesdruckerei Berlin