DE2514868C3 - FM-Schwebungs-Rückstrahlortungsgerät zur gleichzeitigen Entfernungs- und Geschwindigkeitsmessung - Google Patents
FM-Schwebungs-Rückstrahlortungsgerät zur gleichzeitigen Entfernungs- und GeschwindigkeitsmessungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Rückstrahlortungsgerät wie im Oberbegriff des Anspruchs 1 angegeben.
Ein derartiges Rückstrahlortungsgerät ist in der DE-PS 8 67 709 beschrieben. Das dort beschriebene
Rückstrahlortungsgerät ist ein frequenzmoduliertes Dauerstrichradargerät, das in der weiteren Beschreibung mit FM-CW-Gerät bezeichnet ist. Bei diesem
FM-CW-Gerät entstehen durch die Überlagerung der vom Ziel reflektierten Signale entfernungs- und
geschwindigkeitsabhängige Schwebungssignale, aus denen die Entfernung und die Relativgeschwindigkeit
ermittelt werden.
Die in der erwähnten Patentschrift beschriebenen Ausführungsbeispiele lassen sich in zwei Gruppen
einteilen:
Die Signale, aus denen die Entfernung und die Relativgeschwindigkeit ermittelt werden, sind
a) gleichzeitig vorhanden,
b) nacheinander vorhanden.
Im ersten Fall sind zwei Sende-Empfangs-Anlagen erforderlich. Zur Entfernungsmessung wird vom ersten
Sender ein sägezahnförmig frequenzmoduliertes Signal abgestrahlt, und zur Relativgeschwindigkeitsme&sung
wird vom zweiten Sender gleichzeitig ein unmoduliertes Signal abgestrahlt Die Entfernungs- und Relativgeschwindigkeitsauswertung in den Empfängern erfolgt
ebenfalls gleichzeitig.
Im zweiten Fall ist nur eine Sende-Empfangs-Anlage
vorgesehen. Es werden entweder abwechselnd frequenzmodulierte und unmodulierte Signale oder nur
dreieckförmjg frequenzmodulierte Signale abgestrahlt. Die Auswertung der Signale bezüglich der Entfernung
und der Relativgeschwindigkeit erfolgt nacheinander oder, wenn geeignete Speicher vorhanden sind,
gleichzeitig. Wenn die abgestrahlten Signale nur dreieckförmig frequenzmoduliert Sind, kann das Vorzeichen der Relativgeschwindigkeit nicht bestimmt werden.
> Ein Rückstrahlortungsgerät zur Messung von Entfernung und Relativgeschwindigkeit zu Zielen ist auch aus
der DE-OS 23 05 941 bekannt Bei der dort beschriebenen Lösung ist das abgestrahlte Signal dreieckförmig
frequenzmoduliert, und die Mischfrequenz wird trep-
Ki penförmig verändert Dadurch erfolgt eine Aufteilung
des Überwachungsbereiches in mehrere Entfernungsbereiche. Die Geschwindigkeit wird aus einem unmodulierten CW-Signal bestimmt Eine gleichzeitige Messung
von Entfernung und Relativgeschwindigkeit ist nicht
1ί möglich.
Aufgabe
Es ist Aufgabe der Erfindung, ein Rückstrahlortungsgerät anzugeben, das aus nur einer Sende-Empfangs-2i) Anlage besteht und bei dem die Entfernung und die
Relativgeschwindigkeit einschließlich ihres Vorzeichens gleichzeitig aus demselben empfangenen Signal abgeleitet werden.
,. Lösung
Die Lösung erfolgt mit den in den Ansprüchen angegebenen Mitteln.
Vorteile
in Obwohl nur eine Sende-Empfangs-Anlage vorgesehen ist ist eine gleichzeitige Auswertung des Schwebungssignals hinsichtlich Entfernung und Relativgeschwindigkeit, einschließlich des Vorzeichens der
Relativgeschwindigkeit möglich. Speicher sind nicht
υ mehr notwendig.
Zur Entfernungsmessung wird der zu überwachende Bereich in einer sehr kurzen Zeit abgesucht. Der
Suchvorgang wird nur unterbrochen, wenn ein Ziel festgestellt wurde. Dann erfolgt außer der Entfernungs-
iii messung auch eine Messung der Relativgeschwindigkeit. Die Messung kann so gesteuert werden, daß die
Geschwindigkeit nur von einem oder von mehreren Zielen ermittelt wird. Das Rückstrahlortungsgerät
arbeitet auch dann noch einwandfrei, wenn in dem zu
4") überwachenden Bereich mehrere Ziele vorhanden sind.
Das neue Rückstrahlortungsgerät eignet sich besonders als Auto-Rückstrahlortungsgerät.
Die Erfindung wird für ein FM-CW-Gerät anhand der Zeichnungen beispielsweise näher beschrieben. Es zeigt
F i g. 1 Diagramme zur Erläuterung des bekannten FM-CW-Geräts (Fig. la bis Id) und des erfindungsgev, mäßen FM-CW-Geräts (F ig. Id bis 1 f),
F i g. 2 ein Blockschaltbild des erfindungsgemäßen FM-CW-Geräts,
F i g. 3 ein Blockschaltbild der Auswerteeinrichtung für die Entfernung nach F i g. 2,
bo Fig.4 ein Blockschaltbild der Auswerteeinrichtung
für die Relativgeschwindigkeit nach F i g. 2,
F i g. 5 ein Blockschaltbild der Verarbeitungseinrichtung für die Entfernungssignale nach F i g. 2,
F i g. 6 ein Blockschaltbild der Verarbeitungseinrichtung für die Relativgeschwindigkeitssignale nach F i g. 2.
Zunächst wird anhand der F i g. 1 die Wirkungsweise
des bekannten FM-CW-Geräts beschrieben, wobei die abgestrahlten Signale SA dreieckförmig (F i g. 1 a)
frequenzmoduliert sind. Die Modulationsfrequenz fmOd
sei 2OkHz1 der Frequenzhub ΔF sei 60MHz und die
Trägerfrequenz /Ό sei 16,5GHz. Wird das abgestrahlte
Signal SA von einem ruhenden Ziel reflektiert, dann wird von dem FM-CW-Gerät ein erstes Signal SE'
empfangen. Handelt ei sich um ein bewegtes Ziel, dann
wird von den FM-CW-Gerät ein zweites Signal SE empfangen, dessen Frequenzen sich gegenüber den
Frequenzen des ersten Signals SE' um die von dem bewegten Ziel verursachte Dopplerverschiebung /b
unterscheiden.
Durch Mischen des Sendesignals SA mit dem empfangenen Signal 5£"entsteht eine Differenzfrequenz
fan deren zeitlicher Verlauf in Fig. Ib dargestellt ist und die der Entfernung proportional ist. Die ausgezogen
gezeichnete Kurve gibt die Differenzfrequenz forn = //?
für ein Festziel an, während die gestrichelt gezeichnete Kurve die Differenzfrequenz fan für ein Bewegtziel
angibt.
Bei einem Bewegtziel ist während der Zeit, während der die Sendefrequenz zunimmt, die Differenzfrequenz
fan = /«. die einem Festziel zugeordnet ist, um den
Betrag der Dopplerverschiebung /b vermindert, wohingegen
während der Zeit, während der die Sendefrequenz abnimmt, eine entsprechende Erhöhung der
Differenzfrequenz erfolgt Die Differenzfrequenz fanist zu den Zeiten, zu welchen die Frequenzen des
abgestrahlten und des empfangenen Signals gleich sind, Null. An den Nullstellen sind im Schwebungssignal
Phasensprünge vorhanden.
Da das Schwebungssignal periodisch ist (Periodendauer τ „,„α gleich 1 //w), ergibt sich keine der
Entfernung proportionale Frequenzlinie, sondern ein
Frequenzspektrum, das einen
-ähnlichen Verlauf
hat (Fig. Ic), wobei das Maximum der Hüllkurve der
Entfernung Sender-Ziel-Empfänger entspricht. Bei unbewegten Zielobjekten liegen alle Frequenzlinien des
Videospektrums auf ganzzahligen Vielfachen der Modulationsfrequenz, wie dies in F i g. 1 c durch dick
ausgezogen gezeichnete Linien dargestellt ist. Dagegen treten bei vorhandener Relativbewegung unterhalb und
oberhalb der (dann nicht vorhandenen) Festzeichenlinien dünn gezeichnete Dopplerseitenlinien auf. Wegen
der Symmetrie bei dreieckförmiger Modulation sind beide Dopplerseitenlinien — unabhängig von der
Bewegungsrichtung — vorhanden; eine Vorzeichendiskriminierung der Dopplerfrequenz ist damit nicht
möglich.
Andere Verhältnisse ergeben sich dagegen bei einer unsymmetrischen Frequenzmodulation, wie sie bei dem
erfindungsgemäßen FM-CW-Gerät verwendet wird und die in F i g. Id dargestellt ist Die Differenzfrequenz
/raff (F ig. Ie) ist nunmehr konstant um die Dopplerfrequenz
/d erhöht (sich nähernde Zielobjekte) oder um die Dopplerfrequenz erniedrigt (sich entfernende Objekte).
Das von dem zeitlich wesentlich kürzeren Rücklauf (ansteigender Teil der sägezahnförmigen Kurve in
Fig. Id) des Modulationssignals hervorgerufene Echospektrum
liegt frequenzmäßig um den Faktor Anstiegszeit dividiert durch Abfallzeit höher und ist somit vom
eigentlichen Nutzspektrum getrennt
Das Frequenzspektrum des Videosignals ist in F i g. 1 f dargestellt Sein Hüllkurvenmaximuin ist der Entfernung
zugeordnet Da jedoch nur noch die unteren bzw. oberen Dopplerseitenlinien vorhanden sind — je
nachdem, ob sich das Zielobjekt entfernt oder nähert — ist eine Voirzeichenbestimmung der Relativgeschwindigkeit
durch die weiter unten beschriebene Auswerte einrichtung möglich.
Mil dem erfindungsgemäßen FM-CW-Gerät könner die Entfernungen zu mehreren Zielen und derer
ι Relativgeschwindigkeiten gemessen werden. In vieler Fällen sind jedoch, insbesondere bei Auto-Radargerä
ten, außer den Entfernungen zu allen Zielen nur dii Relativgeschwindigkeiten der Ziele, die zum FM-CW
Gerät den kleinsten Abstand haben, von Interesse. Dai
ίο FM-CW-Gerät wird entsprechend der Anforderung
d. h. je nachdem, ob die Relativgeschwindigkeit zi einem, mehreren oder zu allen Zielen gemessen werder
soll, entsprechend ausgeführt. Die Beschreibung erfolg beispielsweise für ein FM-CW-Gerät, bei dem nur di<
r> Relativgeschwindigkeit des Zieles, das dem FM-CW
Gerät am nächsten ist, gemessen wird.
Anhand der Fig.2 bis 6 wird der Aufbau und di< Funktionsweise des FM-CW-Geräts beschrieben
Fig.2 ist ein Blockschaltbild des gesamten FM-CW
Geräts.
Ein in einem Oszillator 1 erzeugtes Signal mit dei Frequenz /ö = 16,5GHz wird durch einen Sägezahn
generator 2 sägenzahnförmig frequenzmoduliert. Da; frequenzmodulierte Signal SMwWd über einen Zirkula
2r) tor 4 einer Antenne 5 zugeführt und von der Antenne f
abgestrahlt.
Die Modulationsfrequenz fmOdbeträgt 20 kHz, und dei
Frequenzhub AF ist 60MHz. Da bei der gewünschter
großen Meßgenauigkeit eine hohe Konstanz dei
jo Modulationsfrequenz erforderlich ist, wird sie durch
Teilen einer in einem Oszillator 13 erzeugten Frequen; von 10,62 MHz in einem Teiler 14 erzeugt.
Einem ersten Mischer 6 wird außer dem von dei Antenne 5 empfangenen Signal SR auch noch eir
r, kleiner Teil des Signals SM zugeführt, der durch einer
Richtkoppler 3 aus der Speiseleitung für den Zirkulatoi 4 ausgekoppelt wird. Durch das Mischen des empfange
nen Signals SR und des ausgekoppelten Signals SM ir dem Mischer 6 entsteht das Schwebungssignal, in den
4» die Informationen über Entfernung und Relativge
schwindigkeit enthalten sind. Erstreckt sich der zi überwachende Bereich von 10 bis 130 m, dann liegen di<
Frequenzen des Schwebungssignals zwischen 160 unc 2080 kHz. Der zu überwachende Bereich ist in zwöl
Ar, Entfernungsbereiche mit jeweils 10 m Länge eingeteilt
Jedem Entfernungsbereich ist eine Frequenz zugeord net.
Zur Vermeidung störender Überlagerungen wahrem des Rücklaufs des Modulationssignals wird durch einei
Schalter 21, der von einem Monoflop 8 mit dem Takt dei Modulationsfrequenz gesteuert wird, verhindert, dal
das Schwebungssignal während dieser Zeit zu einen Verstärker 7 weitergeleitet wird. Die Zeitkonstante de;
Monoflops ist gleich der Zeitdauer des Rücklaufs.
Das verstärkte Schwebungssignal gelangt auf einer zweiten Mischer 9, in dem es nacheinander mi
verschiedenen Frequenzen aufwärtsgemischt wird Diese Frequenzen werden in einer Oszillatorbank 10
deren Steuerung weiter unten anhand der Fig.;
bo beschrieben wird, erzeugt
Die einzelnen Frequenzen sind jeweils einerr Entfernungsbereich (die Frequenz 9,66 MHz z. B. detr
Entfernungsbereich 60 bis 70m) zugeordnet, d.h. die
Zahl der verschiedenen Frequenzen ist gleich dei Anzahl der Entfernungsbereiche.
Dem zweiten Mischer 9 ist ein steilflankiger BandpaC
11 mit einer Bandbreite von 16OkHz nachgeschaltet Die Bandbreite entspricht den Längen der Entfernungs-
bereiche. Die Mittenfrequenz des Filters 11 liegt bei 10,7 MHz. Am Ausgang des Filters 11 ist nur dann ein
Signal vorhanden, wenn das Schwebungssignai im
zweiten Mischer 9 mit der Frequenz, die dem Entfernungsbereich, in dem sich ein Ziel befindet,
zugeordnet ist, gemischt wurde. Somit weiß man, wenn man die Mischfrequenz kennt, in welchem Entfernungsbereich sich das Ziel befindet.
In einem dritten Mischer 12 wird die Frequenz des Filterausgangssignals in den Frequenzbereich 0 bis
160 kHz umgesetzt, in dem für die weitere Entfernungsund Relativgeschwindigkeitsauswertung eine einfache
Schaltungsrealisierung möglich ist. Dazu wird das Filterausgangssignal in dem dritten Mischer 12 mit
einem Signal mit einer Frequenz von 10,62MHz gemischt Dieses Signal wird in dem bereits erwähnten
Oszillator 13 erzeugt.
Das Mischerausgangssignal wird einer Auswerteein richtung für die Entfernung 16 und einer Auswerteeinrichtung für die Relativgeschwindigkeit 17 zugeführt.
Anhand der F i g. 3 wird nun zunächst die Auswerteeinrichtung für die Entfernung 16 beschrieben.
Das Eingangssignal der Auswerteeinrichtung für die Entfernung 16 (F i g. 3) wird einem Tiefpaß 31 mit einem
Durchlaßbereich von 0 bis 80 kHz, einem Bandpaß 32 mit einem Durchlaßbereich 80 bis 16OkHz und einem
ersten Gleichrichter 35 mit nachgeschalteter Schwellenschaltung 38 zugeführt.
Hat das Videosignal eine zur weiteren Entfernungsauswertung genügend große Amplitude (bestimmt
durch den Schwellenwert der Schwellenschaltung 38), dann wird von der Schwellenschaltung 38 ein Entfernungssignal 5£ abgegeben.
Die Ausgansssignale des Tiefpasses 31 bzw. des Bandpasses 32 werden in Gleichrichtern 33 und 34
gleichgerichtet und auf die beiden Eingänge eines Vergleichers 36 gegeben. Ist die Amplitude des
gleichgerichteten Ausgangssignals des Tiefpasses 31 größer als die Amplitude des gleichgerichteten Ausgangssignals des Bandpasses 32, dann ist am Ausgang
des Vergleichers 36 eine binäre Eins vorhanden, d. h., am
Ausgang der Auswerteeinrichtung für die Entfernung steht ein Signal 5Fl zur Verfügung.
Bei umgekehrten Verhältnissen ist am Ausgang des Vergleichers 36 eine binäre 0 vorhanden. In diesem Fall
wird durch einen Inverter 37 eine binäre 1 erzeugt, und von der Auswerteeinrichtung für die Entfernung wird
ein Signal 5F2 abgegeben.
Durch die Signale 5Fl und 5F2 erfolgt eine Unterteilung der 10-m-Entfernungsbereiche in 5-m-Entfernungsteilbereiche, denn wenn das Ausgangssignal
des Bandpasses 31 größer ist als das Ausgangssignal des Bandpasses 32, dann weiß man, daß sich das Ziel in der
ersten Hälfte des 10-m-Entfernungsbcreichs befindet
Als nächstes wird anhand der F i g. 4 die Auswerteeinrichtung für die Relativgeschwindigkeit 17 beschrieben.
Zur Auswertung der Dopplerfrequenz nach Betrag und Vorzeichen wird in dem durch die Gleichung
Π · fmod — 1 kHz
< Π ■ fmod ^ Π ■ fmod + 5 kHz
bestimmten Frequenzbereich um eine einzelne Spektrallinie (F i g. 1 f) ausgewertet
Hierzu wird die in der Mitte (n · fSMi = 80 kHz) eines
Entfernungsbereichs (0 bis 16OkHz) liegende Linie verwendet, weil bei Zielen, die am äußersten oberen
(160 kHz) als auch bei Zielen, die am äußersten unteren (OHz) Rand des Entfernungsintervalls liegen, die
80-kHz-ünie eine zur weiteren Verarbeitung ausreichende Amplitude besitzt. Die obenerwähnte Bandbegrenzung erfolgt durch einen Bandpaß 41 mit einem
Durchlaßbereich von 79 bis 85 kHz. Bei der Frequenz 79 kHz (die Dopplerverschiebung ist minus 1 kHz)
ί entfernt sich das Ziel mit ca. 30 km/h; bei der Frequenz 85 kHz (die Dopplerverschiebung ist plus 5 kHz) nähert
sich das Ziel mit einer Relativgeschwindigkeit von ca. 160 km/h.
Innerhalb des Frequenzbereichs von 79 bis 85 kHz
ι ο ergeben sich Dopplerverschiebungen für sich entfernende Ziele zwischen 79 und 80 kHz (- 30 km/h bis 0 km/h)
und für sich näherende Ziele zwischen 80 und 85 kHz (0 km/h bis +160 km/h). Zur Bestimmung des Vorzeichens der Relativgeschwindigkeit wird, wie weiter
π unten beschrieben, geprüft, ob die Dopplerfrequenz
größer oder kleiner als 80 kHz ist
Zur Bestimmung der Relativgeschwindigkeit wird der oben angegebene Frequenzbereich mit einem durchstimmbaren Filter abgesucht. Da der zu überwachende
Bereich schnell abgesucht werden soll, ist ein Filter mit einer kurzen Einschwingzeit notwendig.
Die Einschwingzeit eines Filters ist zu dem Kehrwert der absoluten Bandbreite proportional. Ein schmalbandiges Suchfilter hat demnach eine lange Einschwingzeit.
Deshalb ist für ein schmalbandiges Suchfilter ein N-Pfad-Filter besonders geeignet; denn ein N-Pfad-Filter, das mit der Taktfrequenz fTa gesteuert wird, weist
mehrere Durchlaßbereiche auf, deren Abstand durch die Taktfrequenz gegeben ist. Weil mehrere Durchlaßberei
ehe vorhanden sind, werden zusätzliche Signalanteile
durchgelassen und dies ergibt nach der oben angegebenen Beziehung zwischen Einschwingzeit und absoluter
Bandbreite eine Verkleinerung der Einschwingzeit. Die Mittenfrequenz des ersten Durchlaßbereichs, der
ungleich Null ist, ist gleich der Taktfrequenz.
Weil jedoch jetzt das Ausgangssignal nicht mehr eindeutig ist (mehrere Durchlaßbereiche), muß dem
N-Pfad-Filter ein Bandpaß nachgeschaltet werden. Der Durchlaßbereich dieses Bandpasses ist gleich dem
Bereich, über den das N-Pfad-Filter durchgestimmt wird. Wegen dieser Breitbandigkeit wird die Einschwingzeit des Gesamtsystems nicht verändert
Durch die beschriebene Kombination von N-Pfad-Filter und nachgeschaltetem Bandpaß erhält man ein
schmalbandiges Suchfilter mit einer kurzen Einschwingzeit
Das verwendete N-Pfad-Filter 47 besteht aus drei parallelen Tiefpässen (Bandbreite 150 Hz), denen über
einen Zeitmultiplexschalter das Ausgangssignal des
Bandpasses 41 zugeführt wird. Die Bandbreite des
N-Pfad-Filters 47 ist gleich der doppelten Bandbreite der einzelnen Tiefpässe des N-Pfad-Filters 47. Die
Steuerung des Multiplexschalters des N-Pfad-Filters 47 erfolgt durch einen spannungsgesteuerten Oszillator
(VCO) 52. Der VCO 52 wird durch ein sägezahnförmiges Signal, das in einem Sägezahngenerator 53 erzeugt
wird, innerhalb 50 ms (20 Hz) über den Bereich 79 bis 85 kHz durchgestimmt, d. h„ der Multiplexschaher des
N-Pfad-Filters 47 wird mit Frequenzen von 79 bis
85 kHz gesteuert Somit ist das N-Pfad-Filter 47 ein
Suchfilter für den Frequenzbereich von 79 bis 85 kHz.
Aus Genauigkeitsgründen kann der VCO52 auf einer
höheren Frequenz betrieben werden, als es zur Steuerung des N-Pfad-Filters 47 notwendig ist Wird der
VCO52 über den Bereich 237 bis 255 kHz durchgestimmt, dann muß zur Steuerung des N-Pfad-Filters 47
die Ausgangsfrequenz des VCO 52 in einem Teiler 51 durch drei geteilt werden.
Am Ausgang des dem N-Pfad-Filter 47 nachgeschalteten Bandpasses ist nur dann ein Signal vorhanden,
wenn die Mittenfrequenz des N-Pfad-Filters 47 mit der Frequenz der dopplerverschobenen Spektrallinie übereinstimmt. r)
Zur Ermittlung der Reiativgeschwindigkeit wird in
einer Verarbeitungseinrichtung für das Relativgeschwindigkeitssignal 19 die Frequenz gemessen, mit der
der VCO 52 dann schwingt, wenn am Ausgang des Bandpasses 48 ein Signal vorhanden ist. ι ο
Das Ausgangssignal des Bandpasses 41 gelangt auch nach Gleichrichtung in einem Gleichrichter 45 zu einer
Schwellenschaltung 46. Hat dieses Signal eine bestimmte Amplitude, dann wird von der Schwellenschaltung 46
ein Signal SDV abgegeben, ι r>
Das Ausgangssignal des Bandpasses 48 gelangt nach Gleichrichtung in einem Gleichrichter 49 zu einer
Schwellenschaltung 50. Hat dieses Signal eine bestimmte Amplitude, dann wird von der Schwellenschaltung 50
ein Signal SD abgegeben.
Anhand der Fig.5 wird eine Verarbeitungseinrichtung für das Entfernungssignal 18 beschrieben, an deren
Eingängen folgende Signale vorhanden sind:
— die Signale SF1 und 5F2, durch die ein Entfernungsbereich in zwei Entfernungsteilbereiche aufgeteilt 2>
wird; das Signal 5£aus der Auswerteeinrichtung für die Entfernung 16; das Signal 5DV aus der
Auswerteeinrichtung für die Relativgeschwindigkeit 17; ein 2-kHz-Taktsignal, das einem Teiler 15, der die
Frequenz des Oszillators 13 herunterteilt, entnom- 3<l
men wird.
Das 2-kHz-Taktsignal gelangt über den nichtinvertierenden Eingang einer UND-Schaltung 64 zu einer
Steuereinrichtung 65. Die Steuereinrichtung 65 erzeugt π
Ausgangssignale E1 bis E12. Die Anzahl der Ausgänge
ist gleich der Anzahl der Entfernungsbereiche. Durch das Taktsignal wird zyklisch von einem Ausgang zum
anderen Ausgang weitergeschaltet
Die Ausgangssignale Ei bis E12 werden zur
Steuerung der Oszillatorbank 10 (Fig.2) verwendet Diese Steuerung bewirkt, daß die Eingangssignale des
zweiten Mischers 9 zyklisch im Takt der Taktfrequenz (2 kHz) mit den verschiedenen Frequenzen der Oszillatorbank 10, die jeweils einem Entfemungsbereich
zugeordnet sind, gemischt werden.
Jedes Ausgangssignal der Steuereinrichtung 65 wird
außerdem jeweils einer UND-Schaltung 66/1 bis 66/12 zugeführt
Die Signale SDV und SE werden einer UND-Schaltung 61 zugeführt Das Ausgangssignal dieser UND-Schaltung 61 wird außer den UND-Schaltungen 66/1 bis
66/12 auch einem Flip-Flop 62 zugeführt Dem Flip-Flop 62 ist ein Monoflop 63 nachgeschaltet Die
Zeitkonstante des Monoflops 63 ist 50 ms und somit gleich der Zeit, die zur Auswertung der Dopplerverschiebung notwendig ist Das Ausgangssignal des
Monoflops 63 wird zu dem invertierenden Eingang der UND-Schaltung 64 geleitet Solange dieses Signal am
invertierenden Eingang dieser UND-Schaltung 64 ansteht, schaltet die Steuereinrichtung 65 nicht weiter.
Der Suchvorgang wird erst dann fortgesetzt, wenn sich das Monoflop 63 wieder in seinem stabilen Zustand
befindet Das Flip-Flop 62 wird durch das letzte Ausgangssignal £12 der Steuerschaltung 65 wieder b5
zurückgesetzt Dadurch wird verhindert, daß außer der Relativgeschwindigkeit des ersten Ziels noch Relativgeschwindigkeiten weiterer Ziele gemessen werden.
Wenn alle Relativgeschwindigkeiten gemessen werden sollen, ist das Flip-Flop 62 nicht notwendig. Sollen
die Relativgeschwindigkeiten zu mehreren Zielen gemessen werden, dann werden weitere Flip-Flops
hinzugefügt und geeignet gesteuert.
Das Ausgangssignal ST des Flip-Flops 62 wird außerdem der Verarbeitungseinrichtung für das Relativgeschwindigkeitssignal 19 zugeführt.
Die Ausgangssignale der UND-Schaltungen 66/1 bis 66/12 werden zu UND-Schaltungen 67/1 bis 67/12 und
68/1 bis 68/12 geleitet. Das Signal 5Fl wird zu den zweiten Eingängen der UND-Schaltungen 67/1 bis
67/12 geleitet, und das Signal SF2 wird zu den zweiten
Eingängen der UND-Schaltungen 68/1 bis 68/12 geleitet
Durch die Signale £ ί bis E12 wird die Grobentfernung und durch die Zuordnung der Signale 5Fl und
5F2 zu einem der Signale E1 bis E12 die Feinentfernung zum Ziel bestimmt.
Durch die Ausgangssignale der UND-Schaltungen 67/1 bis 67/12 bzw. 68/1 bis 68/12 wird jeweils ein
Flip-Flop 69 bzw. 70, dem jeweils eine Anzeigelampe 80 der Anzeigeeinrichtung 20 nachgeschaltet ist gesetzt
Leuchtet eine Lampe auf, dann weiß man, in welcher Entfernung ein Ziel vorhanden ist.
Die einzelnen Flip-Flops 69, 70 werden jeweils nach einem vollen Anschaltzyklus zurückgesetzt, d. h., das
Flip-Flop 69/2, das nur gesetzt wird, wenn das Signal E2
vorhanden ist, wird vom Signal E1 zunickgesetzt
Anhand der F i g. b wird die Verarbeitungseinrichtung für das Relativgeschwindigkeitssignal 19 beschrieben.
An den Eingängen sind das Ausgangssignal ST des Flip-Flops 62 aus F i g. 5, die Signale SVCO und SD von
der Auswerteeinrichtung für die Relativgeschwindigkeit 17 sowie das letzte Ausgangssignal der Steuerschaltung
65 aus F i g. 5 vorhanden.
Durch das Signal ST wird eine Triggerschaltung 71 gesteuert Die Triggerschaltung erzeugt zu Beginn des
Signals SD einen ersten kurzen Impuls und am Ende des Signals SD einen zweiten kurzen Impuls.
Die Frequenz des Signals SVCO wird in einem Frequenzmesser 73 gemessen. Der Wert der gemessenen Frequenz wird in zwei Registern 72 und 74 binär
gespeichert
Im ersten Register 72 wird der Wert der zu Beginn
des Signals SD vorhanden ist gespeichert Zum Einspeichern in das Register 72 dient der erste Impuls,
und zum Einspeichern in das zweite Register 74 dient der zweite Impuls. Das Auslesen der in den Registern 72
und 74 gespeicherten Werte wird durch einen Leseimpuls L gesteuert; das Löschen erfolgt durch den
letzten Impuls E12 eines Schaltzyklus.
Aus den beiden in den Registern gespeicherten Frequenzwerten wird in einem bekannten Mittelwertrechner 75 der Mittelwert gebildet Das Ausgangssignal
des Mittelwertrechners 75 wird in einem Dekoder 77 dekodiert und als Relativgeschwindigkeit auf einem
Anzeigeinstrument der Anzeigeeinrichtung 20 digital 81 oder nach einer Digital/Analog-Umwandlung in einem
D/A-Wandler 79 analog 82 angezeigt
In einem Vergleicher 78 wird das Ausgangssignal des Mittelwertrechners 75 binär mit der Frequenz verglichen, die der Dopplerverschiebung Null entspricht Die
Vergleichsfrequenz wird dem Vergleicher in Form eines binären Wortes eingegeben. Ist die gemessene Frequenz größer als die Vergleichsfrequenz, dann nähert
sich das Ziel dem FM-CW-Gerät; ist sie kleiner, dann entfernt sich das Ziel. Der Wert des Vorzeichens wird
11 12
ebenfalls zur Anzeigeeinrichtung 20 übertragen und Verfügung stehenden Meßwerte sollen Kollisionen
angezeigt. vermieden werden. Dien ist insbesondere der Fall, wenn
Das beschriebene Radargerät ist, wie aus den ein zusätzlicher Rechner vorgesehen ist, der unter
angegebenen Meßbereichen hervorgeht, zum Einbau in Berücksichtigung verschiedener Parameter nur dann ein
ein Kraftfahrzeug vorgesehen. Mit Hilfe der zur >
Signal abgibt, wenn eine Kollision droht.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen
Claims (14)
1. Rückstrahlortungsgerät, insbesondere Radargerät, mit sägezahnförmiger Frequenzmodulation zur
gleichzeitigen Messung von Entfernung und Relativgeschwindigkeit zu Zielen in einem zu überwachenden Bereich, bei dem durch Überlagerung eines vom
Ziel reflektierten Signals und eines aus dem Sender des Rückstrahlortungsgerätes ausgekoppelten Signals in einem (ersten) Mischer ein Schwebungssignal erzeugt wird und bei dem die Entfernung und
die Relativgeschwindigkeit in einer Anzeigeeinrichtung angezeigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß in an sich bekannter Weise der zu 1 s
überwachende Bereich in mehrere Entfernungsbereiche eingeteilt ist und eine zweite Mischeinrichtung (9) das Schwebungssignal (fDiti) mit zyklisch
schrittweise veränderten Frequenzen, die jeweils einem Entfernungsbereich zugeordnet sind, mischt,
daß die Mischung in der zweiten Mischeinrichtung (9) eine Hochmischung ist, daß der Mischeinrichtung
(9) ein erster Bandpaß (11), dessen Durchlaßbereich ingenähert der einem Entfernungsbereich zugeordneten Frequenzbandbreite entspricht, nachgeschal- ir>
tet ist, daß die Entfernung in an sich bekannter Weise durch die Frequenz bestimmt ist, die zu dem
Zeitpunkt, zu dem am Ausgang des ersten Bandpasses (U) ein Signal vorhanden ist, als
Mischfrequenz verwendet wird, und daß, wenn to mehrere Ziele vorhanden sind, die Bestimmung der
Relativgeschwindigkeit zu mindestens einem Ziel aus dem Ausgangssignal des ersten Bandpasses (U),
d. h. aus dem Signal, aus dem die Entfernung ermittelt wurde, erfolgt, indem durch einen weiteren η
Bandpaß (41) der Frequenzbereich ausgefiltert wird, der den zu erwartenden Dopplerverschiebungen
entspricht, und mit Hilfe eines durchstimmbaren Filters (47) die Dopplerverschiebung (fp) ermittelt
wird. -40
2. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Suchvorgang zur
Messung der Relativgeschwindigkeit unterbrochen wird.
3. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 1 oder -n
2, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal des ersten Bandpasses (H) in einem dritten Mischer
(12) heruntergemischt wird und daß das Ausgangssignal dieses Mischers (12) einerseits zur Entfernungsfeinmessung einer Auswerteeinrichtung (16) r>o
für die Entfernung und einer dieser nachgeschalteten Verarbeitungseinrichtung (18) für die Entfernungssignale zugeführt wird und andererseits einer
Auswerteeinrichtung (17) für die Relativgeschwindigkeit und einer dieser nachgeschalteten Verarbei- v>
tungseinrichtung (19) für das Relativgeschwindigkeitssignal zugeführt wird.
4. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Weiterleiten des
Schwebungssignals während des Rücklaufs des mi Modulationssignals verhindert wird.
5. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß in der Auswerteeinrichtung (16) für die Entfernung das Ausgangssignal
des dritten Mischers (12) durch einen Tiefpaß (31) br>
und einen dritten Bandpaß (32), wobei der Durchlaßbereich des Tiefpasses (31) der einen Hälfte
eines Entfernungsbereiches und der Durchlaßbereich des dritten Bandpasses (32) der anderen Hälfte
des Entfernungsbereiches zugeordnet ist, in zwei Signale aufgeteilt wird, daß durch Vergleich der
beiden gleichgerichteten Signale ermittelt wird, in welchem Entfernungsteilbereich sich das Ziel befindet, daß diese Information durch ein Paar von
Signalen (SFl, SF2) zur Verarbeitungseinrichtung (18) für das Entfernungssignal übertragen wird und
daß, wenn das Ausgangssignal des dritten Mischers (12) eine bestimmte Amplitude überschreitet, zusätzlich ein weiteres Signal (SE) zu der Verarbeitungseinrichtung (18) für das Entfernungssignal übertragen wird.
6. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß, wenn das Ausgangssignal des weiteren Bandpasses (41) eine bestimmte
Amplitude überschreitet, ein zusätzliches Signal (SDV) zu der Verarbeitungseinrichtung (18) für das
Entfernungssignal übertragen wird, daß, wenn das Ausgangssignal des durchstimmbaren Filters (47)
eine bestimmte Amplitude überschreitet, ein weiteres zusätzliches Signal (SD) zu der Verarbeitungseinrichtung (19) für das Relativgeschwindigkeitssignal übertragen wird und daß zu der Verarbeitungseinrichtung (19) für das Relativgeschwindigkeitssignal auch ein Signal (SVCG) mit der Frequenz eines
spannungsgesteuerten Oszillators (52), der das durchstimmbare Filter (47) steuert, übertragen wird.
7. ROckstrahlortungsgerät nach Anspruch 1 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß als durchstimmbares
Filter (47) ein N-Pfad-Filter verwendet ist
8. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß dem N-Pfad-Filter (47)
ein Bandpaß (48) nachgeschaltet ist, dessen Durchlaßbereich gleich dem Durchstimmbereich des
N-Pfad-Filters(47)ist.
9. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Frequenzbereich,
der von dem weiteren Bandpaß (41) ausgefiltert wird, bei der Frequenz liegt, die der Mitte eines
Entfernungsbereichs zugeordnet ist.
10. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 5 und Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der
Verarbeitungseinrichtung (18) für das Entfernungssignal eine Steuereinrichtung (65) vorhanden ist,
deren Ausgangssignale (Ei bis £12) die Frequenzen, mit denen das Schwebungssignal in der zweiten
Mischeinrichtung (9) gemischt wird, zyklisch weiterschaltet, daß vom Ausgangssignal einer ersten
UND-Schaltung (61), an deren Eingängen das weitere Signal (SE) und das zusätzliche Signal (SD V)
vorhanden sind, zweite UND-Schaltungen (66) markiert werden und daß jeweils diejenige der
zweiten UND-Schaltungen (66) über ein Flip-Flop (69) mit der Anzeigeeinrichtung (20) verbunden ist,
an deren zweitem Eingang ein Ausgangssignal der Steuereinrichtung (65) ansteht.
11. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 10,
dadurch gekennzeichnet, daß zur Aufteilung eines Entfernungsbereichs in Entfernungsteilbereiche weitere UND-Schaltungen (67, 68) und weitere
Flip-Flops (70) vorgesehen sind, wobei an den einen Eingängen eines Teils der weiteren UND-Schaltungen (67) das eine (SFi) des Paares von Signalen, an
den einen Eingängen des anderen Teils der weiteren UND-Schaltungen (68) das andere (SF2) des Paares
von Signalen und an den anderen Eingängen der weiteren UND-Schaltungen (67/68) die Ausgangs-
signale der zweiten UND-Schaltungen (66) anstehen.
12. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die erste
UND-Schaltung (61) und die Steuereinrichtung (65) eine zusätzliche Schaltung (63, 64) eingefügt ist, die
das Weiterschalten der Steuereinrichtung (65) während der Geschwindigkeitsanswertung verhindert
13. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 11,
dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die zusätzliche Schaltung (63,64) und die erste UND-Schaltung
(61) eine weitere Schaltung (62) eingefügt ist, die bestimmt, zu welchem(n) Ziel(en) die Relativgeschwindigkeit gemessen wird.
14. Rückstrahlortungsgerät nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß in der Verarbeitungseinrichtung (19) für das Relativgeschwindigkeitssignal zur Ermittlung der Relativgeschwindigkeit die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators (52) dann gemessen wird, wenn das weitere
zusätzliche Signal (SD) vorhanden ist, daß nach der
Dekodierung der Frequenz der Wert der Geschwindigkeit zu der Anzeigeeinrichtung (20) übertragen
wird und daß zur Ermittlung des Vorzeichens der Relativgeschwindigkeit die Frequenz des spannungsgesteuerten Oszillators mit einer Frequenz, die
der Relativgeschwindigkeit Null zugeordnet ist, verglichen wird.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C3 | Grant after two publication steps (3rd publication) | ||
8339 | Ceased/non-payment of the annual fee |