DE2809498C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Betriebsüberwachungssystem für Radar­ anlagen mit den Merkmalen des Oberbegriffes von Patentanspruch 1.

Derartige Betriebsüberwachungssysteme sind aus der US 29 42 257 bekannt. In ihnen wird ein Vergleich einer vom Sendesignal gewonnenen Probe mit einem Bezugswert vorge­ nommen und abhängig vom Vergleichsergebnis eine Frequenzregel­ schleife gesteuert, die eine Überwachungs-Sendeeinrichtung zur Erzeugung von Testmarkierungen in der Anzeigeeinrichtung des Radarempfängers speist.

Bei bestimmten Betriebszuständen können jedoch diese Testmar­ kierungen mit der Darstellung von Zielobjekten in der An­ zeigeeinrichtung des Radarempfängers verwechselt werden.

Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, ein Betriebs­ überwachungssystem gemäß dem Oberbegriff von Patentanspruch 1 so auszugestalten, daß es während des normalen Betriebes einer Radaranlage eine ständige Kontrolle der Betriebseigenschaften ermöglicht, ohne Verwechslungen bezüglich der Darstellung von Zielobjekten in der Anzeigeeinrichtung des Radarempfängers zu verursachen.

Diese Aufgabe wird durch die kennzeichnenden Merkmale von Pa­ tentanspruch 1 gelöst.

Bei dem hier angegebenen Betriebsüberwachungssystem kommen also die Sendesignale der Überwachungs-Sendeeinrichtung nur dann zur Aussendung und zum Empfang sowie zur Darstellung in der Anzeigeeinrichtung des Radarempfängers, wenn bestimmte Mindestvoraussetzungen durch die Radaranlage erfüllt werden, beispielsweise Überschreiten einer bestimmten Mindestsende­ leistung und Erreichen einer bestimmten Mindestempfindlich­ keit des Radarempfängers.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des hier an­ gegebenen Betriebsüberwachungssystems sind in den Ansprüchen 2 bis 9 gekennzeichnet.

Nachfolgend wird ein Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnun­ gen näher erläutert:

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild mit den Grundeinheiten einer Radaranlage, die sich für die Zusammenarbeit mit dem Betriebsüberwachungssystem gemäß der Er­ findung eignet,

Fig. 2 zeigt ein ausführlicheres Blockschaltbild der Radar­ anlage gemäß Fig. 1,

Fig. 3 zeigt ein Blockschaltbild des Betriebsüberwachungs­ systems,

Fig. 4 zeigt ein Frequenzdiagramm, auf dem die Antwortsi­ gnale des Betriebsüberwachungssystems für das S-Band und das X-Band dargestellt sind,

Fig. 5 zeigt die von dem Betriebsüberwachungssystem auf der Radarrundsichtanzeige erzeugte Antwortmuster,

Fig. 6 zeigt in schematischer Darstellung die Mikrowellen­ komponenten des Betriebsüberwachungssystems,

Fig. 7 zeigt die in dem Betriebsüberwachungssystem ver­ wendete Diskriminatorschaltung,

Fig. 8A bis 8D zeigen den Frequenzverlauf an verschiedenen Stellen des Diskriminators,

Fig. 9 zeigt ein Schaltungsbeispiel für die in Fig. 3 dar­ gestellte Frequenzbestätigungsschaltung,

Fig. 10 zeigt die Schaltung eines Betriebsüberwachungs­ systems die als Hochfrequenzquelle für das Antwortsi­ gnal einen Rauschgenerator verwendet,

Fig. 11A bis 11D zeigen die Schaltung des Betriebsüberwa­ chungssystems in Einzelheiten, (Fig. 11 veranschau­ licht die relative Lage der in Fig. 11A bis 11D dar­ gestellten Schaltungsauszüge zueinander).

Fig. 1 zeigt ein Blockschaltbild mit den Grundeinheiten einer Radaranlage, die in Verbindung mit dem hier angegebenen Betriebsüberwachungssystem Verwendung fin­ det. Die Radaranlage besteht aus drei Grundbausteinen: Der Anzeigeeinheit 140, der Modulator-Sender-Empfänger-Einheit 102 und der Radarantenne 101. Die Anzeigeeinheit 140, mit­ tels derer die Radarinformationen angezeigt werden und die die Einrichtungen zur Steuerung der Anlage enthält, ist aus Gründen der leichten Zugänglichkeit und der bequemen Hand­ habung bei der Navigation auf der Brücke des Schiffes unter­ gebracht. Um einen möglichst großen Entfernungsbereich erfas­ sen zu können, ist die Radarantenne 101 in der Praxis so hoch wie möglich und mit hindernisfreiem Ausbreitungsweg für den Antennenstrahl angebracht. Die Modulator-Sender-Empfän­ ger-Einheit 102, die im folgenden kurz als MTR-Einheit be­ zeichnet wird, ist in wettergeschützter Position so nahe wie möglich bei der Radarantenne 101 angeordnet, um die Ver­ luste bei den Hochleistungs-Sendeimpulsen, die der Radaran­ tenne 101 zugeführt werden, und bei den schwachen Empfangs­ signalen, die von der Radarantenne 101 zu der MTR-Einheit 102 übertragen werden, so gering wie möglich zu halten. Die Anzeigeeinheit 140 und die MTR-Einheit 102 besitzen getrenn­ te Stromversorgungseinheiten 171, bzw. 122. Beide sind an das Bordnetz der Stromversorgung, das beispielsweise ein 110 V/60 Hertz-Netz ist, oder an eine andere Stromversorgungsquelle des Schiffes angeschlossen und wandeln dessen Spannung in Gleichspannungen um, die für den Betrieb der verschiedenen elektronischen Schaltungen und der elektromechanischen An­ ordnungen der beiden Einheiten 140 und 102 geeignet sind. Die MTR-Stromversorgungseinheit 122 versorgt außerdem den in der Radarantenne 101 angeordneten Motor für die An­ tennenrotation mit Betriebsenergie. Durch die Anordnung ge­ trennter Stromversorgungseinheiten für jede der beiden ge­ trennt liegenden großen Betriebseinheiten werden Energie­ verluste vermieden, wie sie bei bekannten Einrichtungen mit Verkabelung zwischen den Einheiten unvermeidbar entstehen. Das Ein- und Ausschalten der MTR-Stromversorgungseinheit 122 wird von der Anzeigeeinheit 140 aus mit niedrigpegeligen Steuerspannungen gesteuert. Damit sind alle Steuerungs- und Schaltfunktionen bei der Anzeigeeinheit 140 vereinigt, ohne daß Verluste auf langen Kabelstrecken zwischen den Einhei­ ten auftreten.

Jeder Radarimpulszyklus beginnt bei der Anzeigeeinheit 140 mit der Erzeugung eines MTR-Trigger-Impulses, der der MTR- Einheit zugeführt wird. Beim Empfang dieses Impulses er­ zeugt die MTR-Einheit 102 einen Hochleistungs-Sendeimpuls. Dieser Sendeimpuls wird der Radarantenne 101 zugeführt, der das Signal in einem scharfgebündelten Strahl abstrahlt. Die von Zielen zurückkehrenden Echosignale werden von der Radarantenne 101 empfangen und dem Empfangsteil der MTR- Einheit 102 zugeführt. Der Empfangsteil der MTR-Einheit 102 verstärkt und demoduliert die empfangenen Echosignale und erzeugt ein Videosignal für die Anzeigeeinheit 140. Der Be­ ginn des Videosignals wird durch einen Quittungsimpuls mar­ kiert, der in der MTR-Einheit 102 erzeugt wird. Die Anzei­ geeinheit 140 liefert in Abhängigkeit von dem Videosignal eine optische Anzeige der Echosignale, die von in dem Aus­ breitungsweg des Radarstrahls befindlichen Zielen zurückge­ worfen werden. Die Azimut-Position der Radarantenne wird von dieser direkt zu der Anzeigeeinheit 140 übertragen und zeigt auf dem Bildschirm den Winkel an, unter dem die Radarechosignale abgebildet werden müssen.

Fig. 2 zeigt ein ausführlicheres Blockschaltbild der in Fig. 1 dargestellten Radaranlage 100. Die Radarantenne 101 enthält ein rotierbares Antennenteil 104 zur Ausstrahlung und zum Empfang von dem Frequenzbereich der Radarimpulse lie­ genden Signalen. Das Antennenteil 104 ist über einen Wellenlei­ terabschnitt 105 drehbar mit einem Zahnradgetriebe 108 ver­ bunden und wird von einem Motor 106 über das Zahnradgetriebe 108 angetrieben, so daß es mit konstanter vorbestimmter Geschwindigkeit rotiert. Eine Welle des Zahn­ radgetriebes 108, die vorzugsweise mit derselben Geschwin­ digkeit rotiert wie das Antennenteil 104, ist mit einem Synchro­ geber 112 verbunden.

Die zu dem Antennenteil 104 laufenden Sendeimpulse und die von ihm kommenden Empfangssignale werden über eine Drehkupplung 110 der Radarantenne 101 und über einen Wellenleiter­ abschnitt 115 zu der im folgenden auch als Duplexer bezeich­ neten Sende-Empfangsweiche 114 übertragen. Die Empfangssi­ gnale gelangen über den Duplexer 114 und einen passiven Be­ grenzer 116 zu dem Eingang eines Empfängers 120. Der Duple­ xer 114 trennt die von dem Sender/Modulator 118 erzeugten Sendeimpulse von dem Empfänger 120 und koppelt die Empfangs­ signale direkt ohne wesentliche Verluste von dem Wellenlei­ ter 115 zu dem Eingang des Empfängers 120. Der passive Be­ grenzer 160 bildet eine absolute Amplitudenschwelle für die Eingangssignale und schützt die Eingangsschaltung des Empfän­ gers 120 vor Überlastung durch Signale, die von benachbarten Radarsendern aufgenommen werden.

Der Sender/Modulator 118 erzeugt Radarimpulse in Abhängig­ keit von einem Eingangs-Trigger-Signal, das von einem in der Anzeigeeinheit 140 angeordneten Zeitsignalgenerator 144 ge­ liefert wird. Die Impulswiederholfrequenz des Radarsendeim­ pulses wird durch die Wiederholfrequenz des von dem Zeitsi­ gnalgenerator 144 erzeugten MTR-Trigger-Signals bestimmt. Es sind Radaranlagen bekannt, bei denen die Wiederholfrequenz der Radarsendeimpulse von dem eingestellten Entfernungsbe­ reich abhängig ist. Bei diesen wird eine Vielzahl von den verschiedenen Entfernungsbereich-Einstellmöglichkeiten ent­ sprechenden Signalen zu dem Sender/Modulator übertragen. Eine Dekodierschaltung wählt die für den gewählten Entfernungs­ bereich geeignete Impulswiederholfrequnz aus. Die vorlie­ gende Radaranlage benötigt hingegen nur ein einziges Trig­ ger-Signal.

Die Impulsbreite der Sendeimpulse kann ebenfalls eine Funk­ tion des eingestellten Radar-Erfassungsbereichs sein. So kann es beispielsweise wünschenwert sein für Bereiche kür­ zerer Entfernung schmalere Sendeimpulse zu verwenden, mit denen sich eine genauere Entfernungsmessung erzielen läßt als mit breiteren Sendeimpulsen. Diese sind bei größeren Entfernungen jedoch erforderlich, um einen brauchbaren Si­ gnal-Rauschspannungsabstand zu erhalten. Es hat sich jedoch herausgestellt, daß es nicht erforderlich ist, für jeden möglichen Entfernungsbereich-Einstellwert unterschiedliche Impulsbreiten vorzusehen. Eine einem bevorzugten Ausfüh­ rungsbeispiel entsprechende Radaranlage be­ sitzt beispielsweise zehn verschiedene Entfernungseinstell­ bereiche zwischen 0,25 und 64 Seemeilen. Es hat sich her­ ausgestellt, daß in der Praxis hierfür nur drei verschie­ dene Impulsbreiten von etwa 60, 500 und 1000 Nanosekunden erforderlich sind. Es genügt dann, zwischen dem Zeitsignal­ generator 144 und dem Sender/Modulator 118 ein digitales 2-Bit-Signal zur Auswahl einer dieser drei Impulsbreiten zu übertragen. Da wesentlich weniger unterschiedliche Im­ pulsbreiten erforderlich sind, als auswählbare Entfernungs­ bereichswerte zur Verfügung stehen, müssen zwischen dem Zeitsignalgenerator 144 und dem Sender/Modulator 118 auch wesentlich weniger Leitungen oder Signale vorgesehen sein als bei bekannten Anlagen.

Bei bekannten Anlagen wird in der MTR-Einheit ein Trigger- Impuls erzeugt, der sowohl dem Modulator als auch der An­ zeigeschaltung zugeführt wird. Infolge gewisser Eigenschaf­ ten der meisten verwendeten Modulatoren kann die Verzöger­ ungszeit zwischen dem Anlegen eines Trigger-Impulses und der Erzeugung des eigentlichen Sendeimpulses variieren. Dies ist insbesondere beim Übergang von einem Entfernungs­ bereich auf einen anderen Entfernungsbereich der Fall. In­ folge dieser nicht vorhersagbaren Verzögerungsdifferenz kann es vorkommen, daß die Bildablenkung entweder zu früh oder zu spät beginnt, so daß Ziele mitunter mit ungenauen und ausgefransten Kanten abgebildet werden. Bei der Radar­ anlage, die für die Zusammenarbeit mit dem hier angegebenen Betriebsüberwachungssystem ausgelegt ist, wurde diese Schwierigkeit beseitigt. Der Sender/Modulator 118 erzeugt zu Beginn jedes Sendeimpulses einen MTR-Quittungsimpuls. Dieser MTR-Quittungsimpuls, der dem Zeitsignalgenerator 144 zugeführt wird, markiert den Beginn der Ablenkung für die einzelnen Video-Signalverarbeitungsschaltungen in der An­ zeigeeinheit 140. Da der MTR-Quittungsimpuls genau mit dem Beginn jedes Radarsendeimpulses zusammenfällt, ist die Ab­ bildungsgenauigkeit zwischen benachbarten Ablenklinien auf dem Bildschirm außerordentlich hoch. Daher werden die tat­ sächlichen Formen der Ziele genau wiedergegeben, ausgefrans­ te Kanten, wie sie durch ungenaue Synchronisation des Start­ zeitpunktes der Bildschirmablenkung mit dem tatsächlichen Sendeimpuls verursacht werden können, treten nicht auf.

Der Sender/Modulator 118 erzeugt ferner ein im folgenden als STC-Signal bezeichnetes Empfindlichkeit-Zeitsteuerungs­ signal, durch welches die Verstärkung des Empfängers 120 beeinflußt wird. Bekanntlich dient das STC-Signal zur Ver­ änderung der Verstärkung des Empfängers 120 während der Zeitintervalle zwischen zwei Radarsendeimpulsen. Für Echo­ empfangssignale von nahegelegenen Zielen wird die Verstär­ kung verringert. Damit wird die Verstärkerschaltung des Emp­ fängers 120 vor Überlastung durch die starken Signale nahe­ gelegener Ziele oder durch örtliche Interferenzen geschützt und man erhält eine Anzeige mit im wesentlichen konstanter Bildbrillanz.

Das an dem Ausgang des Empfängers 120 erzeugte analoge Vi­ deosignal wird in der Anzeigeeinheit 140 mit Hilfe eines Analog-Digital-Wandlers 148 in eine serielle Folge digi­ taler Daten umgeformt. Die Abtastrate, mit der dem analo­ gen Videosignal die zu digitalisierenden Signalproben ent­ nommen werden und die Zeitdauer vom Beginn des Radarsende­ impulses, während der das analoge Videosignal digitali­ siert wird, sind von dem eingestellten Entfernungsbereich abhängig. Für kürzere Entfernungen werden eine höhere Ab­ tastrate und eine kürzere Zeitspanne verwendet.

Das digitalisierte Videosignal wird - von Taktimpulsen des Zeitsignalgenerators 144 gesteuert - in einen digitalen Video-Datenspeicher 150 eingeschrieben. Der digitale Vi­ deo-Datenspeicher speichert das digitale Videosignal eines vollständigen Zwischenimpulsintervalls. Der Speicherbereich, in dem das Signal eingespeichert wird, hängt selbstverständlich von dem eingestellten Entfernungsbereich ab. Während eines zweiten Zeitintervalls, das ebenfalls durch Taktimpulse des Zeitsignalgenerators 144 bestimmt ist, wird das digitale Vi­ deosignal aus dem digitalen Video-Datenspeicher 150 ausgele­ sen und auf einer Kathodenstrahlröhre 172 abgebildet. Das zweite Zeitintervall kann entweder größer oder kleiner oder aber genau so groß sein wie das erste Zeitintervall, in wel­ chem das Video-Signal in den digitalen Video-Datenspeicher 150 eingelesen wird. Das Auslesen findet vorzugsweise unmit­ telbar im Anschluß an das erste Zeitintervall und vor Beginn des nächstfolgenden Radarzyklus statt. Bei einer bevorzug­ ten Ausführungsform ist das zweite Zeitintervall im wesent­ lichen konstant und von dem ersten Zeitintervall unabhängig. Durch diese konstante Auslesezeit ist auch die Schreib- oder Ablenkgeschwindigkeit des Elektronenstrahls der Kathoden­ strahlröhre 172 konstant, so daß die Anzeige unabhängig von dem eingestellten Radar-Entfernungsbereich eine konstante Intensität besitzt. Bei kurzen Entfernungen ist das zweite Zeitintervall, in welchem die digitalen Signale aus dem di­ gitalen Video-Datenspeicher 150 ausgelesen und angezeigt wer­ den, wesentlich größer als das Zeitintervall, in dem die Si­ gnale eingelesen werden. Wegen dieses relativen Anwachsens des Zeitintervalls ist die Geschwindigkeit, mit der der Elek­ tronenstrahl der Kathodenstrahlröhre 172 das Videosignal schreibt, kleiner als die, mit der es empfangen wird. Daher ist die Helligkeit der Anzeigefläche bei kurzen Entfernungs­ bereichen wesentlich größer als bei bekannten Radargeräten.

Eine Interferenzunter­ drückungsschaltung 152 dient zur Eliminierung der von nahe­ gelegenen auf dem gleichen Frequenzband arbeitenden Radar­ sendern verursachten Interferenzerscheinungen. Diese Art von Interferenzen, die durch den Empfang der Sendeimpulse nahegelegener Radaranlagen verursacht wird, erscheint auf der Anzeigefläche als eine vom Zentrum des Bildschirms ra­ dial nach außen laufende mehrarmige Spirale. Die Interfe­ renzunterdrückungsschaltung 152 löscht diese Art von Inter­ ferenzerscheinungen im wesentlichen aus, ohne die Darstel­ lung gewünschter Ziele auf dem Bildschirm merklich zu be­ einträchtigen. Auf einer Steuertafel 146 befindet sich ein Schalter, mit dem die Bedienungsperson die Interferenzun­ terdrückungsschaltung 152 nach Belieben ein- und ausschal­ ten kann. Nach dem Ausgang der Interferenzunterdrückungs­ schaltung 152 erscheinende Videosignale werden über einen Vi­ deosummierer 160 einem Videoverstärker 166 zugeführt.

Die Anordnung besitzt eine Schaltung 154 zur Bildung vari­ abler Entfernungsmarken. Diese liefert bei jeder Ablenkung des Elektronenstrahls ein Videoausgangssignal in Form eines kurzen Impulses. Hierdurch wird auf dem Bildschirm eine kreisförmige Entfernungsringmarke abgebildet, deren Ab­ stand vom Zentrum durch Einstellung eines Entfernungsmar­ kenreglers 156 wählbar ist. Der Entfernungsmarkenregler 156 kann ein Bestandteil der Steuertafel 146 sein. Eine Anzeigevorrichtung 158 erlaubt das digitale Auslesen des Zieles, auf welches die variable Entfernungsmarke einge­ stellt ist. Das Videoausgangssignal der Schaltung 154 zur Bildung variabler Entfernungsmarken wird über den Video­ signalsummierer 160 zum Videoverstärker 166 zugeführt. Der Zeitsignalgenerator 144 liefert Taktsignale und andere Zeit­ signale, die für verschiedene Schaltkreise der Anzeigeein­ heit 140 verwendet werden. Ein interner Oszillator in dem Zeitsignalgenerator 144 erzeugt Taktimpulse mit vorbestimm­ ter Periodendauer. Der Synchrogeber 112 erzeugt jedesmal, wenn der Antennenstrahl mit der Vorwärtsrichtung des Schif­ fes zusammenfällt, einen Kopfimpuls. Dieser wird in das Zeitschema der von dem Oszillator in dem Zeitsignalgenera­ tor 144 erzeugten Taktimpulse eingepaßt und als Videoim­ puls über den Videosignalsummierer 160 dem Videoverstär­ ker 166 zugeführt. Er erzeugt auf dem Bildschirm eine Mar­ ke, die der Bedienungsperson anzeigt, wenn der Antennen­ strahl den Schiffsbug passiert. Der Zeitsignalgenerator 144 erzeugt ferner das MTR-Trigger-Signal als eine Impulsfolge mit vorbestimmten festen Intervallen, die von der Entfer­ nungsbereichseinstellung abhängen, die von der Steuertafel 146 übertragen wird. Das MTR-Quittungssignal des Sender/Mo­ dulators 180 dient dem Zeitsignalgenerator 144 zur Erzeu­ gung eines Ablenk-Torsignals. Es handelt sich hierbei um ein logisches Signal, das während der Zeitspanne, in der Videosignale empfangen werden, einen hohen oder aktiven Pegelwert annimmt. Das Abtast-Torsignal wird in diesen ak­ tiven Zustand gesteuert, sobald das MTR-Quittungssignal empfangen wird. Am Ende der genannten Zeitspanne, die von der gewählten Entfernungsbereichseinstellung abhängt, nimmt es seinen niedrigen oder inaktiven Pegelwert an. Auf der Steuertafel 146 sind die verschiedenen durch die Bedienungs­ person betätigbaren Steuerelemente angebracht, die dazu die­ nen, die verschiedenen Schaltkreise der Radaranlage einzu­ stellen bzw. ihren Betriebszustand zu bestimmen. Es ist eine Entfernungsbereichssteuerung vorgesehen, die die größte Ziel­ entfernung bestimmt, die noch angezeigt werden soll. Diese Entfernung entspricht der Entfernung an den Rändern des Bild­ schirms der Kathodenstrahlröhre 172. Ferner sind Ein-Ausschal­ ter vorgesehen für die Steuerung der MTR-Stromversorgungsein­ heit 122, den Antriebsmotor 106 für das Antennenteil 104 (über die MTR-Stromversorgungseinheit 122), die Interferenzunterdrüc­ kungsschaltung 152, die Schaltung 154 zur Bildung variabler Entfernungsmarken und die Stromversorgungseinheit 171 für die Anzeigeeinheit. Ferner ist ein weiterer Schalter vorge­ sehen, mit dem wahlweise die Richtung, in die das Schiff weist, oder die Nordrichtung am oberen Ende des Bildschirms dargestellt wird.

Um eine Anzeige zu erzeugen, bei der nicht die Richtung des Schiffsbuges, sondern die Nordrichtung am oberen Ende des Bildschirms abgebildet wird, modifiziert eine Schaltung 142 zur Nordstabilisierung die von dem der Radarantenne zugeordne­ ten Synchrogeber 112 gelieferten Signale, bevor sie einer Schaltung 162 zur Positionierung der Anzeige zugeführt wer­ den. Andernfalls, d. h. dann, wenn der Schiffsbug am oberen Ende des Bildschirms abgebildet werden soll, werden die Si­ gnale des Synchrogebers 112 der Radarantenne unmittelbar der Schaltung 162 zur Positionierung der Anzeige zugeführt. Die Schaltung 162 zur Positionierung der Anzeige nimmt die Aus­ gangssignale des Synchrogebers 112 oder der Schaltung 142 zur Nordstabilisierung in Form modulierter Sinus- und Kosi­ nusschwingungen auf und erzeugt aus ihnen für jede Strahl­ ablenkung Gleichspannungssignale, welche X- und Y-Ablenk­ teilsignale darstellen. Ein Ablenkspannungsgenerator 164 erzeugt zeitlich linear ansteigende X- und Y-Ablenkspannun­ gen, deren maximale Amplituden durch die von der Schaltung 162 zur Positionierung der Anzeige gelieferten Gleichspan­ nungssignale bestimmt sind. Die Erzeugung der beiden zeit­ lich linear ansteigenden Ablenkspannungen beginnt in einem Zeitpunkt, der durch den Anfang des verzögerten Ablenktor­ signals der Interferenzunterdrückungsschaltung 152 markiert ist, der seinerseits durch Verzögerung des Ablenktorsignals um eine oder mehrere Taktperioden erzeugt wird. Diese Ver­ zögerungszeit ist erforderlich, damit die Interferenzunter­ drückungsschaltung 152 wirksam werden kann. Die X- und Y- Ablenkspannungen werden nach Verstärkung in dem X- und Y- Ablenkverstärker 168 den X - bzw. Y-Ablenkspulen zugeführt und lenken in bekannter Weise den Elektronenstrahl der Katho­ denstrahlröhre 172 ab. Das Ausgangssignal des Videoverstär­ kers 166 wird der Kathode 176 der Kathodenstrahlröhre 172 zugeführt und moduliert die Intensität des Elektronenstrahls.

Die Hochspannung für die Beschleunigungskathode der Katho­ denstrahlröhre 172 sowie alle anderen Betriebsspannungen für die verschiedenen Schaltkreise der Anzeigeeinheit 140 einschließlich der Vorspannungen und Betriebsspannungen für die in ihr enthaltenen logischen Schaltkreise werden von der Stromversorgungseinheit 171 der Anzeigeeinheit geliefert. Diese Stromversorgungseinheit 171 ist - ebenso wie die MTR- Stromversorgungseinheit 122 - vorzugsweise als geschaltete Stromversorgung ausgebildet, die an ihren Ausgängen eine Vielzahl unterschiedlicher Spannungen mit dem erforderli­ chen Leistungsvermögen erzeugt. Die Schaltfrequenz der bei­ den Stromversorgungseinheiten 171 und 122 ist so gewählt, daß sie einen Mittelwert bildet zwischen der durch den Zeit­ signalgenerator 144 in Übereinstimmung mit der Entfernungs­ bereichseinstellung bestimmten Impulsfolgefrequenz und der Rate, mit der das analoge Videosignal von dem Analog-Digi­ tal-Wandler 148 digitalisiert wird. Dadurch, daß die Strom­ versorgungseinheiten mit einer zwischen der Impulsfolgefre­ quenz und der Digitalisierungsrate liegenden Schaltfrequenz betrieben werden, werden Interferenzerscheinungen eliminiert.

In Fig. 3 ist das Radarsystem 100 mit seiner Radarantenne 101 und dem Bildschirm 173 der Anzeigeeinheit noch einmal angedeu­ tet. Auf dem Bildschirm 173 ist ein keilförmiges Muster 174 dargestellt, das in Abhängigkeit eines von einem akti­ ven Ziel abgegebenen Signales erscheint. Dieses aktive Ziel wird von einem in Fig. 3 dargestellten mit 200 bezeichne­ ten Betriebsüberwachungssystem gebildet. Die Radar­ antenne 101 strahlt eine Reihe von Impulsen in den Raum. Die Antenne 202 des Betriebsüberwachungssystems ist so angebracht, daß sie eine Signalprobe dieser ausgestrahlten Impulse empfängt. Im vorliegenden Beispiel ist das Betriebsüberwachungssystem unmittelbar an der Tragkon­ struktion der Radarantenne befestigt. Die Impuls-Signalpro­ ben, die - wie in Fig. 4 dargestellt - im S-Band oder im X-Band liegen, werden über den Hauptarm eines Richtungskopp­ lers 204 und eine Dämpfungsschaltung 206 einem Detektor 208 zugeführt. Die Dämpfungsschaltung 206 dient dazu, den Pegel des ankommenden Signals so zu reduzieren, daß der Detektor 208 nicht überlastet wird, und unerwünschte Wechselwirkung zwischen dem Detektor 208 und dem Richtungskoppler 204 zu vermeiden. Der Richtungskoppler 204, die Dämpfungsschaltung 206 und der Detektor 208 sind so ausgelegt, daß sie in bei­ den für Schiffradar verwendeten Frequenzbändern, d. h. im S-Band und im X-Band arbeiten können. Selbstverständlich können auch solche Komponenten verwendet werden, die nur in einem Frequenzband, dem S-Band oder dem X-Band arbei­ ten können. In diesem Fall müssen getrennte Betriebsüber­ wachungssysteme für die einzelnen Frequenzbänder vorge­ sehen sein, in denen die betreffende Radaranlage arbeitet. Der Ausgang des Detektors 208 ist mit einer Schwellwertschal­ tung in Gestalt eines Vergleichers 210 verbunden. Dieser dient dazu, das Ausgangssignal des Detektors 208 mit einer Referenzspanung zu vergleichen. Wenn das Ausgangssignal diese Referenzspannung übersteigt, lie­ fert der Vergleicher 210 ein Signal an eine Torschaltung 212, das zur Aktivierung des Betriebsüber­ wachungssystems dient, derart daß diese ein Antwortsignal erzeugt. Der Richtungskoppler 204 führt einen Teil des Eingangssi­ gnals der Antenne 202 zu einem Mischer 214, der sowohl im S-Band als auch im X-Band arbeiten kann. In diesem Mischer 214 wird das Eingangssignal mit dem von einem spannungsgesteuerten Lokaloszillator 216 gelieferten Signal des S-Bandes ge­ mischt, wenn die zugehörige Radaranlage 100 im S-Band ar­ beitet. Wenn sie hingegen im X-Band arbeitet, wird das Ein­ gangssignal der Antenne 202 mit der dritten Harmonischen des von dem Lokaloszillator 216 gelieferten Signals ge­ mischt. Diese dritte Harmonische wird in dem Mischer 214 erzeugt. Das Ausgangssignal des Lokaloszillators 216 wird dem Mischer 214 über einen Isolator 219 und den Richtungs­ koppler 204 zugeführt. Der Isolator 219 dient zur Vermei­ dung einer Fehlanpassung des Mischers 214, während der Rich­ tungskoppler 204 einen direkten Pfad zu dem Mischer 214 bildet. Das Ausgangssignal des Mischers 214 ist ein Zwi­ schenfrequenzsignal. Dieses Signal wird über einen von einem Feldeffekttransistor gebildeten Schalter 217 weitergeleitet, der bei dieser Zwischenfrequenz arbeiten kann und rasch zwi­ schen niedrigem und hohem Dämpfungszustand umschaltbar ist. Anschließend wird das Zwischenfrequenzsignal in Verstärkern 218, 220 und 221 verstärkt und einer Diskriminatorschaltung 222 zuge­ führt. Diese beinhaltet zwei einfach abgestimmte Filter ge­ ringer Güte, denen positive und negative Detektoren nachge­ schaltet sind. Die Ausgangssignale dieser Detektoren werden summiert und einem Operationsverstärker zugeführt, der eine Spannungs-Frequenz-Charakteristik bildet, die einen steilen Übergang bei 115 MHz besitzt, was einem großen Spannungs- Frequenz-Verhältnis entspricht, und die außerdem positive und negative Ausläufer besitzt, die sich weit genug erstrec­ ken, um die Zwischenfrequenz von den durch die Frequenzspe­ zifikationen des Radar-Magnetrons gegebenen Grenzen einzu­ fangen, ohne daß eine Ablenkschaltung für das Suchen und Ver­ riegeln notwendig ist. Die Steilheit wird durch den Verstär­ kungsfaktor des Operationsverstärkers bestimmt, während die Übergangsfrequenz durch die Überlappung der Durchlaßbereiche der beiden Filter bestimmt ist. Mit nicht mehr als 10% der während jeder Umdrehung der Radarantenne verfügbaren Impuls­ zahl wird die Zwischenfrequenz eingefangen und die (weiter unten noch näher beschriebene) Regelschaltung zur automati­ schen Frequenzsteuerung, die im folgenden kurz als AFC-Schlei­ fe bezeichnet wird, derart verriegelt, daß die Zwischenfre­ quenz bei der im Nulldurchgang der Diskriminatorschaltung 222 ent­ sprechenden Frequenz liegt. Am Ausgang der Diskriminatorschaltung 222 wird ein Gleichspannungssteuersignal zur Frequenzsteu­ erung des Lokaloszillators 216 erzeugt. Durch sie wird die AFC-Schleife vervollständigt, die die Zwischenfrequenz in bekannter Weise auf dem den Nullduchgang des Diskrimi­ nators entsprechenden Wert hält. Eine Signalprobe des an dem Eingang der Diskriminatorschaltung 222 anliegenden Zwischenfrequenz­ signals wird über ein Bandpaßfilter 224 einem Detektor 226 zugeführt. Die beiden letztgenannten Schaltungseinheiten bilden gemeinsam eine Frequenzbestätigungsschaltung 227, deren Wirkungsweise aus der folgenden Beschreibung hervor­ geht. Die Frequenzbestätigungsschaltung 227 veranlaßt das Betriebsüberwachungssystem 200 zur Erzeugung eines Ant­ wortsignals dann und nur dann, wenn die AFC-Schleife die Frequenz des Antwortsignals in das Frequenzband des zuge­ ordneten Radarempfängers gesteuert hat. Andernfalls, d. h. dann, wenn der Ausgang des Detektors 226 kein Signal an die Schaltmittel in der Form des UND-Gliedes 212 anlegt, ist die Erzeugung von Antwortsignalen durch das Betriebsüberwachungssystem 200 verhindert. Falls hingegen an den Schaltmitteln 212 ein Steuersignal der Vergleichsein­ richtung 210 und ein Ausgangssignal der Frequenzbestä­ tigungsschaltung 227 anliegen, erzeugt sie ein Ausgangssi­ gnal an einem der beiden Eingänge eines UND-Gliedes 228, dessen zweitem Eingang ein Aktivierungssignal der Ra­ darfrequenz auf der Leitung 229 zugeführt wird, die bei nor­ malem Betrieb ständig dort anliegt. Dieses Aktivierungssi­ gnal kann jedoch abgeschaltet werden, wenn die zugeordnete Radaranlage im automatischen Zielverfolgungs-Betrieb arbei­ tet. Damit wird verhindert, daß das Betriebsüberwachungssystem Antwortsignale liefert, wenn diese Antwortsignale die Wirkung der Radaranlage in dieser Betriebsart beeinträch­ tigen. Das Signal des UND-Gliedes 212 und das genannte Akti­ vierungssignal, die an den Eingängen des UND-Gliedes 228 an­ liegen, erzeugen an dessen Ausgang ein Trigger-Signal für Impuls­ erzeugungsmittel 230 bekannter Art, die ein Ausgangssignal 223 liefern, das eine Dauer von beispiels­ weise 244 µs besitzt, die der gewünschten Signaldauer des Ant­ wortsignals des Betriebsüberwachungssystems entspricht. Dieses Signal wird über die Leitung 223 einem Rechteckgene­ rator 234 als weiterem Impulserzeugungsmittel zugeführt. Die Impulserzeugungsmittel 230 liefern fer­ ner Ausgangssignale 232 an die Leitungen 404 und 406. Diese Ausgangssignale werden dem Feldeffekt-Schalter 217 bzw. den Zwischenfrequenzverstärkern 218, 220 und 221 zugeführt und dienen zum Schalten bzw. zur Steuerung des Verstärkungsgra­ des. Der Rechteckgenerator 234 erzeugt eine im wesentlichen rechteckförmige Schwingung 237, die aus einer Reihe von Im­ pulsen mit beispielsweise 6,1 µs Impulsdauer und Pausendau­ er besteht. Wenn diese Impulse von der zugeordneten Radar­ anlage als Antwortimpulse des Betriebsüberwachungssystems empfangen werden, bilden sie auf dem Bildschirm der Rund­ sichtanzeige Bänder oder Bereichsringe, die in einem keil­ förmigen Feld des Bildschirms liegen (Fig. 5). Diese Bän­ der stellen ein gut unterscheidbares Testmuster 174 auf der Rundsichtanzeige 173 dar, sie bestehen aus hellen Bogen- oder Kreisringstücken 175 von etwa eineinhalb Meilen "Dauer", die jeweils durch Intervalle von etwa eineinhalb Meilen unter­ brochen sind und die sich bis etwa zwanzig Meilen fortset­ zen. Da die größte Impulsfolgefrequenz vorzugsweise 3600 Hz mit einem Zwischenimpulsintervall von 22,7 Meilen beträgt, ist das Auftreten von "second-time-around"-Antwortsignalen, Signalen also, die einer Entfernung entsprechen, die größer ist als die der Impulsfolgefrequenz der Radaranlage entspre­ chende Entfernung, mit Sicherheit vermieden. Das rechteck­ förmige Ausgangssignal des Rechteckgenerators 234 schaltet den Zwischenfrequenzoszillator 238 wechselnd ein und aus und erzeugt eine entsprechende Folge von Zwischenfrequenzaus­ gangsimpulsen mit einer Frequenz von beispielsweise 115 MHz, die im wesentlichen der Übergangsfrequenz der Diskriminatorschaltung 222 in der AFC-Schleife gleich ist. Diese Impulse werden in herkömmlichen Verstärkern 240 und 242 verstärkt. Jedem die­ ser Verstärker wird von einer üblicherweise in der Nähe der Radaranlage angeordneten Schaltung 330, die zum Umschalten zwischen "Betrieb" und "Eichen" dient, getrennt ein Signal zur Steuerung des Verstärkungsfaktors zugeführt. Das Zwi­ schenfrequenzausgangssignal des Verstärkers 242 wird dem Mischer 214 zugeführt. Gleichzeitig ist der FET-Schalter 217 in seinen nichtleitenden Zustand gesteuert, und die Zwischenfrequenzver­ stärker 218, 220 und 221 sind unwirksam geschaltet, da das 244 µs andauernde Signal 232 der Impulserzeugungsmittel 230, wel­ che das Antwortintervall des Betriebsüberwachungssystems bestimmen, als Schalt- bzw. Deaktivierungssignal an den Lei­ tungen 404 bzw. 406 anliegt. Dadurch ist verhindert, daß das Antwortsignal des Verstärkers 242 in die AFC-Schleife ein­ dringt und deren Frequenz bestimmt.

In dem Mischer 214 wird das Zwischenfrequenzausgangssignal des Verstärkers 242 mit dem im S-Band liegenden Signal des Lokaloszillators 216 gemischt, wenn die zugehörige Ra­ daranlage im S-Band arbeitet, und mit der in dem Mischer 214 erzeugten dritten Harmonischen des Signals des Lokalos­ zillators, falls die zugehörige Radaranlage im X-Band arbei­ tet. Das Ergebnis ist ein auf der Leitung 244 auftretendes Ausgangs-Seitenbandsignal, das dieselbe Frequenz hat, wie der Radarsender, also entweder im S-Band oder im X-Band liegt. In Fig. 4 sind diese Signale 245 bzw. 247 dargestellt. Das Signal wird über den Richtungskoppler 204 der Antenne 202 zu­ geführt und ausgestrahlt. Es wird von der Radarantenne 101 empfangen, in dem Radarsystem 100 verarbeitet und als ein gut unterscheidbares Antwortmuster 174 auf der Rundsicht­ bildfläche 173 angezeigt.

Der Betrieb des Richtungskopplers 204, des Detektors 208 und des Mischers 214 bei zwei Frequenzen macht sich in neuarti­ ger Weise den Umstand zunutze, daß die Frequenz des X-Bandes, auf den Schiffsradaranlagen arbeiten, etwa dreimal so groß ist, wie die Frequenz des entsprechenden S-Bandes. Infolge­ dessen können die Abmessungen der genannten drei Mikrowel­ lenkomponenten, die im wesentlichen einem Viertel der Wel­ lenlänge entsprechen, wenn sie für den Betrieb auf dem S- Band bestimmt sind, auf drei Viertel der Wellenlänge des X-Bandes getrimmt werden. Diese frequenzbestimmenden Dimen­ sionen entsprechen einem ungeradzahligen Vielfachen eines Viertels der Wellenlänge, wenn die drei genannten Komponen­ ten in der weiter unten beschriebenen Weise betrieben wer­ den.

Fig. 6 zeigt eine Darstellung der drei Mikrowellenkomponen­ ten, wobei die wesentlichen Viertelwellenabmessungen in dem Richtungskoppler 204, dem Detektor 208 und dem Mischer 214, die als gedruckte Mikrowellenschaltungen ausgebildet sind, erkennbar sind. Infolge dieser Gestaltung sind sie für den Betrieb in den beiden Schiffsradarbändern geeignet, ohne daß irgendwelche Justierungen der Komponenten notwendig sind und ohne daß zwei getrennte Gruppen dieser Komponenten auf­ gewendet werden müssen. Zur Erläuterung sei angenommen, daß beispielsweise ein Signal des S-Bandes auf der Übertragungs­ leitung 246 eintrifft. Diese Übertragungsleitung 246 besteht aus einem metallischen Leiter, der durch eine dielektrische Schicht von im wesentlichen gleichförmiger Dicke von einer darunterliegenden (nicht dargestellten) metallischen Grund­ platte getrennt ist, wobei die Breite des metallischen Lei­ ters so gewählt ist, daß sich ein Wellenwiderstand von 50 Ohm ergibt. Der Richtungskoppler 204 besteht aus zwei der­ artigen Übertragungsleitungen 256 und 258, die mit einer Kopplungslänge zueinander parallel laufen, die einem unge­ radzahligen Vielfachen einer Viertelwellenlänge entspricht. Sie sind in diesem Kopplungsbereich durch eine Lücke von­ einander getrennt, deren Breite beispielsweise 0,1 mm be­ trägt, woraus sich eine Kopplung von 10 dB ergibt. Die Län­ ge des Kopplungsabschnittes ist bei der Darstellung in Fig. 6 so bemessen, daß sie einer Viertelwellenlänge des S-Bandes und einer Dreiviertelwellenlänge des X-Bandes entspricht. Hieraus ergibt sich der Vorteil, daß der Richtungskoppler ohne Änderung für beide Frequenzbänder von Schiffsradaran­ lagen verwendet werden können. Die Hauptausgangsleitung des Richtungskopplers 248 ist über ein Dämpfungsglied 206, das auf seiner der Übertragungsleitung zugewandten Oberfläche ein dünnes Blatt aus dielektrischem Material mit einem dün­ nen Überzug aus absorbierendem Material besitzt, mit einem Detektor 208 verbunden, der eine Diode 260 enthält, die mit einem Anschluß mit der Grundplatte verbunden ist. Das gleich­ gerichtete Ausgangssignal der Diode wird über Streifenleiter 262 und 264 zu einer Ausgangsklemme 263 geführt. Die Breite der Streifenleiter 262 und 264 beträgt etwa ein Sechstel der 50-Ohm-Leitung, woraus sich ein hoher Wellenwiderstand er­ gibt, der in Verbindung mit dem niedrigen Wellenwiderstand der beiden Viertelwellen-Abschnitte 266 und 268 eine Hoch­ frequenz-Drossel bildet, die an der Diode 260 wie ein offe­ ner Schaltkreis wirkt und damit eine Übertragung der Hoch­ frequenzenergie zu der Klemme 263 verhindert. Damit die Län­ ge der Übertragungsleitungen 262, 266 und 268 einem ungerad­ zahligen Vielfachen einer Viertelwellenlänge entspricht, ist sie so dimensioniert, daß ihre Länge ein Viertel der Wellen­ länge im S-Band und damit drei Viertel der Wellenlänge im X-Band hat, so daß die von ihnen gebildete Hochfrequenzdros­ sel in beiden Schiffsradarbändern wirksam ist.

Dem Diodenmischer 214 wird über eine 50-Ohm-Leitung 244 das Signal des Lokaloszillators 216 unter Zwischenschaltung eines S-Band-Isolators 219, beispielsweise eines Ferrit-Iso­ lators bekannter Art, sowie das auf der Leitung 246 anstehen­ de Signal über den Richtungskoppler 204 zugeführt. Die Lauf­ richtung des Signals auf der Leitung 258 ist derjenigen des Signals auf der Leitung 256 entgegengesetzt. Die beiden Si­ gnale werden in der Diode 268 gemischt und liefern ein Zwischenfrequenzausgangssignal. Die Streifenleiter 252 und 269, die einen großen Wellenwiderstand besitzen, führen das Zwischenfrequenzausgangssignal von der Diode 268 zu der Zwischenfrequenz-Eingangs-/Ausgangsklemme 270. Der Mischer 214 umfaßt ferner eine fächerförmig ausgebildete sich konisch verjüngende Leitung 254 mit niedrigem Wellen­ widerstand, die mit dem Eingang der Diode 268 über die hochohmige Leitung 252 verbunden ist, und die ebenfalls aus einem dünnen metallischen Leiter besteht, der von der Grundplatte durch das dielektrische Substrat getrennt ist und einen Viertelwellentransformator bildet, der den von sei­ nem äußeren bogenförmigen Rand gebildeten offenen Stromkreis in einen kurzgeschlossenen Stromkreis an dem Verbindungspunkt der beiden Streifenleiter 252 und 269 transformiert und da­ mit über den eine Viertelwellenlänge langen Leiter 252 einen offenen Stromkreis an der Diode 268 darstellt. Die aus den Leitern 252 und 254 bestehende Hochfrequenzdrossel und die aus den Leitern 262, 266 und 268 bestehende Hochfrequenzdrossel haben jeweils die Funktion, Hochfre­ quenzenergie von den Gleichspannungs- bzw. Zwischenfre­ quenz-Ausgangsklemmen 263 bzw. 270 fern zu halten und kön­ nen - falls der Raum es erlaubt - gegeneinander ausgetauscht werden. Beide Hochfrequenzdrosseln sind gleichermaßen für Zweifrequenzbetrieb geeignet, in dem sie sowohl S-Bandsi­ gnale als auch X-Bandsignale, die auf den Leitungen 244 und 248 auftreten oder in der Diode 268 erzeugt werden, von den Eingangs-Ausgangsanschlüssen 270 bzw. 263 fernhalten.

Damit machen sich der Richtungskoppler 204, der Detektor 208 und der Mischer 214 den an sich unerwünschten Umstand, daß die Elemente bei einer ungeradzahligen Harmonischen der fundamentalen S-Band-Frequenz ansprechen, zunutze, um auch im X-Band betrieben werden zu können, ohne daß getrennte Komponenten für jedes der beiden Frequenzbänder benötigt werden.

Fig. 7 zeigt die Diskriminatorschaltung 222. Sie be­ inhaltet einen Hochpaß und einen Tiefpaß, die durch ein Paar äquivalenter Ausgänge des Begrenzungsverstärkers 221 ge­ speist werden. Diese Bandpässe beinhalten LC-Schaltungen oder Resonanzkreise mit den Querkapazitäten 272 und 274, abstimmbare Längska­ pazitäten 276 und 278 sowie Querinduktivitäten 280 und 282. Die Längs- bzw. Queranordnung der Kondensatoren 272, 276 und 277, 278 transformiert den niedrigen Ausgangswiderstand des Begrenzungsverstärkers 221 auf einen höheren Wert, so daß die Güte der Resonanzkreise einer 3-dB-Bandbreite von etwa 20 MHz entspricht. Sie eignen sich damit für den vergleichsweise großen Frequenzbereich, in dem das Zwi­ schenfrequenzeingangssignal liegen kann, bevor die AFC- Schleife verriegelt ist. Der Hochpaß ist mit der Anode einer als Detektorelement wirkenden Diode 284 verbunden, die ein hohes Vorwärts- Rückwärts-Widerstandsverhältnis besitzt, beispielsweise einem Exemplar der Type 1N5711. Diese ist so gepolt, daß an einem nachgeschalteten Kondensator 288 eine negative Gleichspannung auftritt. Der Tiefpaß ist mit der Kathode einer anderen als Detektorelement wirkenden Diode 286 derselben Bauart verbun­ den, die so gepolt ist, daß an dem nachgeschalteten Kon­ densator 290 eine positive Spannung auftritt. Die Spannun­ gen an den Kondensatoren 288 und 290 addieren sich in dem Schaltungspunkt 292 über zwei hochohmige Widerstände 294 und 296, deren Widerstandswert beispielsweise 10 Megaohm beträgt, die in Verbindung mit dem hohen Vorwärts-Rück­ wärts-Widerstandsverhältnis der als Detektoren verwende­ ten Schottky-Dioden einen Schaltkreis mit großer Zeitkon­ stante bilden, so daß die Spannung an dem Schaltungspunkt 292 während der Zwischenimpulsintervalle im wesentlichen konstant bleibt. Der Hochpaß und der Tiefpaß sind durch die Kondensatoren 276 und 278 so abgestimmt, daß ihre Durch­ laßbereiche 303 und 305 (Fig. 8A) einander überlappen. Die gleichgerichteten Ausgangssignale 307 und 309 der Detektor­ dioden sind in Fig. 8B dargestellt. Die Summe 311 dieser beiden Spannungen, die an dem Schaltungspunkt 292 auftritt, ist in Fig. 8C dargestellt. Diese Summenspannung 311 wird dem Eingang der Operationsverstärker 298 und 300 zugeführt. Es handelt sich bei Operationsverstärkern um Typen, die mit hoher Eingangsimpedanz arbeiten, deren Verstärkungsgrad kei­ ner merklichen Drift unterliegt und so groß ist, daß an ihrem Ausgang auf der Leitung 382 die in Fig. 8D dargestellte Fre­ quenzabhängigkeit erzeugt wird. Diese Kurve besitzt einen großen Fangbereich, der den breiten flachen Ausläufern 313 und 315 oberhalb und unterhalb des Nulldurchganges entspricht, sowie ein großes Spannungs-Frequenzverhältnis, das der gro­ ßen Steilheit im Bereich des Nulldurchganges entspricht. So­ mit stellt die Schaltung eine neuartige Einrichtung zur Aus­ dehnung der impulsförmigen Eingangssignale und zur Verriege­ lung der AFC-Schleife über einen großen Eingangsfrequenzbe­ reich dar, ohne daß eine Such- und Verriegelungsschaltung verwendet wird.

Im folgenden sei anhand von Fig. 9 in Verbindung mit Fig. 3 die Frequenzbestätigungsschaltung 227 beschrieben. Diese Schaltung stellt sicher, daß das UND-Glied 112 (Fig. 3) nur dann aktiviert und damit die Betriebsüberwachungsanordnung nur dann zur Abgabe eines Antwortsignals veranlaßt wird, wenn das Zwischenfrequenzsignal des Begrenzungsverstärkers 221 in der AFC-Schaltung mit der Frequenz des Zwischenfrequenzos­ zillators 238, der das Antwortsignal erzeugt, verriegelt ist.

Wenn die Radarantenne rotiert, rastet die AFC-Schaltung des Betriebsüberwachungssystems bei jeder Umdrehung ein, wenn die Radarantenne auf die Antenne des Betriebsüberwachungssystems gerichtet ist. Während der Restzeit hingegen ist die AFC-Schaltung nicht an die Radarfrequenz gebunden. Wenn das Betriebsüberwachungssystem 200 ein Signal von der Radar­ antenne 101 empfängt, ist eine endliche Anzahl von der Radarim­ pulsen erforderlich, bevor die AFC-Schaltung einrastet. Bei normalem Betrieb überschreitet das von dem Detektor der Schal­ tung nach Fig. 3 gelieferte Signal den Schwellenwert der Schwellwertschaltung 210, so daß dem UND-Glied 212 über die Leitung 213 ein Eingangssignal zugeführt wird, bevor die AFC-Schaltung eingerastet ist. Es ist nun wünschenswert, daß das Betriebsüberwachungssystem kein Antwortsignal liefert, bevor die AFC-Schleife bei der Frequenz einrastet, die der Ausgangsfrequenz des Zwischenfrequenzoszillators 238 ent­ spricht, da die Frequenz des Antwortsignals des Betriebs­ überwachungssystems andernfalls nicht auf der Frequenz des Radarsenders liegt. Für Radaranlagen mit manuell abge­ stimmten Empfängern würde sich nämlich ergeben, daß der Ra­ darempfänger auf diese unkorrekten Antwortsignale abgestimmt werden könnte, die an den Vorder- und Rückkanten des auf dem Radarbildschirm 173 (Fig. 2 und 5) abgebildeten Antwortmu­ sters 174 ungewollte Reaktionen hervorrufen würden. Durch diese ungewollten Signale an den Kanten des Musters würde die Abstimmung erschwert, wenn nicht zuvor das Zentrum des Musters sichtbar wird, das die genaue Abstimmung auf die Radarsendefrequenz anzeigt. Die Frequenzbestätigungsschal­ tung stellt außerdem sicher, daß das Betriebsüberwachungssystem nicht mit "falschen" Frequenzen antwortet, falls die AFC-Schaltung des Betriebsüberwachungssystems nicht kor­ rekt arbeitet oder gar ausfällt.

Im folgenden sei die Wirkungsweise der Frequenzbestätigungs­ schaltung anhand von Fig. 9 erläutert: Vom Ausgang des Be­ grenzungsverstärkers 221 der AFC-Schaltung wird ein Zwischen­ frequenzsignal über einen Widerstand 302 und einen Kondensa­ tor 304 zu einem Parallelschwingkreis übertragen, der aus einer Induktivität 306 und einer Kapazität 308 besteht und mit seiner Resonanzfrequenz auf die Frequenz des Zwischen­ frequenzoszillators 238 abgestimmt ist. Falls die Eingangs­ frequenz mit der Resonanzfrequenz des Parallelschwingkrei­ ses übereinstimmt, erscheint ein Zwischenfrequenzsignal an der Diode 310, die dieses gleichrichtet und an einem Eingang der Komparatorschaltung 312 ein Gleichspannungssteuersignal erzeugt. Der andere Eingang des Komparators 312 ist mit einer Bezugsspannung verbunden, die mit Hilfe eines Potentiometers 316 auf einen die gewünschte Empfindlichkeit kennzeichnenden Wert eingestellt ist. Das Ausgangssignal der Komparatorschal­ tung 312 liefert über die Leitung 213 ein Signal an das UND- Glied 212, wenn die AFC-Schaltung auf die Frequenz des Zwi­ schenfrequenzoszillators eingerastet ist. Das UND-Glied 212 veranlaßt sodann das Betriebsüberwachungssystem 200 zur Abstrahlung der korrekten Ausgangsfrequenz.

Das Betriebsüberwachungssystem 200 befindet sich in der Nachbarschaft der normalerweise am oberen Ende eines Mastes montierten Radarantenne. Wenn die Betriebsfunktion der Ra­ daranlage überprüft werden soll, wird das Betriebsüberwa­ chungssystem 200 über einen (nicht dargestellten) Schal­ ter eingeschaltet. Falls die Ausgangsleistung des Radar­ senders und die Empfindlichkeit sowie die Abstimmung des Radarempfängers innerhalb vorgegebener Grenzen liegen, er­ scheint auf dem Radarbildschirm 173 das in Fig. 5 darge­ stellte, aus hellen Bogenstücken 175 bestehende Muster 174. Falls das ganze Muster 174 nur schwach oder gar nicht sicht­ bar ist, betätigt die Bedienungsperson bei einer manuell abstimmbaren Radaranlage die Abstimmung des Empfängers so lange, bis ein Testmuster maximaler Helligkeit erscheint. Falls das charakteristische Antwortmuster nicht einstell­ bar ist, liegt die Leitung der Radaranlage unterhalb der vorgegebenen Grenzwerte.

Bei der Erstinstallation muß das Betriebsüberwachungssystem auf die akzeptierbaren Leistungstoleranzgrenzen der Radaranlage geeicht werden. So kann beispielsweise fest­ gesetzt werden, daß die Radarsendeleistung um 5 dB vom Nenn­ wert absinken darf und daß die Empfindlichkeit des Radaremp­ fängers für auf der Senderfrequenz liegende Signale ein­ schließlich der Abstimmeffekte um 10 dB von ihrem Nennwert abweichen darf. Diese beiden Kriterien bilden dann die To­ leranzgrenzen für einen ordnungsgemäßen Betrieb. Falls die Senderleistung und/oder die Empfängerempfindlichkeit außer­ halb dieser Grenzen liegen, muß das von dem Betriebsüberwa­ chungssystem erzeugte Antwortmuster verschwinden. Die Eichung wird in folgender Weise vorgenommen:

Wenn die Radaranlage nach ihrer Installation oder nach einer Überholung, bei der sie unabhängig von dem Betriebs­ überwachungssystem auf vorgegebene Standardwerte einge­ stellt wurde, mit ihrem normalen Leistungspegel arbeitet, werden die Pegel der Vergleichseinrichtung 210 und des Ant­ wortsignals justiert. Dabei wird die Eich- und Steuerschal­ tung 330 (Fig. 3) benutzt, deren Bedienungsorgane sich in der Nähe der Bedienungsorgane der Radaranlage befinden. Zur Eichung wird der Schalter 331 in die Eichposition umgelegt, während das mit den Spannungsquellenanschlüssen 336 und 338 verbundene Spannungsteilerpotentiometer 334 in eine Posi­ tion gebracht wird, bei der der Verstärker 242 sein maxi­ males Ausgangssignal liefert. Das Potentiometer 340, mit­ tels dessen der Verstärkungsgrad eines einem Spannungskom­ parator in der Schwellwertschaltung vorgeordneten Verstär­ kers beeinflußbar ist, wird so lange verschoben, bis sich der Schwellwertpegel auf einem Punkt befindet, bei dem die Betriebsüberwachungsanordnung gerade kein Antwortsignal mehr erzeugt, so daß das charakteristische Antwortmuster 174 auf dem Radarbildschirm 173 verschwindet. Der Schalter 331 wird dann wieder in die Betriebsstellspannung zurückgelegt, wodurch die Referenzspannung der Vergleichseinrichtung 210 so verändert wird, daß der Schwell­ wert um 5 dB niedriger wird, wodurch das Antwortmuster 174 wieder mit voller Helligkeit erscheint. Anschließend wird der Schalter 332 in die Eichstellung gebracht, und das Po­ tentiometer 334 wird derart eingestellt, daß der Verstär­ kungsgrad des Verstärkers 242 sich verringert und die Leucht­ stärke des Antwortsignals 174 auf dem Radarbildschirm 173 ab­ sinkt, bis das Signal schließlich nicht mehr sichtbar ist. Anschließend wird der Schalter 332 wieder in seine Betriebs­ position zurückgelegt, wodurch der Verstärkungsgrad des Zwi­ schenfrequenzverstärkers 240 um 10 dB erhöht wird, so daß das Antwortmuster wieder mit voller Helligkeit erscheint. Da­ mit ist der Eichvorgang beendet. Falls die Ausgangsleistung des Radarsenders um 5 oder mehr dB abweicht, wird die Be­ triebsüberwachungsanordnung nicht wirksam, so daß auf dem Radarbildschirm 173 kein Antwortmuster erscheint. Falls die Empfindlichkeit des Radarempfängers um 10 dB abweicht oder der Empfänger entsprechend stark verstimmt ist, verringert sich die Brillanz des Musters 174 auf dem Radarbildschirm 173, bis es nicht mehr sichtbar ist. In jedem dieser Fälle signalisiert das Verschwinden des Antwortmusters, daß die Betriebsweise der Radaranlage außerhalb der vorgegebenen akzeptierbaren Grenzen liegt.

Fig. 10 zeigt eine Schaltungsvariante, bei der eine Rausch­ quelle zur Erzeugung eines Antwortsignals dient, die ein unterscheidbares Muster auf der Radaranzeigevorrichtung er­ zeugt. Das Testmuster dient wieder zur Überwachung der Ra­ darsenderleistung und der Empfängerempfindlichkeit. Die Ab­ stimmung des Radarempfängers wird hingegen nicht überwacht, da das Rauschsignal sich über einen weiten Frequenzbereich erstreckt, so daß die Empfängerempfindlichkeit geprüft wer­ den kann, ohne das Antwortsignal auf die spezielle Frequenz des Empfängers zu begrenzen.

Im folgenden sei die in Fig. 10 dargestellte Anordnung kurz erläutert. Man erkennt wieder die Radaranlage 100 mit der Radarantenne 101 und dem Rundsichtbildschirm 174. Die Anten­ ne 101 strahlt Impulse hochfrequenter Energie in den Raum. Ein Teil dieser Energie gelangt zu der Antenne 202 des Be­ triebsüberwachungssystems 350.

Der oben beschriebene Richtungskoppler 204, der mit seinem Hilfsarm an einer Anpassungslast 203 endet, dient bei die­ ser Schaltung dazu, eine Signalprobe des Hochfrequenzsignals über den Hilfsarm 244 an den Detektor 208 weiterzuleiten. Das Gleichspannungsausgangssignal des Detektors 208 wird der einstellbaren Vergleichseinrichtung 210 zugeführt, die wieder den Pegelwert bestimmt, bei welchem ein Ausgangssignal zur Triggerung des Austastgenerators 230 erzeugt wird. Der Schwell­ wertpegel ist durch Fernbedienung über die Eichsteuerung 330 in der oben beschriebenen Weise einstellbar. Das Ausgangssi­ gnal der Impulserzeugungsmittel 230 aktiviert den Rechteckgenera­ tor 234 für eine Dauer von beispielsweise 244 µs, was der ge­ wünschten Dauer des Antwortsignals des Betriebsüberwachungs­ systems entspricht. Wenn die Impulserzeugungsmittel 234 auf die­ se Weise aktiviert werden, erzeugen sie ein rechteckförmiges Aus­ gangssignal, das dem Signal 237 von Fig. 3 entspricht. Dieses Ausgangssignal aktiviert einen Rauschgenerator 353, der im vorliegenden Ausführungsbeispiel eine (nicht dargestellte) Halbleiter-Rauschdiode verwendet, die abwechselnd ein- und ausgeschaltet wird und dabei ein Breitband-Hochfrequenzaus­ gangssignal liefert, das über den Richtungskoppler 204 un­ mittelbar zu der Antenne 202 gekoppelt wird. Der Pegel die­ ses Hochfrequenz-Antwortsignals ist während der Eichung durch einen Pegeleinstellkreis 351 in der oben beschriebenen Weise einstellbar. Statt der Halbleiter-Rauschdiode kann auch eine herkömmliche Rauschdiode Verwendung finden, wobei allerdings Voraussetzung ist, daß ihr Ausgangssignal der Radaranlage nicht über die Antenne 202 sondern über einen (nicht darge­ stellten) konventionellen Koppler zugeführt wird, der in die Übertragungsleitung, welche die Radarantenne 101 mit dem Empfänger der Radaranlage 100 verbindet, eingefügt wird. Die bei der vorliegenden Schaltungsvarianten verwendete Rauschdiode besitzt einen vergleichsweise hohen Hochfre­ quenzausgangspegel, so daß das Rücksignal über den freien Raum übertragen werden kann.

Fig. 11 zeigt ein detailliertes Schaltbild des Betriebs­ überwachungssystems. In dieser Darstellung sind die Tei­ le, die mit den gleichwirkenden Teilen der bereits beschrie­ benen Bilder übereinstimmen, mit denselben Bezugszeichen versehen wie in diesen. Bei der Betriebsart "Empfang" nimmt die Antenne 202 (Fig. 11B) eine Signalprobe des Sendesignals einer zugeordneten Radaranlage auf und führt es über den Richtungskoppler 204 und das Dämpfungsglied 206 zu dem De­ tektor 208. Die Diode 362 des Detektors 208 bewirkt eine Gleichrichtung des Signals und liefert über die Leitung 386 ein Ausgangssignal an die Vergleichseinrichtung 210. Die An­ tenne 202 ist vorzugsweise als gedruckte Leiterplatte aus­ gebildet, die außerhalb des (nicht dargestellten) Metall­ gehäuses angeordnet ist, in dem sich die übrigen ebenfalls als gedruckte Leiterplatten ausgebildeten Schaltungsbaugrup­ pen des Betriebsüberwachungssystems befindet. Die Antenne 202 ist durch ein für Mikrowellenfrequenzen durchlässiges (nicht dargestelltes) Radom geschützt. Sie kann entweder als Zweifrequenzen-Antenne ausgebildet sein, die sich so­ wohl für das S-Band als auch für das X-Band eignet, oder aus separaten Gliedern bestehen, die jeweils für eines die­ ser Frequenzbänder geeignet sind.

Der Hilfsarm des Richtungskopplers 204 liefert einen Teil des von der Antenne 202 aufgenommenen Signals an den Mi­ scher 214, in dem es mit dem Signal eines auf dem S-Band arbeitenden spannungsgesteuerten Lokaloszillators 216 gemischt wird, wenn das Radarsignal 245 im S-Band liegt (Fig. 4) oder mit der dritten Harmonischen des Lokalos­ zillatorsignals, wenn das Radarsignal 247 im X-Band liegt (Fig. 4). Diese dritte Harmonische wird in dem Mischer 214 erzeugt. Der Mischer 214 enthlt eine Einfachdiode 352, die vorzugsweise als Schottky-Diode ausgebildet ist und die über eine Induktivität 353 gleichstrommäßig mit Masse ver­ bunden ist. Die ankommenden Radarsignalproben und das Si­ gnal des Lokaloszillators 216 werden in der Diode 352 gemischt und erzeugen auf der zu dem Anschluß 270 (Fig. 11A) führenden Leitung 354 ein Zwischenfrequenzausgangssignal. Der auf dem S-Band arbeitende spannungsgesteuerte Lokal­ oszillator 216 besitzt einen Hochfrequenztransistor 356, der Bestandteil einer gedruckten Mikrostreifenleiter-Schal­ tungsanordnung ist, deren Mittenfrequenz durch die Länge einer durch einen veränderbaren Kondensator 360 in bekann­ ter Weise abstimmbare Resonanzleitung 358 bestimmt ist. Die Frequenz kann elektronisch durch eine von der oben be­ schriebenen AFC-Schleife gelieferte Steuerspannung verän­ dert werden, die der Basis des Transistors 356 zugeführt wird und die die Oszillatorfrequenz ändert, um die AFC- Schaltung zu verriegeln.

Der Isolator 219 schützt den Lokaloszillator gegen den störenden Einfluß des von der Impedanz des Mischers 214 verursachten Fehlabgleichs, der abrupt zunimmt, wenn die Radarsignalprobe der Mischerdiode zugeführt wird. Der Iso­ lator 219 kann entweder ein nicht umkehrbarer Ferritisola­ tor bekannter Art oder ein "aktiver Isolator" sein, der eine oder mehrere vorzugsweise als Halbleiterverstärker ausgebildete Verstärkungsstufen besitzt, denen Widerstands­ dämpfungsglieder bekannter Art vorgeschaltet sind, deren Dämpfungswert näherungsweise der Verstärkung der nachgeord­ neten Verstärkungsstufen entspricht, so daß sich eine Vor­ wärtsverstärkung von 1 ergibt, während sich in der Gegen­ richtung im wesentlichen die Wirkung eines Isolators er­ gibt. Dieser aktive Isolator verursacht keine Einfügungs­ verluste, er kann sogar auf Wunsch eine beträchtliche Ein­ fügungsverstärkung bringen, mit der das Ausgangssignal des Lokaloszillators vergrößert wird. Er erfordert auch nicht die Verwendung eines Permanentmagneten und kann auch bei An­ wesenheit von magnetischen Feldern betrieben werden. Er kann als gedruckte Schaltung ausgebildet werden. Um sicherzu­ stellen, daß der von Natur aus temperaturempfindliche Tran­ sistor 356 gegen große Schwankungen der Umgebungstemperatur geschützt ist, die die Frequenzverriegelung der AFC-Schlei­ fe aufheben könnten, ist eine Wärmesteuerschaltung 364 vor­ gesehen, die die Temperatur der Leiterplatte in der Nähe des Transistors ermittelt und ein Paar von Heizwiderständen 366 und 368 in Abhängigkeit von einem als Thermistor-Temperatur­ fühler 370 steuert, der in bekannter Weise in eine Brücken­ schaltung 372 eingefügt ist. Die Brückenschaltung 372 steuert über einen herkömmlichen Gleichspannungsverstärker 374 einen Transistor 376 zur Wärmesteuerung, in dessen Kollektorkreis die beiden Heizwiderstände 366 und 368 eingefügt sind.

Das Zwischenfrequenzausgangssignal des Mischers 214 wird einem Feldeffekttransistor 378 (Fig. 11A) zugeführt, der als Schalter 217 arbeitet und der verhindert, daß das von dem Betriebsüberwachungssystem erzeugte Antwortsignal, das während des "Antwortbetriebs" der Einrichtung an der Klemme 270 anliegt, zu den Zwischenfrequenzverstärkern 218, 220 und 221 gelangt, die AFC-Schleife einfängt und auf der Zwischenfrequenz des Antwortsignals verriegelt statt auf dem dem ankommenden Radarsendesignal entsprechenden Zwischenfre­ quenzsignal. Bei Empfangsbetrieb der Einrichtung wird das Ausgangssignal des Feldeffekttransistorschalters 217 in den zweikanaligen Zwischenfrequenzverstärkern 218, 220 und 221 vestärkt, welche die Diskriminatorschaltung 222 (Fig. 11B) speisen. Die Verstärker 218 und 220 haben einen hinreichend großen Verstärkungsgrad, um den Verstärker 221 in die Sättigung zu steuern, so daß der Betrieb der Diskriminatorschaltung 222 nur von der Frequenz des Signals am Eingang des Verstärkers 218, nicht aber von dessen Amplitude abhängig ist.

Die Diskriminatorschaltung 222 liefert - wie bereits erwähnt - eine frequenzabhängige Ausgangsspannung. Die Frequenzabhängig­ keit dieser Ausgangsspannung besitzt einen steilen Nulldurch­ gang, was einem großen Spannungs-Frequenz-Verhältnis ent­ spricht, so daß die Frequenz des Lokaloszillators 216 mit sehr großer Genauigkeit bei der diesem Nulldurchgang der Dis­ kriminatorschaltung entsprechenden Frequenz gehalten wird. Hierdurch ist sichergestellt, daß das Anwortsignal des Betriebsüber­ wachungssystem auf der Frequenz des ankommenden Radar­ sendesignals gehalten wird, insofern als die Quelle 238 für die Zwischenfrequenz des Antwortsignals fabrikseitig auf die dem Nulldurchgang entsprechende Frequenz der Diskriminatorschal­ tung abgestimmt ist.

Um den Fangbereich der AFC-Schleife so groß zu machen, daß er sich über den vollen Frequenzbereich erstreckt, auf dem die bei Schiffsradaranlagen verwendeten Magnetrons arbeiten, ist der Ausgang der Diskriminatorschaltung von zwei Verstärkerstufen 378 und 380 gebildet. Die letzte dieser Stufen 380 wird in die Sättigung gesteuert, so daß der Gesamtfrequenzgang der Diskriminatorschaltung die in Fig. 8D dargestellten breiten fla­ chen Abschnitte 313 und 315 aufweist.

Das auf der Leitung 382 auftretende Gleichspannungsausgangs­ signal der Diskriminatorschaltung 222 wird zu dem auf dem S-Band ar­ beitenden spannungsgesteuerten Lokaloszillator 216 zurückgeführt und schließt damit die AFC-Schleife, so daß der Lokaloszillator 216 auf einer Frequenz gehalten wird, die nach ihrer Mischung mit dem ankommenden Radarsignal ein resultierendes Zwischen­ frequenzsignal liefert, das genau der Nulldurchgangsfrequenz der Diskriminatorschaltung 222 entspricht. Diese entspricht im wesent­ lichen der Frequenz des Zwischenfrequenzoszillators 238, so daß das Antwortsignal des Betriebsüberwachungssystems auf derselben Frequenz liegt wie das Radarsendesignal. Dies ist erforderlich, um die Abstimmung des Radarempfängers genau überwachen zu können.

Ein Teil des Ausgangssignals des Begrenzungsverstärkers 221, der die Diskriminatorschaltung 222 speist, wird der bereits oben be­ schriebenen Frequenzbestätigungsschaltung zugeführt. Diese Schaltung liefert über die Leitung 213 ein Signal an das UND- Glied 212. Ihre Aufgabe besteht darin, daß die Aussendung eines Antwortsignals durch das Betriebsüberwachungssystem dann und nur dann zuzulassen, wenn die AFC-Schleife den Lokal­ oszillator 216 auf die geforderte Frequenz verriegelt hat. Um dies zu erreichen, ist ein Bandpaß 224 mit einem aus der Induktivität 306 und der abstimmbaren Kapazität 308 bestehen­ den Resonanzkreis 225 so abgestimmt, daß seine Resonanzfre­ quenz der des Zwischenfrequenzoszillators 238 entspricht, so daß nur Signale dieser besonderen Frequenz zu der Diode 310 gelangen, die daraus ein gleichgerichtetes Signal erzeugt, das über die Leitung 386 dem Komparator 312 zugeführt wird. Dieser Komparator bestimmt die Empfindlichkeit der Frequenz­ bestätigungsschaltung, indem er das Signal auf Leitung 386 mit einer Bezugsspannung vergleicht, die das Spannungsteiler­ potentiometer 316 liefert. Die Empfindlichkeit ist vorzugs­ weise so eingestellt, daß die Frequenztoleranz im wesentli­ chen der Bandbreite des Empfängers in der zugeordneten Radar­ anlage entspricht. Der Ausgang des Komparators 312 ist über die Leitung 213 mit dem UND-Glied 212 (Fig. 11D) verbunden und liefert ein Signal, das zusammen mit einem von der Vergleichs­ einrichtung 210 über die Leitung 211 angelieferten Signal die Aktivierung des UND-Gliedes 212 und damit die Erzeugung eines Antwortsignals des Betriebsüberwachungssystems ver­ anlaßt.

Die in Fig. 11A dargestellte Vergleichseinrichtung 210 emp­ fängt auf der Leitung 386 ein Eingangssignal von dem Detek­ tor 208. Dieses Signal wird dem Videoverstärker 388 zugeführt, dessen Verstärkungsgrad durch Änderung des effektiven Wider­ standes des Tors 390 regulierbar ist. Der effektive Wider­ stand des Tors 390 ist durch Änderung der an seiner Steuer­ elektrode anliegenden Spannung mit Hilfe des Potentiometers 340 eingestellbar. Das Ausgangssignal des Videoverstärkers 388 wird dem Spannungskomparator 392 zugeführt und mit einer Referenz-Schwellwertspannung verglichen, die durch Span­ nungsteilerwiderstände 394 und 396 in Verbindung mit dem Potentiometer 398 und dem Schalter 331 zur Umschaltung zwi­ schen der Eich- und der Betriebsstellung bestimmt ist. Das Potentiometer 398 dient dazu, die Größe eines Schrittes des Schwellwertpegels von beispielsweise 5 dB einzustellen, der während der Eichung wirksam wird. Hierbei wird das Poten­ tiometer 398 durch Schließen des Schalters 331 mit einer -5 V-Spannungsquelle verbunden, wodurch der Schwellwertpe­ gel, oberhalb dessen auf der Leitung 211 ein Ausgangssignal erscheint, vergrößert wird. So kann ein Abfall der Sende­ leistung der zugeordneten Radaranlage um beispielsweise 5 dB stattfinden, bevor das unterscheidbare Muster 174 auf dem Radarschirm 173 verschwindet und die Bedienungsperson Fehleranzeige erhält. Die Schaltung 400 bildet eine Inte­ grierschaltung, die eine der Stärke des Hochfrequenzsignals der Radaranlage proportionale Testspannung liefert. Bei der Installierung der Betriebsüberwachungseinrichtung bildet diese Testspannung ein Gleichspannungssignal zur Anzeige auf einer nicht dargestellten Anzeigevorrichtung.

Wenn den Schaltmitteln 212 und 228 über die Leitungen 211, 213 und 219 gleichzeitig Signale zugeführt werden, liefern sie über die Leitung 426 ein Ausgangssignal, mit dem die Impulserzeugungs­ mittel 230 getriggert werden. Diese beinhalten eine her­ kömmliche integrierte Schaltung 231, und liefern ein 244 µs langes Tastsignal, das der gewünschten Dauer des Antwortsi­ gnals des Betriebsüberwachungssystems entspricht. Die Impuls­ erzeugungsmittel 230 liefern drei getrennte Ausgangssignale mit dem in Fig. 3 dargestellten Signalverlauf 232: Eines dieser Si­ gnale wird über die Leitung 404 übertragen und bildet ein Schaltsignal für den Feldeffekttransistor-Schalter 217; das über das Tor 402 und die Leitung 406 übertragene Signal dient zur Steuerung der Verstärkung der Zwischenfrequenz­ verstärker 218, 220 und 221; das über die Leitung 233 über­ tragene Signal dient zur Aktivierung der Impulserzeugungsmittel 234. Diese verwenden eine integrierte Schaltung 410 und liefern eine Reihe rechteckförmiger Im­ pulse mit dem in Fig. 3 dargestellten Signalverlauf 237, die den Balken 175 des Testmusters 174 entsprechen, das auf dem Radarschirm 173 (Fig. 2 und 5) abgebildet wird. Der Zwischenfrequenzoszillator 238 wird durch diese Impulse über die Leitung 412 und das Tor 414 ein- und ausgeschal­ tet.

Der Zwischenfrequenzoszillator 238 beinhaltet eine inte­ grierte Schaltung 416, ein Potentiometer 413 zur Einstel­ lung des Schaltpegels sowie einen Resonanzkreis 418, der so justiert ist, daß die Oszillatorfrequenz der gewünsch­ ten Arbeitsfrequenz von beispielsweise 115 MHz entspricht. Die Nulldurchgangsfrequenz der Diskriminatorschaltung 222 und die Frequenz der Frequenzbestätigungsschaltung 227 sind auf die Frequenz des Zwischenfrequenzoszillators 238 einge­ stellt. Dadurch ist sichergestellt, daß das von dem Be­ triebsüberwachungssystem erzeugte Antwortsignal die­ selbe Frequenz hat wie der zugeordnete Radarsender.

Der Zwischenfrequenzoszillator 238 erzeugt eine Folge von Zwischenfrequenzimpulsen, die in mit Feldeffekttransisto­ ren 415 bzw. 417 bestückten Verstärkern 240 bzw. 242 ver­ stärkt werden. Die veränderbaren Kondensatoren 419 und 421 sind unter Berücksichtigung der zugeordneten Induktivitäten so eingestellt, daß die Mittenfrequenz des Zwischenfrequenz­ bandfilters der Frequenz des Zwischenfrequenzoszillators 238 entspricht. Zur Eichung der Signalstärke des Ausgangssignals des Betriebsüberwachungssystems besitzt der Zwischenfre­ quenzverstärker 240 geeignete Mittel zur Einstellung einer Verstärkungs-Stufe, die durch das Potentiometer 420 und den Schalter 332 auf beispielsweise 10 dB eingestellt wer­ den kann. Das bedeutet, daß die Verstärkung um 10 dB höher ist, wenn sich der Schalter 332 in der Betriebsstellung be­ findet, als dann, wenn er sich in der Eichstellung befindet. Dies entspricht einer gleich großen Verringerung der Empfind­ lichkeit des Radarempfängers um beispielsweise 10 dB. Diese Empfindlichkeitsverringerung ist beim vorliegenden Beispiel als Grenzwert für einen ordnungsgemäßen Betrieb gewählt. Zur kontinuierlichen Justierung der Stärke des Ausgangssignals des Betriebsüberwachungssystems dient das Potentiometer 334, das zusammen mit den Widerständen 426 und 428 einen ein­ stellbaren Spannungsteiler zur Steuerung des Verstärkungs­ grades des Zwischenfrequenzverstärkers 242 bildet.

Zur Eichung des Ausgangssignalpegels auf der Leitung 423 wird zunächst der Schalter 332 in die Eichstellung gebracht und sodann das Potentiometer 334 so lange verstellt, bis das Antwortsignal 174 auf dem Radarschirm 173 gut sichtbar ist. Anschließend wird der Schalter 332 in die Betriebs­ stellung gebracht, so daß die Verstärkung des Zwischenfre­ quenzverstärkers 240 um eine Stufe von beispielsweise 10 dB anwächst. Falls die Empfindlichkeit des Radarempfängers oder die Leistung um mehr als 10 dB abfallen, verschwindet das Testmuster auf dem Radarschirm und zeigt so der Bedie­ nungsperson an, daß die Leistung der Radaranlage unter den für einen ordnungsgemäßen Betrieb festgelegten Grenzwert abgesunken ist.

Das Zwischenfrequenzsignal wird über die Leitung 423, den Verbindungspunkt 270 und die Leitung 354 zu dem Zwischen­ frequenz-Eingangs-/Ausgangskreis des Mischers 214 übertra­ gen. In der Mischdiode 352 wird es mit dem Hochfrequenzsi­ gnal des Lokaloszillators sowie mit dessen dritter Har­ monischen gemischt. Durch diese Mischung entsteht ein Hoch­ frequenz-Seitenband mit der Frequenz des Radarsenders un­ abhängig davon, ob diese Frequenz im S-Band oder im X-Band liegt. Dieses Hochfrequenz-Seitenbandsignal wird über die Leitung 244 durch den Richtungskoppler 204 zu der Antenne 202 übertragen und als Antwortsignal zu der Radarantenne 101 gestrahlt. Unabhängig davon, ob der Radarempfänger im S-Band oder im X-Band arbeitet, erscheint auf dem Radar­ schirm 173 das in Fig. 2 und 5 dargestellte unterscheidbare Muster, welches anzeigt, daß die Leistung und das Betriebs­ verhalten sowohl der Radaranlage als auch des Betriebsüber­ wachungssystems selbst zufriedenstellend sind. Fig. 12 zeigt die zeitliche Beziehung zwischen dem Radarsendesignal und den Antwortsignalen des Betriebsüberwachungssystems. Falls das Muster 174 nicht auf dem Radarschirm 173 erscheint, obwohl die Bedienungsperson das Betriebsüberwachungssystem ein­ schaltet, ist dies ein Beweisanzeichen für eine mögliche Fehlfunktion in der Radaranlage oder in dem Betriebsüber­ wachungssystem.

Es sei noch einmal die in Fig. 11C dargestellte Eichschal­ tung betrachtet und zwar insbesondere die mit der Leitung 501 verbundene Schaltung zur Justierung des Antwortsignals und die mit der Leitung 502 verbundene Schaltung für die Ab­ stufung der Stärke des Antwortsignals. Die Darstellung zeigt eine Modifizierung der Eichschaltung, bei der zusätzliche Schaltmittel vorgesehen sind, mit deren Hilfe ein Nachlas­ sen der Empfängerempfindlichkeit um weniger als 10 dB über­ wacht und geeicht werden kann. Diese zusätzliche Eichung wird im Zusammenhang mit Radaranlagen verwendet, die auf Wunsch eine automatische Zielverfolgung durchführen, bei der aus Sicherheitsgründen auch kleine Empfindlichkeits­ änderungen von beispielsweise 5 dB angezeigt werden sollen, wenn die Radaranlage automatisch oder in sogenanntem "Nacht­ wache"-Betrieb arbeitet. Bei dieser Betriebsart wird ein Alarmsignal erzeugt, sobald Betriebsbedingungen auftreten, die die Aufmerksamkeit der Bedienungsperson erfordern, oder wenn die Leistung der Radaranlage um einen vorgegebenen Wert von beispielsweise 5 dB absinkt.

Um die Eichung für diesen automatischen oder "Nachtwache"- Betrieb durchzuführen, werden die Schalter 504 und 506 be­ tätigt, so daß sie die Leitung 501 mit dem Potentiometer 508 bzw. die Leitung 503 mit dem Verbindungspunkt der Span­ nungsteilerwiderstände 510 und 512 verbinden. Die Schalter 504 und 506 sind vorzugsweise miteinander gekuppelt, um die Umschaltung von normalem auf automatischen Betrieb zu er­ leichtern. Sodann wird das Ausgangssignal auf der Leitung 423 geeicht, indem zunächst der Schalter 332 in seine Eich­ stellung umgelegt wird und das Potentiometer 508 so lange verstellt wird, bis das Anwortsignal des Betriebsüberwa­ chungssystems den Pegelwert überschreitet, der bei dem genannten automatischen Betrieb der Radaranlage ein zu­ friedenstellendes Betriebsverhalten anzeigt. Bei Radar­ anlagen, die zwei oder mehr quantisierte Videostufen ver­ wenden, ist dieser Pegelwert im allgemeinen der Pegel, der dem zweiten Video-Schwellwert entspricht. Da dieser zwei­ te Video-Schwellwert üblicherweise 6 bis 10 dB über dem ersten Schwellwert liegt, der den Minimalpegel bestimmt, bei dem die Signale auf der Rundsichtanzeige noch erkenn­ bar sind, ist die bei automatischem Betrieb der Radaran­ lage erforderliche Stärke des Antwortsignals entsprechend größer als bei normalem Betrieb, bei dem nur der Mindest­ pegel überschritten werden muß, bei dem das Signal sicht­ bar wird. Wenn das Potentiometer 508 so eingestellt ist, daß das Signal 174 den zweiten Video-Schwellwert gerade überschreitet, wird der Schalter 332 von der Eichstellung in die Betriebsstellung zurückgelegt, wodurch die Verstär­ kung des Zwischenfrequenzverstärkers 240 um eine Stufe von beispielsweise 5 dB erhöht wird. Diese Verstärkungserhöhung erfolgt dadurch, daß die Vorspannung des Feldeffekttransi­ stors 415 geändert und damit dessen Verstärkungsgrad er­ höht wird. Damit ist die Eichung des Betriebsüberwachungs­ systems für das Arbeiten mit einer Radaranlage, die auf Wunsch mit automatischer Zielverfolgung arbeitet, beendet. Die Empfindlichkeit des Radarempfängers muß - einschließ­ lich der durch Fehlabstimmung hervorgerufenen Empfindlich­ keitsverluste um 5 dB abnehmen, damit das quantisierte Videosignal von dem zweiten auf den ersten Schwellwert ab­ fällt, wobei ein Alarmsignal erzeugt wird. Das Antwortsi­ gnal auf dem Radar-Rundsichtschirm ist bei dem ersten Pe­ gel noch sichtbar, so daß die Bedienungsperson das Ant­ wortsignal des Betriebsüberwachungssystems und die von tatsächlichen Zielen ausgehenden Rücksignale bewerten und von "Nachtwache"-Betrieb auf normalen Betrieb umschalten kann, bis wieder normale Empfängerempfindlichkeit hergestellt ist.

Es sei noch einmal auf Fig. 11A Bezug genommen: Um zu ver­ hindern, daß das an dem Verbindungspunkt 270 anliegende Zwi­ schenfrequenz-Antwortsignal des Betriebsüberwachungssystems über die Leitung 224 in die AFC-Schleife eindringt, wird der den Feldeffekttransistor 378 enthaltende Schalter 217 während der Antwortzeit des Betriebsüberwachungssystems durch ein an der Leitung 404 anliegendes Ausgangssignal des Tastgenerators 230 ausgeschaltet. Gleichzeitig wird den Zwi­ schenfrequenzverstärkern 218, 220 und 221 von den Impulserzeu­ gungsmitteln 230 über die Leitung 406 ein Signal zur Verstärkungs­ reduzierung zugeführt. Damit ist positiv sichergestellt, daß nicht ein Teil des Zwischenfrequenz-Antwortsignals in die Diskriminatorschaltung 222 eindringt und die Wirkung der AFC-Schlei­ fe beeinträchtigt. Dies ist insbesondere deshalb wünschens­ wert, weil das Zwischenfrequenz-Antwortsignal des Betriebs­ überwachungssystems aus einer Reihe von 6,1 µs-Impulsen besteht, die nach jedem von dem Radarsystem 100 empfange­ nen Impuls während einer Dauer von 244 µs erzeugt werden, wohingegen das gewünschte Zwischenfrequenzsignal aus dem von der Radaranlage 100 empfangenen Impuls abgeleitet wird, der eine Dauer von beispielsweise nur 0,5 oder 0,1 µs hat. Während der Zeit, in der das Radarsignal von dem Betriebs­ überwachungssystem empfangen wird, ist der Schalter 217 eingeschaltet, da kein Signal an der Leitung 404 anliegt. Die Zwischenfrequenzverstärker 218, 220 und 221 arbeiten mit voller Verstärkung, da auch an der Leitung 406 kein Re­ duzierungssignal anliegt. Deshalb ist das der empfangenen Signalprobe des Radarsendeimpulses entsprechende Zwischen­ frequenzsignal an dem Eingang der Diskriminatorschaltung 222 stark genug, um die AFC-Schleife bei der 115 MHz-Nulldurchgangs­ frequenz der Diskriminatorschaltung zu verriegeln.

Um unerwünschte Schwingungen zu unterbinden, die infolge einer Streurückkopplung zwischen den Zwischenfrequenzver­ stärkern 218, 220 und 221 der AFC-Schleife und den Zwischen­ frequenzverstärkern 240 und 242 für das Antwortsignal auf­ treten können, muß verhindert werden, daß alle Verstärker gleichzeitig ihre volle Verstärkung haben. Dies wird durch ein von dem Rechteckgenerator 410 an die Leitung 430 (Fig. 11D) abgegebenes Verstärkungsreduzierungssignal erreicht. Dieses Signal wird nur dem Verstärker 240 (Fig. 11C und 3) zuge­ führt und reduziert seine Verstärkung außer während jedes der 6,1 µs-Impulse, die die Impulsfolge 237 bilden. Da den Zwischenfrequenzverstärkern 218, 220 und 221 - wie oben be­ schrieben - während dieser ganzen Impulsfolge ein Verstär­ kungsreduzierungssignal zugeführt wird, besitzen die fünf Zwischenfrequenzverstärker niemals gleichzeitig alle ihre volle Verstärkung.

Claims (9)

1. Betriebsüberwachungssystem für Radaranlagen mit einer nahe der Radarantenne (101) befindlichen Überwachungs-Empfangsein­ richtung zur Gewinnung einer Probe des Sendesignals des Radar­ senders, ferner mit einer Vergleichseinrichtung (210) zum Ver­ gleich des Ausgangs eines mit der Sendesignalprobe beaufschlag­ ten Detektors (208) mit einem Bezugswert und mit einer an die Überwachungs-Empfangseinrichtung angeschlossenen Frequenzregel­ schleife, welche ausgangsseitig unter Steuerung durch den Ausgang der Vergleichs­ einrichtung eine Überwachungs-Sendeeinrichtung speist, deren Sendesignale zur Erzeugung einer Testmarkierung in der Anzeige­ einrichtung des Radarempfängers dienen, gekennzeichnet durch Schaltmittel (212) zur Freigabe der Sendesignale der Überwa­ chungs-Sendeeinrichtung nur dann, wenn das Detektorausgangs­ signal einen in die Vergleichseinrichtung (210) eingegebenen Schwellenwert übersteigt.

2. Betriebsüberwachungssystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch Schaltmittel (212) zur Freigabe der Sendesignale der Über­ wachungs-Sendeeinrichtung dann, wenn eine Frequenzbestätigungs­ schaltung (227) die Gleichheit der Frequenz der Radar­ sendesignale und der Frequenz der mittels der Frequenzregel­ schleife erzeugten Signale meldet.

3. Betriebsüberwachungssystem nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß Impulserzeugungsmittel (230, 234) zur Steuerung der Erzeugung der Sendesignale der Überwachungs- Sendeeinrichtung in solcher Weise vorgesehen sind, daß in der PPI-Anzeige der Anzeigeeinrichtung des Radarempfängers als Testmuster in einem sektorförmigen Bereich bogenförmige Marken in vorbestimmtem radialen Abstand entstehen.

4. Betriebsüberwachungssystem nach Anspruch 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß von den Impulserzeugungsmitteln (230, 234) eine vorgegebene Impulsfolge solcher Dauer abgegeben wird, daß auf der Anzeigeeinrichtung das Testmuster einerseits einer vorgege­ benen Mindestentfernung entspricht, andererseits jedoch in Radialrichtung kürzer ist als die durch die Impulsfolgefrequenz der Radaranlage vorgegebene größtmög­ liche Meßentfernung, so daß auf der Anzeigeeinrichtung der Ra­ daranlage die Abbildung von Echosignalen, die einer größeren Entfernung aufgrund von Mehrfachreflexion entsprechen, vermieden ist.

5. Betriebsüberwachungssystem nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Schaltmittel (212) zur Freigabe der Sendesignale der Überwachungs-Sendeeinrichtung ein UND-Schalt­ element vorgesehen ist, an dessen einen Eingang der Aus­ gang der Frequenzbestätigungsschaltung (227) angeschlossen ist und an dessen anderen Eingang der Ausgang der Vergleichseinrich­ tung (210) gelegt ist, wobei das Ausgangssignal des UND-Schalt­ elementes zur Aktivierung der Impulserzeugungsmittel (230, 234) dient.

6. Betriebsüberwachungssystem nach Anspruch 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Impulserzeugungsmittel einen Zwischenfrequenz­ oszillator (238) steuern, der einen Eingang eines Mischers (214) der Frequenzregelschleife speist.

7. Betriebsüberwachungssystem nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß der die Vergleichseinrichtung (210) speisende Detektor (208) an die Antenne (202) der Überwachungs- Empfangseinrichtung über einen Richtungskoppler (204) angeschlos­ sen ist, welcher in der Frequenzregelschleife einem bzw. dem Mischer (214) vorgeschaltet ist, dessen Ausgang über Zwischenfrequenzverstärker (218, 220, 221) einer Diskriminator­ schaltung (222) zugeführt wird, die zur Steuerung eines den Richtungskoppler speisenden spannungsgesteuerten Lokaloszilla­ tors (216) der Frequenzregelschleife dient.

8. Betriebsüberwachungssystem nach Anspruch 7, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Diskriminatorschaltung (222) ein auf eine hohe und ein auf eine niedrigere Frequenz abgestimmtes Filter beinhal­ tet, die aus LC-Schaltungen (272, 280, 274, 282) bestehen und so abgestimmt sind, daß ihre Durchlaßbandbereiche einander überlap­ pen, und daß den LC-Schaltungen zugeordnete in einer Reihen- Parallelschaltung liegende Kapazitäten zur Transformierung des Ausgangswiderstandes eines die Parallelschwingkreise speisenden Verstärkers (221) von einem vergleichsweise niedrigen auf einen hohen Widerstandswert vorgesehen sind, wodurch eine bestimmte Güte der Parallelschwingkreise festgelegt ist, daß fernerhin De­ tektorelemente (284, 286) mit zueinander entgegengesetzter Pola­ rität mit den Ausgängen der Filter verbunden sind und ausgangs­ seitig zusammengeschaltet sind, derart, daß ein einziges Aus­ gangssignal von ihnen abnehmbar ist, welches zur Ansteuerung eines Gleichstromverstärkers (298, 300) dient, der seinerseits die Steuerung des spannungsgesteuerten Lokaloszillators (216) vornimmt (Fig. 7).

9. Betriebsüberwachungssystem nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Richtungskoppler (204) Teil einer den Mischer (214) und den Detektor (208) enthaltenden Mikrowellen­ schaltung bildet, wobei der Richtungskoppler (204) eine Haupt­ übertragungsleitung (256) und eine dieser benachbarte Nebenüber­ tragungsleitung (258) besitzt und die Breite des zwischen der Haupt- und Nebenübertragungsleitung gebildeten Spaltes den Kopp­ lungswert, und die Länge dieses Spaltes die Betriebsfrequenz des Richtungskopplers bestimmt und diese Länge ein ungeradzah­ liges Vielfaches einer Viertelwellenlänge bei der Betriebsfre­ quenz ist und so bestimmt ist, daß sie einer Viertelwellenlänge bei einer ersten und drei Viertelwellenlängen bei einer zweiten Frequenz entspricht, wodurch der Richtungskoppler (204) für den Betrieb der beiden Frequenzen geeignet ist, daß ferner der Mischer (214) und der Detektor (208) je eine Diode (268, 260) sowie für beide Frequenzen wirksame Hochfrequenz­ drosseln (252, 254; 262, 266, 268) beinhalten, die je aus einem Leitungsstück hohen Wellenwiderstands und einem Leitungsstück niedrigen Wellenwiderstands gebildet sind, deren jedes eine einem ungeradzahligen Vielfachen einer Viertelwellenlänge ent­ sprechende effektive Länge besitzt, wobei diese effektiven Län­ gen einer Viertelwellenlänge bei der ersten Frequenz und drei Vier­ telwellenlängen bei der zweiten Frequenz entsprechen, derart, daß auch der Mischer (214) und der Detektor (208) bei beiden Frequenzen zu arbeiten vermögen.