DE102009060657B4 - Pulse radar device and method - Google Patents
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Abstract
Pulsradargerät, mit in quasi monostatischer Anordnung vorgesehenem Sender und Empfänger, wobei der Sender ein HPEM-Sender (1) ist, mit dem ein elektromagnetischer Puls (P) in Form einer gedämpften sinusartigen Schwingung erzeugbar ist, wobei eine Mittenfrequenz des Pulses (P) im Bereich von ungefähr 10 MHz bis ungefähr 1 GHz liegt, wobei der Empfänger ein Mehrkanalempfänger (3) zur frequenzaufgelösten Detektion der von einem radarreflektierenden Körper rückgestreuten Signale ist.Pulse radar device with a transmitter and receiver provided in a quasi monostatic arrangement, the transmitter being an HPEM transmitter (1) with which an electromagnetic pulse (P) can be generated in the form of a damped sinusoidal oscillation, with a center frequency of the pulse (P) im The range is from approximately 10 MHz to approximately 1 GHz, the receiver being a multi-channel receiver (3) for frequency-resolved detection of the signals backscattered by a radar-reflecting body.
Description
Die Erfindung betrifft ein Pulsradargerät und ein Pulsradarverfahren.The invention relates to a pulse radar device and a pulse radar method.
Aus dem Artikel von GUOJING, L. u. a.: Short-duration Pulse Radar Experimental System Integration and Basic Experimental Research an the Target Detection. In: CIE International Conference an Radar, 2001, S. 141–145 ist das Konzept eines Pulsradars auf Grundlage von hochenergetischen Mikrowellen-Kurzzeitpulsen (High Power Microwave (HPM) short-duration pulse radar) bekannt.From the article by GUOJING, L. u. a .: Short-duration Pulse Radar Experimental System Integration and Basic Experimental Research on the Target Detection. In: CIE International Conference on Radar, 2001, pp. 141-145, the concept of a pulsed radar based on high-power microwave short-time pulses (HPM) short-duration pulse radar) is known.
Aus dem Artikel von PRATHER, W. D. u. a.: Survey of Worldwide High-Power Wideband Capabilities. In: IEEE Transactions an Electromagnetic Compatibility, Vol. 46, No. 3, 2004, S. 335–344 ist eine Vorrichtung zur Erzeugung von HPM-Strahlung bekannt, welche eine Mittenfrequenz von 375 MHz aufweist.From the article by PRATHER, W.D. a .: Survey of Worldwide High-Power Wideband Capabilities. In: IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, Vol. 46, no. 3, 2004, pp 335-344, a device for generating HPM radiation is known, which has a center frequency of 375 MHz.
Bei Pulsradargeräten mit in quasi monostatischer Anordnung vorgesehenem Sender und Empfänger befinden sich Sender und Empfänger am selben Ort oder sind in einem geringen Abstand voneinander angeordnet. Zur Erzeugung eines leistungsstarken elektromagnetischen Pulses werden nach dem Stand der Technik üblicherweise Sender verwendet, welche z. B. eine Senderöhre umfassen. Damit können Pulse einer definierten Frequenz im Mikrowellenbereich erzeugt werden. Solche Pulse eignen sich zur Erfassung von Objekten, die einen Radarrückstreuquerschnitt besitzen.In pulse radar devices with transmitter and receiver provided in a quasi-monostatic arrangement, transmitter and receiver are located at the same location or are arranged at a small distance from each other. To generate a powerful electromagnetic pulse usually transmitters are used according to the prior art, which z. B. include a transmitter tube. Thus, pulses of a defined frequency in the microwave range can be generated. Such pulses are suitable for detecting objects having a Radarrückstreuquerschnitt.
Insbesondere militärische Flugkörper weisen heutzutage oftmals einen geringeren Rückstreuquerschnitt auf. Der Rückstreuquerschnitt wird weiter durch die sogenannte Tarnkappentechnik und/oder eine mikrowellenabsorbierende Oberflächenbeschichtung verringert. Damit können Rückstreuquerschnitte von 0,01 m2 und weniger erreicht werden. Flugkörper mit derartig geringen Rückstreuquerschnitten sind über größere Entfernungen mit einem herkömmlichen monostatischen Pulsradargerät meist nicht erfassbar.In particular, military missiles nowadays often have a smaller backscatter cross section. The backscatter cross section is further reduced by the so-called stealth technique and / or a microwave-absorbing surface coating. This allows backscatter cross sections of 0.01 m 2 and less can be achieved. Missiles with such small backscatter cross sections are usually not detectable over long distances with a conventional monostatic pulse radar device.
Zur Überwindung dieses Nachteils werden nach dem Stand der Technik bistatische Pulsradargeräte verwendet, bei denen Sender und Empfänger in einem relativ großen Abstand voneinander angeordnet sind. Der relativ große Abstand zwischen Sender und Empfänger, der in der Praxis mehrere Kilometer betragen kann, macht eine Synchronisation erforderlich. Abgesehen davon müssen große Antennen zum Senden und Empfangen von Pulsen in tieferen Frequenzbereichen vorgesehen werden.To overcome this disadvantage bistatic pulse radars are used in the prior art, in which transmitter and receiver are arranged at a relatively large distance from each other. The relatively large distance between transmitter and receiver, which can be several kilometers in practice, requires synchronization. Apart from that, large antennas must be provided for transmitting and receiving pulses in lower frequency ranges.
Aufgabe der Erfindung ist es, die Nachteile nach dem Stand der Technik zu beseitigen. Es sollen insbesondere ein möglichst einfach und kostengünstig herstellbares Pulsradargerät sowie ein Pulsradarverfahren angegeben werden, mit denen Flugkörper mit geringem Rückstreuquerschnitt sicher und zuverlässig erfasst werden können.The object of the invention is to eliminate the disadvantages of the prior art. In particular, a pulse radar device that is as simple and inexpensive to produce as possible, as well as a pulse radar method, should be specified, with which missiles with a low backscatter cross section can be reliably and reliably detected.
Diese Aufgabe wird durch das Pulsradargerät gemäß Anspruch 1 gelöst. Ferner wird diese Aufgabe durch das Pulsradarverfahren gemäß Anspruch 6 gelöst. Zweckmäßige Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Merkmalen der Ansprüche 2 bis 5 und 7 bis 10.This object is achieved by the pulse radar device according to
Nach Maßgabe der Erfindung wird vorgeschlagen, dass der Sender ein HPEM-Sender ist, mit dem ein elektromagnetischer Puls in Form einer gedämpften sinusartigen Schwingung erzeugbar ist. Unter einem ”HPEM-Sender” wird ein Sender verstanden, mit dem hochenergetische elektromagnetische Pulse erzeugbar sind. Im Gegensatz zu den herkömmlicherweise bei Pulsradargeräten verwendeten Sendern weisen HPEM-Pulse die Form einer gedämpften sinusartigen Schwingung auf. Ein solcher Puls zeichnet sich dadurch aus, dass sich dessen Energie über einen breiten Frequenzbereich hinweg verteilt. Der Puls weist insbesondere solche Frequenzen auf, mit denen mit Tarnkappentechnik getarnte Flugkörper noch erfassbar sind. Neben der Abstrahlung von zur Erfassung von mit Tarnkappentechnik getarnten Flugobjekten geeigneten tiefen Frequenzen, insbesondere Frequenzen unterhalb 1 GHz, zeichnet sich der Puls durch eine hohe Feldstärke aus.According to the invention, it is proposed that the transmitter is a HPEM transmitter with which an electromagnetic pulse in the form of a damped sinusoidal oscillation can be generated. An "HPEM transmitter" is understood to mean a transmitter with which high-energy electromagnetic pulses can be generated. In contrast to the transmitters conventionally used in pulse radars, HPEM pulses are in the form of a damped sinusoidal oscillation. Such a pulse is characterized by the fact that its energy is distributed over a wide frequency range. The pulse has in particular those frequencies with which camouflaged with stealth technique missile can still be detected. In addition to the emission of suitable low frequencies for the detection of camouflaged camouflaged flying objects, in particular frequencies below 1 GHz, the pulse is characterized by a high field strength.
Durch die erfindungsgemäß vorgeschlagene Verwendung eines HPEM-Senders kann auf relativ einfache und kostengünstige Weise ein Pulsradargerät bereitgestellt werden, mit dem z. B. mit Tarnkappentechnik getarnte Flugkörper sicher und zuverlässig erfasst werden können.The inventively proposed use of a HPEM transmitter can be provided in a relatively simple and cost-effective manner, a pulse radar, with the z. B. camouflaged with stealth technology missile can be detected safely and reliably.
Der Puls hat vorteilhafterweise eine Pulsbreite im Bereich von 1 bis 10 ns. HPEM-Pulse bzw. Pulse mit einer solchen Pulsbreite eignen sich besonders gut zur Erfassung von Flugobjekten mit einem geringen Rückstreuquerschnitt. Dabei kann eine maximale Feldstärke des Pulses beispielsweise im Bereich von einigen 10 V/m bis einige MV/m liegen. Eine Mittenfrequenz des Pulses liegt erfindungsgemäß im Bereich von 10 MHz bis 1 GHz. Vorzugsweise liegt die Bandbreite des Pulses, also der Frequenzbereich, in den 90% der Leistung abgestrahlt werden, bei mehr als 20%. Die Bandbreite ist auf die Mittenfrequenz bezogen und symmetrisch bezüglich dieser angeordnet. Vorzugsweise liegt die Bandbreite bei einigen 100 MHz, beispielsweise zwischen 200 und 600 MHz.The pulse advantageously has a pulse width in the range of 1 to 10 ns. HPEM pulses or pulses with such a pulse width are particularly well suited for detecting flying objects with a low backscatter cross section. In this case, a maximum field strength of the pulse can be, for example, in the range of a few 10 V / m to a few MV / m. A center frequency of the pulse is according to the invention in the range of 10 MHz to 1 GHz. Preferably, the bandwidth of the pulse, ie the frequency range in which 90% of the power is radiated, is more than 20%. The bandwidth is related to the center frequency and arranged symmetrically with respect to this. Preferably, the bandwidth is at some 100 MHz, for example between 200 and 600 MHz.
Die Leistung des HPEM-Senders kann beispielsweise im Bereich von 100 MW bis 20 GW liegen. Insbesondere zur Erzielung hoher Leistungen können auch mehrere HPEM-Sender in einem Array angeordnet und/oder synchron betrieben werden. Ferner ist es möglich, die Leistung einer oder mehrerer HPEM-Sender durch Reflektoren zu steigern.For example, the power of the HPEM transmitter can range from 100MW to 20GW lie. In particular, to achieve high performance and multiple HPEM transmitter can be arranged in an array and / or operated synchronously. Furthermore, it is possible to increase the performance of one or more HPEM transmitters by reflectors.
Der HPEM-Puls kann mit dem HPEM-Sender sowohl omnidirektional oder auch gerichtet abgestrahlt werden.The HPEM pulse can be emitted both omnidirectionally and directionally with the HPEM transmitter.
Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der HPEM-Sender eine Primärenergiequelle, der hintereinander ein Hochspannungspulsgenerator (z. B. Marx-Generator) und ein DS-Resonator zur Erzeugung der gedämpften sinusartigen Schwingung nachgeschaltet sind. Als Primärenergiequelle können beispielsweise geeignete Kondensatoren verwendet werden. Ein solcher HPEM-Sender lässt sich relativ einfach herstellen.According to an advantageous embodiment of the invention, the HPEM transmitter comprises a primary energy source, which is successively connected downstream of a high-voltage pulse generator (eg, Marx generator) and a DS resonator for generating the damped sinusoidal oscillation. For example, suitable capacitors may be used as the primary energy source. Such a HPEM transmitter is relatively easy to produce.
Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass der Empfänger ein Mehrkanalempfänger ist. Das ermöglicht eine frequenzaufgelöste Detektion der rückgestreuten Signale. Damit lassen sich besonders gut z. B. mit Tarnkappentechnik getarnte Flugkörper erkennen.According to the invention, it is provided that the receiver is a multi-channel receiver. This enables a frequency-resolved detection of the backscattered signals. This can be particularly well z. B. with camouflage technology camouflaged missile.
Nach der verfahrensseitigen Maßgabe der Erfindung wird ein Pulsradarverfahren vorgeschlagen, bei dem als Sender ein HPEM-Sender verwendet wird, mit dem ein elektromagnetischer Puls in Form einer gedämpften sinusartigen Schwingung erzeugt wird. Wegen der Vorteile und der vorteilhaften Ausgestaltungen des Verfahrens wird auf die vorstehenden Ausführungen verwiesen, welche im übertragenen Sinne auch für das vorgeschlagene Pulsradarverfahren gelten.According to the method side of the invention, a pulse radar method is proposed in which a HPEM transmitter is used as a transmitter with which an electromagnetic pulse is generated in the form of a damped sinusoidal oscillation. Because of the advantages and the advantageous embodiments of the method, reference is made to the above statements, which also apply in a figurative sense to the proposed pulse radar method.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:Embodiments of the invention will be explained in more detail with reference to the drawings. Show it:
In
Die Funktion des Pulsradargeräts wird nunmehr in Zusammensicht mit
Mit dem HPEM-Sender
Mit dem vorgeschlagenen Pulsradargerät ist es möglich, in quasi monostatischer Anordnung des HPEM-Senders
BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS
- 11
- HPEM-SenderHPEM transmitter
- 22
- Sendeantennetransmitting antenna
- 33
- MehrkanalempfängerMultichannel receiver
- 44
- Empfangsantennereceiving antenna
- 55
- Signalverarbeitungsignal processing
- 66
- Flugkörpermissile
- PP
- PulsPulse
- RR
- rückgestreutes Signalbackscattered signal
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2009
- 2009-12-22 DE DE200910060657 patent/DE102009060657B4/en active Active
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Title |
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GUOJING, L. u.a.: Short-duration Pulse Radar Experimental System Integration and Basic Experimental Research on the Target Detection. In: CIE International Conference on Radar, 2001, S. 141-145 * |
PRATHER, W.D. u.a.: Survey of Worldwide High-Power Wideband Capabilities. In: IEEE Transactions on Electromagnetic Compatibility, Vol. 46, No. 3, 2004, S. 335-344 * |
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R016 | Response to examination communication | ||
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Effective date: 20120922 |
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