DE2225180B2 - Drei-frequenz-dauerstrich-dopplerradargeraet mit paarweisem dopplersignalphasenvergleich unter entfernungsbereichbegrenzung - Google Patents

Description

schaltung (34) angeschlossen ist, die das Sperr- , ₌ Dopplerfrequenz, signal erzeugt, wenn das Grobentfernungssignal _{v = die relat}i_ve Geschwindigkeit, eine Amplitude aufweist, die größer als ein vor- _{c =} Lichtgeschwindigkeit, gegebener Wert ist. 35 _{f =} ^ _üg_ertrag_ene Frequenz.

2. Radargerat nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Paar der Doppler- Die zuvor angegebene Beziehung ist sehr nützlich signale (/<?„ f_d3\ welches dem ersten Phasen- zur Bestimmung der relativen Geschwindigkeit zwidetektor (29) zugeführt wird, aus Dopplersignalen sehen zwei sich relativ zueinander bewegenden Gegenbesteht, die der höchsten und der niedrigsten 40 ständen; sie kann jedoch nicht dazu verwendet werden, (/,. /₃) der drei ausgesendeten Frequenzen (/„ /₂, um die Entfernung zwischen diesen zwei Gegenständen /₃) entspricht. zu ermitteln. Man hat daher auf dem vorliegenden

3. Radargerät nach Anspruch 1, dadurch ge- Gebiet eine Reihe von Doppler-Radarsystemen entkennzeichnet, daß die Tasteinrichtung (19, 21) wickelt, bei denen zwei bestimmte Frequenzen auseine eine Tastspannung (V_x, V₂, V₃) erzeugende 45 gesendet werden, derart, daß zwei Dopplerfrequenzen Vorrichtung (19) enthält, um einzeln die Doppler- am Empfänger eintreffen bzw. dort zur Verfügung kanäle (21, 22, 28; 21, 23, 26; 21, 24, 27) nur stehen. Die Phasenbeziehung zwischen den zwei während eines Abschnitts der Sendeperiode der Dopplerfrequenzen ist dann kennzeichnend für die entsprechenden gesendeten Frequenz zu öffnen, Entfernung zwischen den Gegenständen, und zwar der die letzte Hälfte jeder Sendeperiode ausmacht. 50 ergibt sich dabei folgende Beziehung:

4. Radargerät nach Anspruch 1, dadurch ge- nß\ kennzeichnet, daß der Sender einen auf eine Φ — 2π\ -|(Λ—/ι). Spannung (K) ansprechenden Oszillator (10) ent- V ^c /

hält, wobei die Tasteinrichtung (19, 21) eine eine Hierin bedeutet

Modulationsspannung erzeugende Vorrichtung (19) 55 _{φ = die rdative Phase} zwischen den zwei

enthalt, um die dem Oszillator (10) zugeführte Dopplersignalen,

Spannung derart zu verandern, daß die drei Fre- _{R = die EntfernU}ng zum Ortungsobjekt,

quenzen (/„ /₂, /₃) aufeinanderfolgend erzeugt _{c = die} Lichtgeschwindigkeit,

werden. , _und , _ _dj_{g zwe}j _gesendeten Frequenzen.

Systeme, bei denen zwei bestimmte Dopplerfrequenzen und eine Bestimmung der Phasenbeziehung zwischen den Dopplerfrequenzen zur Anwendung ge-

Die Erfindung betrifft ein Dauerstrich-Doppler- langen, um also die relative Entfernung zwischen den radargerät, welches ein Sperrsignal in Abhängigkeit 65 zwei Gegenständen zu bestimmen, sind nur für eine von Reflexionen von Ortungsobjekten erzeugt, die maximale gegebene Entfernung verwendbar. Dies liegt jenseits einer vorgewählten Entfernung gelegen sind, darin begründet, daß der Doppler-Phasenvergleich mit einem Sender zum Erzeugen einer veränderlichen dann Undefiniert wird, wenn die Phasenverschiebung

Aschen den zwei Dopplerfrequenzen größer als a^wird. In Abhängigkeit von der Frequenzdifferenz

•rr-hrn den zwei Dopplerfrequenzen existiert also Serenz EntfenJJsbereich, außerhalb ,elchem Entfernungsmessung vieldeutig wird, entsprechend ^"phasenverschiebung in Gleichung (2).

Man hat dieses Problem auf dem vorliegenden Ge_hiet erkannt und zahlreiche Versuche umernom-nen, dieses Problem zu lösen. Man hat beispielsweise ^ i Frequenzen auszusenden, um eine

halb eines beträchtlichen Gebiets tif gewählten maximalen Entfernungsbereich sind.

Ausgehend von dem f^^^

gerät der eingangs definierten Artwird^« ^ gemäß der Erfindung dadurch gelost da15 a zweiten Phasendetektor eine ^Sch™ⁿ _u ^Cf "._en° _das geschlossen ist, die das Sperrs'gnal^ug^ wgn Grobentfernungssignal eine Amplitude aufweist, α

größer als ein vorgegebener Wert ist.

aufeinanderfolgend derart gesendet, daß f>rcicmale von dem Empfänger erzeugt Es können beispielsweise drei Dopplerkanäle vorgesehen sein, die jeweils mit Torschaltun^en ausgestattet sind, so daß die Kanäle selektiv ui^ic Mi«dv:tiife des Gerätes ansprechen können. ^ob'-Tdie Torschaltungen auf die Modulaiiunsciurichtuns derart ansprechen können, daß die Dopplerv_an^r>!c der Reihe nach ein- und ausgeschaltet werden, mn'."·*ar im Rhythmus, mit dem die diskreien Freien der Reihe nach gesendet werden. Außerdem ist dls Radargerät mit einer Doppler-Phasenvergleichsaüsgestattet, die die Dopplersignale empdann'eine direkte Anzeige der Entfernung^ zum^Ortungsobjekt. Der Empfänger kann gegenüber Ortungs

Objekten unempfindlich gemacht werden . <£ ™™ halb des vorgewählten Entfernungsbereiches gelegen sind, indem man die Phase zw.sch«J einerlei■ z,e, extremen Dopplerfrequenzen und de. α-, liegenden Dopplerfrequenz ^ergle.cht Da d e let te«

Frequenzdifferenz sehr MeI kleiner ist als diejenige ae extremen Dopplerfrequenzen, ,st auch der EnJfcrnungs

Radargerat außer ^ nach der

Siv zu einem Ortungsobjekt zu gewinnen (offen-

Seic deutsche Patentanmeldung P 21 37 206.5).

^Bekannt ist ein Radarsystem, bei dem ment nur

eine Vielzahl von Frequenzen gleichzeitig ausgesendet ^ka: J

irden können, sondern auch statt dessen d.ese «> gezahlten Frequenzen aufeinanderfolgend ausgesendet «erden das *V™W JJ Ken, also beispielsweise drei Frequenzen aufe.n- ^^rat *P"^ch.\_„ " aErfolgend derart gesendet werden daß drei Dopp- Gen»! emer

_ge

h gemacht werden uns innerhalb des ausni5bereichs fällt, wird ^^, und das Radarnormaler Weise an.

en Ausführungsform ist _{paar der Doppl}ersignale,

^Fn

fOr d,e Bese.t.gung d. Mehr-

_{des Radargerä}tes einen

wert ist. Ein derartiges Radargerat soll also auf Ortungsobjekte ansprechen können, die ,nnerha b

aximalen Entfernung gelegen smd so 1 ^Jo, »- d

'> Vorrichtung enthält, um die

^„^'f^_cfulmc Spannung derart zu vcrs, _FreqUenzen aufeinanderfolgend

und zwar ungeachtet der Größe dieser Ortungsogelae. In fo^ ^ _{mW Hinwcis auf dic} Zeichnung

verlässig nicht

anspricht, die inner-

5 6

die durch einen Phasenvergleich zwischen zwei Dopp- 19 erzeugt Tastspannungen V₁, V₂ und V₃, um die

lersignalen mit unterschiedlicher Frequenz erhalten Dopplersignale auf geeignete Kanäle zu schalten, was

werden, und im folgenden noch näher beschrieben werden soll.

F i g. 3 die Modulations-Spannungswellenform und Da der Oszillator 10 durch eine Spannung abstimm-

die Tast-Wellenformen, die bei der Schaltung gemäß 5 bar ist, läßt sich die gesendete Trägerfrequenz durch

F i g. 1 verwendet werden. Zuführen einer Modulationsspannung zum Oszillator

Das Ausführungsbeispiel gemäß F i g. 1 enthält 10 mit Hilfe des Schaltmodulationsgenerators 19 einen spannungsgesteuerten Oszillator 10, der dazu steuern. Der Generator 19 besteht aus einer genormten verwendet wird, um die gesendeten Frequenzen zu er- logischen Schaltungsanordnung, wie diese dem Fachzeugen. Der spannungsgesteuerte Oszillator 10 ist da- io mann auf dem vorliegenden Gebiet gut bekannt ist, her von demjenigen Typ, mit dessen Hilfe unterschied- so daß Einzelheiten dieser Schaltungsanordnung hier liehe Frequenzen in Abhängigkeit von unterschiedlich nicht beschrieben werden brauchen. Die dem Oszillator angelegten Vorspannungswerten gesendet werden kön- 10 zugeführte Modulationsspannung V_mo,u was also nen. Als Beispiel kann der Oszillator 10 aus einer Gunn- mit Hilfe des Generators 19 geschieht, ist in F i g. 3 a Diode, die an einen Varactor gekoppelt ist, bestehen, 15 gezeigt. Angenommen, der Oszillator 10 enthält eine wobei der Varactor unterschiedliche Vorspannungen Varactor-abgestimmte Gunn-Diode, so wird also die empfängt, um dadurch das Senden von verschiedenen modulierende Wellenform, die dem Varactor zugeführt Frequenzen durch den Oszillator 10 zu bewirken. Es wird, um das Erzeugen der drei Frequenzen /,, /_a sei hervorgehoben, daß der Oszillator 10 auch eine und J₃ zu bewirken, in der in der Fi g. 3a gezeigten Avalanche-Diode oder eine Tunnel-Diode aufweisen 20 Weise gestuft. Der erste dem Oszillator 10 zugeführte kann oder irgendein anderer Typ eines Oszillators Spannungswert ist so ausgewählt, daß die Frequenz J₁ sein kann, der unterschiedliche Frequenzen in Ab- erzeugt wird. Dieser Spannungswert wird für eine hängigkeit von unterschiedlichen Vorspannungswerten vorgewählte Zeitperiode zugeführt, bei deren Ende erzeugen kann. die Vorspannung nach oben auf den /weiten Span-

Der Generator 10 ist über ein Spannungsdämpfungs- 25 nungswert geschaltet wird, so daß von dem Generator

schaltung 11 mit einer positiven Vorspannung — V 10 eine Frequenz /₂ erzeugt wird. Auch dieser zweite

verbunden. Die Dämpfungsschaltung 11 wird lediglich Spannungswert wird für eine vorgewählte Zeitperiode

zu dem Zweck verwendet, die Vorspannung auf die zugeführt, bei deren Ende dann der dritte Spannungs-

erforderliche Betriebsspannung des Oszillators 10 wert dem Oszillator 10 zugeführt wird, so daß also

herabzusetzen, so daß diese optimal gestaltet wird. 30 die Frequenz /₃ erzeugt wird. Am Ende der Periode

Wenn gewünscht, so kann ein Spannungsregler ver- des Erzeugens \on /₃ fällt die Modulationsspannung

wendet werden, um die dem Oszillator 10 zugeführte V_moa wieder zurück auf den ersten Spannungswert,

Vorspannung zu regeln. so daß also die Frequenz /, erneut erzeugt wird. Die

Ein Heizelement 12 ist in der Nähe des Oszillators 10 drei Frequenzen /„ /₂ und /₃ werden also aufemangeordnet und wird ebenfalls durch die Vorspan- 35 anderfolgend gesendet, und /war in dieser Reihenfolge nungsquelle — V betätigt. Das Heizelement 12 wird und ebenso sich wiederholend, so daß das System nach dazu verwendet, den Oszillator 10 auf einer relativ der Erfindung entsprechend einem getasteten Dauerkonstanten Temperatur zu halten, so daß dessen strichradar arbeitet, und zwar bei jeder der drei Frequenzausgangsgröße bei allen möglichen Umwelt- Frequenzen. Diese Modulationsart kann dazu \erbedingunger stabil bleibt. Das Heizelement 12 ist 40 wendet werden, um jeden abstimmbaren Oszillator daher optimal für die gewünschte Stabilität und ebenso frequenzmäßig abzustimmen, und zwar ungeachtet, für die Umweltbedingungen ausgelegt, innerhalb welcher Oszillatort>p verwendet wird. Die für jede welcher das System zur Anwendung gelangt. Frequenz vorgesehenen Spannungswerte können sich

Der Ausgang des Oszillators 10 ist an einen Zirku- natürlich für unterschiedliche Oszillatortvpen ändern.

lator 13 gekoppelt, welcher die Ausgangsgröße aus 45 Wenn eine varactormäßig abgestimmte 36-GHz-

dem Oszillator 10 zu der Antenne 14 koppelt, und Gunn-Diode verwendet wird, so können die Span-

zwar mit Hilfe eines Hohlleiterabschnittes 16. Das nungen für /j, /₂ und /₃ typisch 6 V, 6,1V und

HF-Signal, welches vom Oszillator 10 erzeugt wird, 6,2 V betragen.

wird daher über die Antenne 14 in den freien Raum Gleichzeitig mit dem Erzeugen der Modulationsabgestrahlt, und die \on einem Ortungvobjekt re- 50 wellenform \'_mOd erzeugt der Generator 19 die Tastflektierte Energie wird von der Antenne 14 aufge- spannungen V₁. T₂ und V₃, die zum getasteten Schalterfangen. Der Hohlleiterabschnitt 16 lenkt die reflek- netzwerk 21 geleitet werden. Das Schalternetzwerk 21 tierte Energie zum Zirkulator 13, der diese dann in besteht aus einer genormten logischen Schaltungseine Mischstufe 17 leitet. Der Hohlleiterabschnitt 16 anordnung, wie sie dem Fachmann gut bekannt ist, so ist absichtlich fehlangepaßt, so daß ein kleiner Ab- 55 daß diese hier nicht näher beschrieben werden braucht, schnitt des HF-Signals aus dem Oszillator 10 zur Die Tastspannungen V₁, F₂ und V₃ können beispiels-Mischstufe 17 gelenkt wird. Wenn demzufolge ein weise den Basisanschlüssen von drei Transistoren zurefiektiertes Signal von der Antenne 14 aufgefangen geführt werden, die in Form von eingangsseitig wird, so sind gleichzeitig das reflektierte und das parallelgeschalteten Gattern verwendet werden. Die gesendete Signal in der Mischstufe 17 vorhanden. 60 Transistoren befinden sich im leitenden Zustand, wenn Diese Signale werden daher gemischt, woraus man positive Spannungen zugeführt werden, und sie verein Dopplersignal erhält, dessen Frequenz proportional binden dann die Dopplersignale mh Masse. Wenn die zur relativen Geschwindigkeit zwischen dem Ortungs- Tastspannungen F₁, F₂ und F₃ Null betragen, so objekt und der Antenne 14 entsprechend der eingangs gelangen die Transistoren in den nichtleitenden Zuangegebenen Gleichung ist. Die Ausgangsgröße der 65 stand, und die Dopplergrößen werden zu den aktiven Mischstufe 17 wird einem Doppierfrequenzv erstärker Filtern 22, 23 und 24 geleitet. Das Schaltercetmerk 18 eingespeist und gelangt dann zu einem getasteten 21 empfängt also die Tastspannungen V₁, V₂ und V₃ Schalternetzwerk 21. Der Schalt-Modulationsgenerator und die Dopplersignale, und dieses Netzwerk ver-

bindet aufeinanderfolgend und selektiv die Dopplersignale mit den aktiven Filtern 22, 23 und 24, die Teil von drei getrennten Dopplerkanälen sind. Die F i g. 3 b, 3c und 3d zeigen Tastspannungen V_x, K, und K₃, die dazu verwendet werden, um selektiv das Schalternetzwerk 21 zu betätigen, um Dopplersignale zu den Filtern 22, 23 und 24 zu leiten, so daß die richtigen Dopplersignale zu den verschiedenen Dopplcrkanälen geleitet werden. Die Tastspannung K₁. die in F i g. 3 b

Weise kombiniert bzw. verbunden, um die gewünschten Ausgangssignale zu liefern.

Die Dopplerausgangsgrößen aus den Begrenzerverstärkern 26 und 28, die also jeweils fd_x und fd₃ sind, werden einem linearen Phasendetektor 29 eingespeist. Der Phasendetektor 29 liefert ein Ausgangssignal, welches proportional zur Phasendifferenz zwischen den Dopplerfrequenzen /^₁ und fa_s ist. Dieses Ausgangssignal stellt daher ein Kennzeichen der Ent

gezeigt ist, ist für eine Zeitperiode Null, die gleich io fernung zwischen der Antenne 14 und dem Ortungs-

der letzten Hälfte der Zeitperiode ist, während welcher objekt dar, welches die ausgesendete Energie reflek-

die Frequenz f_x gesendet wird. Durch die Verwendung tiert. der Transistor-Schaltertechnik, die zuvor beschrieben wurde, werden Dopplersignale aus dem Verstärker 18

Die jeweiligen Dopplerausgangsgrößen /,J₁ und /^₃ der Begrenzerverstärker 26 und 28 werden ebenso

nur während dieser Zeitperiode dem Filter 23 zu- 15 einem Voreil/Nacheil-Phasendetektor 31 eingespeist.

geführt. Demnach führen nur reflektierte Signale, die Durch Feststellen der Tatsache, ob /^₁ der Dopplerfrequenz fd-i vor- oder nacheilt, und durch F.rzeugen eines Signals mit einer Polarität, die von dieser Voreil/

Nacheil-Beziehung abhängig ist, kann durch den

netzwerkes21. Das Schalternetzwerk 21 wird nur für die letzte Hälfte der Erzeugungsperiode jeder Frequenz betätigt, um ein interferenzmäßiges Mischen der

von der Antenne 14 während der letzten Hälfte der Sendezeitperiode von Z₁ empfangen werden, zu der Erzeugung einer Dopplersignalprobe fd_X in dem

aktiven Filter 23, und zwar auf Grund der Vorsteuer- 20 Phasendetektor 31 ein AnnaherungS'/Entfernungswirkung oder Tastwirkung des getasteten Schalter- vergrößerungs-Signal erzeugt werden, welches angibt,

" " ob die relative Geschwindigkeit zwischen der Antenne

14 und dem die Energie reflektierenden Ortungsobjekt zu einer Abstandsvergrößerung oder Abstandsver-Signaie zu verhindern, die von großen Ortungsobjekten 25 kleinerung führt,
empfangen werden, die jenseits oder außerhalb des Die Ausgangsgröße des Begrenzerverstärkers 26

vorgewählten Entfernungsbereiches gelegen sind. wird ferner einem Frequenzdetektor 32 eingegeben.

Dem aktiven Filter 23 werden also derartige Proben Der Detektor 32 liefert ein Ausgangssignal, welches der Dopplergrößen jedesmal dann zugeführt, wenn f_x zur Frequenz des Dopplersignals /_d, proportional ist gesendet wird. Dieses Filter verwandelt den Impulszug 30 und demnach ein Signal darstellt, welches kennzeichin ein analoges Dopplersignal. Die Probeentnahmefolge nend für die relative Geschwindigkeit zwischen der des Prozesses beträgt ein Vielfaches von der höchsten Antenne 14 und dem die Energie reflektierenden in dem System vorkommenden Dopplerfrequenz. Am Ortungsobjekt ist. Es sei hervorgehoben, daß das Ende der Sendeperiode von der Frequenz /, wird die Dopplersignal /<j₃ aus dem Begrenzerverstärker 28 Tastung so gestaltet, daß das Filter 23 eine Doppler- 35 auch dazu verwendet werden kann, das Geschwindigprobe bis zur letzten Hälfte der Sendeperiode empfängt, keitssignal abzuleiten. Offensichtlich kann auch, wenn in welcher die Frequenz /, erneut gesendet wird. dies gewünscht wird, das Dopplersignal fd« aus dem

Die Tastspannung V_s verhindert das Einspeisen Begrenzerverstärker 27 dazu verwendet werden, um einer Dopplergröße in das Filter 24 bis zur letzten das Geschwindigkeitssignal abzuleiten. Alternativ beHälfte derjenigen Periode, während welcher die Fre- 40 stehi auch die Möglichkeit, die zwei Dopplersignale fa_x quenz f. erzeugt wird. Während der letzten Hälfte und Ja₃ beide dazu heranzuziehen, um zwei Geder Erzeugungsperiode von /_? ermöglicht die Tastspannuntr V₁. daß die im Videoverstärker 18 vorhandene Dopplersignalprobe, die durch Mischen der
Trägerfrequenz /, mit der von einem Ortungsobjeki 45
reflektierten Frequenz /_s;; fd% erzeugt wurde, in das
Filter 24 gelangen kann. Die Ausgangsgröße des Filters 24 ist dann das analoge Dopplersignal /d₂.

Die gleiche Art eines Tastvorganges wird dazu verwendet, um das aktive Filter 22 so zu speisen, daß es 5° dar, welches kennzeichnend für die Phasendifferenz Dopplersignalproben fd» empfängt, die lediglich wäh- zwischen den Dopplersignalen fa und fd_s ist. Dieses tend der letzten Hälfte des Sendens der Frequenz /₃ Signal wird einer Schwellenschaltung 34 zugeführt, die durch die Wirkung der Tastspannung V₃ erzeugt
werden. Es geht nunmehr hervor, daß das aufeinanderfolgende Erzeugen der drei Frequenzen /„ /. und /, 55
zu einer unabhängigen Erzeugung dreier analoger
Dopplersignak /,I₁. fd% und /<j₃ führt.

Die drei Dopplersignale werden einzeln in Begrenzerverstärker 26, 27 und 28 eingegeben. Die

Begrenzerverstärker 26, 27 und 28 begrenzen die Am- 60 Dopplersignak 820 kHz betragen. Demzufolge werden plituden der Dopplersignale und erzeugen rechteckige J_x und /, voneinander um die Frequenzdifferenz von Doppler-Ausgangswellenformen. Der verbleibende Ab- 820 kHz unterschiedlich ausgelegt. Auch diese Werte schnitt des Systems ist daher unempfindlich gegenüber sollen nur als Ausführungsbeispiel gelten, um das Amplitudenschwankungen in den Dopplersignalen. Verständnis der Erfindung zu erleichtern. Wie in Darüber hinaus sind Entfernungsmessungen aus diesem 65 F i g. 3 gezeigt ist, wird die Änderung von /1 nach /„ Grund von Amplitudenschwankungen unabhängig. Die erreicht, indem man die Vorspannung für den Oszilbegrenzten Ausgangsgrößen aus den Begrenzerver- lator 10 von 6 auf 6,2 V ändert (unter Annahme, daß stärkern 26, 27 und 28 werden in einer ausgewählten eine Varactor-abgestimmte Gunn-Diode als Oszillator

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schwindigkeitssignale zu erhalten, wobei dann die zwei Geschwindigkeitssignale gemittelt werden können, um eine noch genauere Ablesung vorzusehen.

Ein weiterer linearer Phasendetektor 33 empfängt sowohl das Dopplersignal U_x aus dem Begrenzerverstärker 26 als auch das Dopplersignal fd_t aus dem Begrenzerverstärker 27. Die Ausgangsgröße des Phasendetektors 33 stellt daher ein Grobentfernungssignal

ein Sperrsignal erzeugt, wenn die Entfernung über dem vorgewählten Abstand liegt.

Um ein Beispiel zu geben, so sei die Betriebsweise des Systems auf der Grundlage der Annahme beschrieben, daß die Betriebsfrequenz des Oszillators 10 gleich 36 GHz beträgt Für eine Bereichsbegrenzung auf (etwa) 90 m sollte die Frequenzdifferenz der zwei

10 verwendet wird). Die zwischenliegende gesendete Frequenz /₂ liegt irgendwo zwischen den zwei Frequenzen Z₁ und /₃. Wenn die in Fig. 3a gezeigte Vorspann-Wellenform verwendet wird, so liegt die Frequenz /₂ in der Mitte zwischen /, und /₃, d. h., sie liegt um 410 kHz oberhalb von Z₁ und um 410 kHz unterhalb von /₃. Es sei hervorgehoben, daß dies nur als Beispiel zu gelten hat und daß die Frequenz /₂ nicht notwendigerweise genau zwischen /i und /₃ gelegen sein muß.

Sind also Z₁ und /₃ um 82OkHz voneinander getrennt, so ändert sich die Ausgangsgröße des Phasendetektors 29, der die Phasendifferenz zwischen den Dopplersignalen /^₁ und fd₃ erfaßt, in Einklang mit der Wellenform, die in F i g. 2a gezeigt ist. Wenn die Entfernung Null beträgt, so beträgt die Ausgangsgröße des Phasendetektors 29 ebenfalls Null. Der Äusgangsspannungswert des Phasendetektors 29 nimmt linear zu, und zwar ohne Vieldeutigkeit bis 90 m. Demzufolge wird bei allen Entfernungen, die über 90 m hinausgehen, von dem Phasendetektor 29 eine mehrdeutige Entfernungsanzeige geliefert. Bei einer Entfernung von 90 m liegen jedoch die Dopplersignale fd\ und /as um 180° außer Phase, so daß jenseits dieses Entfernungsbereiches die Anzeige mehrdeutig wird. Dies ist deshalb der Fall, weil es unmöglich ist, eine Spannung längs der negativ verlaufenden Neigung in Fig. 2a von einem Spannungswert entlang der positiven Neigung in Fig. 2a zu unterscheiden. Eine weitere Undefinierbarkeit ergibt sich auf Grund der Tatsache, daß (etwa) zwischen 180 und 270 m die Ausgangsspannung des Phasendetektors 29 für eine Ausgangsgröße gehalten werden kann, die auch zwischen 0 und 90 m auftritt. Reflexionen von großen Ortungsobjekten, wie beispielsweise Lastwagen, die um die 180-m-Zone gelegen sind, können zu Reflexionen führen, die das System stören. Die Mehrdeutigkeiten können durch die Verwendung einer mittleren oder zwischenliegenden Frequenz /, beseitigt werden.

Wie F i g. 1 zeigt, werden die aus der Sendung von /, und /, resultierenden Dopplersignale zum linearen Phasendetektor 33 gelenkt. Diese zwei Signale weisen gemäß dem hier beschriebenen Ausführungsbeispiel eine Frequenzdifferenz von 410 kHz auf. Demzufolge weist die Ausgangsgröße des Phasendetektoi>. 33 die in F i g. 2b \eranschaulichte Wellenform-Charakteristik auf. F i g. "L) ist sehr ähnlich der F i g. 2 a, mit der Ausnahme, daß die Mehrdeutigkeit bei 180 anstatt bei 90 m auftritt. Das Großentfemungs-Sperrsignal wird durch die Verwendung der Schwellenschaltung 34 erzeugt Wie die F i g. 2 b zeigt, beträgt die Ausgangsgröße der Phasendetektors 33 bei 90 m etwa 1.5 V. Die Schwellenschaltung 34 ist so eingestellt, daß sie bei dieser Stelle bzw. diesem Spannungswert anspricht und keine Ausgangsgröße abgibt, bis das ihr zugeführte Eingangssignal über 1,5 V ansteigt. Wenn die Eingangsgröße von 1,5 V durch Ortungsobjekte innerhalb des 90-m- bis 270-m-Bereiches überschritten wird, so wird durch die Schwellenschaltung 34 eine Ausgangsgröße erzeugt, und diese wird als Großentfemungs-Sperrsignal für das Steuersystem verwendet, an welches das Dopplerradarsystem nach der Erfindung gekoppelt ist. Das System ist daher vollständig unempfindlich gegenüber allen Ortungsobjekten, die jenseits 90 bis 270 m gelegen sind, ungeachtet der Größe des vom Ortungsobjekt her empfangenen Signals. Aus diesem Grunde führen große Ortungsobjekte, die jenseits 90 und bis 270 m gelegen sind, nicht zu einer ungenauen Anzeige in dem System. Der 270-m- bis 360-m-Abschnitt der Wellenform, die in Fig. 2b gezeigt ist, liegt unterhalb der gewählten Schwellenspannung, so daß also die Möglichkeit besteht, daß ein Ortungsobjekt innerhalb dieses Entfernungsbereiches zu fehlerhaften Messungen des Systems führt. Derartige Reflexionen stellen jedoch kein Problem dar, wenn ein Niederleistungs-Dopplerradar mit ίο Schwebungslückenempfang verwendet wird, da die Empfindlichkeit eines derartigen Systems nicht ausreichend ist, um ein Ansprechen auf alle Signale von Ortungsobjekten zu ermöglichen, die jenseits der 270-m-Grenze gelegen sind.

Das System nach der Erfindung kann derart abgewandelt werden, daß es an Systeme mit Schwebungslückenempfang angepaßt ist, die eine ausreichende Empfindlichkeit aufweisen, um auf große bewegliche Ortungsobjekte anzusprechen, und zwar innerhalb der Vieldeutigkeitszone um 360 m herum. Bei dem abgewandelten System würde man die Frequenzdifferenz zwischen J₁ und /„ kleiner als die erwähnten 41OkHz wählen. Die Wahl von 820 kHz 3 = 273 kHz Frequenzdifferenz in Verbindung mit einem Schwellenwert von 1 V (mit einer 3-V-Spitzenmchrdeutigkeit) würde zu einem Ausschluß von Ortungsobjekten führen, die innerhalb der Entfernungsbereiche von 90 bis 450 m gelegen sind. Im Hinblick auf die geforderte höhere Empfindlichkeit eines derartigen Systems ist auch das Signal-zuGeräusch-Verhältnis bei dem 90-m-Punkt noch tragbar, um das Sperrsystem bei geringen Svnchronisationsstörungen zu triggern. Um ein Mischen benachbarter Frequenzen bei großen Entfernungsbereichen zu verhindern, kann es vorteilhaft sein, derart zu tasten, daß die Kanäle nur während des letzten Viertels der Sendeperiode für jede Frequenz geöffnet werden.

Bei Systemen mit niedriger Empfindlichkeit kann es vorteilhaft sein, Dopplersignale aus dem niedrigen Dopplerdifferenzfrequenzkanal in einer Phasenvergleichsstufe zu vergleichen und die Dopplersignale aus dem mittleren und dem hohen Doppler!requenzkanal in einer ähnlichen Vergleichsstufe zu vergleichen und dann die zwei Ergebnisse zu mitteln. Auf diese Weise erhält man Vorteile hinsichtlich des Signal-zu-Geräusch-Verhältnisses, und zwar über den Niedrig-Hoch-Frequenzmeßkanal, was zu dem Zweck von Nutzen sein kann, einen Ausschluß gegenüber Ortungsobjekten mit Grenzwertgrößen zu garantieren. Gemäß der vorangegangenen Beschreibung des in F i g. 1 gezeigten Ausführungsbeispiels wird die Ausgangsgröße des Oszillators 10 zu einem Zirkulator 13 und einer Mischstufe 17 geleitet. Diese Elemente können weggelassen werden, wenn eine Diode mit einer negativen Widerstandscharakteristik als Oszillator 10 verwendet wird. Wenn demzufolge eine Gunn-Diode, eine Avalanche-Diode oder eine Tunnel-Diode als Oszillator 10 verwendet wird, so sind die Mischstufe 17 und der Zirkulator 13 nicht erforderlich, da jede dieser Dioden eine Selbstmischfunktion aufweist, so daß also die Dopplersignale selbst innerhalb der Dioden erzeugt werden. Wenn ein derartiges System verwendet wird, dann kann der Eingangsainchluß des Verstärkers 18 mit einem Widerstand verbunden werden, der in dem Oszillator enthalten ist, und die Dopplerfrequenzen können direkt von dem Oszillator/ Mischelement abgegriffen werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

ι 2 Ausgangsfrequenz, so daß drei diskrete Frequenzen Patentansprüche: aufeinanderfolgend gesendet werden, weiter mit einem Empfänger zum Empfangen der von einem Ortungs-

1. Dauerstrich-Dopplerradargerät, welches ein objekt, welches eine Relativgeschwindigkeit zu dem Sperrsignal in Abhängigkeit von Reflexionen von 5 Gerät aufweist, reflektierten Signale, um aus diesen Ortungsobjekten erzeugt, die jenseits einer vor- Signalen ein Dopplersignal für jede gesendete Fregewählten Entfernung gelegen sind, mit einem quenz zu erzeugen, mit drei Dopplerkanälen, einer Sender zum Erzeugen einer veränderlichen Aus- Tasteinrichtung, um jedes der Dopplersignale einem gangsfrequenz, so daß drei diskrete Frequenzen individuellen Dopplerkanal zuzuführen, derart, daß aufeinanderfolgend gesendet werden, weiter mit io getrenate Dopplersignale aus den Kanälen abgegeben einem Empfänger zum Empfangen der von einem werden, weiter mit einem ersien Phasendetektor, dem Ortungsobjekt, welches eine Relativgeschwindig- ein erster Paar der Dopplersignale zugeführt wird und keit zu dem Gerät aufweist, reflektierten Signale, der aus diesem Dopplersignalpaar ein Entfernungsum aus diesen Signalen ein Dopplersignal für jede signal erzeugt, welches die Entfernung zwischen dem gesendete Frequenz zu erzeugen, mit drei Doppler- 15 Ortungsobjekt und dem Gerät wiedergibt, sowie mi^ kanälen, einer Tasteinrichtung, um jedes der einem zweiten Phasendetektor, dem ein zweites Dopplersignale einem individuellen Dopplerkanal Dopplersignalpaar zugeführt wird und der aus diesem zuzuführen, derart, daß getrennte Dopplersignale Dopplersignalpaar ein Grobentfernungssignal eraus den Kanälen abgegeben werden, weiter mit zeugt, welches die Grobentfernung zwischen dem einem ersten Phasendetektor, dem ein erstes Paar 20 Ortungsobjekt und dem Gerät wiedergibt der Dopplersignale zugeführt wird und der aus Die Verwendung von Doppler-Radarsystemen zum

diesem Dopplersignalpaar ein Entfernungssignal Bestimmen der Entfernung und Entfernungsänderung erzeugt, welches die Entfernung zwischen dem zwischen sich relativ zueinander bewegenden Gegeu-Ortungsobjekt und dem Gerät wiedergibt, sowie ständen ist gut bekannt. Bei Doppler-Radarsystemen mit einem zweiten Phasendetektor, dem ein zweites 25 läßt sich die relative Geschwindigkeit zwischen^ zwei Dopplersignalpaar zugeführt wird und der aus sich relativ zueinander bewegenden Gegenständen diesem Dopplersignalpaar ein Grobentfemungs- durch folgende Beziehung ausdrucken: signal erzeugt, welches die Grobentfernung zwi- 2 γ

sehen dem Ortungsobjekt und dem Gerät wieder- f_d — ■ - f.

gibt, dadurch gekennzeichnet, daß 30 C

an dem zweiten Phasendetektor (33) eine Schwellen- Hierin bedeutet