DE2443248A1 - Impulsradargeraet - Google Patents

Description

2U32A8

Patentanwälte Dipl.- Ing. W. Sctierrmann Dr.- Ing. R. Rüger

7300 Esslingen (Neckar), FabrikstraBe 24, Postfach 348

[). September 197¹* _Tele(on

PA 121 Sg Stuttgart (0711) 356539

35 9619 Telex 07256610 smru

Telegramme Patentschutz Esslingenneckar

HOLLANDSS SIGNAAULPPARATEN B.V.
HSHGELO (0). Niederlande
Zuidelijke Havenweg 40

Impuleradargerät

Die Erfindung betrifft ein Impulsradargerlt mit einem Regelkreis zur Naohsteuerung eine· Überlagerers mit einer momentanen Frequenz f. auf eine Frequenz f.» die einen festen nach Vorzeichen und GrOsee definierten Unterschied f

(f - f - f, ) mit der momentanen Sendefrequenz f aufweist,

O Z AO Z

welcher Regelkreis hierfür auaeerdem mit einem kontinuierlich veretimmbaren Sendeelement und einem Fehlerspannungsgenerator rersehen ist, und weloher Generator aus den durch daa Sendeelement und dem Überlagerer zu bildenden Signalen eine Fehlerspannung ableitet, die mit dem Frequenzunterschied \bX\ - Jf | übereinstimmt, wobei Af mit dem Frequenzunterschied f - f. zwischen der momentanen Sendefrequenz f und der momentanen Überlagererfrequenz f, übereinstimmt.

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I 44 O 4. ~*

Ein solches Impulsradargerät wird durch die Veröffentlichung "The coaxial Magnetron" τοη Smi-Varian, England, als bekannt vorausgesetzt. In dieser Veröffentlichung wird ein Regelsystem für ein ImpulsradargerKt zwecke Facheteuerung eines Uberlagerers beschrieben, wobei als verstimmbares Sendeelement ein schnell abstimmbar«* Koaxialmagnetron (dither-tuned Magnetron) benutzt wird; bei einem derartigen Magnetron stimmt eine Umdrehung der Welle des für das Sendeelement erforderlichen Servomotors mit einer harmonischen Auf- und Abwärtsbewegung einer bewegbaren Wand in der Resonanskammer des Magnetrons überein.

Genanntes Regelsystem enthalt weiter eine Grobabstimmkette und eine Feinabstimmkette zwecks Machsteuerung des Überlagerers auf die gewünschte Frequenz f. . Genannte Grobabs tismücet te ist mit einem mit der Aohse des Servomotors zusammenwirkenden Drehmelder, einem hierauf angeschlossenen phasenempfindllchen Detektor und einer auf diesem Detektor angeschlossenen Halteschaltung versehen; von dem phasenempflmd-1ionen Detektor wird eine Spannung erhalten, deren Amplitude in direkter Beziehung zur Winkelstellung der Servomotorwelle und somit zu der momentanen Senderfrequenz f des Magnetrone steht. Mit Hilfe der Halteschaltung wird die Ausgangsspannung des phasenempfindlichen Detektors abgetastet und eine Abstimmspannung für eine grobe Wachsteuerung des Überlagerers erhalten. Genannte Feinabstimmkette enthlIt einen Fehlerspannungsgenerator sowie eine Einheit für ein schnelles Verarbeiten der zuzuführenden Fehlerspannung, mit Hilfe welcher Einheit eine

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ZU 3? 48

Abstimmspannung für eine feine Nachsteuerung des überlagerers erhalten wird. Infolge von Drift der in der Grobabstimmlcette vorhandenen Elemente besteht die Möglichkeit, dass unkorrekte Abstimmspannungen erzeugt werden und daher eine zu grosse Nächst eue rung des überlagerers erfolgt; der dann noch vorhandene Fehler in der Abstimmung des überlagerers kann so gross sein, dass bei der nachfolgenden Feinnacheteuerung des überlagerers mittels der Einheit zum schnellen Verarbeiten der Fehlerspannung viel mehr von einer zweiten Grobnachsteuerung als von der beabsichtigten Feinnacheteuerung gesprochen werden kann. Bei diesem Regelsystem hat man diesen Nachteil aufgehoben, in den hinter dem Fehlerspannungagenerator ein Integrator aufgenommen worden ist, der in Zusammenarbeit mit der Grobabstimmkette eine akzeptabele Grobabstimmspannung liefert, selbst beim Vorhandensein von Drift. Jedoch ist genannter Integrator wegen seiner groeeen Zeitkonstante nicht in der Lage,plötzlich auftretende Spannungetnderungen, die infolge externer Störungen auftreten können, schnell und effizient zu verarbeiten. Wenn eine solche Spannungslnderung auftritt, muss durch die Einheit für das schnelle Verarbeiten der Fehlerspannung während jeder Impulewiederholungezeit solange eine angepasste Feinabstimmspannung an den überlagerer abgegeben werden, bis der Integrator sich auf die betreffende Spannungeänderung eingestellt hat. Anstelle der beabsichtigten Feinnachsteuerung des überlagerers ist wiederum Sprache von einer Grobnachsteuerung des überlagerers; auaserdem müssen dann für eine dergleiohe Benutzung dieser Einheit besondere Forderungen an die Ausführung gestellt werden,

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vas als Nachteil angesehen werden au·«. Die Erfindung bezweckt ein Impulsradargerit mit eines Regelkreis der eingangserwlhnten Art zu »chaffen, wobei vorgenannte Nachteile weitgehend aufgehoben sind. Sine erete Massnahme, welche hierzu genannt werden kann, basiert auf der Tatsaohe, dass Probleme bzgl. thermischer Drift nahezu nicht auftreten, wenn nan differenzierte Spannungen der dabei bezogenen Grossen benutzt. Daher ist die Regelkette zum Erhalt der ffir den Überlagerer bestimmten Abstimmspannung mit einem Frequenzsteuerkreie rersehen, der ausser der ffir die

Feinnacheteuerung erforderlichen Fehlerspannung auch eine mit der

·· df

momentanen Änderung der Sendefrequenz (-rr) korrespondierenden Einstellspannung ffir die Grobnachsteuerung zugeleitet wird. Diese Massnahme ist nicht ohne weiteres durchführbar, da bei einer einzigen Auf- und Abwärtsbewegung der bewegbaren Wand der Resonanzkammer des Magnetrone stets eine paarweise Einordnung der Positionen dieser Wand nach Grosse der genannten momentanen Änderung (j$) möglich ist; ffir die Frequenzen der paarweise kombinierten Positionen sind verschiedene Korrekturspannungen erforderlich, die jedoch von denselben (-rrJ-Werten abgeleitet werden müssen. Ohne zusätzliche Massnahmen 1st dieses nicht möglich. Ausserdem befinden sich im allgemeinen bei jeder Sendefrequenz ί_χ zwei Überlagererfrequenzen f, , nftmlich f_B + f_o und f_z-f_Q, die den erforderlichen Unterschied |f mit der Sendefrequenz (f ) darstellen und auf welche folglich eine Feinnaohsteuerung des Überlagerers erfolgen kann. Daher können von dem (jrO-Vert sowie von der Fehlerspannung nicht die geeigneten Abstlmmspannungen abgeleitet werden, die

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für den Nachsteuerrorgang des Uberlagerers bei einer willkürlichen Anfangestellung des Magnetrons erforderlich sind. Deshalb ist es ratsam, nach Inbetriebstellung des Impuleradarge rät θ β erst eine (zweite) Massnahme durchzuführen, wodurch eine Verstimmung des Sendeelementes auf ein Frequenzgebiet erhalten wird, worin nur die für die Nachsteuerung des Uberlagerers erforderliche Frequenz f des Sendeelementes, entweder f. + f , oder f. - f , liegt; danach buss dann während jeder Impulswiederholungszeit eine (gering·) Frequenznachsteuerung der momentanen Uberlagererfrequenz f. auf die erforderliche Frequenz f, stattfinden, welches übereinstimmend mit der ersten Massnahme mit Hilfe der von den (ττ)-Werten und Fehlerspannung·werten abgeleiteten Abstimmspannungen erfolgt.

Entsprechend der Erfindung beinhaltet die zweit· Massnahme, da·· da· Iapulsradargerlt alt einem VinkelBtclluncageber rersehen ist, der mit der Welle des für da· Sendeelement erforderlichen Servomotors zusammenwirkt sowie mit einem Bedingungskreis, welcher durch Einschaltung des Winkelstellungsgebers während einer Periode, in der das Sendeelement wirksam iat, in «in·» definierten die momentane Sendefrequenz (f. + f ) umfassenden Frequenzgebiet, ein Schaltsignal abgibt, welches bewirkt, da·· der Frequenzsteuerkreis zum Erhalt der genannten A.betimmapannungen in die Lage gebracht wird, sich sowohl auf die dann geltend« Binstellspannung vthrend einer ersten Zeitdauer T₁ am lad· jeder Impul«wiederholunfSzeit,als auch auf di· dann geltend« F«hl«rapannong während der zweiten Zeitdauer. T. am 9efinn jeder Impulswiederholungsseit einzustellem. ■

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Hieraus ergibt sich, dass eine günstige Ausführungefora eines Impulsradarger&tes. entsprechend dieser zweiten Massnahme erhalten wird, wenn der Bedingungskreis das genannte Schaltsignal nur dann abgibt, wenn die genannte Perlode zwischen den Zeitpunkt liegt, zu dea die Motorwelle die Position erreicht, wobei das Sendeeleaent den extremen Wert f anniaat

ze

wofür gilt μ_1#- ^₁- ^f _ol< l^f _x#- ^fil ^{und d}·" darauffolgenden Zeitpunkt, wo genannte Welle die Position erreicht, bei der die Frequenz des Sendeeleaentes den anderen extremen Wert anniest. Soait wird in dieser Ausfuhrungsfora erreicht, dass das Sendeeleaent auf die erste gunstige Sendefrequenz f abgestiaat wird, die nach dea Passieren eines eztreaen Wertes in dea Frequenzgebiet des Sendeeleaentes auftritt.

In der hiernach folgenden Figurbeschreibung eines Iapulsradargerltes entsprechend dieser Ausführung beinhaltet die zweite Massnahae, dass das Sendeeleaent nur auf die Freqmenz f_lo+ f abgestiaat wird, die naoh dea Passieren der maximalen Frequenz t_%% erreicht wird. In einer zweiten Ausfuhrungsfora eines IapulsradargerEtee entsprechend der zweiten Massnahae der Erfindung ist das IapulsradargerXt alt einea zweiten Spannungsgenerator rersehen, wobei die Aaplitude der Ausgangs spannung in direkter Beziehung zu der aoaentanen Uberlagererfrequenz f^ steht, sowie alt einea Differenzbildner, der aus der Ausgangsspannung des zweiten Spannungsgeneratore und aus der in sinusförmiger Beziehung alt dea Drehwinkel der Kotorwelle stehende« Ausgangsspannung des Winkelstellungsgebers eine Dlfferenzspsaanng ableitet. Zua Xrhalt der genannten Ausgangsspannung des Wiakel-

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stellungsgebere muse dieser mit einem Drehmelder und eines darauf angeechloesenen phasenempfindlichen Detektor versehen sein. Der Bedingungskreis wird hierbei durch eine Vergleichsschaltung gebildet, der die genannte Differenzspannung zugeführt wird, und welche Vergleichsschaltung, sobald die Differenzspannung einen bestimmten Sohwellenvert unterschreitet und das Sendeelement im genannten, die Frequenz (^+ f_Q) umfassenden Frequenzgebiet wirksam ist, das genannte Sohaltsignal abgibt. Der genannte Schwellenwert entspricht einem festen Unterschied zwischen einem bestimmten Wert der momentanen Überlagererfrequenz f, und der verlangten Überlagererfrequenz f,

Auch kann man die Ausführung der erstbesprochenen Massnahne, unabhängig von der Art und Welse, wie die zweite MaBenähme durchgeführt werden soll, aus zwei Ausftthrungsfornen eines ImpulsradargerStes wählen. Eine erste Ausführungsfon eines Impulsradargerfites nach der ereten Massn&hme wird erhalten, wenn genannte Einstellspannung einem Vinkelstellungsgeber entnommen wird, soweit dieser Vinkelstellungsgebsr mit einem mit der Motorwelle zusammenwirkenden Drehmelder, einem hierauf angeschlossenen fasenempfindlichen Detektor und einem auf diesen Detektor angeschlossenen Differenzgeber versehen ist. Ein nooh günstiger arbeitendes Iepulβradargerät, übereinstimmend mit der ereten Mas«nähme, wird durch eine zu dieser Mas«nähme gehörende zweite Ausführung«form erhalten, wobei das ImpulsradargerSt mit einem differenzierenden Netzwerk versehen ist, mit dessen Hilfe anhand der von dem Frequenzsteuerkreis erhaltenen Abstimmspannung die beabsichtigte, mit der momentanen Änderung

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der Sendefrequenz (*rr) korrespondierenden Einetellepannung erhalten wird.

Die Erfindung und ihre Vorteile werden jetzt anhand folgender Figuren naher erläutert, von denen:

Fig. 1 ein Ausfuhrungsbeispiel einer Regelkette für die Nachsteuerung dee Uberlagerers in einem Impulβradargerät nach der Erfindung darstellt;

Fig. 2 die Frequenzcharakteristik eines Frequenzdiskriminators von einen zum Impulsradargerät gehörenden Fehlerspannungsgenerator zeigt;

Fig. 3 den Zusammenhang zwischen der Magnetronfrequenz f und der Winkelstellung φ der mit dem Servomotor gekoppelten Verstimmwelle des Magnetrons wiedergibt.

Fig. 1 zeigt eine Regelkette in einem Impulsradargerät für die Naohsteuerung eines Uberlagerers 1 auf eine Frequenz f, , die einen in Vorzeichen und GrSsse fest definierten Unterschied f , wofür glitt f · f .- f. , mit der momentanen Sendefrequenz f •Ines kontinuierlich verstimmbaren Magnetrone 2 zeigt. Der überlagerer 1 ist ein Typ, der elektrisch abstimmbar ist, während Magnetron 2 ein Typ ist, der in der Radartechnik bekannt ist als "dither-tuned Magnetron". Dieses Magnetron 2 wird mit Hilfe eines Eoohspannungsmodulators 3 periodisch und kurzzeitig mit einer Hochspannungsquelle verbunden, wodurch jedesmal ein HF-Sendeimpuls erzeugt wird. Über einen Hohlleiter 4 und einen Duplezer 5 wird das Sendesignal von einer Antenne 6 ausgestrahlt, wobei das Echosignal über den Duplexer 5 und eventuell über einen HF-TorveTstärker 7 einer Mischstufe 8 zugeführt wird, wo das

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Echosignal des Hochfrequenzgebietes in ein ZF-Signal umgesetzt wird. Hierfür wird dieser Miechetufe θ ebenfalls das Ausgangssignal des überlagerers 1 zugeführt, wobei die Frequenz dieses Signales, sofern es vorliegendes Aueführungsbeiepiel betrifft und soweit der Nachsteuervorgang des überlagerers 1 auf der Frequenz f. verläuft, unter der Frequenz f des Sendeimpulses liegt und nur um einen solchen Betrag davon abweicht, dass aus dem in Kischstufe 8 zu bildenden Mischsignal eine Differenzfrequenz abgeleitet werden, kann, die im ZF-Bereich liegt.

Da es wünschenswert ist, dass sobald wie möglich nach der Inbetriebnahme des ImpulsradargerStes, wobei der überlagerer eine Voreinstellung auf eine bestimmte Frequenz f, erhSlt, die momentane Differenzfrequenz Af - f - f, zwischen der genannten Frequenz f, und der momentanen Sendefrequenz f den festgelegten

Wert f annimmt und dieser Wert auch während des Betriebes des ο

RadargerStθβ beibehalten wird, wird nach der Erfindung der ijberlagerer 1 mittels einer Regelkette 2. ^{auf die} gewünschte Frequenz f. ■ f -f nachg·steuert. Dazu ist der Regelkreis £ ausser dem überlagerer 1 noch mit einem Fehlerspannungegenerator und einem Frequenzsteuerkreis JM. ausgerüstet.

Die Arbeitsweise und der Zusammenhang dieser Tellschaltungen untereinander werden in der weiteren Beschreibung näher erklart.

Mit Hilfe eines Servomotor« 12 ist es möglich, eine zum Resonanzhohlraum des Magnetrons 2 gehörende bewegbare Wand «ine harmonische Auf- und Abwärtsbewegung ausführen zu lassen, wobei die Drehung der Welle des Servomotors 12 in ein· für die

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genannte Wand erforderliche Zug- und Schubbewegung umgesetzt wird. Durch eine solche Bewegung wird das Magnetron 2 kontinuierlich verstimmt; den Zusammenhang zwischen der momentanen Sendefrequenz f und der Winkelstellung ■ der Servo-

motorwelle ist in der Charakteristik von Fig. 3 wiedergegeben. Bei einer gleichmÄsalgen Drehung der Servomotorwelle zeigt diese Charakteristik ebenso die Gröase der momentanen Sendefrequenz f als Funktion der Zeit t.

Über einen Richtkoppler 15 im Hohlleiter 4 wird ein kleiner Teil der im Magnetron 2 erzeugten Energie einer im Fehler spannungsgenerator J_0 vorhandenen Mischstufe 14 zugeführt» welcher auch das Ausgangssignal des überlagerers 1 angeboten wird.

Das in der Mischstufe 14 gebildete Signal, von dem ein Signal mit der momentanen Differenzfrequenz Af abgeleitet werden kann, wird über einen TerstKrker 15 einem Frequenzdiskriminator j£ zugeführt, der dann anhand des letztgenannten Signale· und entsprechend seiner Frequenzcharakteristik (siehe Fig. 2) eine kontinuierliche Spannung abgibt. Der Frequenzdiskriminator j£ ist hierzu in der vorliegenden Ausführungsform mit zwei Filterkoebinationen versehen, deren Ausgangsspannungen getrennt und mit entgegengesetzter Polarität gleichgerichtet werden. Genannte Filterkombinationen müssen so abgestimmt sein, da·· sich die Polarität der abzugebenden Ausgang·spannung genau bei der Frequenz f indert, wie es in der Charakteristik von Fig. 2 angegeben ist. Mittel· einer, übereinstimaend einer solchen Spannungscharakteristik erhaltenen Spannung, kann,

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sofern mindestens die Differenzfrequenz Af im linearen Teil nahe der Frequenz f (siehe Fig. 2) liegt, im Frequenzeteuerkreie V\. eine Abetimmepannung abgeleitet werden, mit deren Hilfe eine Feinnacheteuerung des Überlagerere 1 auf die gewünschte Frequenz f. erfolgen kann. Eine mögliche Aueführungefonn eines solchen Frequenzdiekriminatore 16 ist bereite ausführlich in der niederländischen Patentanmeldung 73.09582 besprochen worden. Bezüglich der Feinnachateuerung dee überlagerers 1 tritt das Problem auf, dass im allgemeinen zwei Frequenzwerte f. vorhanden sind, nämlich f + f und f -f , die den erforderlichen Unterschied f mit der Sendefrequenz f aufweisen. Sowohl auf die Frequenz f. - f + f , als auch auf die Frequenz

JLO Z O

f. · f - f kann der Überlagerer 1 abgestimmt werden. Ee ist Io ζ ο ο»

daher erforderlich, vor der Feinnacheteuerung der Frequenz f. auf die gewüneohte Frequenz f, erst eine grobe Verstimmung des Magnetrons 2 auf ein Frequenzgebiet vorzunehmen, worin die für die Nachsteuerung des Überlagerere 1 in für die hier zu besprechenden Ausführungeformen in Betracht komaende Sendefrequenz Γ ■ f. + f liegt. Die Nacheteuerung dee Überlagerere 1 auf die hiermit übereinstimmende Frequenz f , « f - f kann dann zu dem

Io s ο

Zeitpunkt beginnen, wo die Sendefrequenz f grOaaer als die bei der Voreinstellung dee überlagerere erhaltene Frequenz f. geworden let. Zur Bestimmung dee letztgenannten Zeltpunktee,muss fortlaufend ein Vergleich zwischen der Sendefrequenz f und der Überlagererfrequenz durchgeführt werden, wae eehr umetandlich ist. Darum ist abweichend hiervon in der anhand von Fig. 1 beschriebenen Ausführungeform eines Impulsradargerates die Methode

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-12- 2 Λ A 3 2 /₊

gewählt worden, wobei die Abstimmung des Überlagerers 1 auf eine Frequenz f. nicht eher stattfinden kann» bevor das Magnetron die maximale Sendefrequent f erreicht hat. Automatisch

zmax

erfolgt dann eine Nacheteuerung des Überlagere» 1 auf die

Frequenz f, - f - f . Hierfür ist das Impuleradarger&t mit einem χο ζ ο

Bedingungskreis \J_ versehen, dem ein oder mehrere Signale zugeführt werden, woraus dann der Zeitpunkt abgeleitet werden kann, zu dem die maximale Frequenz f des Magnetrons 2 erhalten

zmax

wird. Sa die mit diesem Zeitpunkt übereinstimmende Stellung mit Hilfe der Motorwelle erhalten wird, 1st das ImpulsradargerSt mit einem Winkelstellungsanzeiger J[8. versehen, der zum Erhalt der letztgenannten Signale mit der Motorwelle zusammenwirkt und ist weiter der Bedingungekreis ^l Bit einem auf dem Vinkelstellungsanzeiger 1B_ angeschlossenen logischen Kreis versehen. Somit kann der logische Kreis 19 anhand der letztgenannten Signale ein (erstes) Steuersignal erzeugen, sobald die maximale Sendefrequenz f überschritten wird. Nur beim

X Bi ti X

Vorhandensein dieses (ersten) Steuersignale ist es möglich, den Nachsteuervorgang des Überlagerers 1 auf die Frequenz f. stattfinden zu lassen. Streicht jedoch die Sendefrequenz danach seinen Miniaumwert f ^_n» und hat der Nachsteuervorgang des überlagerers 1 noch nicht begonnen, darf das erste Steuersignal nioht mehr erzeugt werden. Dieses darf erst wieder geschehen, wenn das Magnetron 2 erneut die maximale Sendefrequenz f

* zmax

überschreitet. Von dem genannten Vinkelstellungsanzeiger JjB sowie dem darauf angeschlossenen logischen Kreis 19 bestehen drei Auefuhrungeformen, die anhand der Figuren 1 - 3 in der

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bereite genannten niederländischen Patentanmeldung 73·09382 ausführlich besprochen worden sind.

In der Aueführungsformen nach Fig. 1 umfasst der Winkelstellungsanzeiger J_8 einen Oszillator 20, einen mit der Motorwelle zusammenwirkenden Drehmelder 21, einen phasenempfindlichen Detektor 22, einen Verstärker 23, ein Differenzierglied 24 und zwei Vergleichsschaltkreise 23 und 26. Der auf den Oszillator 20 angeschlossene Drehmelder 21 erzeugt eine Spannung, die mit Hilfe der Auegangespannung des Oszillators 20 im phasenempfindlichen Detektor 22 demoduliert wird. Die so erhaltene phasenempfindlich demodulierte Spannung wird über den Verstärker 23 dem Differenzierglied 24 zugeführt, dessen Ausgangsspannung für die beiden Vergleicheschaltkreise 25 und bestimmt ist. Der Vergleichsschaltkreis 25 liefert nur ein positives Ausgangssignal sobald und solange die Ausgangsspannung des Differenziergliedes 24 einen festgelegten positiren Wert überschreitet und somit angibt, dass das Magnetron 2 auf eine höhere Frequenz abgestimmt wird. Dagegen gibt der Vergleiohsschaltkreis 26 nur eine positiv« Ausgangespannung ab, wann und solange die Ausgang·spannung des Differenziergliedes 24 unterhalb eines bestimmten negativen Wertes bleibt, und somit das Magnetron 2 auf eine niedrigere Frequenz abgestimmt wird. Die von beiden Vergleiohsschaltkreisen 25 und 26 gelieferten Signale werden getrennt der logisohen Schaltung 19 zug·führt.

Vorzugsweise soll der Äachsteuervorgang d·· Ob«r- · lagerers 1 nioht eher beginnen, bevor die S«nd«fr«quens f eich in der HEh* des Fr«quenzw*rt·· d·· voreingestellten TTb«rlag*r*r·

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2 A4 3 2 A

befindet. Ebenfalle liegt dann die Differenzfrequenz δΓ dicht gentig bei dem Frequenzwert f , eo dass auch die auf die Fehlerspannung basierte Feinnacheteuerung beginnen kann. Sobald dieser letzten Bedingung entsprochen wird, wird in Bedingungakreis 22. ^öin zweites Steuersignal erzeugt. Nur bei gleichzeitigem Vorhandensein des ersten und des zweiten Steuersignals darf der Nächsteuervorgang beginnen. Die Möglichkeit zum Erhalt dieses zweiten Steuersignals ist durch den Fehlerspannungsgenerator 10 gegeben, der dazu ausser der mit Fehlerspannung bezeichneten Ausgangsspannung des Frequenzdiskriminators 16 noch zwei weitere Auagangaaignale erzeugen muss, anhand derer dann bestimmt wird» ob die Differenzfrequenz Af dicht genug beim Frequenzwert f liegt. Hierzu ist der Bedingungskreis YJ. nooh mit einer zweifachen Vergleichsschaltung 27 und einer hierauf angeachloaaenen Impulsdehnungesohaltung 28 rersehen, wobei die Vergleichaachaltung 27 die letstgenannten zwei Ausgangs apannungen von den beiden zum Frequenzdiakriminator 16 gehörenden Filterkombinationen getrennt zugeführt erhalt.

In der Vergleichsschaltung 27 werden die positiv gleichgerichteten Signalspannungen «it einer positiven Bezugaspannung +V , und die negativ gleichgerichteten Signalspannungen mit einer negativen Bezügespannung -7 verglichen. Jedesmal wenn eine dieaer Signalapannungen die betreffende Bezugaspannung überschreitet, waa entapreohend der Charakteristik nach Fig. 2 nur innerhalb des mit L beseiehneten Frequenagebietes möglich 1st, wird ein Standardiapula von der Vergleiohaaohaltung 27 an die lBpulsdehnungsachaltung 28 abgegeben, die jeweils beim Anbieten

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einee Standardimpulses in der Lage ist, ein wXhrend mehrerer Impulswiederholungszeiten anhaltende· Ausgangesignal abzugeben.

Dadurch wird erreicht, dass, sobald und solange die Differenzfrequenz Af innerhalb des Prequenzgebietee L (siehe Fig. 2) liegt, die Impuledehnungsschaltung 28 ein kontinuierliches Ausgangseignal erzeugt, wodurch dann das zweite Steuersignal erhalten wird. Beim gleichzeitigen Auftreten des ersten und des zweiten Steuersignals wird mittels einer UND-Schaltung 29, die von beiden Steuersignalen aktiviert wird, vom Bedingungekreis YJ_ ein Schalt signal an die Frequenzsteuereinheit 11 abgegeben, wodurch ein in diesem Kreis Jl·^ vorhandener Integrator 30 freigegeben wird, so dass durch diesen Integrator 30 eine Abstimmßpannung für den Überlagerer 1 gebildet werden kann. Somit ist in dieser Aueführungeform eines Impulsradargerates der Bedingung entsprochen worden, dass die Naohsteuerung des Ubeflagerers 1 nur möglich ist, wenn die Differenzfrequenz ΔΓ sich in dent mit L angegebenen Frequenzgebiet (siehe Pig. 2) befindet, nachdem die maximale Frequenz f erreicht worden ist. In einer zweiten

zmax

Ausführungeform eines Impulsradargerätes naoh der Erfindung wird von einem Impulsradargerat ausgegangen, welches mit einem (zweiten) Spannungsgenerator versehen ist, wobei die Amplitude seiner Ausgangsspannung in direktem Verhältnis lur Yoreingeetellten Überlagertrfrequenz ΐ^ steht, und der weiter mit einem Differenzbildner versehen ist, der von der Ausgangespannung des zweiten Spannungegenoratore und der Ausgangsspannung des Winkelstellungsanzeigers J_8 eine Differenzspannung ableitet. Entsprechend der Erfindung besteht der Bedingungskreis J^ hierbei aus einer

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-16- 2 4 A 3 2 Λ δ

Vergleichsschaltung, der die genannte Differenzspannung zugeführt wird und weiche Vergleichsschaltung, sobald die Differenzspannung einen bestimmten Schwellenwert unterschreitet, und daher das Sendeelement in einem die Summenfrequenz f. 4- f umfassenden Frequenzgebiet arbeitet, genanntes Schaltsignal abgibt.

Vorzugsweise umfasst der Winkelstellungeanzeiger einen mit der Motorwelle zusammenwirkenden Drehmelder und einen hierauf angeschlossenen phasenempfindlichen Detektor. Der phaeenempfindliohe Detektor verschafft eine Spannung, dessen Amplitude in sinusförmigem Verhältnis zum Drehwinkel der Motorwelle steht und daher ebenfalls mit der momentanen Frequenz f des Magnetrone. Die Ausgangespannung des zweiten Spannungsgeneratore und die des phasenempfindlichen Detektors werden,dann, wie bereite angegeben, in der Vergleichsschaltung miteinander verglichen.

Bei beiden Aueführungsformen muss, nachdem das Schaltsignal abgegeben worden ist, der Nacheteuervorgang beginnen, wozu der überlagerer 1 in erster Instanz so nachgesteuert wird, dass zu erwarten ist, dass der Differenzwert Af zu dem Zeitpunkt wo der nächste Sendeimpuls erzeugt wird, sich in dem um f gelegenen linearen Teil der in Fig. 2 wiedergegebenen Charakteristik befindet. In zweiter Instanz kann dann mittels der vorhandenen Fehlerspannung eine Feinnachsteuerung des Überlagerer· auf die gewünschte Frequenz f. erfolgen. Da die iBpulswiederholungszeit um'vielee kleiner als die umlaufzeit der Motorwelle und daher ebenfalls kleiner als die Zeit ist, worin das Magnetron 2 eine vollständige Auf- und Abwärtsbewegung gemacht hat, kann die momentane Änderung der Sendefrequenz (w·) innerhalb einer Impulswiederholungszeit als konstant

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angesehen werden. Dem Überlagerer 1 kann daher in erster Instanz eine Grobabstinaepannung ^Δν _β"°·^τ·7[Γ zugeführt werden, wobei τ die dann geltende Impulswiederholungszeit darstellt. Eine Grobabetimmspannung, die mit -rr übereinstimmt, kann auf zwei Methoden erhalten werden. Nach der ersten Methode umfasst der Vinkelstellungsanzeiger JHjJ-die genannte Kombination des mit der Servomotorwelle zusammenwirkenden Drehmelders 21, des hierauf angeschlossenen phasenempfindlichen Detektors 22, des Oszillators 20 für den Drehmelder 21 und den Detektor 22, des auf den Detektor 22 angeschlossenen Verstärkers 23 und des hierauf angeschlossenen Differenziergliedes,24· Da der phaseneapfindliche Detektor 22 eine Spannung erzeugt, die alt der momentanen Frequenz f des Magnetrons 2 übereinstimmt, wird alt der Au s gangs spannung des Differenziergliedes 24 eine Bit -rr· übereinstimmende Spannung erhalten. Letztgenannte Spannung wird dann über einen sich in Stellung a befindlichen Schalter 51 dea Frequenzsteuerkreis JJ_ angeboten. lach einer zweiten Methode wird die mit (ttt) übereinstimmende Spannung über einen sich in Stellung b befindlichen Schalter 31 *u> einem differenzierenden Netzwerk J££ erhalten, das aa Ausgang des Frequenzsteuerkreises V1_ angeschlossen ist. Ia der rorliegenden Amsführungefora besteht das Netzwerk j£2_ aus einea Differenzierglied 33, einea hierauf angeschlossenen zweiten Differenzierglied 54 und einer hierauf anfeschlosseaen 3uasienschaltunc 35 t die ebenfalls auf das erste Differenzierglied 53 aacesohlossen ist. Nach Äapfang des Sohaltsignales tndert sioh 4er Wert 4er Ausgangsspannung des Integrators 50 nicht, da noch keine

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Eineteilung des Integrators 30 auf eine Fehlerspannung erfolgt ist. Für eine zeitige Feineinstellung de· Öberlagerere 1 nuss die Fehlerspannung dem Integrator 30 jedesmal so schnell wie möglich zugeführt werden. Dieses ist hier aber nicht möglich, da die zuletzt, erzeugte Fehlerspannung beim Auftreten des Sohaltsignales für den Integrator 30 nicht mehr vorhanden ist, und dadurch erst die nächstfolgende Fehlerspannung benutzt werden kann. Hierdurch kann direkt nach Auftreten des Schaltsignales keine Grobnachsteuerung erfolgen, wodurch auch die Feinnacheteuerung nicht durchführbar ist. Dieser laohteil kann beseitigt werden, indem der Uberlagerer 1 eine derartige Toreinstellung erhält, dass sein« Frequenz f₁ in der lihe des extremen Wertes f liegt. Dadurch bleibt die aoaentane Änderung der Sendefrequenz (*r) klein und die Grobnachsteuerung kann entfallen. Sobald der Integrator 30 sioh auf dl· erstfolgende Fehlerspaaaaag eimfestellt hat, rerindert sieh seine Ausgangespannung, so dass das differenzierende letzwerk jj£ bei entsprechender DiBensionlerunc der darin vorhandenen Hilfsschaltungen die richtige Spannung an den Prequeassteuerkreis jM, für die Grobnachsteuerung des Vberlagerera 1 abgaben kann.

Venn da« iBpuleradargessH alt eimer festen Iapulswiederholungsseit arbeitet, kann die tob Winkelstellungeanzeiger J_8 oder die tob differenzierenden let«werk J^ erhaltene Spannung direkt oder tber eine» Zeitschalter 36 des Integrator 30 angeboten werden, wobei der Zeit sehalter Bit Ulfe eines Bit des Iapuls f su stemeradem Bomostabilea IleaeBtes 37 la jeder Iapvlswiederholuagszeit wCkremd eine· bestlssitem kurzen Zeit-

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abschnittee T , dessen Beginn kurz vor dem nächsten Sendeimpuls festgelegt ißt, geschlossen wird. Ist jedoch die Impulswiederholungs· zeit nicht konstant, dann muss die vom Winkelstellungeanzeiger 18, bzv. die vom differenzierenden Netzwerk ^2_ stammende Spannung der dann geltenden Impulswiederholungszeit angepasst werden. Hierzu ist in der vorliegenden Ausführung der Frequenz-Bteuerkreis J_1_ mit einer Multiplikationesohaltung 38 versehen, die zwischen dem Schalter 31 und dem Zeitschalter $6 aufgenommen ist. Dieser Schaltung 38 wird ausser der vom Winke1stellungsanzeige r _1£ bzw. der vom differenzierenden netzwerk %Z stammenden * Spannung ebenfalls eine mit der dann geltenden Impulswiederholungszeit übereinstimmende Spannung zugeführt. Letztgenannte Spannung wird in der vorliegenden Ausftlhrungsform von einem dem Frequenzsteuerkreis JM₁ zugefflhrten Sägezahngenerator 39 erhalten, der jedesmal wenn ein Sendeimpuls (S ) erzeugt wird, rüokgestellt wird. Da der Zeitpunkt, zu den der Schalter 36 wfihrend eines kurzen Zeitabschnittes T. geschlossen wird, unmittelbar vor dem nächstfolgenden Sendeimpuls liegt, darf die Grosse der dann durch die Multiplikationsschaltung 38 empfangenen Sägezahnspannung als repräsentativ für den Faktor τ in der Korrekturspannung AV - c. τ.-ττ angenommen werden. Somit wird von dem mit letztgenannter Spannung AV gespeisten Integrator 30 eine Ausgangsspannung erhalten, mit der der Überlagerer 1 in dem für den nächstfolgenden Sencbeimpuls erforderlichen, nahe f liegenden linearen Teil der Fehlerspannungsoharakteristik (siehe Fig. 2) verstimmt wird. Anhand der dann vorhandenen Fehlerspannung kann der Integrator 30 mit der Feineteuerung des frberlagerers 1

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beginnen, unter Zwischenschaltung eines Schalters 40, der mit

Hilfe eines mit dem Impuls S zu steuernden monostabilen Elementes

41 geschaltet wird, und der nur zu dem Zeitpunkt, wo ein Sendeimpuls erzeugt wird, kurzzeitig geschlossen wird.

Besondere Aufmerksamkeit verdienen noch folgende Situationen:

a. Ein Wegfall des Ausgangseignale des Uberlagerers 1 oder des Magnetrons 2.

b. Wenn die Qualität des Magnetrons 2 so schlecht ist, dass es zeitweise nicht zündet, d.h. also dass mehrere Impulse nioht erzeugt werden ("Missing Links").

c. Wenn die Speisespannung des ImpulsradargerKtes eingeschaltet wird.

d. Wenn der Überlagerer 1 erst einige Zeit nach dem Einschalten der Speisespannung wirksam wird.

e. Wenn das Überlagerersignal zeitweise in einer Perlode wegflllt, in der kein zweites Steuersignal vorhanden ist, aber das Magnetron 2 doch kontinuierlich verstimmt wird.

In all diesen Feilen ist es ratsam, den Nachsteuer-Vorgang des Uberlagerers 1 auf eine Frequenz f, neu beginnen zu lassen, welches durch eine Rückstellschaltung 42 erfolgen kann. Eine solohe Schaltung 42 ist bereits ausführlich in der vorgenannten niederländischen Patentanmeldung 73.09382 besprochen worden.

In der Iieherigeη Beschreibung war der Ausgangspunkt eine Ausführungeform, für die eine Frequenz f gewählt wurde, die grosser als die Üterlagererfrequenz f.. Ist. Es kann jedoch auch eine Frequenz t_r { owShlt werden, die unter der von f. '

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Claims (9)

1. PATEHTAISPRUCHE t

   ( 1.j Impulsradargerät mit einem Regelkreis zur Nacheteuerung eines Uberlagerers mit einer momentanen Frequenz f\ auf eine Frequenz f. , die einen festen naoh Vorzeichen und Grosse definierten Unterschied f (f ■ f - f ) mit der momentanen

   Sendefrequenz f aufweist, welcher Regelkreis hierfür auaaerz

   dem mit einem kontinuierlich verstlmmbaren Sendeelement und einem Fehlerapannungsgenerator versehen ist, und welcher Generator aus den durch das Sendeelement und dem Überlagerer zu bildenden Signalen eine Fehlerspannung ableitet, die mit dem Frequenzunterschied |Δί |- |f | übereinstimmt, wobei Af mit dem Frequenzunterschied f - f »wlsohen der momentanen Sendefrequenz f und der momentanen Uberlagererfrequena f. übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelkette zum Erhalt der für den Überlagerer bestimmten Ab st immspannung alt einen Frequenzsteuerkreis versehen iat, der ausaer der ftlr die Feinnachsteuerung erforderlichen Fehlerspannung auoh eine mit der momentanen Änderung der Sendefrequenz (ττ) korrespondierenden Einstellspannung fur die Grobnaohsteuerung zugeleitet wird, und dass das Impulsradargerlt weiter mit einem Vinkelatellungageber versehen ist, der mit der Welle des für das Sendeelement erforderlichen Servomotors zusammenwirkt sowie Hit einen Bedingungskreis, welcher durch Einschaltung des Winkelstellungsgebers während ainer Periode, in der das Sendeelement wirksam ist, in einem definierten die momentane Sendefrequen» (f.+f ) umfassenden Frequenzgebiet, ein Schaltsignal abgibt, welch··

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   bewirkt, dass der Frequenzsteuerkreis zum Erhalt der genannten Abstimmspannungen in die Lage gebracht wird, sich sowohl auf die dann geltende Einstellspannung während einer ersten Zeitdauer T. am Ende jeder Impulswiederholungezeit als auch auf die dann geltende Fehlerspannung während der zweiten Zeitdauer T- am Beginn jeder Impulswiederholungszeit einzustellen.
2. 2. Impulsradargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzsteuerkreis mit einer Integratorechaltung versehen ist, der die genannte Einstellspannung und Fehlerspannung zugeführt werden.
3. 3. Impulsradargerät nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Frequenzsteuerkreis mit Mitteln versehen ist, mit deren Hilfe für genannten Integrator anhand der genannten Einstsllspannung' eine, sowohl mit der momentanen Änderung der Sendefrequenz (rr), als auch mit der Impulswiederholungszeit direkt proportionale Spannung erzeugt wird.
4. 4· Impulsradargerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass genannte Mittel einen durch das Magnetron xu steuernden Sägezahngenerator und eine Multiplikationsschaltung enthalten, welcher Schaltung zum Erhalt der genannten direkt proportionalen Spannung sowohl genannte Binstellspannung als auch die Ausgangsspannung des Sägezahngenerators zugeführt werden.

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5. 5. Impul«radargerät nach Anspruoh 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Bedingungekreis das genahnte Sohaltsignal nur dann abgibt, wenn die genannt· Periode zwischen dem Zeitpunkt liegt, wo die Motorwelle die Position erreicht, bei. der da· Sendeelement den extremen Wert f annimmt, wofür

   ze

   gilt: |f - f. - f. |< |f - f,| , und hOoh«tene dem darauf-

   ΖΘ X XO 556 X

   folgenden Zeitpunkt, wo genannte Welle die Position erreicht, bei der die Frequenz des Sendeelementes den anderen extremen Wert annimmt.
6. 6. Impul«radargerät nach Anspruch 1, wobei der Winkelet ellungegeber mit einem Drehmelder und einen hierauf angeschlossenen phaeenempfindlichen Detektor versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass das Impuleradargerat mit einem (zweiten) Spannungegenerator versehen ist, wobei die Amplitude seiner Ausgangsspannung direkt proportional der momentanen Überlagererfrequenz f. ist, und welter versehen ist mit einem Differenzbildner, der von der Ausgangsspannung des zweiten Spannungsgenerator« und der Ausgangespannung des genannten Detektors eine Differensspannung ableitet und dass der BedingungBkreis aus einer Vergleichsschaltung besteht, der genannte Iiiferenzspannung zugeführt wird, wobei die Vergleichsschaltung sobald die Differenzepannung einen bestimmten Schwell «rn *»r* interschreitet, ui: ΐ daher das Sendeelement in genannt cn, >;ic Frequenz (f. + f ) umfassenden Frequenzgebi« t wirksam ir t , renanntee Schaltaipnal tlgibt.

   5 0 9 ^u 1 ^Γ^ / 0 ί· Ο 1

   2 4 A 3 2 4 8
7. 7. Impulsradargerät nach Anspruch 1, wobei der Winke1-stellungsgeber mit einem Drehmelder, einem hierauf angeschlossenen phasenempfindliohen Detektor und einem auf diesen Detektor angeschlossenen Differenzierglied versehen ist, dadurch gekennzeichnet, dass genannte Einstellspannung der Ausgangs- «pannung des genannten Differenziergliedes entnommen wird.
8. 8. Impulsradargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dasβ das Impul«radargerät mit einem differenzierenden Netzwerk versehen ist, womit anhand genannter Steuerspannung die genannte Einstellspannung erhalten wird.
9. 9. Impulsradargerät nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das differenzierende Netzwerk ein erstes und ein hierauf angeschlossenes zweites Differenzierglied'umfasst, wobei dem ersten Differenzierglied die Steuerspannung zugeführt wird, und wobei die Ausgangsspannungen des ersten und zweiten Differenziergliedes teilweise zum Erhalt genannter Elnstel!spannung kombiniert werden.

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