DE10112894A1 - Verfahren und Anordnung zur Überprüfung der Sende- und Empfangseigenschaften eines Radarsensors - Google Patents
Verfahren und Anordnung zur Überprüfung der Sende- und Empfangseigenschaften eines RadarsensorsInfo
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Abstract
Es wird ein Verfahren zur Überprüfung der Sende- und Empfangseigenschaften eines Radarsensors mit Hilfe eines Testsignals vorgeschlagen, bei dem DOLLAR A das Testsignal über eine spezielle im Antennensystem des Radars angebrachte Testsignal-Antenne in Richtung der Speiseantennen der Radarempfangskanäle abgestrahlt wird, DOLLAR A das Radar-Sendesignal über eine im Antennensystem des Radars positionierte Testsignal-Antenne empfangen und das als Testsignal modifizierte Radarsendesignal in Richtung der Speiseantennen der Radarempfangskanäle abgestrahlt wird, und DOLLAR A das vom Testsignalsystem empfangene Radarsignal in ein Testsignal transformiert wird, und zwar mit Hilfe eines Mischers bzw. Modulators, der dieses Signal um eine spezielle Frequenz f versetzt bzw. moduliert und dann an die Testsignal-Antenne zurückleitet (z. B. reflektiert) und von dort abstrahlt. DOLLAR A Die Überprüfung und die Kalibrierung können dadurch sowohl während der Lagerung des Radarsystems, z. B. in einem Behälter, zu Test- oder Übungszwecken, z. B. auf dem Boden außerhalb des operationellen Einsatzes, als auch während des operationellen Einsatzes des Radarsystems, z. B. im Flug, durchgeführt werden.
Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren nach dem Oberbegriff von Anspruch 1
und Vorrichtungen zu seiner Durchführung.
Zur Überprüfung von Radarsystemen sind zahlreiche Methoden bekannt,
unter anderem auch die Einspeisung von Testsignalen und deren Auswertung.
In der Regel nimmt das Radar eine Zielpeilung auf ein in seiner Position
vermessenes Referenzziel vor. Es ist das Ziel der Erfindung, ein Verfahren
und zu seiner Durchführung geeignete Vorrichtungen zu schaffen, die es
ermöglichen, den Kanalverstärkungs- und Phasengleichlauf eines
mehrkanaligen Radarsystems sowie die Qualität des Sende-Empfangsbetriebs
auf einfache Weise ohne Einbeziehung eines Referenzziels zu überprüfen.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach dem kennzeichnenden Teil des
Anspruchs 1 gelöst.
Durch die erfindungsgemäße Lösung kann im Rahmen eines Selbsttests die
Funktion und Qualität des Radar-Sende-Empfangsbetriebs jederzeit auch
quantitativ überprüft und eine ggf. eine Kalibrierung durchgeführt werden.
Das Radarsystem ist also nach einer ersten Kalibrierung an einer geeichten
Radarmeßstrecke hinsichtlich seiner Empfangskanalverstärkung und -phase
kalibrierbar bzw. hinsichtlich seiner Sende- und Empfangseigenschaften
überprüfbar, ohne daß eine kalibrierte Radarmeßstrecke zur Verfügung steht,
d. h. der technische Aufwand zur Überprüfung des Zustandes des
Radarsensors ist relativ gering. Die Überprüfung und die Kalibrierung können
in relativ kurzer Zeit im Sekunden-Bereich durchgeführt werden. Die
Überprüfung und die Kalibrierung können sowohl während der Lagerung des
Radarsystems, z. B. in einem Behälter, zu Test- oder Übungszwecken, z. B. auf
dem Boden außerhalb des operationellen Einsatzes, als auch während des
operationellen Einsatzes des Radarsystems, z. B. im Flug, durchgeführt
werden.
Einzelheiten der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der
Beschreibung, worin anhand der Zeichnung mehrere Ausführungsbeispiele
erörtert werden. Es zeigen
Fig. 1a die Testsignalerzeugung und Testsignaleinspeisung für einen
Radarsensor mit Cassegrain-Antenne/Testsignalerzeugung durch
einen Testsignal-Sender (TS)
Fig. 1b die Testsignalerzeugung und Testsignaleinspeisung für einen
Radarsensor mit Cassegrain-Antenne/Testsignalerzeugung durch
einen Modulator bzw. Mischer aus dem vom Testsignalsystem
empfangenen Radar-Sendesignal
Fig. 2a die Testsignalerzeugung und Testsignaleinspeisung für einen
Radarsensor mit Parabol-Antenne/Testsignalerzeugung durch
einen Testsignal-Sender (TS)
Fig. 2b die Testsignalerzeugung und Testsignaleinspeisung für einen
Radarsensor mit Parabol-Antenne/Testsignalerzeugung durch einen
Modulator bzw. Mischer aus dem vom Testsignalsystem
empfangenen Radar-Sendesignal
Fig. 3 den Aufbau des Modulators des Testsignal-Sende-Emfangssystems
als Mischer (inkl. Kurzschluß) zur Umsetzung des
Radarsendesignals in ein Testsignal
Fig. 4 die prinzipielle Auswertung des Testsignals und Regelung der
Verstärkung und Phasenlage der Empfangskanäle.
Die Erfindung ermöglicht es, ein Radarsystem hinsichtlich seiner Sende- und
Empfangseigenschaften mit relativ geringem Aufwand zu überprüfen, ohne
daß eine Radarmessung auf ein in Richtung, Entfernung und
Rückstreuquerschnitt kalibriertes Referenzziel vorhanden ist. Speziell kann
bei einem Radarsystem, das mehrere Empfangskanäle besitzt, der
Amplitudengleichlauffehler und der Phasengleichlauffehler des
Radarempfängers für unterschiedliche Empfangsfrequenzen und
Empfangssignal-modulationen sowie für unterschiedliche
Betriebstemperaturen vermessen werden.
Der Amplitudengleichlauffehler ist die Änderung des Verhältnisses A1/A2
relativ zu einem Referenzwert A1R/A2R für zwei zugeordnete
Empfangskanäle. A1 und A2 bzw. A1R und A2R sind die Amplituden bzw.
Referenzamplituden des Empfangssignals in den Kanälen 1 bzw. 2.
Der Phasengleichlauffehler ist die Änderung des Wertes ΔPHI = PHI1 - PHI2
relativ zu einem Referenzwert ΔPHIR = PHI1R - PHI2R für zwei zugeordnete
Empfangskanäle. PHI1 und PHI2 bzw. PHI1R und PHI2R sind die
Phasenwerte bzw. Phasenreferenzwerte der Empfangssignale in den Kanälen
1 bzw. 2.
Die Phasen- und Amplitudengleichlauffehler bestimmen die Monopuls-
Peilgenauigkeit des Radars. Mit Hilfe des hier beschriebenen
Testsignalverfahrens läßt sich eine Änderung des Verstärkungsverhältnisses
der Kanäle und damit des Amplitudenverhältnisses A1/A2 relativ zu
A1R/A2R und auch eine Änderung des Phasendifferenz PHI1 - PHI2 relativ
zu PHIIR - PHI2R bestimmen. Aus den gemessenen Fehlerwerten für das
Amplitudenverhältnis und die Phasendifferenz lassen sich Korrekturwerte
ableiten, um die ursprünglichen Referenzwerte wieder herzustellen und damit
die ursprüngliche Monopuls-Peilgenauigkeit.
Weiterhin kann mit Hilfe des hier beschriebenen Testsignalsystems die
Qualität des Signalempfangs überprüft werden. Diese läßt sich aus der
spektralen Verteilung des von den Speiseantennen REA empfangenen und
anschließend vom Radar-Signalprozessor analysierten Testsignals ermitteln.
Für den hier ebenfalls beschriebenen speziellen Fall, daß das Testsignal direkt
auf einfache Weise vom Testsignalsystem aus dem abgestrahlten Radarsignals
gewonnen wurde, läßt sich zusätzlich auch die Qualität (spektrale Reinheit,
Amplitude etc.) des Radar-Sendesignals überprüfen. Diese kann ebenfalls aus
der spektralen Verteilung des vom Radarprozessor analysierten Testsignals
ermittelt werden, da das Testsignal direkt aus dem Radarsendesignal
gewonnen wurde und Störungen innerhalb des Radar-Sendesignals zu
Störungen des Testsignals führen würden.
Die Radar-Testsignal-Anordnung und Radar-Testsignalverfahren werden im
folgenden anhand mehrerer Realisierungsmöglichkeiten beschrieben:
Die Testsignal-Anordnung für eine Cassegrain-Antenne (CA) ist in Fig. 1a
und Fig. 1b dargestellt:
Die Testsignalantenne (TSA) ist im Subreflektor (RSR) so angeordnet, daß sie die Einkoppelantennen der Radarempfangskanäle "beleuchten" kann. Die Störung, die die Testsignalantennne (TSA) für die Cassegrain-Antenne darstellt, ist auf Grund der geringen Abmessungen, die für die Testsignalantenne erforderlich sind, vernächlässigbar gering. Die Testsignalantenne (TSA) wird durch einen Testsignalsender (TS) gespeist, der im bzw. hinter dem Subreflektor (RSR) angeordnet ist aber auch extern, d. h. außerhalb des Subreflektors, angeordnet sein kann, so daß das Testsignal mittels einer Leitung, die z. B. entlang der Stützen (SCA) der Cassegrain-Antenne geführt wird, an die Testsignal-Antenne gelangen kann.
Die Testsignalantenne (TSA) ist im Subreflektor (RSR) so angeordnet, daß sie die Einkoppelantennen der Radarempfangskanäle "beleuchten" kann. Die Störung, die die Testsignalantennne (TSA) für die Cassegrain-Antenne darstellt, ist auf Grund der geringen Abmessungen, die für die Testsignalantenne erforderlich sind, vernächlässigbar gering. Die Testsignalantenne (TSA) wird durch einen Testsignalsender (TS) gespeist, der im bzw. hinter dem Subreflektor (RSR) angeordnet ist aber auch extern, d. h. außerhalb des Subreflektors, angeordnet sein kann, so daß das Testsignal mittels einer Leitung, die z. B. entlang der Stützen (SCA) der Cassegrain-Antenne geführt wird, an die Testsignal-Antenne gelangen kann.
Zur Übertragung des Testsignals zwischen Testsignalsender und
Testsignalantenne kann (bei Bedarf) eine zusätzliche Testsignalleitung (TSL)
eingesetzt werden. Über eine zusätzliche Einheit AT (= Ansteuerung für den
Testsignal-Sender) kann der Testsignalsender mit einer Spannung versorgt
werden bzw. moduliert werden.
Das Testsignal wird von der Testsignal-Antenne in Richtung der Einkoppel-
Antennen (REA) der Radar-Empfangs-Kanäle (REK) abgestrahlt und dort
empfangen.
Dargestellt sind nur zwei Empfangskanäle (REK1 und REK2). Das hier
vorgestellte Verfahren ist analog der hier vorgenommenen Beschreibung für
zwei Kanäle auch für eine größere Anzahl von Empfangskanälen, z. B. 4,
anwendbar.
Die in den Kanälen REK1 und REK2 empfangenen Testsignale werden im
Radarprozessor (RP), vergl. Fig. 4, hinsichtlich ihrer Amplitude und Phase
mit Hilfe der Module PAM (vergl. Fig. 4) vermessen und das
Amplitudenverhältnis A1/A2 (bzw. A2/A1) sowie die Phasendifferenz ΔPHI
= PHI1 - PHI2 (bzw. PH2 - PHI1) der Signale ermittelt.
Diese Werte werden mit den Werten verglichen, die als Referenzwerte im
Datenspeicher des RP abgelegt wurden.
Die Referenzwerte (Sollwerte) für das Amplitudenverhältnis und die
Phasendifferenz der empfangenen Testsignale werden z. B. im Rahmen einer
Radarpeilung auf ein kalibriertes Ziel, d. h. ein Ziel, das eine definierte
Richtung und Entfernung zum Radar hat, ermittelt. Hierzu wird das Radar
unter einem Winkel von 0° auf das Ziel ausgerichtet und die Kanäle so in
ihrer Verstärkung und Phase abgeglichen, daß ein Monopuls-Peilwinkel von
0° resultiert.
Für diesen kalibrierten Zustand des Radars werden dann die
Amplitudenverhältnisse und Phasendifferenzen für die Testsignale ermittelt
und als Referenzwerte abgespeichert.
Ändert sich die relative Kanalverstärkung oder die relative Phase der
Radarempfangskanäle (REK), so resultiert bei der Monopuls-Winkelmessung
ein Peilfehler.
Die Änderungen des Signalamplitudenverhältnisses (bzw. der relativen
Kanalverstärkung) und Phasendifferenz ΔPHI lassen sich mit Hilfe der
aktuell ausgewerteten Testsignale und durch Vergleich mit den für das
Testsignal abgespeicherten Referenzwerten ermitteln. Hieraus lassen sich
Korrekturwerte ableiten, mit denen der Radarprozessor (RP) eine
Verstärkungs- und Phasenänderung in den Empfangskanälen mit Hilfe der
Phasen- und Amplituden-Einstellmodule PAE durchführt (vergl. Fig. 4).
Diese Module können in Abweichung zu Fig. 4 auch innerhalb der analogen
Empfangskanäle REK angeordnet sein.
Zur Kontrolle, ob die vorgenommene Korrektur erfolgreich war, kann für die
neu vorgenommene Pegeleinstellung (= Verstärkungseinstellung) und
Phaseneinstellung die oben beschriebene Testsignalauswertung wiederholt
werden, um sicherzustellen, daß der Istwert für das Amplitudenverhältnis und
Phasendifferenz der Empfangskanäle nun innerhalb des spezifizierten
Sollwertebereichs liegt.
Zusätzlich kann aus dem Vergleich der Amplituden der aktuell gemessenen
Testsignale mit gespeicherten Referenz-Amplitudenwerten überprüft werden,
ob die Empfangsempfindlichkeit des Radar-Empfangssystems noch dem
ursprünglichen Wert entspricht.
Für den Fall, daß das Testsignal unmittelbar aus dem Radar-Sendesignal
gewönnen wurde (wie in Fig. 1b und Fig. 2b beschrieben) kann zusätzlich
festgestellt werden, ob das Produkt aus Radar-Sendeleistung und
Empfangsempfindlichkeit noch dem ursprünglichen Wert entspricht. Hierbei
wird vorausgesetzt, daß der Sendepegel des abgestrahlten Testsignals
proportional zum Sendepegel des Radarsignals ist.
Weiterhin läßt sich durch die spektrale Analyse des empfangenen Testsignals
bzw. der Amplitudenverteilung des Signals in einer Entfernungs-Filterbank
überprüfen, ob die Qualität des Radarempfängers noch den spezifizierten
Mindestwerten entspricht.
Die Hard- und Software zur spektralen Analyse eines empfangenen Signals,
d. h. zur Untersuchung des Frequenzspektrum mit Hilfe des Radarprozessors
(RP), ist bei den meisten Radarsystemen bereits zur Auswertung der
empfangenen Radarechos vorhanden, ebenso eine Entfernungsfilterbank. Zur
Analyse des empfangenen Testsignals kann somit die bereits für den
regulären Betrieb des Radars vorhandene Signalauswertung verwendet
werden.
Im Fall, daß das Testsignal aus dem Radar-Sendesignal gewonnen wurde, wie
in Fig. 1b und Fig. 2b beschrieben, kann weiterhin festgestellt werden, ob
auch die spektrale Qualität des Radar-Sendesignals noch dem ursprünglichen
Wert bzw. einem spezifizierten Mindestwert entspricht. Hierbei wird davon
ausgegangen, daß sich die Qualität z. B. die spektralen Eigenschaften des
Radar-Sende-Signals in das Test-Signal überträgt, da das Testsignal direkt aus
dem Radar-Sendesignal durch Modulation bzw. Frequenzumsetzung
gewonnen wurde.
Der Testsignalsender (TS), vergl. Fig. 1a, kann sowohl innerhalb bzw. hinter
dem Subreflektor untergebracht sein als auch extern, so daß das zu sendende
Testsignal mit einer Leitung zum Subreflektor transportiert werden muß.
Das vom Testsignalsender ausgesandte Signal kann ein zum Radar-
Sendesignal unkorreliertes Signal sein oder ein Signal, das vom Radarsender
bzw. Radarsendesignal ausgekoppelt wurde. Um dieses ausgekoppelte Signal
im Empfänger eindeutig als Testsignal zu identifizieren und zu vermeiden,
daß beim Empfang des Testsignals auch gleichzeitig ein Empfang von direkt
abgestrahlter Radarleistung vorliegt, der die Testsignalmessung verfälscht,
kann die für das Testsignal ausgekoppelte Radarsendeleistung mit Hilfe einer
speziellen Ansteuerung (AT) moduliert werden. Diese Modulation hat so zu
erfolgen, daß sie im Radarempfänger eindeutig identifiziert werden kann, also
von den vom Radarsender direkt verursachten Empfangssignalen bzw.
Radarechos separiert werden kann. Eine Möglichkeit besteht darin, das
Testsignal mit einem bestimmten Frequenzversatz relativ zum Radar-
Sendesignal zu versehen, der dann das Empfangssignal in ein spezielles
Entfernungs- oder Doppler-Tor des Radarprozessors (RP) "fallen" läßt.
Als Testsignalantenne kann eine spezielle, auf dem Subreflektor (RSR)
angebrachte Antenne (z. B. Steifenleiterantennen, Hornantenne,
Schlitzantenne oder ein Stielstrahler) verwendet werden. Weiterhin kann der
Ausgangs des Testsignalkanals (TSL) bzw. der Ausgang des
Testsignalsenders (TS) direkt als Antenne dienen.
Dieser Ausgang ist z. B. ein Hohlleiter. Der Querschnitt (die Apertur) dieses
Hohlleiters kann durch Hohlleiterbauelemente (z. B. Blenden,
Polarisationsfilter) modifiziert werden, um die Abstrahlcharakteristik und die
Polarisation für das Testsignal zu optimieren.
Eine spezielle Ausführung der in Fig. 1a beschriebenen Testsignalerzeugung
und Testsignaleinspeisung ist in Fig. 1b dargestellt:
In dieser Ausführung wird ein Teil des von der Auskoppelantenne RSA abgestrahlten Radarsignals durch die Testsignalantenne TSA empfangen und im nachfolgenden Modulator M in ein Testsignal konvertiert. Hierzu wird das Signal im Modulator M mit Hilfe einer Ansteuerung A moduliert bzw. durch Einspeisung einer Frequenz von A in den Modulator in der Frequenz verändert, um so später im Radarprozessor eindeutig als von der Antenne TSA abgestrahltes Testsignal identifiziert werden zu können. Das im Modulator modifizierte Radarsignal wird als Testsignal zurück an die Testsignalantenne TSA geleitet von dort abgestrahlt. Die weitere Testsignalverarbeitung entspricht der bei Fig. 1a bereits beschriebenen.
In dieser Ausführung wird ein Teil des von der Auskoppelantenne RSA abgestrahlten Radarsignals durch die Testsignalantenne TSA empfangen und im nachfolgenden Modulator M in ein Testsignal konvertiert. Hierzu wird das Signal im Modulator M mit Hilfe einer Ansteuerung A moduliert bzw. durch Einspeisung einer Frequenz von A in den Modulator in der Frequenz verändert, um so später im Radarprozessor eindeutig als von der Antenne TSA abgestrahltes Testsignal identifiziert werden zu können. Das im Modulator modifizierte Radarsignal wird als Testsignal zurück an die Testsignalantenne TSA geleitet von dort abgestrahlt. Die weitere Testsignalverarbeitung entspricht der bei Fig. 1a bereits beschriebenen.
Der Vorteil des in Fig. 1b beschriebenen Testsignalanordnung besteht darin,
daß ein Teil des Radarsendesignals, aus dem dann ein zu diesem kohärentes
Testsignal generiert werden kann, zur Testsignalanordnung gelangt, ohne daß
eine Leitung zum Subreflektor RSR bzw. zur Testsignalantenne TSA geleitet
werden muß.
Eine spezielle Ausführung dieser Testsignalanordnung von Fig. 1b wird im
Folgenden beschrieben (vergl. hierzu Fig. 3):
Anstelle des Modulators (M) von Fig. 1b wird ein Mischer (MI) eingesetzt ( vergl. Fig. 3). Das über die Testsignalantenne TSA empfangene Radarsendesignal mit der Frequenz fR wird im Mischer MI um eine Frequenz fLO versetzt. Diese Frequenz fLO wird dem Mischer von einer Ansteuerung AM (in diesem Fall einem Oszillator) bereitgestellt und über das Tor 2 des Mischers eingekoppelt (vergl. Fig. 3). Dieser Oszillator kann neben dem Mischer auf dem Subreflektor positioniert sein oder außerhalb, so daß das Signal mit der Frequenz fLO mit Hilfe einer Leitung zum Subreflektor transportiert werden muß.
Anstelle des Modulators (M) von Fig. 1b wird ein Mischer (MI) eingesetzt ( vergl. Fig. 3). Das über die Testsignalantenne TSA empfangene Radarsendesignal mit der Frequenz fR wird im Mischer MI um eine Frequenz fLO versetzt. Diese Frequenz fLO wird dem Mischer von einer Ansteuerung AM (in diesem Fall einem Oszillator) bereitgestellt und über das Tor 2 des Mischers eingekoppelt (vergl. Fig. 3). Dieser Oszillator kann neben dem Mischer auf dem Subreflektor positioniert sein oder außerhalb, so daß das Signal mit der Frequenz fLO mit Hilfe einer Leitung zum Subreflektor transportiert werden muß.
Der Mischer ist so gestaltet, daß er das um die Frequenz fLO versetzte
Radarsignal, also das Testsignal, an einem Kurzschluß (MIK) innerhalb des
Mischers reflektiert. Der Kurzschluß kann z. B. in einem Abstand von ca. λ/4
(λ = Wellenlänge des Testsignals innerhalb des Mischers) von der
Mischerdiode innerhalb der Leitungsstruktur des Mischers an Tor 3 (vergl.
Fig. 3) angebracht werden. Das an Tor 3 reflektierte Testsignal gelangt so an
Tor 1.
Von Tor 1 aus wird das Testsignal zur Testsignalantenne TSA transportiert
und von dort in Richtung der Einkoppelantennen REA abgestrahlt.
Der Mischer kann auch direkt mit der Antenne TSA verbunden sein, so daß
die Leitung TSL entfällt.
Spezielle Anwendungen/Vorteile der Erzeugung des Testsignals aus der
Frequenzumsetzung des von der Testsignal-Anordnung empfangenen Radar-
Sendesignals:
Durch Wahl der Frequenz fLO kann im Fall eines FMCW-Radars ein synthetisches Zielecho bei einer bestimmten Entfernung und bei einer bestimmten Phase generiert werden. Durch Variation der Frequenz fLO kann so der Amplituden- und Phasengleichlauf des Radarsystems über den gesamten skalierten Entfernungsmeßbereich überprüft werden und ggf. auch korrigiert werden.
Durch Wahl der Frequenz fLO kann im Fall eines FMCW-Radars ein synthetisches Zielecho bei einer bestimmten Entfernung und bei einer bestimmten Phase generiert werden. Durch Variation der Frequenz fLO kann so der Amplituden- und Phasengleichlauf des Radarsystems über den gesamten skalierten Entfernungsmeßbereich überprüft werden und ggf. auch korrigiert werden.
Der Zusammenhang zwischen der Frequenz fLO und der Zielechoentfernung E
ist durch die folgende Gleichung gegeben:
fLO = (2.E/c).RST
c = Radarsignalgeschwindigkeit (= Lichtgeschwindigkeit)
RST = Steilheit der Rampe des linear frequenzmodulierten Radarsignals [Hz/s]
fLO = (2.E/c).RST
c = Radarsignalgeschwindigkeit (= Lichtgeschwindigkeit)
RST = Steilheit der Rampe des linear frequenzmodulierten Radarsignals [Hz/s]
Im Fall eines nicht in der Frequenz modulierten Radars kann durch den
Frequenzversatz des Testsignals gegenüber dem Radarsendesignal um die
Frequenz fLO der Empfang des Testsignals in einem bestimmten
Frequenzkanal erfolgen und so eine Störung des Empfangs des Testsignals
durch gleichzeitige Einstrahlung von Radarechos oder Streustrahlung des
ursprünglichen Radarsendesignals vermieden werden.
Neben der oben beschriebenen Umsetzung des empfangenen
Radarsendesignals in ein Testsignal mit einer um fLO versetzten Frequenz
kann mit Hilfe des Modulators M (vergl. Fig. 1b) und der
Modulationsansteuerung A das von der Testsignalantenne empfangene
Radarsignal auch in anderer Weise in ein Testsignal umgesetzt werden.
Ziel dieser Umsetzung ist wiederum, daß sich das Testsignal im
Radarempfänger eindeutig gegenüber vom Radarsender direkt verursachten
Empfangssignalen separieren läßt, um so eine ungestörte
Testsignalvermessung und -auswertung und anschließende Verstärkungs- und
Phasenkalibrierung der Radarempfangskanäle zu ermöglichen.
So kann z. B. mit Hilfe des Modulators M eine Amplituden- oder eine
Frequenzmodulation des ursprünglichen Radar-Sende-Signals durchgeführt
werden.
Das so modulierte Signal wird dann als Testsignal in Richtung der
Testsignalantenne TSA aus dem Modulator M ausgekoppelt und von der
Testsignalantenne TSA in Richtung der Einkoppel-Antennen (REA1 und
REA2) der Radarempfangskanäle abgestrahlt.
In Fig. 2a und Fig. 2b ist die geometrische Anordnung einer Testsignal-
Sende- und Empfangseinheit für ein Radarsystem mit einer Parabolantenne
dargestellt.
Das Testsignal-Sende-Empfangssystem von Fig. 2a und Fig. 2b unterscheidet
sich von dem in Fig. 1a und Fig. 1b beschriebenen System nur durch die
unterschiedliche geometrische Anordnung von Testsignal-Sende- und
Empfangseinheit und Radar-Sende-Empfangs-System.
Das Funktionsprinzip des in Fig. 2a dargestellten Systems entspricht dem für
Fig. 1a beschriebenen Funktionsprinzip, das Funktionsprinzip des in Fig. 2b
dargestellten Systems entspricht dem für Fig. 1b beschriebenen
Funktionsprinzip.
Die Testsignal-Sende- und Empfangseinheit besteht bei der Ausführung von
Fig. 2a aus den Modulen TSA, TSL, TS und AT und bei Fig. 2b aus den
Modulen TSA, TSL, M und A. Diese Module sind die gleichen wie bei Fig.
1a bzw. Fig. 1b und haben auch die gleiche Funktion.
Die Testsignal-Sende- und Empfangseinheit ist bei Fig. 2a und Fig. 2b hinter
dem Parabol-Reflektor PR angeordnet.
Die Testsignalantenne TSA ist an der Oberfläche des Parabol-Reflektors PR
so angeordnet, daß sie die Einkoppelantennen REA1 und REA2 der
Radarempfangskanäle "beleuchtet" und im Fall von Fig. 2b auch einen Teil
des von der Antenne RSA des Radars abgestrahlten Sendesignals empfangen
kann.
Die Testsignal-Antenne TSA kann auch außerhalb der Mitte des Parabol-
Reflektors angeordnet werden, z. B. am Rand. Voraussetzung hierfür ist, daß
die Pegel des abgestrahlten Testsignals, die von den Einkoppelantennen
REA1 und REA2 empfangen werden, für eine Testsignalauswertung
ausreichend groß sind bzw. im Fall von Fig. 2b auch die von der Antenne
TSA empfangene Radar-Sendeleistung ausreichend groß ist, um dieses
empfangene Signal in ein Testsignal umwandeln zu können.
Wie im Fall der Cassegrain-Antenne (vergl. Fig. 1a, Fig. 1b) kann die
Testsignalantenne auch durch das Leitungsende des Testsignalleiters TSL (
z. B. eines Hohlleiters) oder durch ein Tor eines Modulators M bzw. Mischers
MI ersetzt werden.
A Ansteuerung für den Testsignalmodulator
AM Ansteuerung für den Mischer MI (vergl.
AM Ansteuerung für den Mischer MI (vergl.
Abb.
3)
AT Ansteuerung für den Testsignalsender
CA Cassegrain-Antenne
D/A Analog-Digitalwandler
M Testsignal-Modulator
MI Testsignalmischer
MIK Testsignalmischer-Kurzschluß
PA Parabol-Antenne
PAE Phasen- und Amplituden-Einstellung bzw. Phasen- und Amplituden-Einstellmodul
PAM Phasen- und Amplitudenmessung bzw. Phasen- und Amplituden-Meßmodul
PR Parabol-Reflektor
RHR Radar-Hauptreflektor der CA
REA Einkoppelantenne (Speiseantenne) für den REK
REK Radar-Empfangskanal
RP Radarprozessor bzw. Radar-Signal- und Datenprozessor
RSA Auskoppelantenne für den RSK
RSK Radar-Sendekanal
RSR Radar-Subreflektor (= Hilfsreflektor) der CA
SCA Stütze für den RSR
TS Testsignal-Sender
TSA Testsignal-Antenne
TSL Testsignal-Leitung (Sendeleitung oder Empfangsleitung oder beides)
AT Ansteuerung für den Testsignalsender
CA Cassegrain-Antenne
D/A Analog-Digitalwandler
M Testsignal-Modulator
MI Testsignalmischer
MIK Testsignalmischer-Kurzschluß
PA Parabol-Antenne
PAE Phasen- und Amplituden-Einstellung bzw. Phasen- und Amplituden-Einstellmodul
PAM Phasen- und Amplitudenmessung bzw. Phasen- und Amplituden-Meßmodul
PR Parabol-Reflektor
RHR Radar-Hauptreflektor der CA
REA Einkoppelantenne (Speiseantenne) für den REK
REK Radar-Empfangskanal
RP Radarprozessor bzw. Radar-Signal- und Datenprozessor
RSA Auskoppelantenne für den RSK
RSK Radar-Sendekanal
RSR Radar-Subreflektor (= Hilfsreflektor) der CA
SCA Stütze für den RSR
TS Testsignal-Sender
TSA Testsignal-Antenne
TSL Testsignal-Leitung (Sendeleitung oder Empfangsleitung oder beides)
Claims (4)
1. Verfahren zur Überprüfung der Sende- und Empfangseigenschaften
eines Radarsensors mit Hilfe eines Testsignals, dadurch gekennzeichnet,
daß das Testsignal über eine spezielle im Antennensystem des Radars angebrachte Testsignal-Antenne in Richtung der Speiseantennen (Einkoppelantennen (REA)) der Radarempfangskanäle abgestrahlt wird,
daß das Radar-Sendesignal über eine im Antennensystem des Radars positionierte Testsignal-Antenne empfangen und das als Testsignal modifizierte Radarsendesignal in Richtung der Speiseantennen der Radarempfangskanäle abgestrahlt wird, und
daß das vom Testsignalsystem empfangene Radarsignal in ein Testsignal transformiert wird, und zwar mit Hilfe eines Mischers bzw. Modulators, der dieses Signal um eine spezielle Frequenz f versetzt bzw. moduliert und dann an die Testsignal-Antenne zurückleitet (z. B. reflektiert) und von dort abstrahlt.
daß das Testsignal über eine spezielle im Antennensystem des Radars angebrachte Testsignal-Antenne in Richtung der Speiseantennen (Einkoppelantennen (REA)) der Radarempfangskanäle abgestrahlt wird,
daß das Radar-Sendesignal über eine im Antennensystem des Radars positionierte Testsignal-Antenne empfangen und das als Testsignal modifizierte Radarsendesignal in Richtung der Speiseantennen der Radarempfangskanäle abgestrahlt wird, und
daß das vom Testsignalsystem empfangene Radarsignal in ein Testsignal transformiert wird, und zwar mit Hilfe eines Mischers bzw. Modulators, der dieses Signal um eine spezielle Frequenz f versetzt bzw. moduliert und dann an die Testsignal-Antenne zurückleitet (z. B. reflektiert) und von dort abstrahlt.
2. Vorrichtung zur Überprüfung der Sende- und Empfangseigenschaften
eines Radarsensors in einem Antennensystem mit Hilfe eines Testsignals,
dadurch gekennzeichnet,
daß sie eine spezielle im Antennensystem des Radars angebrachte Testsignal-Antenne (TSA) zur Abstrahlung des Testsignals in Richtung der Speiseantennen der Radarempfangskanäle aufweist,
daß im Antennensystem des Radars eine Testsignal-Antenne (TSA) zum Empfang des Radar-Sendesignals und zur Abstrahlung des als Testsignal modifizierten Radarsendesignals in Richtung der Speiseantennen der Radarempfangskanäle positioniert ist, und
daß zur Transformation des vom Testsignalsystem empfangenen Radarsignals in ein Testsignal ein Mischer bzw. Modulator, der dieses Signal um eine spezielle Frequenz f versetzt bzw. moduliert und dann an die Testsignal-Antenne zurückleitet (z. B. reflektiert) und von dort abstrahlt, vorgesehen ist.
daß sie eine spezielle im Antennensystem des Radars angebrachte Testsignal-Antenne (TSA) zur Abstrahlung des Testsignals in Richtung der Speiseantennen der Radarempfangskanäle aufweist,
daß im Antennensystem des Radars eine Testsignal-Antenne (TSA) zum Empfang des Radar-Sendesignals und zur Abstrahlung des als Testsignal modifizierten Radarsendesignals in Richtung der Speiseantennen der Radarempfangskanäle positioniert ist, und
daß zur Transformation des vom Testsignalsystem empfangenen Radarsignals in ein Testsignal ein Mischer bzw. Modulator, der dieses Signal um eine spezielle Frequenz f versetzt bzw. moduliert und dann an die Testsignal-Antenne zurückleitet (z. B. reflektiert) und von dort abstrahlt, vorgesehen ist.
3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem
Radarsystem mit Cassegrain-Antenne die Testsignalantenne (TSA) im
Subreflektor (RSR) und der Testsignalsender (TS; M) zur Speisung der
Testsignalantenne (TSA) hinter dem Subreflektor (RSR) angeordnet ist.
4. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß in einem
Radarsystem mit Parabol-Antenne die Testsignalantenne (TSA) auf der
Oberfläche des Parabolreflektors (PR) und der Testsignalsender (TS; M)
zur Speisung der Testsignalantenne (TSA) hinter dem Parabolreflektor
(PR) angeordnet ist.
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2001
- 2001-03-15 DE DE10112894A patent/DE10112894B4/de not_active Expired - Fee Related
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DE10112894B4 (de) | 2006-03-09 |
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