DE4008805A1

DE4008805A1 - Radar system with transmit and reception aerials - one of which has circular diagram, rotating in azimuth, and reduced performance slot

Info

Publication number: DE4008805A1
Application number: DE19904008805
Authority: DE
Inventors: Tiang-Gwan Liem
Original assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1991-10-02
Anticipated expiration: 2010-03-28
Also published as: DE4008805C2

Abstract

The radar system is suitable for near and medium distance ranges. The reception or transmit aerial has a circular diagram, rotating in the azimuth. The diagram has a slot in which the reception or transmit performance is reduced as compared with the remaining azimuth region. The slot is swivelable in elevation, and the signal received by the reception aerial is modulated by the slot. Pref. the reception aerial contains in the aximuth plane a direction-dependent diagram. The transmit aerial, rotating in the azimuth, generates a circular transmit diagram with the slot rotating round the transmit aerial. USE/ADVANTAGE - Low probability of intercept radar, with low-cost facility for three-dimensional detection.

Description

Die Erfindung betrifft ein Radarsystem nach dem Oberbe griff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a radar system according to the Oberbe handle of claim 1.

Das Radarsystem ist insbesondere für den nahen und mittle ren Entfernungsbereich geeignet und für Anwendungen, bei denen eine Entdeckung des Radars möglichst vermieden wer den soll. Für solche Anwendungen ist eine niedrige Sende leistung zweckmäßig. Hierfür eignet sich am besten ein CW- Signal, das nur bei getrenntem Sende- und Empfangsanten nensystem anwendbar ist. Diese Trennung wirkt sich auch vorteilhaft auf die Systemkonfiguration aus, da sie sehr flexibel und hoch modular ist. Die wichtigsten Systempara meter, wie z. B. Sendeleistung, Auflösung und Systemband breite, lassen sich auf einfache Weise umkonfigurieren oder ändern.The radar system is especially for the near and middle suitable distance range and for applications in those who avoid radar detection if possible that should. For such applications, there is a low broadcast performance expedient. A CW is best suited for this Signal that only with separate transmitters and receivers system is applicable. This separation also works beneficial to the system configuration as it is very is flexible and highly modular. The main system para meters, such as B. transmit power, resolution and system band wide, can be easily reconfigured or change.

Ein solches Radarsystem, das auch LPI-Radar ("low probabi lity of intercept") genannt wird, hat insbesondere den Nachteil, daß Radarziele im Azimutbereich lediglich in ei ner Ebene detektiert werden können.Such a radar system, which also LPI radar ("low probabi lity of intercept ") has in particular the Disadvantage that radar targets in the azimuth range only in egg ner level can be detected.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gat tungsgemäßes Radarsystem anzugeben, mit dem in kostengün stiger Weise eine dreidimensionale Detektion möglich ist.The invention is therefore based on the object of a gat to specify radar system with which in inexpensive three-dimensional detection is possible.

Diese Aufgabe wird gelöst durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale. Zweck mäßige Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen sind den Unteransprüchen entnehmbar.This problem is solved by the in the characteristic Part of claim 1 specified features. Purpose moderate configurations and / or further training are the Removable subclaims.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei spielen und unter Bezugnahme auf schematisch dargestellte Figuren näher erläutert. Dabei zeigen die Fig. 1 bis 3 Sende- und/oder Empfangs-Richtdiagramme zur Erläuterung der Erfindung und Fig. 4 ein beispielhaftes Blockdiagramm zur Auswertung eines empfangenen Radarsignals.The invention will play below with reference to Ausführungsbei and explained in more detail with reference to schematically illustrated figures. In this case, 1, Figs. 3 to the transmission and / or reception directivity diagrams for explaining the invention, and Fig. 4 is an exemplary block diagram for evaluating a received radar signal.

Die Erfindung betrifft eine neue Art der bereits erwähnten LPI-Radare und beruht auf der Verwendung einer Sende- oder Empfangsantenne, deren Diagramme keine Richtwirkung besit zen. Dadurch ist eine omnidirektionale, d. h. eine dreidi mensionale, Detektion möglich. Ein solches Radarsystem wird auch OLPI-Radar genannt ("omnidirectional low proba bility of intercept"). Die dabei verwendeten Sender arbei ten im CW-Betrieb, d. h. kontinuierlich. Die Sendeleistung liegt bei höheren Frequenzen beispielsweise im 10 Watt-Be reich und bei niedrigen Frequenzen beispielsweise im 500 Watt-Bereich. Bei diesen Sendeleistungen sind vorteil hafterweise Sender verwendbar, die vollständig mit Halb leitern bestückt sind.The invention relates to a new type of those already mentioned LPI radars and is based on the use of a transmit or Receiving antenna, the diagrams of which have no directivity Zen. This makes an omnidirectional, i.e. H. a dreidi Dimensional, detection possible. Such a radar system is also called OLPI radar ("omnidirectional low proba bility of intercept "). The stations used work ten in CW mode, d. H. continuously. The transmission power at higher frequencies, for example, is in the 10 watt Be rich and at low frequencies for example in 500 watt range. With these transmission powers are advantageous usable transmitters that are completely with half conductors are equipped.

Bei dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 1 ist die Empfangs antenne ein einzeiliges Kreisarray mit einem Multibeamdia gramm im Azimut. Die von den Einzelstrahlern empfangenen Signale werden frühzeitig digitalisiert, um Frontend-Si gnalprocessing zu ermöglichen, wie z. B. digitales Beamfor ming. Um dieses kostengünstig zu gestalten, werden Entfer nungsauflösung und die Signalbandbreite gering gehalten. Durch die lange Integrationszeit bei der Signalverarbei tung ergibt sich dann eine akzeptable Entdeckungsreich weite. Die Systembandbreite kann jedoch sehr groß ausge legt werden. Für Mittelbereichssuchradare kann eine extrem hohe Systembandbreite vorteilhaft sein, die sich über meh rere Oktaven oder verschiedene Frequenzbänder verteilt. Es gibt verschiedene Verfahren, um bei geringen Signalband breiten die Entfernungsauflösung zu verbessern.In the exemplary embodiment according to FIG. 1, the receiving antenna is a one-line circular array with a multibeam diagram in azimuth. The signals received by the individual emitters are digitized early to enable front-end signal processing, such as. B. digital Beamfor ming. To make this inexpensive, distance resolution and the signal bandwidth are kept low. The long integration time for signal processing then results in an acceptable range of discovery. However, the system bandwidth can be very large. An extremely high system bandwidth, which is distributed over several octaves or different frequency bands, can be advantageous for mid-range search radars. There are various methods to improve the range resolution at low signal bandwidths.

Das zugehörige Sendesystem hat eine einfach und daher ko stengünstig herstellbare Sendeantenne mit entweder einem Raumsektor- oder Torus- oder Halbkugel-Diagramm. Die drei dimensionale (3D) -Detektionsfähigkeit wird nun erfindungs gemäß dadurch erreicht, daß in dem Sendediagramm eine azi mutal und/oder vertikal (in der Elevation) bewegliche Kerbe, die auch "Notch" genannt wird, vorhanden ist. Die Kerbe zeichnet sich dadurch aus, daß in einem kleinen Azi mut- und Elevationsbereich die Sendeleistung vermindert ist. Durch diese bewegliche Kerbe entsteht eine Amplitu denmodulation, die in dem von der Empfangsantenne empfan genen Signale auswertet. Ein Radarziel, das bereits detek tiert worden ist, kann durch die Notch unterdrückt werden. Durch einen geeigneten Bewegungsvorgang der Notch kann aus der empfangenen Signalfolge anhand der Amplitudenmodula tion die vertikale Zielwinkelposition ermittelt werden.The associated transmission system has a simple and therefore ko most cost-effective transmitter antenna with either one Space sector or torus or hemisphere diagram. The three dimensional (3D) detection capability is now fiction accordingly achieved in that an azi mutally and / or vertically movable (in elevation) Notch, which is also called "notch", is present. The Notch is characterized by the fact that in a small Azi courage and elevation range reduces the transmission power is. This movable notch creates an amplitude denmodulation received in that of the receiving antenna evaluated signals. A radar target that has already been detected has been suppressed by the notch. By a suitable movement the Notch can move out the received signal sequence based on the amplitude modules tion, the vertical target angular position can be determined.

Die Amplitudenmodulation mit Hilfe der Kerbe (Notch) kann z. B. auf folgende Weise erfolgen:The amplitude modulation using the notch (Notch) can e.g. B. done in the following way:

Gemäß Fig. 2 ist eine im Azimut drehende Sendeantenne vor gesehen mit einer im Diagramm schräg positionierten Kerbe 1 (Notch). Durch die drehende Bewegung wird jede vom Emp fangsbeam empfangene Signalfolge durch die vertikale Bewe gung der Notch moduliert.According to FIG. 2, a transmitting antenna rotating in azimuth is seen with a notch 1 (notch) positioned obliquely in the diagram. Due to the rotating movement, each signal sequence received by the reception beam is modulated by the vertical movement of the notch.

Gemäß Fig. 3 ist die Sendeantenne feststehend. Die vorge sehene Kerbe 1 (Notch) ist horizontal positioniert und elektronisch vertikal regelbar. Durch langsame Auf- und Abbewegung (Doppelpfeil) der Notch entsteht die erwünschte Amplitudenmodulation in der Signalfolge.Referring to FIG. 3, the transmitting antenna is fixed. The provided notch 1 (notch) is positioned horizontally and can be regulated electronically vertically. The desired amplitude modulation in the signal sequence is created by slowly moving the notch up and down (double arrow).

Alternativ dazu kann für die 3D-Auswertung auch das Emp fangsdiagramm mit einer beweglichen Kerbe versehen werden. Dies würde sogar bei bistatischem Radarbetrieb vorteilhaft sein, denn ein abgesetztes oder disloziertes Sendesystem soll so einfach wie möglich (möglicherweise ohne jede Syn chronisation) konzipiert werden.Alternatively, the Emp start diagram with a movable notch. This would be advantageous even with bistatic radar operation be because a remote or dislocated broadcasting system should be as simple as possible (possibly without any syn chronization).

Aufgabe dieser OLPI-Radare soll Raumüberwachung und Ziel zuweisung z. B. für Waffensysteme sein. Man kann im Hin blick auf die Anwendung zwei Klassen definieren: The task of these OLPI radars is to monitor space and aim assignment z. B. for weapon systems. One can in the way define two classes with regard to the application:

Short range 3D-LPI

Bezüglich der Eigenschaften wird der Schwerpunkt mehr auf LPI als auf Reichweite gelegt. Die Sendeleistung soll da her nicht mehr als 10 W betragen. Für diese Reichweite können die höheren Frequenzen (vom S-Band bis mm-Bereich) genommen werden. Die niedrige Sendeleistung ist günstig für ein Vollhalbleiterkonzept. Sende- und Empfangsantenne sind monostatisch angeordnet (koloziert).In terms of properties, the focus is more on LPI as on range. The transmission power should be there be no more than 10 W. For this range can the higher frequencies (from the S band to the mm range) be taken. The low transmission power is cheap for a full semiconductor concept. Transmitting and receiving antenna are arranged monostatically (colored).

Mid-range 3D OLPI

Hier ist große Reichweite wichtiger als die LPI-Eigen schaft, daher ist eine größere Sendeleistung erlaubt. Die preiswertere Sendekomponente kann von dem komplexen Emp fangssystem disloziert werden. Man kann mehrere Sendesy steme in einem quasi-bistatischen oder gar echten multi statischen Betrieb einsetzen. Durch die Dislozierung ist auch das Verkopplungsproblem bei höheren Sendeleistungen geringer.Long range is more important than LPI's own shaft, therefore a larger transmission power is allowed. The cheaper transmission component can from the complex Emp catch system can be dislocated. One can have multiple sendys systems in a quasi-bistatic or even real multi use static operation. Because of the dislocation also the coupling problem with higher transmission powers less.

Je nach Anwendung liegt der Frequenzbereich zwischen dem sog. A- und I-Band.Depending on the application, the frequency range is between so-called A and I band.

Solche 3D-OLPI-Radare größerer Reichweite eigenen sich für Luftüberwachungssysteme, wenn sie mit neuartigen Eigen schaften, wie z. B. adaptives Nulling, versehen werden. Diese Eigenschaft ist wegen der digitalen Empfangsantenne leicht implementierbar. Eine Frequenzauslegung im A-Band (VHF-Bereich) und evtl. eine große Systembandbreite oder ein Mehrbandbetrieb sind zweckmäßig. Kurzbereich-3D-OLPI- Systeme eignen sich z. B. zur Einweisung von Waffensystemen kürzerer Reichweite, vor allem wenn ein präzises Feuer leitradar bereits vorhanden ist. Bei Objektschutzsystemen muß das System an die Forderungen direkt angepaßt werden.Such 3D OLPI radars of greater range are suitable for Air monitoring systems, if with novel Eigen shafts such. B. adaptive nulling. This property is because of the digital receiving antenna easy to implement. A frequency design in the A-band (VHF range) and possibly a large system bandwidth or multi-band operation is advisable. Short range-3D-OLPI- Systems are suitable for. B. for the instruction of weapon systems shorter range, especially when a precise fire guide radar already exists. For object protection systems the system must be adapted directly to the requirements.

Die OLPI-Radare höherer Frequenzen sind hochmobil, d. h. ihr Betrieb ist auch beim Fahren gestattet. Ein weiterer Vorteil sind lange Betrachtungszeit und hohe Datenrate.The higher frequency OLPI radars are highly mobile, i. H. their operation is also permitted while driving. Another Advantages are long viewing times and high data rates.

Wegen der geringen Sendeleistung ist das Sendesystem ko stengünstig und zuverlässig herstellbar. Ein Beispiel für ein Empfangssystem mit feststehenden Antennenelementen ist in Fig. 4 dargestellt.Because of the low transmission power, the transmission system is inexpensive and reliable to manufacture. An example of a receiving system with fixed antenna elements is shown in FIG. 4.

Es ist vorteilhaft, für die ausgesandten und/oder empfan genen Wellen eine horizontale Polarisation zu verwenden, da damit z. B. auch Hubschrauber zuverlässig detektierbar sind. Es können jedoch auch andere Polarisationsarten ver wendet werden.It is advantageous for the sent and / or received to use horizontal polarization because z. B. also detectable helicopters are. However, other types of polarization can also be used be applied.

Claims

1. Radar system with a transmitting and a receiving antenna, in particular for the near and the middle Ent range, characterized in that the receiving or transmitting antenna has a rotating in azimuth circular diagram which has a notch ( 1 ) in wel cher the received or transmitted power is reduced compared to the rest of the azimuth range, that the notch ( 1 ) is pivotable in elevation and that the signal received by the receiving antenna is modulated by the notch ( 1 ).

2. Radar system according to claim 1, characterized in that the receiving antenna in azimuth has a substantially direction-dependent reception diagram and that there is a transmitting antenna rotating in azimuth, which generates a substantially circular transmission diagram with a notch ( 1 ) rotating around the transmitting antenna. in which the transmission power is reduced and which is variable in elevation.

3. Radar system according to claim 1, characterized in that the transmitting antenna is stationary and has a substantially broadcast transmission diagram in wesentli Chen with a notch ( 1 ) in which the transmission power is reduced, and that the notch by an electronic switch in azimuth and / or is pivoted in the elevation.

4. Radar system according to claim 1, characterized in that the transmitting antenna has a substantially circular transmission pattern in azimuth and that the receiving antenna has a reception diagram which has a notch ( 1 ) in which the reception power is reduced and which in azimuth and Elevation is pivotable.

5. Radar system according to one of the preceding claims, characterized in that the transmit and / or the Emp loop antenna a space sector or torus or hemisphere Have transmission or reception diagram in which the Notch is present.

6. Radar system according to one of the preceding claims, characterized in that the emitted and / or emp trapped waves have a horizontal polarization.

7. Radar system according to one of the preceding claims, characterized in that the receiving antenna as Multibeam antenna is formed.