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Radareinrichtung mit elektrischer Richtstrahlschwenkung und zugeordneter
Ablenkung des Anzeigestrahls
Die Erfindung bezieht sich auf eine bekannte Radareinrichtung,
deren Richtantenne aus einer Mehrzahl von Einzelstrahlern in Form von Dipolen besteht,
die in Abständen entlang einer Hohlrohrspeiseleitung angeschlossen sind, deren Querschnittsabmessung
derart periodischen Änderungen durch eine mechanische Bewegung unterworfen wird,
daß die Fortpflanzungsgeschwindigkeit der Hochfrequenzenergie im Hohlrohrleiter
und damit die relative Erregungsphase der Einzelstrahler geändert und auf diese
Weise die erforderliche Schwenkbewegung des Antennenrichtstrahls erzeugt wird. Einrichtungen
dieser Art finden beispielsweise Anwendung bei der Lenkung der Landemanöver von
Flugzeugen durch Ortung derselben vom Boden aus.
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Um bei derartigen Einrichtungen die Ablenkung des Kathodenstrahls
der Anzeigeröhre in Übereinstimmung mit der Stellung des Richtstrahls der Antenne
im Raum zu steuern, ist es bisher üblich gewesen, eine elektrische Steuergröße von
der mechanischen Bewegung abzuleiten, mit welcher die Änderung der Weite des Hohlrohrleiters
vorgenommen wird. Diesen Anordnungen haften Mängel an, die auf die verwickelte Beziehung
zwischen der Bewegung bei der Verstellung des
Hohlrohrleiters und
den verschiedenen elektrischen Bedingungen zurückzuführen sind, die gemeinsam die
Stellung des Antennenrichtstrahls bestimmen.
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Somit kann die abgeleitete Steuergröße bestenfalls eine Annäherung
an die tatsächliche Abhängigkeit zwischen der Weite des Hohlrohrleiters und der
Stellung des Richtstrahls darstellen, abgesehen davon, daß irgendwelche Änderungen
in den elektrischen Zusammenhängen, wie sie etwa durch Abnutzung, Temperatur- oder
Frequenzänderung u. dgl. hervorgerufen werden, Änderungen in der Stellung des Richtstrahls
bewirken, die sich in keiner Weise in der Steuergröße widerspiegeln, welche lediglich
von der mechanischen Bewegung bei der Änderung der Weite des Hohlrohrleiters abhängig
ist.
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Die Erfindung bezweckt, die angegebenen Mängel zu beseitigen, und
hat eine Einrichtung der angegebenen Art zum Gegenstand, die dadurch gekennzeichnet
ist, daß die Ablenkung des. Kathodenstrahls mit Hilfe einer Spannung gesteuert wird,
deren Größe dem jeweiligen in einem Phasenmeßorgan ermittelten Phasenunterschied
zweier Anteile der die Strahler speisenden Hochfrequenzenergie entspricht, die von
der Energiequelle und einem davon hinreichend weit abliegenden Punkt des Hohlrohrleiters
von veränderlicher Weite abgeleitet werden.
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Auf diese Weise ist erreicht, daß die- unübersichtliche Abhängigkeit
der Strahlrichtung von der mechanischen Bewegung bei der Verstellung des Hohlrohrleiters
für die Steuerung des Kathodenstrahls ausgeschaltet ist und diese Steuerung in ganz
genauer Übereinstimmung mit der Schwenkung des Richtstrahls erfolgt.
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Die Erfindung soll an einem Ausführungsbeispiel näher erläutert werden.
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In der Zeichnung zeigt Fig. 1 ein Schema einer Einrichtung für die
Steuerung der Ablenkung eines Kathodenstrahls in Abhängigkeit von den Phasenänderungen
einer Radarantenne, Fig. 2 ein Schaltschema eines Phasendetektorkreises und Fig.
3 ein Schaltschema eines Steuergerätes für die Ablenkung des Kathodenstrahls.
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Wie aus Fig. I ersichtlich, ist ein Wellenleiter ii mit einer Antenne
in Form eines Wellenleiters I2 von veränderlicher Weite verbunden, mit der eine
gebräuchliche Radareinrichtung zum Senden und Empfangen (nicht dargestellt) gekoppelt
werden soll. Mit der Energie in dem Wellenleiter 12 ist eine Mehrzahl von Dipolen
13 gekoppelt, die in Abständen angeordnet eine quer strahlende Antennenanordnung
bilden. Das relative Phasenverhältnis der einzelnen Dipole in der Anordnung I3 ändert
sich mit der Änderung der Weite des Wellenleiters 12, welche mechanisch durch einen
Motor 10 mit einer geeigneten Schwenk- bzw. Abtastgeschwindigkeit vorgenommen wird.
Die Stellung der Richtcharakteristik der Antennenanordnun 13 ist demnach abhängig
von der mechanischen Änderung der Weite des Wellenleiters 12.
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An geeigneten Stellen auf dem Wellenleiter II und der Antenne I2 sind
Richtkopplungen 14 angeordnet, um einen Teil der an diesen Punkten vorhan denen
elektromagnetischen Energie zu entnehmen.
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Von den Kopplungen 14 wird die schwache Energie einzelnen Mischern
15 zugeführt, welche beide mit synchronen Überlagerungsschwingungen aus einem örtlichen
Schwingungserzeuger I6 gespeist werden.
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Um anfangs eine bestimmte Phasenbeziehung zwischen den entnommenen
Zeichen herzustellen, kann in einer der von den Kopplungsvorrichtungen 14 ausgehenden
Leitungen ein Phasenschieber 17 vorgesehen sein.
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Die Zwischenfrequenz an den Ausgängen der Mischer 15 wird je einem
Verstärkerkanal i8 ZU geführt. in welchem das Zeichen auf eine geeignete Stärke
verstärkt und für den Phasenvergleich vorbereitet wird. Die Vorbereitung für den
Phasenvergleich bedeutet zugleich die Ausschaltung von Amplitudenänderungen bzw.
-unterschieden zwischen den beiden zu vergleichenden Wellen. z. B. durch Amplitudenbegrenzung,
wie es an sich bekannt ist. Gegebenenfalls können statt amplitudenbegrenzenden Verstärkern
auch andere Vorrichtungenus verwendet werden, etwa Reflexverstärker oder Verstärker
mit einer hochwertigen selbsttätigen Verstärkungsregelung. Die amplitudenkonstanten
Ausgangsspannungen der Verstärker 18 werden einem Phasendetektor 19 zugeführt, der
ein Ausgangszeichen erzeugt, dessen Amplitude sich mit der relativen Phase seiner
Eingangszeichen ändert, wie nachstehend noch im einzelnen beschrieben wird. Dieses
Ausgangszeichen wird auf einen Steuerkreis 21 gegeben, welcher außerdem einen Synchronisierungsimpuls
aus dem Modulator des impulsgetasteten Senders (nicht dargestellt) zugeführt erhält.
Der Kreis 2I arbeitet, wie noch beschrieben wird, in der Weise, daß ein Dauerzeichen
von im wesentlichen konstanter Amplitude erzeugt wird, dessen Amplitude durch den
zuletzt auftretenden Impuls bestimmt wird. Die Ausgangsspannung des Kreises 21 wird
einem Ablenkgenerator 22 zugeführt, welcher den Strahl einer Kathodenstrahlröhre
23 ablenkt, derart, daß eine einen Sektor überstreichende Linie 24 erzeugt wird.
welche die Stellung der Richtcharakteristik der Antennenanordnung 13 wiedergibt.
Während der Motor 10 den Querschnitt des Wellenleiters 12 der Antenne verändert,
wird die Linie 24 zwischen den Endlagen 25 über einen Winkel verdreht, welcher dem
Schwenkwinkel der Antennencharakteristili entspricht. Aufhellungszeichen rufen sichtbare
Anzeigen von Zielen, Entfernungsmarken u. dgl. hervor, indem sie entsprechende Abschnitte
der radialen Linie 24 hellsteuern.
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In Fig. 2 sind die Einzelheiten eines geeigneten, an sich üblichen
Phasendetektorkreises dargestellt.
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Der Kreis hat getrennte Eingangsklemmen 26 und 27 für die betreffenden
Zeichen aus den Verstärkern 18. Das Zeichen an den Klemmen 26 wird einem Phasenwandler
bzw. einer Phasenumkehrvorrichtung 28 zugeführt, welche gegenphasige Ausgangszeichen
von gleicher Amplitude zwischen
Anode 29 und Kathode 31 erzeugt.
Die gegenphasigen Zeichen werden additiv und subtraktiv mit den Zeichen an den Klemmen
27 kombiniert und die resultierenden Zeichen werden zwei symmetrisch angeordneten
Dioden 32 und 33 zugeführt, welche symmetrische RC-Belastungskreise 34 und 35 aufweisen.
Die Wirkung des Phasen detektorkreises besteht darin, daß an der Ausgangsklemme
36 Zeichen erzeugt werden, deren Größe und Polarität von Größe und Richtung des
Phasenunterschiedes der an den Klemmen 26 und 27 auftretenden Eingangszeichen abhängt.
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Das Zeichen an der Klemme 36 wird dem Mittelpunkt einer Transformatorwicklung
37 in Fig. 3 zugeführt. Die Wicklung 37 ist als Sekundärwicklung eines Transformators
mit der Primärwicklung 40 gekoppelt, die mit einem Modulationsimpuls aus dem Impulsmodulator
des Senders erregt wird. Die Wicklung 37 liegt in Reihe mit im Gegentakt angeordneten
Dioden 38 und 39, welche symmetrische RC-Belastungskreise 41 und 42 aufweisen. Der
Mittelpunkt der Kreise 41 und 42 ist über einen Kondensator 43 mit Erde bzw. Masse
verbunden.
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I)ie Spannung an dem Kondensator 43 dient dazu, die durch den Ablenkungsgenerator
22 erzeugte Spannung für die Winkel ablenkung des Kathodenstrahls zu steuern.
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Im Betrieb wird durch den Kreis nach Fig. 3 der Kondensator 43 jeweils
dann auf eine Spannung aufgeladen, welche der Amplitude des Ausgangszeichens an
der Klemme 36 entspricht, wenn in der Wicklung 40 der Modulationsimpuls zugeführt
wird. Der in die Wicklung 37 übertragene Moduiationsimpuls macht nämlich beide Dioden
38 und 39 leitend und ruft dadurch eine Spannungsteilung an den Kreisen 41 und 42
hervor. Das Potential im Mittelpunkt zwischen den Kreisen 41 und 42 ist durch Differenzbildung
der Phasendetektorspannung an der Klemme 36 mit der Modulationsimpulsspannung, die
in die Wicklung 37 übertragen wird, bestimmt. Der Kondensator 43 nimmt die Spannung
an, die sich im Mittelpunkt während des Impulses einstellt, und da der Kondensator
nur Entladungswege von hohem Widerstand hat, wenn die Dioden 38 und 39 nichtleitend
sind, hält er diese Spannung aufrecht, bis durch den nächsten Impuls eine neue Aufladung
erfolgt.
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An der vorstehend beschriebenen bevorzugten Ausführungsform der Erfindung
können selbstverständlich zahlreiche Abwandlungen vorgenommen werden, ohne den Rahmen
der Erfindung zu verlassen.