DE4008805C2

DE4008805C2 - Radar system

Info

Publication number: DE4008805C2
Application number: DE19904008805
Authority: DE
Inventors: Tiang-Gwan Liem
Original assignee: Daimler Benz Aerospace AG
Current assignee: Airbus Defence and Space GmbH
Priority date: 1990-03-27
Filing date: 1990-03-27
Publication date: 1999-04-29
Anticipated expiration: 2010-03-28
Also published as: DE4008805A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Radarsystem, das insbesondere für den nahen und mittleren Entfernungsbereich geeignet ist.The invention relates to a radar system, in particular for the near and middle distance range is suitable.

Aus der DE 29 02 039 A1 ist ein Überwachungsradarsystem be kannt, bei welchem ein Dauerstrich-Signal konstanter mittlerer Leistung mit aufgeprägter Kodierung ausgestrahlt wird. Die Ab strahlung erfolgt im wesentlichen ungerichtet und die Rich tungsauflösung wird empfangsseitig durch eine Vielfachkeulen- Antennenanordnung erzielt.DE 29 02 039 A1 discloses a surveillance radar system knows in which a continuous wave signal constant mean Performance is broadcast with the coding encoded. The Ab radiation is essentially undirected and the rich resolution is received at the receiving end by a multi-lobe Antenna arrangement achieved.

Die US 42 46 585 beschreibt ein Antennenarray mit Subarrays, bei welcher für die Diagramme der Subarrays eine Diagrammform mit einer tiefen Kerbe in der Hauptkeule erzeugt werden kann. Die tiefe Kerbe erlaubt beispielsweise das Ausblenden von Stö rern.US 42 46 585 describes an antenna array with subarrays, in which a diagram form for the diagrams of the subarrays can be created with a deep notch in the main lobe. The deep notch, for example, allows interference to be hidden rern.

Bei Anwendungen, bei denen eine Entdeckung des Radars möglichst vermieden werden soll, ist eine niedrige Sendeleistung zweckmä ßig. Hierfür eignet sich am besten ein CW-Signal, das nur bei getrenntem Sende- und Empfangsantennensystem anwendbar ist. Diese Trennung wirkt sich auch vorteilhaft auf die Systemkonfi guration aus, da sie sehr flexibel und hoch modular ist. Die wichtigsten Systemparameter, wie z. B. Sendeleistung, Auflösung und Systemband breite, lassen sich auf einfache Weise umkonfigurieren oder ändern.In applications where radar detection is possible To avoid a low transmission power is appropriate ugly. A CW signal that is only suitable for this is best separate transmission and reception antenna system is applicable. This separation also has an advantageous effect on the system confi guration because it is very flexible and highly modular. The most important system parameters, such as B. transmit power, resolution and system tape 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 Radarsystem anzugeben, mit dem in kostengün stiger Weise eine dreidimensionale Detektion möglich ist.The invention is therefore based on the object To specify radar system with which in cost-effective 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 angegeben.This problem is solved by the in the characteristic Part of claim 1 specified features. Purpose moderate configurations and / or further training are the Subclaims specified.

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 be described in the following with the help of Ausführungsbei and explained in more detail with reference to figures shown schematically. 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 is, for example, in the 10 watt Be rich and at low frequencies for example in 500 watt range. With these transmission powers are advantageous usable transmitter that is completely 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 Entdecklungsreich 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. In order 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 is simple and therefore knockout 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. The rotating movement modulates each signal sequence received by the reception beam 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. Slowly moving the notch up and down (double arrow) creates the desired amplitude modulation in the signal sequence.

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 long-range 3D OLPI radars are suitable for Air monitoring systems if they have new peculiarities 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 can be produced cost-effectively and reliably. 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 helicopters can be reliably detected are. However, other types of polarization can also be used be applied.

Claims

1. Radar system, in particular for the near and the middle range, with a transmitting and a receiving antenna, the receiving or transmitting antenna having a circular azimuth diagram, which has a notch ( 1 ) in which the receiving or transmitting power compared the rest of the diagram area is reduced and which is pivotable in the azimuth and / or in the elec tion, and 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 circular reception diagram and that there is a transmitting antenna rotating in azimuth, which generates a substantially circular transmission diagram with a notch rotating around the transmitting antenna ( 1 ), 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 fixed 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.