DE1135533B - Schaltung zur gemeinsamen Erzeugung von Mikrowellen-Sendeschwingungen und Mikrowellen-Empfangsueberlagerer-schwingungen fuer Radargeraete mit Ausnuetzung des Dopplereffektes - Google Patents

Description

INTERNAT. KL. H 04 p

DEUTSCHES

PATENTAMT

L28540IXd/21a⁴

ANMELDETAG: 7. SEPTEMBER 1957

BEKANNTMACHUNG
DER ANMELDUNG
UNDAUSGABEDER
AUSLEGESCHRIFT: 30. AUGUST 1962

Bei Radargeräten, welche den Dopplereffekt ausnützen und wechselweise Mikrowellenschwingungen senden und empfangen, ist es, wenn im Empfängerteil ein Überlagerer zwecks Zwischenfrequenzbildung Anwendung findet, erforderlich, daß die Sendeschwingungen und Empfangsüberlagererschwingungen kohärent zueinander sind.

Eine für solche Zwecke bekannte Anordnung verwendet einen kontinuierlich schwingenden Mikrowellensender, von welchem über eine elektronische Schaltvorrichtung (Torstufe) Energie der Antenne zwecks Ausstrahlung in Form von periodisch wiederkehrenden Mikrowellenschwingungszügen zugeführt wird. Ein Teil der von dem Mikrowellengenerator erzeugten Energie wird mit zwischenfrequenten Schwingungen moduliert, und ein Seitenband dieser modulierten Mikrowellenschwingungen wird ausgesondert und der Empfängermischstufe zugeführt; dabei ist die Mischstufe über eine ähnliche elektronische Schaltstufe (Torstufe) mit der Antenne verbunden und auch der nachfolgende Zwischenfrequenzempfängerteil synchron getastet, so daß wechselweise Mikrowellen ausgesendet und empfangen werden. Durch Mischen der Echosignale mit den der Mischstufe des Empfängers zugeführten Seitenbandschwingungen des Mikrowellengenerators ist an sich die Kohärenz der Überlagererschwingungen mit den Echosignalen und den Sendesignalen gewahrt, so daß die Grundbedingung zur Ableitung der Dopplerverschiebung aus den zwischenfrequenten Signalen des Empfangsverstärkers erfüllt ist.

Der Nachteil einer solchen Anlage ist jedoch darin zu sehen, daß die Mischstufe des Empfängers während der Mikrowellensendephasen von der Antenne und dem Empfängerausgang nur durch die vorgenannten elektronischen Schaltstufen abgetrennt ist, aber auch während der Sendephasen der Mischstufe die Überlagererschwingung, nämlich das Seitenband des Mikrowellengenerators, zugeführt wird. Somit kann der Zwischenfrequenzempfänger während der Sendephasen ein Zwischenfrequenzsignal erzeugen, wenn, was stets schwer zu vermeiden ist, auf irgendeinem Einstreuungsweg der Mischstufe zusätzlich die zur Aussendung gelangenden Schwingungen zugeführt werden. Dadurch besteht die Gefahr, daß die Zwischenfrequenzverstärkerstufen des Empfängers durch die eingestreut empfangenen Mikrowellensignale nach deren Frequenztransponierung übersteuert und zugestopft werden, so daß diese Stufen bei Einsetzen des Echoempfangs nicht sofort arbeitsfähig sind. Dies kann auch aus schaltungstechnischen Gründen durch die sperrende Tastung des Zwischenschaltung zur gemeinsamen Erzeugung
von Mikrowellen-Sendeschwingungen

und Mikrowellen-Empfangsüberlagerer-

schwingungen für Radargeräte
mit Ausnützung des Dopplereffektes

Anmelder:

Laboratory for Electronics, Inc.,
Boston, Mass. (V. St. A.)

Vertreter: Dr.phil. G.B.Hagen, Patentanwalt,
München-Solln, Franz-Hals-Str. 21

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 10. September und 20. September 1956 (Nr. 610 444 und Nr. 611 811)

Maurice Abraham Meyer, Natick, Mass. (V. St. A.), ist als Erfinder genannt worden

frequenzempfängerteiles nicht völlig vermieden werden.

Die Erfindung sieht vor, die Schaltung so auszubilden, daß während der eigentlichen Sendephase keine Überlagererschwingung, welche ein Zwischenfrequenzsignal liefern könnte, der Mischstufe des Empfängers zugeführt wird.

Die Erfindung geht dabei aus von einer Schaltung zur gemeinsamen Erzeugung von Mikrowellen-Sendeschwingungen und Mikrowellen-Empfangsüberlagererschwingungen für solche Radargeräte mit Ausnützung des Dopplereffektes, die wechselweise senden und empfangen und dabei Kohärenz von Sendeschwingungen und Empfangsüberlagererschwingungen voraussetzen.

Erfindungsgemäß gibt der kontinuierlich schwingende Mikrowellengenerator der Radaranlage Leistung an zwei Mischstufen ab, denen zusätzlich je eine wesentlich niedrigere Hochfrequenz, die von je einem kontinuierlich schwingenden Hochfrequenzgenerator erzeugt wird, über komplementär oder mit nur geringer zeitlicher Überlappung gesteuerte Torstufen zugeführt wird, wobei je ein Seitenband der in den Mischstufen erzeugten Wellen zwecks Ver-

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wendung als Sendeschwingung bzw. als Empfangs- In Fig. 1 ist eine Mehrzahl von Signalen ver-

überlagererschwingung durch Filterstufen isoliert schiedener Wellenform als Funktion der Zeit, bewird, zogen auf eine gemeinsame Zeitachse, dargestellt. Da der Mischstufe, zum mindesten während des Die Wellenformen sollen die Zweckmäßigkeit der An-Hauptteiles der Sendephasen, keine Überlagerer- 5 wendung kohärent erzeugter Signale in dem impulsschwingung zugeführt wird, besteht nicht die Gefahr, betriebenen Radarsystem mit Ausnutzung des Doppdaß während der Sendephasen der Zwischenfrequenz- lereffektes anschauüch machen. Die Frequenzen, verstärker übersteuert wird und bei Beginn der für Periodendauer und Amplituden sind in Fig. 1 willden Empfang der Echosignale maßgeblichen Sende- kürlich gewählt.

pausen nicht sofort voll arbeitsfähig ist. Hinsichtlich io In Fig. IA ist eine kontinuierliche Schwingung der Kohärenzforderung ist zu beachten, daß die der Frequenz J₁ und der Schwingungsdauer T₁ gezeigt, Mikrowellensendeschwingungen und Mikrowellen- welche eine typische Wellenform für ein mit unübedagererschwingungen von dem gleichen Mikro- gedämpften Wellen arbeitendes Radarsystem bildet, wellengen&rator abgeleitet werden, so daß die Phasen- Wenn ein solches Signal von einer Strahlungsquelle kohärenz der Echosignale mit den Überlagererschwin- 15 gegen eine reflektierende Fläche gestrahlt wird und gungen, soweit die Mikrowellenkomponente in Frage eine Relativbewegung zwischen Strahlungsquelle und kommt, dadurch gewährleistet ist. Die die Mikro- reflektierender Fläche stattfindet, besitzt das zur wellen modulierenden Generatoren niedrigerer Fre- Quelle von der reflektierenden Fläche zuriickquenz sind verhältnismäßig leicht phasenstabil zu kehrende Echosignal der Frequenz/₂ eine Dopplerhalten, so daß der Modulationsvorgang, durch 20 frequenzverschiebung, die proportional der Relativweichen die Sendeschwingungen bzw. die Überlagerer- geschwindigkeitskomponente in Richtung der Strahschwingungen erzeugt werden, für die Wahrung der lung ist. Wenn der Abstand zwischen Energiequelle Kohärenzbedingung keine Schwierigkeit bietet. und reflektierender Fläche zunimmt, wird die Fre-

Es ist bei der zuvor beschriebenen bekannten quenz/₂, wie in Fig. 1B gezeigt, kleiner sein als die Radaranlage die Dauer der zur Aussendung gelangen- 25 des ausgesendeten Signals.

den Mikrowellenzüge gleich der Dauer der zwischen Ein übliches Verfahren, ein Signal zu gewinnen,

den Wellenzügen liegenden Pause gemacht, und die Dopplereffektausnützung werden in Abhängigkeit Dauer der Wellenzüge bzw. der Pause zwischen den eines Torimpulssignals Hochfrequenzimpulse aus-Wellenzügen kann so verändert werden, daß sie welche von dem ungedämpften ausgesendeten Signal gleich der Echolaufzeit wird und die Entfernungs- 30 der Frequenz Z₁ gemäß Fig. IA und dem Echosignal messung ermöglicht. Eine bevorzugte Ausführungs- der Frequenz/₂ gemäß Fig. IB erregt wird und ein form der Erfindung macht ebenfalls von einer solchen Ausgangssignal liefert, wie es in Fig. IC dargestellt unter sich gleichen Dauer der Sendung und des Emp- ist. Die Umhüllende des letztgenannten Signales ist fanges Gebrauch und sieht allenfalls bei einem auf gestrichelt angedeutet und besitzt eine Periode T₃, einem Flugzeug Anwendung findenden Radargerät 35 welche der Frequenz J₁ — /₂ der Dopplerverschiebung vor, daß der Höhenmesser entsprechende Mittel entspricht. Dieses Signal niedriger Frequenz kann dasteuert, welche die Dauer der ausgesendeten Wellen- durch gewonnen werden, daß das Mischsignal gemäß züge gleich der Echolaufzeit machen. Für die Durch- Fig. 1C einem Tiefpaßfilter zugeführt wird, führung einer solchen Steuerung eignet sich insbeson- Bei einem impulsbetriebenen Radargerät mit

dere eine periodisch arbeitende, mehrstufige, binäre 40 Dopplereffektausnützung werden in Abhängigkeit Zählerkette, von deren Zählstufen über zugeordnete eines Torimpulssignals Hochfrequenzimpulse aus-Torstufen, von denen jeweils eine in Abhängigkeit gestrahlt, wobei die Dauer der Impulse groß ist vervom Meßwert des Höhenmeßgerätes selbsttätig zur glichen mit der Periodendauer der Hochfrequenz-Auswahl gelangt, eine die Torstufensignale für die schwingungen. Bei üblichen Radaranlagen verwendet Hochfrequenzgeneratoren liefernde Flip-Flop-Stufe 45 man ein im Impulsbetrieb arbeitendes Magnetron, gesteuert wird. dessen Hochfrequenzimpulse von Impuls zu Impuls

Es sind auch Doppler-Radargeräte in vielfachen mit statistisch bedingter Phase anschwingen; d. h., Ausführungsformen bekannt, bei denen mit in- Punkte maximaler Amplitude einer Polarität der kohärenten Sendeimpulsen und mit einem gesteuerten Hochfrequenzschwingungen eines Impulses sind im Kohärenzoszillator im Empfänger gearbeitet wird. 50 allgemeinen von entsprechenden Punkten eines Der Schaltungsaufbau ist dabei jedoch komplizierter anderen Impulses um ein Zeitintervall getrennt, und schwieriger einzustellen wie bei der Erfindung. welches sich von einem ganzen Vielfachen der

Weitere Einzelheiten der Erfindung ergeben sich Periodendauer der Hochfrequenzschwingungen unteraus der nachfolgenden Beschreibung und den Figuren. scheidet. Dieses ergibt sich, weil die Einleitung eines Von den Figuren zeigt 55 jeden Impulses in bezug auf den Torimpuls von Null

Fig. 1 eine graphische Darstellung der Wellen- aus jedesmal mit derselben Steilheit beginnt, formen in Abhängigkeit von der Zeit, um die Be- Diese Erscheinung erklärt sich besser aus den in-

deutung der Anwendung kohärent erzeugter Signale kohärent erzeugten Impulsen, die in Fig. 1E gezeigt anschaulich zu machen, sind und den Torimpulsen gemäß Fig. ID ent-

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer Ausführungsform 60 sprechen; die Torimpulse bewirken ein relatives der Erfindung, Impulsverhältnis zwischen Impulsdauer und Perioden-

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines durch einen Höhen- dauer der Impulswiederholungsfrequenz von 5O°/o, messer gesteuerten Generators zur Erzeugung und was bekanntlich von Vorteil sein kann. Um die Auswahl der Torimpulse, charakteristischen Eigenschaften der kohärenten und

Fig. 4 eine graphische Darstellung der Signal- 65 nicht kohärenten Impulserzeugung zu erläutern, ist wellenformen als Funktion der Zeit zwecks Erklärung die Periodendauer T₀ des Torimpulssignals nur der Vorgänge des in Fig. 2 und 3 dargestellten 2,5 mal so groß wie die Periodendauer T₁ gewählt. Gerätes. Es ist klar, daß unter praktischen Verhältnissen bei

Mikrowellenimpulsen das T₀ sehr viel größer ist als T₁. In Fig. IE sieht man, daß jeder Impuls von Null mit der gleichen positiven Anfangssteilheit anschwingt. Während der Intervalle, die mit positiven Abschnitten der Torimpulswelle 2usammenfallen, werden I¹A Perioden der Frequenz J₁ für die Zwecke der Abstrahlung erzeugt. Das Echosignal der Frequenz /₂ besitzt die gleiche Lage zu dem Impulsvorgang gemäß Fig. IE, wie das Echosignal gemäß

wechselnder Intervalle verstreut liegt und Punkte des 100-Hz-Differenzsignals charakterisiert. Wenn Kohärenz vorliegt, ergibt sich eine getreue Reproduktion des 100-Hz-Signals. Wenn indessen keine Kohärenz 5 vorliegt, dann entspricht das resultierende Signal wesentlich dem, welches man erhält, wenn man zufallsmäßig Punkte aus einer Sinuswelle herausgreift. Die Amplituden-Wahrscheinlichkeits-Dichteverteilung ist bei einem zufallsmäßigen Herausgreifen von

Fig. 1B zu dem ausgesendeten Signal gemäß Fig. IA io Punkten aus einer Sinuswelle der Amplitude 1 ge-

lag. Das Echosignal zu den gemäß Fig. 1E ausgesendeten Signalen ist in Fig. 1F wiedergegeben. Wenn das letztgenannte Signal mit dem Signal gemäß Fig. 1A gemischt wird, ergibt sich als Mischsignal die

geben durch

wobei χ der Augenblicks-

Anschwingsteilheit herrscht. Dies würde jedoch voraussetzen, daß die Breite der Torimpulse mit einer Toleranz von weniger als 10 ~ⁱ μβεΰ eingehalten wird. Bezogen auf die Impulsdauer würde dies bedeuten,

—-tq— , d. h. besser als

0,001 °/o sein muß. Solche Toleranzen sind nur mit sehr kostspieligen, großen Raumaufwand erfordernden und schlecht abzugleichenden Stromkreisen zu

wert ist und zwischen 0 und +1 liegen kann.

Bei den angenommenen Signalwerten umfaßt jeder

in Fig. IG wiedergegebene Kurvenform. Es ist fest- 15 Hochfrequenzimpuls 10⁵ Perioden der Mikrowellenzustellen, daß die Umhüllende des letztgenannten frequenz. Eine Methode, die Energie von Impuls zu Signales durch Willkür bedingt ist. Man kann daher Impuls kohärent zu machen, würde darin bestehen, aus dem Signal keine Dopplerfrequenzverschiebung die Torimpulse in der Dauer genau 10 μββϋ zu feststellen. wählen, so daß die Hochfrequenzimpulse stets mit

In Fig. 1H ist eine Folge von kohärent erzeugten 20 Null enden, wobei von Impuls zu Impuls dieselbe Impulsen dargestellt, wobei jeder Impuls aus IV4 Perioden des Signals der Frequenz f₁ besteht. Es wird
indessen in diesem Falle jeder Impuls von der Null-Amplitude aus erzeugt, in Anbetracht der Tatsache,

daß das Torimpulssignal eine ins Positive gehende 25 _d « _{d| ToleraT17 besser ak} Polaritätsumkehr mit jeder fünften ins Positive gehen- ^{üali äl& ioleranz besser als} den Polaritätsumkehr des Signals der Frequenz f_t
besitzt; aufeinanderfolgende Impulse werden mit
Steilheiten entgegengesetzter Richtung eingeleitet. So
ist die Einleitung des ersten, dritten und fünften Im- 30 erreichen, pulses mit positiver Steilheit, während der zweite und In Fig. 2 ist eine bevorzugte Ausführungsform

vierte Impuls mit negativer Steilheit eingeleitet wer- einer diese Mängel vermeidenden Schaltung nach der den. Wie sich aus der gestrichelten Linie ergibt, kann Erfindung in Form eines Blockschaltbildes dargestellt, die Kurvenform der Fig. 1H mit der Kurve gemäß Der Mikrowellensender umfaßt einen stabilen Oszilla-Fig. 1A überlagert werden. Es ist ferner ersichtlich, 35 tor 91, Welcher in Form eines magischen T-Gliedes daß negative und positive Signalspitzen eines jeden ausgebildete Mischanordnungen 93 und 94 über einen Impulses von negativen und positiven Signalspitzen Leistungsteiler 92 speist. Die Mischanordnungen 93 des anderen Impulses um ein ganzes Vielfaches der und 94 werden ferner von den kontinuierlich schwin-Periodendauer T₁ entfernt sind. genden Generatoren 95 und 96 mit einer 51-MHz-

Das Echosignal der Frequenz /₂, welches dieselbe 4° und einer 9-MHz-Frequenz erregt. Die letztgenannten Beziehung zu dem Impulssignal gemäß Fig. IH be- Generatoren senden in abwechselnden und einander sitzt, wie sie die Echosignale IB und IF in bezug auf ausschließenden Zeitintervallen nach Maßgabe von die Signale gemäß Fig. 1A und 1E besaßen, ist in Torimpulsen, die von dem Torimpulsgenerator 22, Fig. 1J dargestellt. Wenn das letztgenannte Signal dessen Frequenz variierbar ist, geliefert werden. Die mit dem Signal gemäß Fig. 1A gemischt wird, ergibt 45 Ausgangsströme der Mischstufen 93 und 94 werden sich ein Ausgangsmischsignal, wie es in Fig. IK ge- den Filtern 97 und 98 zugeführt, deren Ausgangszeigt ist. Es ist festzustellen, daß die punktiert an- signale die Überlagererfrequenz bzw. die Sendefregedeutete Umhüllende eine Periodendauer besitzt, quenz bilden. Der stabile Oszillator 91 ist zweckweiche der korrekten Dopplerfrequenzverschiebung mäßigerweise ein Mikrowellenoszillator, der von entspricht; diese Periodendauer ist mit T₃ bezeichnet. 50 einem Servomechanismus gesteuert wird, welcher Unter praktischen Verhältnissen ergibt sich also einen Hohlraumdiskriminator umfaßt und die Oszillabeim Mischen eines Signals fester Frequenz mit torfrequenz annähernd auf der Mittelfrequenz des einem Echosignal eines inkohärent ausgestrahlten Hohlraumresonators hält. Es können auch Oszilla-Mikrowellenimpulses ein Mischsignal, welches eine toren hoher Stabilität von anderer Art Anwendung Umhüllende hat, die mit der Dopplerfrequenz keiner- 55 finden, beispielsweise kann ein auf verhältnismäßig lei Beziehung aufweist. niedriger Frequenz schwingender Kristalloszillator

Es möge beispielsweise das ausgesendete Signal verwendet werden, der über eine Kette von Frequenzeine Frequenz von 10 000 MHz besitzen, so daß also vervielfachern als stabiler Oszillator arbeitet, die entsprechende Periodendauer lO-^sec ist; die Im vorliegenden Falle ist das Ausgangssignal des

Geschwindigkeit der Strahlungsquelle möge derart 60 stabilen Oszillators eine 9800-MHz-Mikrowelle, und sein, daß sich eine Dopplerverschiebung von 100 Hz dieselbe wird über Mikrowellenkopplungsmittel einem ergibt, entsprechend einer Periodendauer von Leistungsteiler 92 zugeführt, welcher Teile der zu-10⁴ μβεΰ. Die Torimpulsfrequenz möge 50 kHz sein; geführten Leistung über Mikrowellenkopplungsmittel dies entspricht bei Unterstellung einer Rechteck- zu den Mischstufen 93 und 94 leitet. Obwohl auch kurvenform gemäß Fig. 1D einer tatsächlichen Im- 65 andere Mischstufen verwendet werden können, besitzt pulsdauer von 10 μβεα zweckmäßigerweise jede Mischstufe Halbleiter-

Das Impulssystem bildet somit ein System, bei dem dioden. Unter dem Einfluß des Torimpulses des die Dopplerfrequenz während 10 \lssc dauernder ab- Generators 22 erzeugt der Generator 95 ein 51-MHz-

Signal, und die Mischstufe 93 liefert daher ein Ausgangssignal, welches die Summenfrequenz und die Differenzfrequenz, nämlich die Frequenzen 9851 MHz und 9749MHz enthält. Ein Filterkreis 97 läßt nur das 9851-MHz-Signal hindurch, und das letztere dient als Überlagerersignal. Wenn der Generator 95 unter dem Einfluß des Torimpulsgenerators 22 abgetrennt wird, erhält die Mischstufe 93 nur ein 9800-MHz-Signal zugeführt, und dieses Signal wird

einfacher Weise die Dopplerfrequenzverschiebung relativ zu einer geeigneten Bezugsfrequenz erhalten werden. Bei der erfindungsgemäßen Anlage können Frequenzverschiebungen, die in den Echosignalen

bündelte Strahlungen benutzt werden, welche für eine bestimmte Senderleistung eine erhöhte Empfindlichkeit geben.

Vorteilhaft ist die an sich übliche Anwendung eines Impulsverhältnisses von 50°/»; die Dauer eines jeden ausgesendeten Impulses ist praktisch ebenso groß wie das Zeitintervall zwischen zwei Impulsen. Es wird daher Energie zu dem Empfänger verhältnismäßig

Empfänger unempfindlich gegenüber der Ausgangsschwingung des Generators auch dann, wenn ein Teil der Energie desselben zum Empfänger durchsickern sollte.

Wie bereits angegeben, liegt die Erfindung in der besonderen Herstellung kohärenter fester Frequenzen als Signale. Da sowohl die Überlagererfrequenz als auch die Frequenz des ausgesendeten Signals dadurch gewonnen werden, daß das Signal des stabilen

durch das Filter 97 zurückgehalten; es wird daher io Mikrowellengenerators mit einer der kohärent erkein Überlagerersignal erzeugt. Dementsprechend ist zeugten Signale kombiniert wird, sind das ausgesendie Empfangsapparatur mit ihrem Zwischenfrequenz- dete Signal und sämtliche im Empfänger auftretenden verstärker unwirksam für den Empfang von Signalen. Signale kohärent. Obwohl daher eine Frequenztrans-Wenn das Signal des Torimpulsgenerators 22 den formation des das Dopplerfrequenzspektrum tragen-Generator 96 in Tätigkeit setzt, wird die Mischstufe 15 den Echosignals im Empfänger stattfindet, kann in 94 von einem 9-MHz-Signal erregt, und sie liefert
dann die Summenfrequenz und die Differenzfrequenz
von 9809 MHz bzw. 9791 MHz. Das Filter 98 läßt
nur das 9809-MHz-Signal durch. Wenn der Torimpuls

des Generators 22 den Generator 96 unwirksam 20 verschiedener Strahlenbündel auftreten, unabhängig macht, entsteht im Ausgangskreis der Mischstufe 94 angezeigt werden. Daher können sehr scharf genur das 9800-MHz-Signal, welches durch das Filter
98 zurückgehalten wird. Es wird in diesem Zeitintervall daher kein Signal ausgesendet. Das Filter 98 enthält zweckmäßigerweise einen üblichen Verstärker zu 25
dem Zwecke, die Leistung des Sendesignales zu vergrößern.

Es ergibt sich aus dem Vorstehenden, daß das angestrebte abwechselnde Arbeiten des Senders und des

Empfängers für Mikrowellen dadurch erfolgt, daß die 30 lange zurückgestrahlt, verglichen mit den sonst zur Abgabe von verhältnismäßig niederfrequenten Signa- Anwendung gelangenden eigentlichen Impuls-Radarlen gesteuert wird. Der stabile Oszillator 91 schwingt systemen, die mit einer niedrigen relativen Impulsständig. Es ergeben sich daher keine Stabilitäts- dauer arbeiten, so daß das IntervaH zwischen ausprobleme hinsichtlich des Generators der primären gestrahlten Impulsen wesentlich größer ist als die Mikrowelle. Es ist verhältnismäßig einfach, die Gene- 35 Impulsdauer. Indem man ferner allenfalls in ebenfalls ratoren der 51-MHz- und 9-MHz-Frequenz zu tasten, üblicher Weise die Impulswiederholungsfrequenz ohne daß die Frequenzstabilität des Ausgangssignales nach Maßgabe der Flugzeughöhe regelt, dergestalt, leidet. Es werden daher zwei stabile Mikrowellen- daß, wenn der Sendeimpuls endet, die Vorderfront signale geliefert, deren Frequenzdifferenz die ge- des Echoimpulses zu dem Flugzeug zurückgelangt, wünschte Hochfrequenz des Zwischenfrequenzemp- 40 wird der Empfänger mit maximaler Empfindlichkeit fängers ist. Da beide Signale von dem stabilen betrieben und nimmt praktisch den gesamten reflek-Oszillator 91 abgeleitet werden, bewirkt eine Fre- tierten Echoimpuls auf. Ein weiterer Vorteil des 5O°/o quenzänderung des letzteren keine Änderung der betragenden relativen Impulsverhältnisses liegt in der Differenzfrequenz. Die Stabilität der Differenzfre- Art des Frequenzspektrums, welches zur Ausstrahquenz hängt nur von der Stabilität der 9-MHz- und 45 lung gelangt. Der größte Teil der Energie liegt in den 51-MHz-Signale ab, und diese Frequenzen können Seitenbändern nahe der Trägerfrequenz, innerhalb enger Toleranzen durch Anwendung ent- Die Wirkungsweise eines Gerätes, das in Versprechender Kristalloszillatoren gesteuert werden. bindung mit der erfindungsgemäßen Schaltung die

Wie bereits angedeutet wurde, umfaßt die be- Frequenz der wechselweisen, gleich langen Wirksamschrieberie Anlage Sender und Empfänger, die zeitlich 50 machung von Sender und Empfänger in Abhängigkeit abwechselnd arbeiten; wenn der Sender in Wirksam- von einem Höhenmesser automatisch einregelt, ergibt keit ist, ist also der Empfänger abgeschaltet und um- sich aus der Erörterung des Blockschaltbildes gemäß gekehrt. Diese Arbeitsweise vergrößert die Empfind- Fig. 3 und der in Fig. 4 in Abhängigkeit von der Zeit lichkeit. Bei Anlagen, die den Dopplereffekt konti- dargestellten Wellenformen. In Fig. 3 ist in Form nuierlicher Schwingungen ausnützen, muß das Echo- 55 eines Blockschaltbildes der Generator 22 beschrieben, signal so stark sein, daß es von dem Sender her welcher die Torimpulse erzeugt und ihre Frequenz im durchsickernde Signale übertönt; bei der beschriebe- Zusammenwirken mit einem Höhenmeßgerät 23 benen Anordnung aber ist der Empfänger außer Wirk- stimmt.

samkeit, wenn ein Sendersignal abgestrahlt wird. Es Eine Zählerkette 101 wird an der Klemme 102 von

kann daher der gesamte zur Verfügung stehende Ver- 60 einem 500-kHz-Steuersignal erregt. Der Ausgang Stärkungsgrad des Empfängers für die Wiedergabe einer jeden Zählerstufe 1 bis 5 führt zu einem Impulsdes Echosignales ausgenützt werden. Die spezielle tor, dessen anderer Eingangskreis zu einer Klemme Ausführungsform dieses Duplexbetriebes verwendet des Schalters 103 geführt ist. Jede Klemme und jedes daher einen stabilen Mikrowellengenerator, welcher Impulstor trägt eine der betreffenden Zählerstufe entkontinuierlich eine primäre Mikrowelle erzeugt, deren 65 sprechende Zahl. Der Arm 104 des Schalters 103 ist Frequenz unterschiedlich von der Frequenz des aus- mit der zu einem positiven Potential führenden gesendeten Signales ist; der genannte Generator kann Klemme 105 verbunden und wird durch die Welle daher ununterbrochen wirksam sein. Dabei ist der eines Höhenmeßgerätes 23 betätigt. Die Ausgangs-

kreise der Impulstore führen zu Pufferstufen 106 (Trennverstärker), welche den Flip-Flop-Kreis 107 erregen. Der S-Teil des Flip-Flop-Kreises 107 ist bei der Klemme 108 mit dem 9-MHz-Generator 96 verbunden, während der .R-Teil mit der Klemme 109 an den 51-MHz-Generator 95 geführt ist.

Im nachfolgenden wird unter Bezugnahme auf Fig. 4 die Wirkungsweise des in Fig. 3 dargestellten Geräteteiles beschrieben. Die Zählerstufe 101 wird durch das 500-kHz-Signal erregt. Die Stufe 1 spricht auf dieses Signal mit einem Ausgangsstrom an, der in Fig. 4 A dargestellt ist. Die übrigen Stufen sprechen auf die Signale der vorausgehenden Stufen an, und es ergeben sich so Wellenformen der Ausgangsströme, wie sie in den Fig. 4 B, 4 C, 4 D, 4 E gezeigt sind. Jeder dieser Ausgangsströme wird differenziert und dem betreffenden Impulstor zugeführt. Der Arm 104 des Schalters 103 wird durch die Bewegung der Welle des Höhenmessers 23 betätigt und die Anordnung ist so getroffen, daß der Arm 104 die Eingangsklemme 105 mit der Schalterklemme 1 verbindet, wenn der Höhenmesser 0 bis 610 m anzeigt. Es findet Verbindung mit der Klemme 2 statt, wenn die Höhe zwischen 610 und 1220 m liegt; es findet Verbindung mit der Klemme 3 statt, wenn die Höhe zwischen 1220 und 2440 m liegt; es findet Verbindung mit der Klemme 4 statt, wenn die Höhe zwischen 2440 und 4880 m hegt, und es findet Verbindung mit der Klemme 5 statt, wenn die Höhe mehr als 4880 m ist.

Wenn eine Schalterklemme mit der Klemme 105 verbunden wird, wird ein entsprechendes Impulstor erregt, und Ausgangsimpulse werden an die Pufferanordnung 106 abgegeben, welche sie wiederum zu dem Flip-Flop-Kreis 107 leitet. Wenn beispielsweise der Arm 104 mit der Klemme 3 verbunden ist, wie dies dargestellt ist, werden die Ausgangsimpulse des Impulstores 3, die in Fig. 4 F gezeigt sind, über die Pufferstufe 106 dem Flip-Flop-Kreis 107 zugeführt; der letztere liefert dementsprechend an den Klemmen 108 und 109 seiner beiden Hälften S und R Ausgangsströme, die in Fig. 4 G und 4 H gezeigt sind. Die letztgenannten Wellenformen sind gegenphasig und werden dem 9-MHz-Generator 96 und dem 51-MHz-Generator 95 zwecks Steuerung zugeführt. Entsprechend den beiden Torimpulsen des Flip-Flop-Kreises 107 ergeben sich die Ausgangssignale der Filter 98 und 97, die in den Fig. 4 J und 4 K gezeigt sind. Es werden daher Impulssignale für die Zwecke der Ausstrahlung und die Zwecke der Überlagerung erzeugt, die kohärent sind und gleiche Dauer besitzen, die aber in abwechselnden und einander ausschließenden Zeitintervallen wirksam sind. Der Grund, weswegen die Pulswiederholungsfrequenz in Schritten geändert wird, liegt darin, daß unerwünschte Modulationsprodukte im Empfangssignal vermieden werden.

Es wurde die Anordnung im Zusammenhang mit üblichen Zählern, welche Elektronenröhren-Flip-Flop-Kreise verwenden, und im Zusammenhang mit einem Vakuumröhren-Flip-Flop-Kreis 107 beschrieben. Die Erfindung kann aber auch mit anderen, zwei stabile Lagen besitzenden Stromkreisanordnungen durchgeführt werden, beispielsweise unter Anwendung von Transistoren und oder Kreisen mit Magnetkernen, welche ähnliche Funktionen ausüben, und es kann ein Höhenmeßgerät beliebiger Ausführungsform verwendet werden.

Bei niedrigen Flughöhen, wo sich der Sendeimpuls und der Echoimpuls überlappen, und man es für zweckmäßig erachtet, daß der Empfänger mit geringer zeitlicher Überlappung auch wirksam ist während eines Bruchteils des Zeitintervalles, in welchem ein Impuls ausgesendet wird, können Mittel angewendet werden, um die51-MHz-Stromquelle95 entsprechend langer anzuschalten.

Die letztgenannten Mittel können von Hand betätigt werden oder entsprechend einer Anzeige des Höhenmeßgerätes, die einen bestimmten Wert unterschreitet.

Claims (4)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Schaltung zur gemeinsamen Erzeugung von Mikrowellen-Sendeschwingungen und Mikrowellen - Empfangsüberlagererschwingungen für solche Radargeräte mit Ausnützung des Dopplereffektes, die wechselweise senden und empfangen und dabei Kohärenz von Sendeschwingungen und Empfangsüberlagererschwingungen voraussetzen, dadurch gekennzeichnet, daß ein kontinuierlich schwingender Mikrowellengenerator (91) Leistung an zwei Mischstufen (93, 94) abgibt, denen zusätzlich je eine wesentlich niedrigere Hochfrequenz, die von je einem kontinuierlich schwingenden Hochfrequenzgenerator (95, 96) erzeugt ist, über komplementär oder mit nur geringer zeitlicher Überlappung gesteuerte Torstufen zugeführt wird, und daß je ein Seitenband der in den Mischstufen erzeugten Wellen zwecks Verwendung als Sendeschwingung bzw. Empfangsüberlagererschwingung durch Filterstufen (97, 98) isoliert wird.

2. Schaltung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine derartige Bemessung der Torstufen, daß die Zeitdauer der abgegebenen Sendeschwingungen und die Zeitdauer der abgegebenen Überlagererschwingungen annähernd gleich lang sind.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung auf einem Flugzeug vom Höhenmesser gesteuerte Mittel vorgesehen sind, welche die Dauer der ausgesendeten Wellenzüge gleich der Echolaufzeit machen.

4. Schaltung nach Anspruch 3, gekennzeichnet durch einen periodisch arbeitenden mehrstufigen Binärzähler (101), von dessen Zählstufen über zugeordnete Torstufen, von denen jeweils eine in Abhängigkeit vom Meßwert des Höhenmeßgerätes (23) selbsttätig zur Auswahl gelangt, eine die Torstufensignale für die Hochfrequenzgeneratoren (95, 96) liefernde Flip-Flop-Stufe (107) gesteuert wird.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Britische Patentschriften Nr. 596 651, 655 396;
USA.-Patentschriften Nr. 2482128, 2 543 449;
Nachrichtentechnik, 6 (April 1956), S. 180;
Bulletin des schweizerischen elektrotechnischen Vereins, 43 (1952), S. 16 bis 19.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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