DE977429C

DE977429C - Radar device with fixed target suppression

Info

Publication number: DE977429C
Application number: DESCH24066A
Authority: DE
Inventors: Ernst Dr Schulze
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1958-05-13
Filing date: 1958-05-13
Publication date: 1966-05-26

Description

Radargerät mit Festzielausblendung Bei Impulsradargeräten können nur dann im allgemeinen die Radialkomponenten bewegter Ziele ihrem Absolutwert nach durch die gemessene Dopplerfrequenz bestimmt werden, wenn diese Radialkomponenten so niedrig sind, daß die erste Harmonische der Dopplerfrequenz nicht größer als die halbe Impulsfolgefrequenz des Radargerätes ist.Radar device with fixed target suppression Impulse radar devices can only then in general the radial components of moving targets according to their absolute value can be determined by the measured Doppler frequency if these radial components are so low that the first harmonic of the Doppler frequency is no greater than is half the pulse repetition rate of the radar device.

I,iegt die Dopplerfrequenz höher, so treten, bedingt durch die Art des vorhandenen Frequenzspektrums, Mehrdeutigkeiten auf. Liegt die Dopplerfrequenz in der Nähe eines ganzzahligen Vielfachen der Impulsfolgefrequenz, so werden auch bewegte Ziele in der Anzeige unterdrückt, da bei der Demodulation dann die entsprechende Frequenz in den Bereich der Festzeichen fällt, die ausgefiltert werden. Es treten somit auch hier gleichfalls die bekannten Blindgeschwindigkeitsbereiche auf, in denen bewegte Ziele nicht gesehen werden können.I, if the Doppler frequency is higher, then pedal, depending on the type of the existing frequency spectrum, ambiguities. Is the Doppler frequency near an integral multiple of the pulse repetition rate, so will too moving targets are suppressed in the display, as the corresponding Frequency falls within the range of fixed characters that are filtered out. Kick it thus also here the known blind speed ranges on, in where moving targets cannot be seen.

Um diesen Mangel zu beheben, muß versucht werden, die erste Harmonische der maximal erwartbaren Dopplerfrequenzen so niedrig zu halten, daß sie noch unterhalb der halben Impulsfolgefrequenz liegt. Nur in diesem Fall ist die Eindeutigkeit der Beziehung zwischen Frequenz und Geschwindigkeit gewährleistet; außerdem treten dann auch keine Blindgeschwindigkeitsbereiche mehr auf. In order to remedy this deficiency, one must try the first harmonic to keep the maximum expected Doppler frequencies so low that they are still below half the pulse repetition rate. Only in this case is the uniqueness of Relationship between frequency and speed guaranteed; also then step also no more blind speed ranges.

Diese Forderung hat aber den Nachteil, daß z. B. bei hohen radialen Fluggeschwindigkeitskomponenten nur Radargeräte mit sehr langer Welle benutzt werden können. Geräte mit Trägerfrequenzen im cm-Wellenband sind dann bei Geschwindigkeiten von 2 oder 3 Mach nicht mehr möglich. Für viele Anwendungen ist dieser Nachteil aber nicht tragbar.This requirement has the disadvantage that, for. B. at high radial Airspeed components only use radars with very long waves can. Devices with carrier frequencies in the cm waveband are then at speeds of 2 or 3 Mach no longer possible. For many applications, this is a disadvantage but not portable.

Es ist bereits ein Impulsradargerät bekannt, das zugleich mit zwei Sendewellen arbeitet, empfangsseitig die Frequenzdifferenz bildet, die von dem etwaigen Dopplereffekt beeinflußt ist, und diese Frequenz differenz dann zusammen mit einer kohärenten Vergleichsschwingung über einen Phasendetektor auswertet. Die dabei beobachtete Dopplerfrequenz wird auf die niedrigere Frequenzdifferenz und nicht auf die hohen Sendefrequenzen bezogen. There is already a pulse radar device known that at the same time with two Transmitting waves works, the receiving side forms the frequency difference that of the any Doppler effect is influenced, and this frequency difference then together with a evaluates coherent comparison oscillation via a phase detector. The observed Doppler frequency is set to the lower frequency difference and not to the high one Transmission frequencies related.

Mehrdeutigkeiten, wie sie dann auftreten können, wenn die Dopplerfrequenz größer als die halbe Impulsfolgefrequenz wird, werden dabei zwangläufig vermieden, wenngleich nicht dies, sondern die Erhöhung der Sendeleistung bei jenem bekannten Radargerät unmittelbar beabsichtigt ist.Ambiguities as they can occur when the Doppler frequency is greater than half the pulse repetition frequency are inevitably avoided, although not this, but the increase in the transmission power of the known one Radar device is immediately intended.

Die Erfindung geht von diesem bekannten Radargerät aus und beabsichtigt neben der günstigen Dopplerfrequenzauswertung eine zusätzliche Erschwerung gleichzeitiger Fremdstörungen auf beiden Trägenvellen. Erfindungsgemäß wird hierzu die Frequenzdifferenz so groß bemessen, daß außer der durch die Erniedrigung der Bezugs frequenz erhaltenen besseren Dopplerfrequenzauswertung zugleich eine Erschwerung gleichzeitiger Fremdstörung auf beiden Trägerwellen erlangt wird. Eine solch große Frequenzdifferenz ist bei dem bekannten Radargerät nicht vorgesehen. The invention is based on this known radar device and is intended in addition to the favorable Doppler frequency evaluation, an additional complication at the same time External disturbances on both inertial waves. According to the invention, the frequency difference is used for this purpose dimensioned so large that in addition to the frequency obtained by lowering the reference better Doppler frequency evaluation at the same time an aggravation of simultaneous extraneous interference is obtained on both carrier waves. Such a large frequency difference is at the known radar device is not provided.

Um die erforderliche Kohärenz der beiden Radarsender zueinander sicherzustellen, bestehen verschiedene Lösungsmöglichkeiten. Beispielsweise kann die Differenzfrequenz der beiden Trägerwellen, die wegen der maximal zulässigen Dopplerfrequenz so niedrig wie nur zulässig liegen soll (z. B. To ensure the necessary coherence between the two radar transmitters, there are various possible solutions. For example, the difference frequency of the two carrier waves, which are so low because of the maximum permissible Doppler frequency as just allowed to lie (e.g.

500 MHz), als Grundfrequenz benutzt werden. Sie wird so oft vervielfacht, daß die dann auftretende Frequenz in dem gewünschten kurzwelligeren Trägerfrequenzgebiet, z. B. gooo MHz, Iiegt. In den beiden Senderzweigen muß der Vervielfachungsfaktor um den Wert eins unterschiedlich sein, damit die Sender ihre hochfrequente Leistung mit der vorgesehenen Frequenzdifferenz abstrahlen.500 MHz), can be used as the base frequency. It is multiplied so many times that the frequency then occurring is in the desired, shorter-wave carrier frequency range, z. B. gooo MHz, lies. The multiplication factor must be in the two transmitter branches be different by the value one, so that the transmitters their high-frequency performance radiate with the intended frequency difference.

Ist beispielsweise die vorgesehene Grundfrequenz 500 MHz und soll im 3-cm-Wellenband gearbeitet werden, so ist die Grundfrequenz im Sender I achtzehnmal auf gooo MHz, im Sender 2 neunzehnmal auf 9500 MHz zu vervielfachen. Es kann aber auch die Differenzfrequenz als Mehrfaches der Grundfrequenz gewählt werden.For example, the intended base frequency is 500 MHz and should If you are working in the 3 cm waveband, the fundamental frequency in transmitter I is eighteen times on gooo MHz, in transmitter 2 to multiply nineteen times to 9500 MHz. But it can the difference frequency can also be selected as a multiple of the basic frequency.

Diese Ausführungsart ist sowohl für Rundsuchwie für Feuerleitgeräte brauchbar. Soll bei Feuerleitgeräten gemäß einem nicht vorveröffentlichten älteren Vorschlag eine konstante Dopplerfrequenz am Empfängerausgang erzeugt werden, so wird z. B. die dem Sender 2 zugeführte Grundfrequenz vorher durch ein zusätzliches Frequenzregelglied so geändert, daß nach der Regelung und Vervielfachung die gewünschte Dopplerfrequenz im Empfänger auftritt. This type of design is suitable for both circular search and fire control devices useful. Should for fire control devices according to an older one that has not been published in advance Proposal to generate a constant Doppler frequency at the receiver output, see above is z. B. the base frequency supplied to the transmitter 2 beforehand by an additional one Frequency control element changed so that after the regulation and multiplication the desired Doppler frequency occurs in the receiver.

Eine andere Lösungsmöglichkeit besteht beispielsweise darin, daß die hochfrequente Endstufe des Radarsenders nicht mehr mit den videofrequenten Impulsen der Impulsfolgefrequenz moduliert wird, sondern daß die videofrequenten Impulse zuerst einen Träger der Grundfrequenz modulieren und dieser impulsmodulierte Träger die Endstufe des in der gewünschten Frequenzlage (z. B. gooo MHz) liegenden Senders moduliert. Es treten dann bekanntlich die beiden Seitenbänder auf, wie sie bei der Amplitudenmodulation üblich sind. Die zusätzlichen Seitenbänder, die durch die Impulsmodulation der Grundfrequenz entstehen, sind bei dieser Betrachtung vernachlässigt, um die Anschaulichkeit nicht zu beeinträchtigen. Durch entsprechende Filteranordnungen läßt sich eines der unerwünschten Frequenzbänder unterdrücken. Die Unterdrückung eines der Bänder ist erforderlich, da andernfalls nach der Demodulation im Empfänger durch die unterschiedlichen Doppierschübe der drei Frequenzbänder für ein Ziel drei verschiedene Doppierfrequenzen auftreten, die zu Vieldeutigkeiten und Kreuzmodulationen führen. Hierdurch würde die gewünschte Störfestigkeit des Radargerätes wesentlich beeinträchtigt. Another possible solution is, for example, that the high-frequency output stage of the radar transmitter no longer with the video-frequency pulses the pulse repetition rate is modulated, but that the video frequency pulses first modulate a carrier of the fundamental frequency and this pulse-modulated carrier the output stage of the transmitter located in the desired frequency position (e.g. gooo MHz) modulated. It is then known to occur the two side ligaments, as they are in the Amplitude modulation are common. The extra sidebands created by the pulse modulation of the fundamental frequency are neglected in this consideration Not to impair clarity. Through appropriate filter arrangements one of the undesired frequency bands can be suppressed. The oppression one of the bands is required, otherwise after demodulation in the receiver through the different double thrusts of the three frequency bands for a target three different doubling frequencies occur, which lead to ambiguities and cross-modulations to lead. This would make the desired immunity to interference of the radar device essential impaired.

Bei militärischen Geräteausführungen ist es eventuell zweckmäßig, das unerwünschte Seitenband erst empfängerseitig zu unterdrücken, da der Gegner dann bei einem Einsatz von elektrischen Störern gezwungen wird, das gesamte Band zu stören. Da im Empfänger die benutzten Frequenzen im Koinzidenzbetrieb aüsgewertet werden, wird der gegnerische Störer gezwungen, beide oder alle drei Frequenzen gleichzeitig zu stören. Es lassen sich rauschmodulierte Störsender im allgemeinen mit nur etwa 50 MHz Modulationsbandbreite erstellen. Ist die vorgesehene Grundfrequenz größer als die Modulationsfrequenz des Störsenders, so ist der Gegner gezwungen, zwei Störsender einzusetzen, bei denen er den üblicherweise benutzten Wobbelhuh zur Sicherstellung der Störung ganzer Frequenzbänder noch richtig synchronisieren muß. In the case of military equipment versions, it may be useful to to suppress the unwanted sideband only on the receiver side, since the opponent then, when electrical jammers are used, the entire band is forced disturb. Since the frequencies used are evaluated in coincidence mode in the receiver the opposing interferer is forced to use both or all three frequencies at the same time disturb. It can be noise-modulated jammers in general with only about Create 50 MHz modulation bandwidth. Is the intended base frequency higher than the modulation frequency of the jammer, the opponent is forced to use two jammers to use, in which he uses the commonly used wobbelhuh to secure the disturbance of entire frequency bands still has to synchronize correctly.

Es ist aus diesem Grunde zweckmäßig, die jeweils gewünschte Frequenzkombination, d. h. entweder Hauptträger mit dem jeweils gewünschten Seitenband oder auch beide Seitenbänder mit Unterdrückung des Hauptträgers, auf der Empfängerseite zu bilden. Auch bei dieser Ausführungsart läßt sich bei Feuerleitgeräten durch die Regelung der Grundfrequenz in Abhängigkeit von der Zielgeschwindigkeit eine konstante Dopplerfrequenz erzeugen.For this reason, it is advisable to select the frequency combination required in each case, d. H. either the main beam with the desired sideband or both Sidebands with suppression of the main carrier to form on the receiving side. In this embodiment, too, it is possible to regulate the fire control devices the base frequency is a constant Doppler frequency depending on the target speed produce.

Bei beiden Lösungsvorschlägen kann empfängerseitig zusätzlich noch eine Zwischenfrequenz vorgesehen werden, die aber höher als die Grundfrequenz liegen muß. Zu ihrer Erzeugung kann sowohl ein von der Grundfrequenz unabhängiger als auch ein von ihr durch Vervielfachung gesteuerter Überlagerer benutzt werden. Als Bezugsfrequenz zur Bildung der Dopplerfrequenz ist bei beiden Lösungsvorschlägen die Grundfrequenz anzusehen. With both proposed solutions, the recipient side can also an intermediate frequency can be provided, but which are higher than the basic frequency got to. For their generation can be both independent of the fundamental frequency and a superimposer controlled by it through multiplication can be used. As a reference frequency In both proposed solutions, the fundamental frequency is used to form the Doppler frequency to watch.

Sie muß aus diesem Grund den Empfängern, wie bekannt, als zweite Uberlagernngsfrequenz zur Bildung der gewünschten Dopplerfrequenz zugeführt werden.For this reason, it must be given to the receivers, as is known, as the second superimposing frequency to form the desired Doppler frequency.

Einen besonderen Vorteil bietet das vorgeschlagene Radargerät bei Benutzung einer konstanten Dopplerfrequenz im Einsatz als Feuerleitgerät zur Fernlenkung von Flugkörpern. Dieser Vorteil wirkt sich insbesondere dann aus, wenn im gelenkten Flugkörper halbaktive Zielsuchköpfe sehr hoher Trägerfrequenz, z. B. gooo MHz, verwendet werden, bei denen das am Boden befindliche Feuerleitgerät als Illuminationssender benutzt wird. In diesem Fall treten beim Einsatz normaler impulsmodulierter Feuerleitgeräte sehr unangenehme naturhedingte Störungen auf, die die Einsatzfähigkeit der Radargeräte sehr einschränken. Diese sind: a) In Bodennähe, d. h. bei kleinen Flughöhen der Ziele, stören die reflektierenden Festzeichen des Bodens sowohl im Radargerät als auch im Empfänger des Radarzielsuchkopfes. Durch Anwendung der Erfindung erhalten die genannten Radargeräte die gleiche Qualität bezugleich ihrer Störfestigkeit wie die bekannten Dauerstrichradargeräte. Sie behalten aber zusätzlich noch ihren Vorteil der Entfernungsauflösung. h) Bei Geräten mit Frequenzen über 2000 MHz macht sich schon bei geringen Niederschlagsdichten (Regen von einigen Millimetern pro Stunde) ein sehr schädliches Störecho bemerkbar. Diese Störung konnte bisher durch das bekannte Dopplerverfahren nicht beseitigt werden, da durch atmosphärische Turbulenz Geschwindigkeitskomponenten auftreten, die von Null verschieden sind. Um diesen Störeinfluß, der den Einsatz halbaktiver Zielsuchköpfe auf Radarbasis sehr einschränkt, zu beheben, sind zwei Korrekturen nötig, da sowohl das am Boden hefindliche Feuerleitgerät als auch der Zielsuchkopf selbst durch die Störungen beeinflußt werden. The proposed radar device offers a particular advantage Use of a constant Doppler frequency when used as a fire control device for remote control of missiles. This advantage is particularly effective when in the steered Very high missile semi-active seeker heads Carrier frequency, e.g. B. gooo MHz, are used in which the fire control device located on the ground is used as an illumination transmitter. In this case occur when using normal pulse-modulated fire control devices have very unpleasant natural faults, which severely limit the usability of the radar devices. These are: a) Near the ground, d. H. at low altitudes of the targets, the reflective fixed signs of the interfere Ground both in the radar device and in the receiver of the radar target seeker. By When the invention is used, the above-mentioned radars are of the same quality as well as their immunity to interference like the known continuous wave radar devices. You keep but also their advantage of distance resolution. h) For devices with Frequencies in excess of 2000 MHz become apparent even with low levels of precipitation (rain of a few millimeters per hour) a very harmful interference echo is noticeable. These So far, the disturbance could not be eliminated by the known Doppler method, as velocity components occur due to atmospheric turbulence, which of Are zero different. To this interference, the use of semi-active target seekers on a radar basis is very limited to fix, two corrections are necessary as both the fire control device on the ground as well as the homing head itself through the Disturbances are influenced.

Soll hei dieser Einsatzart auch im Flugkörper eine konstante Dopplerfrequenz vorliegen, um eine größere Störbefreiung zu erhalten, so werden in ihm zur Gewinnung der Dopplerfrequenz des Zielzeichens nicht nur die Signale der beiden am Ziel reflektierten Trägerwellen benötigt. Es muß außerdem noch die im Feuerleitgerät erzeugte Grundfrequenz als Bezugsfrequenz vorhanden sein, worauf früher schon hingewiesen wurde. Eine Lösungsmöglichkeit besteht z. B. darin, daß im Flugkörper ein zweiter Empfänger vorgesehen wird, der auf die Grundfrequenz abgestimmt ist. In diesem Fall kann die Grundfrequenz, z. B. 500 MHz, über einen zusätzlichen Nachrichtenweg von einem im Feuerleitgerät zusätzlich befindlichen Sender der Grundfrequenz empfangen werden. With this type of use, a constant Doppler frequency should also be maintained in the missile are present in order to obtain a greater degree of interference exemption, so are used in it for extraction the Doppler frequency of the target sign not only reflected the signals of the two at the target Carrier waves required. The fundamental frequency generated in the fire control device must also be used be available as a reference frequency, which has already been pointed out earlier. One possible solution consists z. B. is that a second receiver is provided in the missile, the is tuned to the basic frequency. In this case the fundamental frequency, e.g. B. 500 MHz, via an additional communication path from one in the fire control device station of the base frequency can be received.

Um nun die Störeinflüsse zu beseitigen, wird zunächst beispielsweise die dem Sender 2 des am Boden befindlichen Feuerleitgeräts zugeführte Grundfrequenz so korrigiert, daß der Empfänger des Zielsuchkopfs im Flugkörper vom Ziel eine möglichst konstante Dopplerfrequenz erhält. Die Regelspannung zur Frequenzkorrektur kann aus dem Kommandocechner entnommen werden, der zur Bestimmung der Flugbahnen des Ziels und des Flugkörpers dem Feuerleitgerät nachgeschaltet ist. In order to now eliminate the interfering influences, first of all, for example the fundamental frequency fed to the transmitter 2 of the fire control device located on the ground corrected so that the receiver of the seeker head in the missile from the target one possible constant Doppler frequency. The control voltage for frequency correction can be selected from taken from the command computer, which is used to determine the trajectories of the target and the missile is connected downstream of the fire control device.

Durch diese Korrektur im Bodengerät wird der apparative Aufwand im Flugkörper wesentlich vermindert.This correction in the ground device reduces the outlay on equipment in the Missile significantly reduced.

Außerdem wird im Feuerleitgerät empfängerseitig je nach Ausführungsart der Geräte zur Erzeugung der Dopplerfrequenz eine zweite Frequenzregelung der Grundfrequenz durchgeführt, durch die auch am Ausgang des Empfängers im Feuerleitgerät eine konstante Dopplerfrequenz erzeugt wird. Diese Korrektur der Grundfrequenz muß die schon im Sender 2 durchgeführte Frequenzkorrektur mit berücksichtigen, um die gewünschte konstante Dopplerfrequenz am Empfänger des Feuerleitgerätes zu erhalten. Diese zweite Frequenzkorrektur wird erreicht, indem die Grundfrequenz, bevor sie dem Empfänger des Feuerleitgerätes als erforderliche zweite Überlagerungsfrequenz zugeführt wird, in einem Regelglied, das mit einem Frequenzdiskriminator im Empfängerkreis liegt, so korrigiert wird, daß am Empfängerausgang dann die gewünschte konstante Dopplerfrequenz auftritt. In addition, depending on the design, the fire control device is on the receiver side of the devices for generating the Doppler frequency a second frequency control of the basic frequency carried out, through which a constant at the output of the receiver in the fire control device Doppler frequency is generated. This correction of the basic frequency must already be carried out in the The frequency correction carried out by transmitter 2 must also be taken into account in order to achieve the desired to maintain a constant Doppler frequency at the receiver of the fire control device. This second Frequency correction is achieved by changing the fundamental frequency before sending it to the receiver of the fire control device is supplied as the required second superimposition frequency, in a control element with a frequency discriminator in the recipient group, is corrected so that the desired constant Doppler frequency is then at the receiver output occurs.

Dem Signalpegel der konstanten Dopplerfrequenz ist gegebenenfalls die Peilmodulation der rotierenden Feuerleitantenne aufgeprägt, so daß daraus die Winkelpeilwerte entnommen werden können. The signal level of the constant Doppler frequency is possibly the bearing modulation of the rotating fire control antenna impressed, so that the Angle bearing values can be taken.

Da im Feuerleitgerät die Impulsbreite etwa 0,5 Mikrosekunden beträgt, ist an sich die wirksame videofrequente Empfängerbandbreite etwa 2 MHz. Im vorliegenden Fall kann jedoch durch Filter auf eine konstante Dopplerfrequenz von z. B. 200 Hz eingeengt werden, so daß nur die Dopplerfrequenz des Ziels mit der aufmodulierten Peilfrequenz der Peilantennen sowohl im Zielsuchkopf wie im Feuerleitgerät wirksam wird und die Dopplerfrequenzen der oben unter a) und b) genannten Störzeichen herausgefiltert werden. Zugleich wird aber auch die Störwirkung eines breitbandig rauschmodulierten Störsenders dem Bandbreitenverhältnis entsprechend vermindert. Since the pulse width in the fire control device is about 0.5 microseconds, The effective video frequency receiver bandwidth is in itself about 2 MHz. In the present However, the case can be filtered to a constant Doppler frequency of z. B. 200 Hz be narrowed so that only the Doppler frequency of the target with the modulated DF frequency of DF antennas effective both in the homing head and in the fire control device and the Doppler frequencies of the interference characters mentioned above under a) and b) are filtered out will. At the same time, however, the interference effect of a broadband noise-modulated Jammers reduced according to the bandwidth ratio.

Claims

PATENT CLAIMS: I. Radar device with fixed target masking that with simultaneous coherent impulse transmission on two different carrier waves and with the receiving side Evaluation of the Doppler effect related to the difference frequency of these carrier waves works in frequency and / or phase filters, characterized in that the frequency difference the carrier waves is dimensioned so large that in addition to the lowering of the Reference frequency obtained better Doppler frequency evaluation at the same time also a Aggravation of simultaneous external interference on both carrier waves is achieved.

2. Radar device according to claim I, characterized in that the two Carrier waves from a fundamental frequency with different integer multiplication factors are generated.

3. Radar device according to claim I, characterized in that the second Carrier frequency by modulating the first carrier frequency with the pulse-modulated one Fundamental frequency formed and the undesired sideband in the transmitter or in the receiver is suppressed.

4. Radar device according to one of claims I to 3, characterized by Means to set the second carrier frequency relative to the first carrier frequency in such a way to change that with changes in the radial component of the target speed at the output of the receiver a constant Doppler frequency occurs.

5. Application of the radar device according to one of claims I to 3 as Fire control device that automatically controls the target with just one receiver equipped missile allows such that in the fire control device on the transmitter side the fundamental frequency of the carrier waves is corrected in the receiver of the missile due to the radial component of the velocity of the target to the missile a constant Doppler frequency occurs and continues in the fire control device on the receiver side a second correction of the fundamental frequency is carried out, at which the radial velocity component of the target to the fire control device in addition to the frequency correction on the transmitter side will.

References considered: U.S. Patent No. 2,658 195.