DE2925576A1

DE2925576A1 - Fm-cw-radargeraet

Info

Publication number: DE2925576A1
Application number: DE19792925576
Authority: DE
Inventors: Damian Frank Albanese; Albert Melvin Klein
Original assignee: International Standard Electric Corp
Current assignee: International Standard Electric Corp
Priority date: 1978-06-28
Filing date: 1979-06-25
Publication date: 1980-01-17
Also published as: US4241347A; GB2024557B; GB2024557A; FR2430021A1; FR2430021B1

Description

FM-CW-Radargerät

Die Erfindung geht aus von einem FM-CW-Radargerät (Frequency Modulated Continuous Wave) wie im Oberbegriff des Anspruchs angegeben.

Bei CW-Radargeräten werden zur Entfernungsmessung andere Methoden angewandt als bei Impulsradargeräten, bei denen die Entfernungsmessung durch Messung der Zeitdifferenz zwischen der Abstrahlung des Sendeimpulses und Empfang des Echoimpulses durchgeführt wird. Bei vielen CW-Radargeräten - sowohl bei monostatischen als auch bei multistatischen - erfolgt zur Entfernungsmessung eine Frequenzmodulation; die Geschwindigkeitsmessung erfolgt durch Auswertung der Dopplerverschiebung. Das frequenzmodulierte. CW-Signal enthält im Allgemeinen innerhalb einer Periode einen monochromatischen (unmodulierten) Bereich. Während dieser Zeit erfolgt die Doppler-Auswertung für das Ziel. Eine Periode enthält weiterhin einen oder zwei weitere Bereiche, in den denen eine (z.B. sägezahnförmige) Frequenzmodulation vorhanden ist. In diesen Bereichen wird die Entfernungsmessung durchgeführt.

Während der erwähnten monochromatischen Signalabstrahlung kann keine Entfernungsmessung durchgeführt werden. In Interferenzbereichen wird eine Doppler-Auswertung verfälscht oder gar unmöglich gemacht. Solche Interferenzen können ■ beispielsweise durch Clutter (bewegt oder stationär) verursacht werden, der das Zielgebiet überlappt. Es wäre deshalb von Vorteil, wenn während des monochromatischen Teils eine Entfernungsdiskrimination durchgeführt werden

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könnte, denn hierdurch konnte der Einfluß der Interferenz auf die Dopplermessung eliminiert oder stark vermindert werden. Während des FM-Teils der CW-Radarabstrahlung ist eine gewisse Kopplung zwischen Entfernungs- und Doppler-Messung vorhanden. Es entstehen wiederum in vielen Fällen große Interferenzsignale, obwohl die Ursache für solche Interferenzsignale hinsichtlich Entfernung und Geschwindigkeit vom Ziel weit entfernt liegt. Auch in diesem Fall kann die Zielauswertung stark gestört oder unmöglich gemacht werden.

Im Kapitel 16 des Buches "Radar Handbook" von Merrill J.Skolnik, McGraw Hill Verlag, New York 1970 sind CW und FM-CW Radargeräte beschrieben. Auch die Doppler- und Entfernungsauswertung ist dort erläutert.

Der Patentliteratur sind weitere Informationen - insbesondere hinsichtlich der Pseudozufallskodierung - zu entnehmen. In dem US-PS 4 042 925 ist ein Radargerät beschrieben, bei dem zur Auflösung von Entfernungsmehrdeutigkeiten bei Pseudozufalls-Überwachungssystemen eine Tripel-Takt (gestaffelt) Bit-Folge vorgesehen 'ist. Dieser Patentschrift können weitere Hinweise zum Stand der Technik betreffend Radargeräte mit Pseudozufalls-Kodierung entnommen werden. Weitere Informationen zum Stand der Technik des gesamten Radargerätes sind in dem US-PS 3 816 819 und dem US-PS 4 012 737 enthalten. Weiterhin wird im Rahmen der Beschreibung auf bestimmte Aspekte von FM-CW-Radargeräten hingewiesen.

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Es ist allgemein bekannt, daß konventionelle FM-CW-Radargeräte mit bestimmten Beschränkungen und Nachteilen behaftet sind. Dies wird anhand der Beschreibung und der Zeichnungen näher erläutert. Es wird jedoch bereits hier darauf hingewiesen, daß FM-CW-Radargeräte, die Signale in verschiedenen Kombinationen von Entfernung und Doppler empfangen haben, mehrdeutig ausgewertet werden, was zu einer Entfernung/Doppler-Verkopplung führt. So kann z.B. ein Clutter-Signal mit der Dopplerfrequenz null und endlicher Entfernung (größer null) bei der Auswertung dasselbe Endfilter anregen wie ein Ziel mit einer endlichen Dopplerfrequenz (größer null) und.einer anderen Entfernung.

Es ist bekannt, zur Trennung der Doppler-Komponenten verschiedener Ziele Filterbänke zu verwenden, oder mittels des bekannten FM-CW-Prinzips eine Entfernungsbestimmung durchzuführen. Bei einer linearen Frequenzmodulation (was üblicherweise der Fall ist) unterscheidet sich die Frequenz eines Echosignals von der augenblicklich vorhandenen Frequenz um einen der Entfernung proportionalen Betrag. Deshalb können bei solchen Systemen zur Entfernungsbestimmung angepaßte Filter verwendet werden.

Bei dem neuen FM-CW-Radargerät erfolgt zusätzlich zu der linearen Frequenzmodulation des Trägers im Rahmen des bekannten FM-CW-Signalsformats eine PRC (pseudo random code, Pseudozufallskodierung) Zweiphasenmodulation. Da das System im wesentlichen linear ist, kann die abzustrahlende Frequenz entweder zuerst

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frequenz- oder zuerst PRC-moduliert werden. Bei dem nachfolgend angegebenen Beispiel erfolgt zuerst die Frequenzmodulation. Das modulierte Signal wird HF-leistungsverstärkt .

Im Gegensatz zu Impulsradargeräten, die abgesehen von der kurzen Zeit, während der ein Impuls abgestrahlt wird, nur im Empfangsbetrieb arbeiten, müssen CW-Radargeräte gleichzeitig für Senden und Empfangen ausgelegt sein. Es sind deshalb zwei Antennensysteme vorgesehen, deren Strahlungsdiagramme im wesentlichen denselben Raumsektor überdecken. Zum gleichzeitigen Senden und Empfangen über eine gemeinsame Antenne können auch Hybrid-Antennenanordnungen vorgesehen werden. Dies ist jedoch nicht Teil der Erfindung und wird daher auch nicht näher erläutert. Bei der Beschreibung wird angenommen, daß getrennte Sende- und Empfangsantennen vorgesehen sind.

Bei der PRC-Modulation erfolgt eine Zweiphasenmodulation. Andere Modulationsformen sind ebenfalls möglich. Die Zweiphasenmodulation ist jedoch einfaqh, wirkungsvoll und sie kann in bekannter Technik ausgeführt werden.

Bei dem empfangenen Signal wird zunächst die Zweiphasenmodulation demoduliert und anschließend wird es entsprechend der bekannten FM-CW-Technik gleichgerichtet. Das Ergebnis der Entfernungsbestimmung, das man hierbei während des monochromatischen Teils der Signaperiode erhält, wird dazu verwendet, Doppler-Auswertungen durchzuführen, die von bewegtem und ruhendem Clutter, sowie von anderen

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Interferenzeinflüssen nahezu unbeeinflußt ist. Diese spezielle Immunität ist bei der PRC-Technik bekannt. Die Verwendung dieser Technik zusätzlich zu der Frequenzmodulation des CW-Signals ist neu und man erhält unerwartete Ergebnisse.

Während des FM-Teils des abgestrahlten Signals werden die Mehrdeutigkeiten bei der Entfernungsbestimmung, die davon herrühren, daß das PRC-Kodewort so gewählt wurde, daß Doppler-Mehrdeutigkeiten minimalisiert werden, durch die Möglichkeit einer eindeutigen Entfernungsbestimmung während des FM-Teils des Signals aufgelöst.

Die Erfindung wird anhand der Zeichnungen beispielsweise näher erläutert. Es zeigt

Fig.1 ein vereinfachtes Blockschaltbild eines bekannten FM-CW-Radargerätes;

Fig.2 einen Teil der bei dem neuen Radargerät angewandten Modulation während einer Signalperiode?

Fig.3 ein zweidimensionales Mehrdeutigkeitsdiagramm für ein FM-CW-Radargerät;

Fig.4 bis 7 Diagramme für die Antwortsignale für den monochromatischen Teil a (Fig.4), die FM-Teile b und c, (Fig.5), den monochromatischen Teil a bei zusätzlicher PRC-Entfernungsermittlung (Fig.6), FM-Teile b und c, (Fig.7);

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Fig.8 ein Blockschaltbild eines PRC-Überwachungsradargerätes, und

Fig.9 ein vereinfachtes Blockschaltbild des neuen FM-GW-Radargerätes, bei dem eine PRC-Entfernungsermittlung durchgeführt wird.

In der Fig.1 ist ein vereinfachtes Blockschaltbild eines bekannten FM-CW-Radargerätes dargestellt. In einer Einrichtung 10 wird ein FM-CW-Signal, das anhand der Fig.2 näher erläutert wird, erzeugt. Jede Periode des FM-CW-Signals enthält drei Teile a, b und c. Der Teil a besteht aus einem monochromatischen Signal; es wird ein HF-Signal mit der konstanten Frequenz f erzeugt. Während des Teils b nimmt die Frequenz mit der Zeit linear zu und während des Teils c um den im wesentlichen gleichen Betrag ab. Das Ausgangssignal von 10 hat normalerweise nur einen niedrigen Leistungspegel. Es wird über eine Leitung 17 einem Leistungsverstärker zugeführt und von einer Antenne 12 abgestrahlt. Ein von einem Ziel 19 reflektiertes Signal (Echosignal) wird von einer Empfangsantenne 13 aufgenommen und in einem Mischer 14 mit einem weiteren Signal gemischt. Dieses weitere Signal ist Teil des Ausgangssignals der Einrichtung 10, das dem Mischer 14 über eine Leitung 18 zugeführt wird. Die Einrichtung 10 übernimmt hierbei die Funktion eines Mischoszillators. Das Ausgangssignal des Mischers 14 enthält dementsprechend die Summen- und Differenz-Reste. Während des Teils a (Fig.2) ist dieser Rest irr wesentlichen durch die Doppler-Frequenz-Komponenten bestimmt. Während der Teile b und c werden Frequenz-

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differenzen proportional zur Zielentfernung erzeugt. Dies ist durch die zeitliche Verschiebung zwischen dem Sende- und dem Empfangssignal bedingt. Diese Verschiebung ist die Basis für die Entfernungsermittlung,

Eine Filterbank 15 kann in unterschiedlicher Weise ausgeführt sein. Es können z.B. Kammfilter verwendet werden, weil die Frequenzkomponenten des Mischerausgangssignals diskret den oder die Entfernungsbereich (e) repräsentieren. In einer Kammfilterbank verwendete schmalbandige Filter erlauben eine diskrete Entfernungsbereichidentifizierung. Das Signal am Ausgang 16 kann außerdem in bekannter Weise die Doppler-Information für das Ziel enthalten.

In der Fig.2 sind einige bekannte Eigenschaften eines FM-CW-Signals dargestellt. In Übereinstimmung mit der Fig.1 ist zu bemerken, daß man während des Teils a die Radxalgeschwxndigkeit (f), die im wesentlichen der Dopplerfrequenz f proportional ist, und während der Teile b und c die Entfernung erhält.

Funktionell ist der Betrieb des Systems relativ einfach. Der Sender gibt ein frequenzmoduliertes Signal mit einer Frequenzabweichung B(Fig.2) ab. Die Frequenzänderung ist linear und B/T Hz pro Sekunde. Das Echosignal wird auf die beschriebene Weise mit dem auf der Leitung 18 vorhandenen Signal überlagert, wobei die erwähnte Frequenzdifferenz entsteht; d.h. die diskrete Frequenz f , die der Echo verzögerung oder der Entfernung proportional ist.

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Das Vorhergehende wurde für den Fall eines stationären Ziels wesentlich vereinfacht. Das Ziel befindet sich jedoch normalerweise in Bewegung und folglich ist das empfangene Signal um die Dopplerfrequenz f, verschoben. Deshalb werden beim Mischen für den Teil b die Frequenzen fk=f_d-f und f_c=f,+f erzeugt. Der Vorzeichenwechsel für f ist durch den Richtungssinn der Frequenzmodulation bestimmt, d.h. steigend oder fallend. In dem Teil a ist f =fj und da f, zu f proportional ist, ergibt sich r aus f - —— (f ) , wobei c' die Ausbreitungsgeschwindigkeit des HF-Signals (gleich der Lichtgeschwindigkeit) ist.

Entsprechend ist f zu T_n proportional. In der Fig.2 ist

r κ

dies graphisch dargestellt. Dies wird bei der Entfernungsmessung mittels FM-CW-Radargeräten ausgenutzt. Die Entfernung r ergibt sich aus

TcJ_ , ^fc " ^fb,
^r - B ^l 2 ' '

Zum Verständnis einiger bei diesen bekannten FM-CW-Radargeräten vorhandenen Beschränkungen sind vereinfachte zweidimensionale Mehrdeutigkeitsdiagramme dargestellt.

In der Fig.3 sind, bestimmt durch die bei der Fig.2 erläuterten Parameter, die Eigenschaften der Mehrdeutigkeiten des Antwortsignals dargestellt. Während des monochromatischen oder CW-Teils a spricht der Empfänger auf Ziele in allen Entfernungen an, vorausgesetzt, daß die Sendezeit T für den Teil a lang ist im Vergleich mit der größten Verzögerung zwischen Sende- und Echosignal für ein Ziel, das in der größten auszuwertenden Entfernung liegt.

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Während der Teile b und c einer Signalperiode werden die empfangenen Signale mit verschiedenen Kombinationen von Entfernungs- und Doppler-Anteilen mehrdeutig verarbeitet. Dies gibt Anlaß zu dem Problem der EntfernunggOoppler-Verkopplung für beispielsweise den Fall, wenn ein Clutter-Signal mit der Doppler-Frequenz null und einer endlichen Entfernung dasselbe Endfilter anregen wie ein Ziel mit einer endlichen Doppler-Frequenz und einer anderen Entfernung.

In der Fig.4 ist (gestrichelt) ein hypothetischer Zielbereich dargestellt. Er ist begrenzt durch Geschwindigkeit (Doppler) und Entfernung (Verzögerung). Wenn man weiterhin annimmt, daß durch die Geschwindigkeit des Ziels eine Doppler-Frequenz f, erzeugt wird und daß der Empfänger auf diese Frequenz abgestimmt und der Zielverweilzeit angepaßt ist, dann wird der Ansprechbereich des Empfängers durch den schraffierten waagrechten Streifen dargestellt; der horizontalen Mittellinie ist die Frequenz f, zugeordnet. Die Breite dieses Streifens ist gleich der Empfängerbandbreite (normalerweise das reziproke der Zielverweilzeit), Wenn weiter angenommen wird, daß das Cluttersignal sowohl hinsichtlich Entfernung als auch der Doppler-VerSchiebung eine gewisse Ausdehnung hat (in der Fig.4 durch die unregelmäßige Linie dargestellt), dann spricht der Empfänger auf alle Clutter-Signale, die in den schraffierten Streifen fallen an, und es können (abhängig von der Signalstärke der Clutter-Signale) Nutzziele, denen die Frequenz f, zugeordnet ist, verdeckt werden.

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Anhand der Fig.5 wird das entsprechende Diagramm für das Empfängersignal für den Teil b und c einer Periode (die frequenzmodulierten Teile) erläutert. Unter der Annahme, daß der Empfänger abgestimmt ist, so daß er auf das Ziel mit τ und f, wie dargestellt

.Κ Q

anspricht, dann spricht der Empfänger auch auf Cluttersignale, die innerhalb des schraffierten "Ansprechbandes" liegen an.DerFig.5 ist zu entnehmen, daß selbst dann, wenn sich das Cluttersignal hinsichtlich Entfernung und Doppler-VerSchiebung vom Ziel unterscheidet, der Clutter ein Antwortsignal verursachen kann, wodurch wiederum das gewünschte Zielantwortsignal überdeckt oder gestört wird.

Die Erläuterungen anhand der Fig.3, 4 und 5 beziehen sich auf ein bekanntes FM-CW-Radargerät. Sie dienten zum besseren Verständnis der bei bekannten Radargeräten vorhandenen Probleme. Man versteht jetzt, daß, wenn während der monochromatischen Signalabstrahlung (Teil a einer Signalperiode) zusätzlich eine Entfernungsbestimmung möglich ist, das Empfangssignal auf Clutter oder andere Interferenzen stark ^reduziert werden kann. Eine solche Reduzierung wird anhand der Fig.6 und 7 erläutert, bei denen das Empfängersignal (τ , f,) ausgewählt wird aus einer Anzahl einzelner Empfängeransprechbereiche innerhalb der Bänder nach Fig.4 und 5. Die Kreise mit den Ansprechbereichen innerhalb des Bandes entsprechen individuellen mehrdeutigen Entfernungsansprechbereichen, die erzeugt werden, indem eine Pseudozufallskodierung dem Teil a einer Signalperiode überlagert wird. Empfangsseitig muß natürlich eine geeignete

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Dekodierung vorgesehen sein. Die Eigenschaften des FM-CW-Radargerätes werden dazu ausgenützt, aus den vorerwähnten τ_~ und f,-Koordinaten unter den mehrdeutigen Ansprechbereichen den Zielkreis auszuwählen. Die Mehrdeutigkeiten sind vorhanden, weil die Länge des Pseudozufallskodewortes hinsichtlich der Elimination der Doppler-Mehrdeutigkeiten ausgewählt wurde. Auf die Fig.6 und 7 wird im Laufe der Beschreibung nochmals Bezug genommen.

Anhand der Fig.8 wird ein bekanntes Radargerät mit Pseudozufallskodierung erläutert. Das Ausgangssignal eines Oszillators für die Trägerfrequenz wird über einen Leistungsteiler 21, der einen Teil des Signals einem Mischer 26 zuführt, und einen Zweiphasenmodulator zu einem Leistungsverstärker 23 geleitet. Das Ausgangssignal des Leistungsverstärkers 23 hat die gewünschte Energie und wird von einer Sendeantenne 24 abgestrahlt. Ein Kodierer 28 liefert den Kode zum Modulator 22} er besteht aus einer Folge von digitalen Werten eins und null entsprechend dem speziellen erzeugten Kode. Der Modulator 22 leitet dann das HF-Signal mit einer ersten oder zweiten Phase (Gegenphase; 180°-Phasenverschiebung zur ersten Phase) zum Leistungsverstärker 23, abhängig davon, ob er vom Kodierer 28 den digitalen Wert "1" oder "0" erhält. Ein Kode-Taktgenerator 27 steuert den Takt; er beträgt beispielsweise einige MHz; ein 5 MHz-Takt erzeugt Kode-Bits von 200 nsec.

Eine Kode-Verzögerungseinrichtung 29 hat Anzapfungen, wobei deren Zahl gleich der Anzahl der Stellen in dem PRC-Wort ist. Jede dieser Anzapfungen ist einzeln mit

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einem entsprechenden Zweiphasendemodulator 30, 31, 32 verbunden. Diese Demodulatoren erhalten an ihren anderen Eingängen parallel das Ausgangssignal eines bre„itband.ig-en' ZF-Verstärkers 38. Das zweite oder gemeinsame Eingangssignal für die Demodulatoren wird in einem Mischer heruntergemischt. Dem Mischer 37 werden die von einer Antenne 26 empfangenen Signale zugeführt. Als Mischsignal dient das Ausgangssignal des Mischers 26, der wiederum das Ausgangssignal eines stabilen Kohärenz-1Ö ,Oszillators 25 mit einem Teil des durch den Leistungsteiler 21 ausgekoppelten Trägersignals mischt.

Jeder der Zweiphasendemodulatoren 30, 31, 32 enthält Schaltungen» die an ihrem Ausgang ein Clutter-Kammfilter 33 und einen schmalbandigen Verstärker 34, der über eine Leitung 40 mit einem J/Q-Mischer 35 verbunden ist, en£ha3.ten. In der Zeichnung sind diese Bauteile nur für den Demodulator 31 dargestellt. Der J/Q-Mischer 35 hat Ausgänge 35J und 35Q und erhält ein Mischsignal vom KohärenzoszillatOJt· 25.

Das Radargerät nach der Fig.8 iStt ein reines PRC-Radargerät. Zum Verständnis eines PRC-Retdargerätes wird zusätzlich zu dem zitierten Buch auf die ÜS-PS 4 042 925 hingewiesen. Clutter-Kammfilter 33 und andere Teile, die im Buch nicht ausführlich beschrieben sind, werden mit Hilfe der US-PS 3 816 829 und der US-PS 4 012 737 besser verstanden.

Anhand der Fig.9 wird das neue FM-CW-Radargerät, bei dem zusätzlich eine PRC-Kodierung und Dekodierung erfolgt, erläutert.

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Die Einrichtung 10 zur Erzeugung eines FM-CW-Signals, der Leistungsverstärker 11 und die Sende- und Empfangsantennen 12 und 13 sind mit denen der Fig.1 identisch.

Das Radargerät nach Fig.9 besteht aus einem FM-CW-Radargerät mit demselben Signalformat (Fig.2) wie bei dem Radargerät nach Fig.1, bei dem zusätzlich eine Zweiphasenmodulation entsprechend dem PRC-Kode erfolgt.

Ein Zweiphasenmodulator 43, der derselbe ist wie der Zweiphasenmodulator 22 in der Fig.8 des reinen PRC-Systems, ist in den Signal weg 41 zwischen der Einrichtung 10 zur Erzeugung des FM-CW-Signals und dem Leistungsverstärker 11 eingefügt. Dementsprechend wird durch 43 dem auf 41 vorhandenen FM-CW-Signal die Zweiphasenmodulation überlagert. Der PRC-Kodegenerator 46 kann mit dem (28) von Fig.8 übereinstimmen. Es wird angenommen, daß der PRC-Kodegenerator 46 einen Kode- , Taktgenerator ähnlich dem (27) in Fig.8 enthält. Die Ausgangssignale 47 und' 58 des Kodegenerators 46 liegen im Videobereich. Das Ausgangssignal 47 steuert den Zweiphasenmodulator 43, um das HF-Signal mit 0° oder 180° zu phasenmodulieren. Das Ausgangssignal 58 ist ein Abbild dieses abzustrahlenden Kodes und dient als Referenz für die Zweiphasendemodulation (Korrelation).

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig.8 erfolgt zur Bestimmung der Entfernungsbereiche bei der Zweiphasendemodulation mehrfach eine Korrelation. Die Demodulatoren 30, 31, 32 führen auf bekannte Weise die Demodulation für aufeinanderfolgende Entfernungsbereiche durch. Dies

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kann auch bei dem neuen Radargerät nach Fig.9 erfolgen. In der Fig.9 ist jedoch eine alternative Lösung dargestellt. Es ist eine Entfernungsnachführschaltung 55 vorgesehen, die mittels eines Steuersignals auf der Leitung 57 eine Anpassung des in 48 erzeugten Kodes bewirkt. Die Entfernungsnachführschaltung 55 arbeitet auf bekannte Weise. Sie erhält das auf der Leitung 54 vorhandene Ausgangssignal der Filterbank 53 über eine Leitung 45. Nach Anpassung des im Empfänger erzeugten Kodes (wird auf einer Leitung 49 weitergeleitet) ist die prinzipielle Funktion der Anordnung nach Fig.9 bezogen auf diese Auswertung gleich.

Die auf eine Signalabstrahlung von der Sendeantenne von dem Ziel 19 verursachten Echosignale werden über die Empfangsantenne 13 aufgenommen und über die Leitung zu dem Zweiphasendemodulator 50 geleitet. Das auf der Leitung 51 weitergeleitete Signal enthält noch das FM-CW-Signalformat, das die PRC-Demodulation in 50 "überlebt" hat. Es wird in dem Mischer 52 mit dem im Empfänger vorhandenen FM-CW-Referenzsignal (wird dem Mischer 52 über die Leitung 42 zugeführt) gemischt. Das vollständig demodulierte Signal ist auf der Leitung vorhanden. Die Filterbank 53 kann als Doppler-Filter Kammfilter enthalten (dies ist allgemein bekannt) oder/und Clutter-Filter entsprechend 33 von Fig.8. Der Fachmann erkennt, daß, wenn die Demodulation anstelle mit Hilfe der Entfernungsnachführschaltung 55 nach Fig.9 alternativ nach Fig.8 erfolgt, der Zweiphasendemodulator 50, der Mischer 52 und die Bestandteile der Filterbank 53 mehrfach vorhanden sind und zwar jeweils ein Kanal für einen Entfernungsbereich.

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Man erkennt, daß mittels der hintereinander erfolgenden Demodulationen bei der Signalverarbeitung zwischen der Empfangsantenne 13 und dem letzten Signalausgang 54 die in Fig.7 graphisch dargestellte eindeutige Doppler- und Entfernungsbestimmung möglich wird. Wie bereits angedeutet muß die PRC-WeIlenform so gewählt sein, daß die Kodewortfolge mindestens gleich

1/τ - 2 jf,j ist, wobeijfj die maximal erwartete Doppier-Frequenz des Ziels ist.

Die Länge eines jeden Bereiches einer Signalperiode des abgestrahlten FM-CW-Signals ist länger als die maximale Entfernungsverzögerung, für die das System ausgelegt ist. Für ein 100-Meilen-Radargerät beispielsweise beträgt die eindeutige Verzögerung ungefähr 1,25 ms.

Geeignete FM-CW-Bereiche liegen bei einem solchen
System vorzugsweise in der Größenordnung 5 ms (plus oder minus). Die Frequenzänderung bei der Frequenzmodulation in den Bereichen b und c hängt von der
benötigten Entfernungsgenauigkeit ab. Sie liegt in der Größenordnung 50 kHz (plus oder minus). Eine solche Frequenzänderung ermöglicht eine Entfernungsauflösung von ca. 10 000 Fuß (ca. 3 300 m).

Diese Entfernungsauflösung dient zur Grobentfernungsmessung; die Feinentfernungsmessung erfolgt mittels der PRC-Modulation und durch Auswahl eines der in

Fig.7 dargestellten (Kreise) mehrdeutigen Entfernungsansprechbereiche .

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_1 Q_
— I ο

Um eine Entfernungsauflösung in der Größenordnung 100 Fuß (ca. 30 m) zu erhalten, muß für eine PRC Kode-Bit-Länge von 200 ns die Bandbreite für das PRC-Teilsystem ungefähr 5 MHz betragen (oder ungefähr um zwei Größenordnungen größer sein als die Bandbreite für das FM-CW-Signal). Gegenüber entfernungsmäßig ausgedehntem Clutter erhält man bei der Entfernungsbestimmung beim Signal/Clutter-Verhältnis eine Zunahme um ungefähr 20 dB.

Da die Verarbeitung im wesentlichen linear erfolgt, kann die Reihenfolge der FM-CW- und PRC-Modulation und -Demodulation umgekehrt werden. Auch andere von PRC7Radargeräten bekannte Eigenschaften können ausgenutzt werden.

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Claims

Patentanwalt Dipl.-Phys.Leo Thul Kurze Str.8 7 Stuttgart 30 D.F.Albanese-A.M.Klein 12-8 INTERNATIONAL STANDARD ELECTRIC CORPORATION, NEW YORK Patentansprüche

1. FM-CW-Radargerät, bei dem die Signalperioden des abgestrahlten HF-Signals jeweils Bereiche mit und ohne Frequenzmodulation enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig eine erste Einrichtung (43, 46) vorgesehen ist, die in jeder Signalperiode mindestens einen Teil des abzustrahlenden Signals zusätzlich mit einem Pseudozufallskode moduliert und daß empfangsseitig aus dem empfangenen Signal zusätzlich zu dem Frequenzmodulationssignal auch dieses Modulationssignal wiedergewonnen wird.

2. FM-CW-Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Wortlänge des Pseudozufallskodes so gewählt ist, · daß die erste Doppler-Mehrdeutigkeit einer Zielgeschwindigkeit entspricht, die größer als die maximal erwartete Zielgeschwindigkeit ist, die von der Dopplersignalverarbeitung verarbeitet werden kann.

3. FM-CW-Radargerät nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Modulation mit dem Pseudozufallskode eine Zweiphasenmodulation (4 3, Fig.9) ist.

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18.06.1979

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4. FM-CW-Radargerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine zweite Einrichtung (50) vorgesehen ist, die eine Korrelation des empfangenen Echosignals mit dem verzögerten, im Radargerät erzeugten Pseudozufallskode-Modulationssignal durchführt, daß hierbei ein Signal erzeugt wird, das während jeder Pseudozufalls-Modulationssignallänge einen Impuls enthält, der die Zielentfernung angibt und der noch die Frequenzmodulation enthält, und daß eine weitere Einrichtung (52, 53) vorgesehen ist, die die Frequenzmodulation demoduliert, und aus dem Ausgangssignal der zweiten Einrichtung den Impuls auswählt, der die Entfernung eindeutig angibt.

5. FM-CW-Radargerät nach Anspruch 2 oder Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Pseudozufallskode ein Maximallängenkode ist.

6. FM-CW-Radargerät nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung des im Radargerät erzeugten Pseudozufallskodes abhängig von der Zielentfernung gewählt ist.

7. FM-CW-Radargerät nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der Pseudozufallskode die Länge

τ mit 1/τ t |2f ,I hat, wobei f, die der maximalen Zielw w ' d¹ α

geschwindigkeit entsprechende Dopplerfrequenz ist.

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