NL9400973A

NL9400973A - Radarapparaat.

Info

Publication number: NL9400973A
Application number: NL9400973A
Authority: NL
Inventors: Ian Gerald Whiting; John Arthur Scholz; Hugo Kleyer
Original assignee: Hollandse Signaalapparaten Bv
Priority date: 1994-06-15
Filing date: 1994-06-15
Publication date: 1996-01-02
Also published as: US6100844A; JP3525388B2; TR28633A; EP0765482A1; DE69504508T2; WO1995034828A1; DE69504508D1; ES2122628T3; RU2140657C1; EP0765482B1; JPH10501891A; AU2674995A; AU681799B2

Description

Radarapparaat

De uitvinding heeft betrekking op een radarapparaat voorzien van middelen voor het onderdrukken van stoor-signalen die via antennezijlussen worden ontvangen, voorzien van een hoofdkanaal omvattende een directieve antenne en een hoofdontvanger, een hulpkanaal omvattende een hulpantenne met geringe directiviteit en een hulpontvanger, en een side lobe blanking (SLB) circuit voorzien van op de hoofdontvanger en de hulpontvanger aangesloten vergelijkings- en schakelmiddelen voor het voor verdere verwerking doorlaten van signalen afhankelijk van de signaalsterkte in het hoofdkanaal en in het hulpkanaal.

Een radarapparaat van dit type is bekend uit Microwave Journal, maart 1978, pag. 61-73. In het bekende radarapparaat wordt er van uitgegaan dat de antennegain van de hulpantenne groter is dan de gain van de zijlussen van de directieve antenne. Een goede zijlusonderdrukking wordt dan verkregen behalve voor stoorbronnen die in de flanken van de hoofdlus van de directieve antenne binnenkomen. Vooral als het radarapparaat is voorzien van een verschilkanaal, waarmee de fouthoek tussen een richting van de hoofdlus en een richting van een doel kan worden bepaald, is een op deze wijze binnenkomende stoorbron zeer nadelig.

De onderhavige uitvinding komt in belangrijke mate tegemoet aan dit probleem, door het verschilkanaal actief bij de SLB te betrekken. Ze heeft daartoe als kenmerk, dat is voorzien in een verschilantenne en een verschilontvanger, en dat de vergelijkings- en schakelmiddelen zijn ingericht voor het voor verdere verwerking doorlaten van signalen, afhankelijk van de signaalsterkte in het hoofdkanaal, het hulpkanaal en het verschilkanaal in kombinatie.

Een gunstige uitvoeringsvorm van de uitvinding heeft als kenmerk, dat de vergelijkings- en schakelmiddelen zijn ingericht voor het voor verdere verwerking doorlaten van signalen die in het hoofdkanaal sterker worden waargenomen dan in het hulpkanaal en in het verschilkanaal.

Een verdere gunstige uitvoeringsvorm van de uitvinding heeft als kenmerk, dat is voorzien in een gekombineerd kanaal, omvattende een sommatienetwerk voor het sommeren van uitgangssignalen van de hulpantenne en van de verschilantenne, een gekombineerd hulpontvanger/verschil-ontvanger, aangesloten op de uitgang van het sommatienetwerk; en dat de vergelijkings- en schakelmiddelen zijn ingericht voor het voor verdere verwerking doorlaten van signalen die in het hoofdkanaal sterker worden waargenomen dan in het gekombineerde kanaal.

Hierbij heeft het gekombineerde kanaal vrijwel ongewijzigd alle kenmerken van het verschilkanaal. Zo kan het gekombineerde kanaal worden gebruikt voor het bepalen van fouthoeken; het enige verschil is dat de zijlussen als het ware zijn opgetild door er de uitgangssignalen van de hulpantenne mee te kombineren. Het streven is dan om de antennegain van de gekombineerde antenne groter te laten zijn dan de antennegain van de directieve antenne, behalve in het centrale deel van de hoofdlus.

Een nog verdere gunstige uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt verkregen voor een radarapparaat dat is uitgerust met een array van antenne-elementen waarvan voor het hoofdkanaal de directieve antenne met een hoofd-sommatienetwerk wordt afgeleid. Deze uitvoeringsvorm heeft als kenmerk, dat voor een gekombineerd kanaal de hulpantenne/verschilantenne met behulp van een gemeenschappelijk sommatienetwerk wordt afgeleid van het array en dat is voorzien in een op het gemeenschappelijk sommatienetwerk aangesloten gekombineerde hulpontvanger/verschilontvanger; en dat de vergelijkings-en schakelmiddelen zijn ingericht voor het voor verdere verwerking doorlaten van signalen die in het hoofdkanaal sterker worden waargenomen dan in het gekombineerde kanaal.

De uitvinding zal nu nader worden toegelicht aan de hand van de volgende figuren, waarvan:

Fig. 1 schematisch een SLB volgens de stand der techniek aangeeft;

Fig. 2 antennediagrammen van een directieve antenne, een hulpantenne en een verschilantenne weergeeft;

Fig. 3 schematisch een uitvoeringsvorm van een SLB volgens de uitvinding weergeeft;

Fig. 4 schematisch een uitvoeringsvorm van een SLB met gekombineerd hulpkanaal/verschilkanaal weergeeft; Fig. 5 schematisch een phased array antenne met een SLB volgens de uitvinding weergeeft.

Fig. 1 is een schematische weergave van een radarapparaat voorzien van SLB volgens de stand der techniek, waarbij uitgangssignalen van een hoofdkanaal, omvattende een directieve antenne 1 en een hoofdontvanger 2, en uitgangssignalen van een hulpkanaal, omvattende een hulpantenne 3 met geringe directiviteit en een hulpontvanger 4, worden vergeleken in een SLB-circuit 5 met behulp van een comparator 6, die een schakelinrichting 7 bedient, zodanig dat alleen uitgangssignalen van het hoofdkanaal worden doorgelaten die groter zijn dan uitgangssignalen van het hulpkanaal, en aan de uitgang 8 verschijnen voor verdere verwerking. De werking komt er op neer dat een stoorbron die via een zijlus van dé directieve antenne 1 doordringt in hoofdontvanger 2, steeds sterker via hulpantenne 3 doordringt in hulpontvanger 4, waarna schakelinrichting 6 voorkomt dat het stoorsignaal aan de uitgang 8 verschijnt. Het is dan wel nodig dat althans in de richting van de stoorbron de antennegain van hulpantenne 3 groter is dan de gain van antennezijlussen van directieve antenne 1.

De vergelijking vindt doorgaans plaats per radar range quant, per range-azimuth quant of per range-azimuth-doppIer quant, afhankelijk van de systeemeisen.

Hulpantenne 3 wordt in het vakgbied vaak aangeduid als omnidirectionele antenne, wat een correcte aanduiding kan zijn als het een rondzoekradarapparaat betreft.

Fig. 2 geeft voor een radarapparaat volgens de uitvinding een mogelijk antennediagram 9 van een directieve antenne 1, antennediagram 10 van een hulpantenne 3 en antennediagram 11 van een verschilantenne, waarbij de antennegain is uitgezet als funktie van een hoek φ. De antennegain van hulpantenne 3 is bij voorkeur overal groter dan de gain van de zijlussen 12 van directieve antenne 1.

Uit Fig. 2 blijkt dat stoorbronnen die binnenkomen op een flank van de hoofdlus in het antennediagram 9, sterker zijn in het hoofdkanaal dan in het hulpkanaal en dus ook aan uitgang 8 van het SLB-circuit 5 zullen verschijnen. Dit feit kan worden gebruikt door opzettelijke stoorders, jammers, om de goede werking van een op een doel gerichte radar tracker te verstoren. Radarantennes in het algemeen, en tracker-antennes in het bijzonder zijn vaak voorzien van een verschilantenne. Volgens de uitvinding kan deze verschilantenne worden gebruikt om te voorkomen dat stoorders via de flanken binnenkomen. Hiertoe wordt opgemerkt dat in Fig. 2 de top van de hoofdlus in antennediagram 9 wel, maar de flanken niet boven het antennediagram 11 uitsteken. Door nu te eisen dat een signaal sterker in het hoofdkanaal wordt waargenomen dan in het verschilkanaal, kan men voorkomen dat een stoorder binnenkomt via een flank van de hoofdlus.

De directieve antenne en de verschilantenne kunnen op een in het vakgebied welbekende uitvoeringsvorm worden gerealiseerd door twee hoornstralers naast elkaar te plaatsen. Door vervolgens de uitgangssignalen van de hoornstralers op te tellen, realiseert men een directieve antenne, door de uitgangssignalen af te trekken een verschilantenne.

Een mogelijke uitvoeringsvorm van een radarapparaat waarin de uitvinding is gerealiseerd is schematisch weergegeven in Fig. 3. Hierbij is naast het hoofdkanaal, omvattende een directieve antenne 1 en een hoofdontvanger 2, en het hulp-kanaal, omvattende een hulpantenne 3 en een hulpontvanger 4, tevens beschikbaar een verschilkanaal, omvattende een verschilantenne 13 en een verschilontvanger 14, en is SLB-circuit 5 uitgerust met een tweede comparator 15 die uitgangssignalen van het hoofdkanaal en het verschilkanaal vergelijkt. Tevens is toegevoegd een AND schakeling 16 die de uitgangssignalen van comparators 6 en 15 kombineert, zodanig dat schakelinrichting 7 alleen uitgangssignalen van het hoofdkanaal doorlaat die groter zijn dan signalen in het hulpkanaal en ook groter dan signalen in het verschilkanaal. In situaties waar de gain van hulpantenne 3 niet overal groter is dan de gain van de zijlussen van directieve antenne 1, kan men, om een onnodig schakelen van schakelinrichting 7 op ruis of zeer zwakke signalen te voorkomen, een comparator 17 toevoegen, die uitgangssignalen van het hoofdkanaal vergelijkt met een vooraf met behulp van instelling 18 gekozen niveau, waarbij alleen voor voldoende sterke uitgangssignalen de comparators 6 en 15 via de uitgang van comparator 17 worden vrijgegeven.

Als het uitgangssignaal van verschilontvanger 14 wordt toegepast voor het bepalen van een fouthoek, kan men ten behoeve van dit uitgangssignaal aan SLB-circuit 5 een verdere schakelinrichting toevoegen die gelijktijdig met schakelinrichting 7 schakelt.

Fig. 4 toont schematisch een gunstige uitvoeringsvorm van een radarapparaat met een SLB-circuit volgens de uitvinding, waarbij uitgangssignalen van hulpantenne 3 en verschilantenne 13 worden gesommeerd in een op zich bekend somroatienetwerk 19. Het gekombineerde uitgangssignaal wordt vervolgens toegevoerd aan een gekombineerde hulpontvanger/ verschilontvanger 20, waarvan het uitgangssignaal weer wordt vergeleken met het uitgangssignaal van hoofdontvanger 2 met behulp van comparator 15. Het uitgangssignaal van comparator 15 wordt vervolgens gebruikt voor het schakelen van schakelinrichting 7, zodanig dat alleen uitgangssignalen van het hoofdkanaal worden doorgegeven die groter zijn dan uitgangssignalen van het gekombineerde kanaal. Comparator 17 kan weer worden toegevoegd om te voorkomen dat op ruis wordt geschakeld. Ten behoeve van het uitgangssignaal van de gekombineerde hulpontvanger/verschilontvanger, dat kan worden gebruikt voor het bepalen van een fouthoek, kan weer een schakelinrichting worden toegevoegd aan SLB-circuit 5. Het grote voordeel van de hier beschreven uitvoeringsvorm is dat naast een verbeterde SLB performance een ontvanger wordt uitgespaard.

Fig. 5 toont schematisch een uitvoeringsvorm van de uitvinding voor toepassing bij een phased array antenne 21, waarbij door een hoofd-sommatienetwerk 22 door kombinatie van uitgangssignalen van antenne-elementen in phased array antenne 21 een directieve antenne wordt gerealiseerd en door een gemeenschappelijk sommatienetwerk 23 eveneens door kombinatie van uitgangssignalen van antenne-elementen in phased array antenne 21 een gekombineerde hulpantenne/ verschilantenne wordt gerealiseerd. Men kan bijvoorbeeld het gemeenschappelijk sommatienetwerk 23 zo uitvoeren dat een in het vakgebied welbekend verschilkanaal wordt gevormd en daarbij bovendien de uitgangen van een beperkt aantal geselecteerde antenne-elementen bij optellen die samen een hulpantenne realiseren. Uitgangssignalen van hoofdontvanger 2 worden weer vergeleken met uitgangssignalen van gekombineerde hulpontvanger/verschilontvanger 20 met behulp van comparator 15, waarbij comparator 17 weer kan voorkomen dat op ruis wordt geschakeld, vooral als de gain van de hulpantenne lokaal wat tekort schiet.

Men kan in een phased array antenne de antenne-elementen voorzien van twee ontvangeruitgangen, voor aansluiting op het hoofd-sommatienetwerk 22 en op het gemeenschappelijk sommatienetwerk 23, elk met een eigen faze- en/of amplitudesturing voor het realiseren van een directieve antenne en een verschilantenne. Voor het verkrijgen van een gekombineerde hulpantenne/verschilantenne kan men dan volstaan met voor de faze- en/of amplitudesturing van de verschilantenne kleine, bijvoorbeeld random afwijkingen te introduceren ter verkrijging van een zijlusniveau dat althans vrijwel overal boven het zijlusniveau van de directieve antenne ligt. Men kan natuurlijk ook een geschikte faze- en/of amplitudesturing berekenen uit het gewenste antennedigram met behulp van Fourier transformaties. Dit kan van voordeel zijn als alle stoorbronnen in een bepaalde richting liggen, waardoor een optimalisatie van de gain van de hulpantenne mogelijk wordt.

De aan de hand van Fig. 5 beschreven uitvoeringsvorm heeft als voordeel dat een verbeterde SLB performance wordt verkregen en dat bovendien een ontvanger en een sommatienetwerk wordt uitgespaard.

Claims

1. Radarapparaat voorzien van middelen voor het onderdrukken van stoorsignalen die via antennezijlussen worden ontvangen, voorzien van een hoofdkanaal omvattende een directieve antenne en een hoofdontvanger, een hulpkanaal omvattende een hulpantenne met geringe directiviteit en een hulpontvanger, en een SLB circuit voorzien van op de hoofdontvanger en de hulpontvanger aangesloten vergelijkings- en schakelmiddelen voor het voor verdere verwerking doorlaten van signalen afhankelijk van de signaalsterkte in het hoofdkanaal en in het hulpkanaal, met het kenmerk, dat tevens is voorzien in een verschilkanaal omvattende een verschilantenne en een verschilontvanger, en dat de vergelijkings- en schakelmiddelen zijn ingericht voor het voor verdere verwerking doorlaten van signalen afhankelijk van de signaalsterkte in het hoofdkanaal, het hulpkanaal en het verschilsignaal in kombinatie.

2. Radarapparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de vergelijkings- en schakelmiddelen zijn ingericht voor het voor verdere verwerking doorlaten van signalen die in het hoofdkanaal sterker worden waargenomen dan in het hulpkanaal en in het verschilkanaal.

3. Radarapparaat volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat is voorzien in een gekombineerd kanaal, omvattende een sommatienetwerk voor het sommeren van uitgangssignalen van de hulpantenne en van de verschilantenne, een gekombineerde hulpontvanger/verschilontvanger, aangesloten op de uitgang van het sommatienetwerk; en dat de vergelijkings- en schakelmiddelen zijn ingericht voor het voor verdere verwerking doorlaten van signalen die in het hoofdkanaal sterker worden waargenomen dan in het gekombineerde kanaal.

4. Radarapparaat volgens conclusie 1, uitgerust met een array van antenne-elementen waarvan voor het hoofdkanaal de directieve antenne met een hoofd-sommatienetwerk wordt afgeleid, met het kenmerk, dat voor een gekombineerd kanaal de hulpantenne/verschilantenne met behulp van een gemeenschappelijk sommatienetwerk wordt afgeleid van het array en dat is voorzien in een op het gemeenschappelijk sommatienetwerk aangesloten gekombineerde hulpontvanger/ verschilontvanger; en dat de vergelijkings- en schakel-middelen zijn ingericht voor het voor verdere verwerking doorlaten van signalen die in het hoofdkanaal sterker worden waargenomen dan in het gekombineerde kanaal.

5. Radarapparaat volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat de elementen zijn voorzien van tenminste twee ontvanger uitgangen, elk met eigen faze- en/of amplitudesturing, voor aansluiting op het hoofd-sommatienetwerk en op het gemeenschappelijk sommatienetwerk, dat via het gemeenschappelijk sommatienetwerk een verschilantenne wordt gerealiseerd en dat door introductie van afwijkingen in de aansturing van de faze- en/of amplitudesturingen in ontvangeruitgangen, behorende bij het gemeenschappelijk sommatienetwerk een verhoogd zijlusniveau wordt gerealiseerd.

6. Radarapparaat volgens één der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de hoofdontvanger is voorzien van een drempelschakeling voor het vergelijken van signalen in het hoofdkanaal met een vooraf bepaalde drempel, en dat bij het overschrijden van de drempel de vergelijkings- en schakelmiddelen worden vrijgegeven.