NO800367L - Radarsignalsimulator. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en radarsignalsimulator som

kan anvendes for simulering av radarsignaler fra imaginære gjenstander som kan være stasjonære eller bevegelige. Disse imaginære gjenstander kan være sendere eller reflektorer av stråling.

Det er behov for radarsignalsimulatorer for utprøvning av radarutstyr og for øvelsesformål. Det er et formål for foreliggende oppfinnelse å frembringe en sådan simulator som er i stand til å avgi signaler hvis amplityde er svekket på en måte som nøyaktig simulerer virkningene av antennediagrammet på de signaler som utledes fra virkelige gjenstander. "Antennediagrammet" er et forhold mellom antennevinningen eller en karakteristisk verdi som har sammenheng med antennevinningen og retningen av det utsendte eller mottatte signal i forhold til antennens sikteretning.

Oppfinnelsen gjelder en radarsignalsimulator som omfatter utstyr for frembringelse av et første og et annet signal som angir verdien av henholdsvis en første og en annen vinkelkoordinat som sammen fastlegger retningen til en imaginær gjenstand i forhold til et virkelig eller imaginært antennesystem, et første datalager for lagring av forskjellige antennevinningsavhengige dataverdier for forskjellige verdier av den første koordinat, idet det første signal frembringer en utlesning fra det første datalager av en første antennevinningsavhengig verdi i samsvar med verdien av den første koordinat, et annet datalager for lagring av forskjellige antennevinningsavhengige dataverdier for forskjellige verdier av den annen koordinat, idet det annet signal frembringer en utlesning fra det annet datalager av en annen antennevinningsavhengig verdi i samsvar med den annen koordinat, samt utgangskretser anordnet for å motta den første og den annen antennevinningsavhengige verdi og avgi et utgangssignal som representerer en kombinert virkning av disse verdier.

Den første koordinat er fortrinnsvis asimuttvinkelen og den

annen koordinat høydevinkelen.

De dataverdier som er lagret i de to datalagere er fortrinnsvis logaritmiske vinningsfunksjoner, hvilket betyr at de kan adderes i utgangskretsene for å frembringe en logaritmisk funksjon av produktet av de to vinningsverdier. Dette produkt representerer den faktiske vinningsverdi for en hvilken som helst utvalgt kombinasjon av asimuttvinkel og høydevinkel.

Det vil normalt være nødvendig å la det simulerte signal være en variabel av andre faktorer enn dets retning i forhold til antennens siktelinje. Sådanne andre faktorer er avstanden til den imaginære gjenstand, dens størrelse og overflateegenskaper. Det er derfor fortrinnsvis anordnet utstyr for å frembringe et ytterligere signal som tilføres de ovenfor nevnte utgangskretser for å innføre virkningen av avstand etc.

Utgangen for utgangskretsene er fortrinnsvis koblet til en innretning for å modulere et simulert radiofrekvenssignal som påtrykkes inngangen for en radarmottager. Når simulatoren bare skal anvendes, for øvelsesformål, kan imidlertid alternativt utgangen være forbundet med inngangen for en fremvisnings-innretning.

Når simulatoren er koblet til et virkelig radarsystem frembringes nevnte første og annet signal fortrinnsvis ut i fra signaler som representerer asimutt og stigevinkel for det virkelige system samt ut i fra andre signaler som representerer asimutt og stigevinkel for en imaginær gjenstand.

Når det er ønskelig å simulere en situasjon hvor radarsignalene sendes ut fra et radarsystem og vender tilbake etter refleksjon fra en gjenstand, er det nødvendig å ta i betraktning retningskarakteristikken for antennesystemet både ved sending og refleksjon. For å gjøre dette mulig kan det benyttes to ytterligere datalagere for lagring av vinningsavhengige verdier som gjelder for sending.

Disse verdier kan være noe forskjellig fra de verdier som gjelder for mottagning. Utgangene for disse ytterligere datalagere kan være forbundet med samme utgangskretser som nevnt tidligere. Da antennediagrammene ofte er meget like for sending og mottagning, vil det som et alternativ til denne utførelse, være mulig å anvende utstyr for dobbelt utgangssignal fra datalagrene når det er påkrevet å simulere virkningen av både sending og mottagning.

Ytterligere trekk ved foreliggende oppfinnelse vil fremgå av den følgende beskrivelse og den vedføyde skjematiske tegning av en radarsignalsimulator som er utført i samsvar med oppfinnelsen .

Under henvisning til tegningen bør signalene A,I-A<1>, B, B', C og D først beskrives.

A er et signal som utgjør den inverterte form av et binert digitalsignal som representerer asimuttvinkelen for en imaginær gjenstand.

B er et digitalsignal som til en hver tid representerer den løpende asimuttverdi for antennens sikteretning. Den foreliggende utførelse gjelder en virkelig antenne, men alternativt kan det være anordnet innretninger for å simulere dette signal B.

A<1>er et signal som utgjør den inverterte form av et binert digitalsignal som representerer høydevinkelen for den imaginære gjenstand.

B' er et signal som til en hver tid representerer den løpende høydevinkel for antennens sikteretning, eller i en alternativ utførelse, sikteretningen for en imaginær antenne.

C er et binærsignal av enerverdi når gjenstander som sender

ut stråling simuleres, samt nullverdi når de simulerte gjenstander er reflektorer.

D er et simulert binært digitalsignal som representerer logaritmen av antennevinningen i forhold til en definert referanseverdi, slik som f.eks. systemets støynivå, for den strålingsintensitet som mottas fra det imaginære mål eller den imaginære strålingskilde. Verdien av dette signal D avhenger av forskjellige faktorer. Når det gjelder et simulert mål, som ikke er en strålingskilde, vil en av disse faktorer være størrelse, art og stilling for vedkommende mål. En annen faktor vil være fjerde potens av avstanden mellom målet og antennesystemet. Når det gjelder en simulert strålingskilde, vil en av disse faktorer være strålingskildens styrke mens en annen faktor vil være kvadratet på avstanden mellom målet og antennesystemet. Inngangene B og B<1>er i den foreliggende spesielle utførelse av oppfinnelsen utledet fra antennen. Ved andre utførelser kan disse inngangssignaler være simulerte signaler som frembringes ved hjelp av den ovenfor nevnte regneenhet.

Inngangssignalene A, B, A' og B' frembringes på følgende måte. En regneenhet 1 er utstyrt med et kassettsystem (ikke vist) som lagrer data angående art og bevegelse for flere gjenstander som skal simuleres. I hver av jevnt fordelte tidsintervaller, fastlagt av en tidsregulator 2 avgir regneenheten digital-signaler som angir asimutt, høydevinkel og andre karakteristiske data for hver gjenstand som skal simuleres ved vedkommende tids-punkt. Disse data føres inn i et avstandsordnet datalager 3, hvorfra vedkommende data leses ut i rekkefølge etter sin av-standsverdi ved hjelp av ytterligere tidssignaler fra tids-regulatoren, idet data angående gjenstander i kort avstand leses ut fra datalageret 3 før data som angår gjenstander på lang avstand. For hver simulert puls fra radarsystemet vil således signalene A, A', C og D for alle de forskjellige imaginære gjenstander opptre i samme tidsrekkefølge som ekko-signaler fra virkelige gjenstander i tilsvarende avstander.

Når hele innholdet av datalageret 3 er lest ut, tilføres ytterligere data tilsvarende et nytt tidsintervall til datalageret 3

fra regneenheten 1 .

På tegningen er forskjellige adresser i datalageret 3 vist anordnet i rekker R. R0R- R. samt kolonner C. C„ C_ C. Cc

i 2 j 4 1 z j 4 b

Cg C^. Hver kolonne er tilordnet et spesielt avstands-område og inneholder data angående en gjenstand som skal simuleres innenfor vedkommende område. Kolonnene til høyre på tegningen representerer relativt korte avstander og den informasjon som foreligger i disse kolonner leses ut først til inngangslinjene A, A<1>, C og D. I virkeligheten vil det foreligge mange flere avstandsområder eller vinduer enn de seks som er skjematisk vist på tegningen, idet antallet av-standsvinduer er i samsvar med avstandsoppløsningen for det foreliggende radarsystem. Som et anskueliggjørende eksempel er avstandsvinduet for den korteste avstand vist å inneholde data som angir et ikke-selvstrålende mål i en asimuttvinkel 101001 samt en høydevinkel på 001011. Verdien 1101 representerer en intensitetsverdi for målet.

Inngangssignalene A og B summeres i en adderingsenhet 4 til frembringelse av et signal G som representerer verdien for en første koordinat. Denne koordinat utgjør forskjellen mellom asimuttvinklene for henholdsvis antennesystemet og vedkommende mål eller strålingskilde, hvilket vil si at koordi-naten angir asimuttvinkelen for målet eller strålingskilden i forhold til antennens siktelinje.

Signalet G tilføres et lager 5, som kan være av typen ROM, PROM, EPROM eller RAM. Dette lager er i den foreliggende ut-førelse av oppfinnelsen i stand til å lagre 2048 ord som hver utgjøres av syv siffere. Adressen for hvert ord er tilordnet en spesiell asimuttvinkel i forhold til antennens siktelinje. Det er ønskelig å dekke 360° i asimuttplanet, således at opp-løsningen vil være 360/2048, hvilket tilsvarer 0,17578125°. Dataordet i hver adresse er proporsjonalt med logaritmen for antennevinningen ved vedkommende asimuttvinkel. Utgangssignalet H fra datalageret 5, og som representerer svekkingen på grunn av det horisontale polardiagram for antennesystemet, tilføres en addisjonskrets 6.

Signalene A' og B<1>behandles på lignende måte som signalene

A og B. Signalene summeres således i addisjonskretsen 4' for å frembringe et signal G<1>som representerer forskjellen i høydevinkel mellom vedkommende gjenstand og antennens siktelinje. Signalet G<1>overføres til et lager 5' som inneholder informasjon angående antennediagrammet i et vertikal plan. Lageret 5' er av samme art som lageret 5, men behøver ikke så mange adresser fordi det bare kreves at det førstnevnte datalager skal dekke en vinkel på 90° mellom horisontalretningen og vertikalretningen.

Hvert ord i lageret 5' representerer en verdi proporsjonal med logaritmen for antennevinningen ved vedkommende høydevinkel. Det ord i lageret 5' som adresseres av signalet G<1>tilføres en utgang hvor vedkommende dataord vil opptre i form av et signal H<1>. Signalet H<1>tilføres addisjonskretsen 6.

De tilførte signaler H og H' summeres nå i adderingskretsen 6 for å frembringe et signal I som er proporsjonalt med log (H.H<1>). Utgangssignalet I vil således være en nøyaktig representasjon i logaritmisk skala av den antennevinning som oppnås ved de foreliggende retningsegenskaper for vedkommende antennesystem i asimutt og høydevinkel.

Utgangssignalet V adderes i en ytterligere addisjonskrets 7

til et signal D for å frembringe et endelig utgangssignal som representerer den samlede utgangsvinning i logaritmisk skala.

Når signalene A, A' representerer en gjenstand som utgjør et mål eller enn en strålingskilde, vil den binære verdi for C være en enerverdi. Dette vil åpne portene 8 og 8', hvilket vil tillate lagrene 9 og 9 * å avgi sine utgangssignaler K og K' til adderingskretsen 6. Disse utgangssignaler K og K' representerer logaritmen av vinningsverdier som er tilordnet,det hori sontale og vertikale antennediagram under sending. Innholdet i lagrene 9 og 9<1>kan være meget lik innholdet i henholdsvis lageret 5 og 5', da antennediagrammene for sending ofte er meget lik tilsvarende diagrammer for mottagning. Det kan imidlertid foreligge forskjeller, og hvis forskjellige antenner anvendes for sending og mottagning, kan det naturligvis være en betydelig forskjell.

Utgangssignalet J fra addisjonskretsen 7 tilføres en svekkeenhet 10 hvor det styrer styrken av et radiofrekvenssignal L som spesielt frembringes av en krets 11 for målsimulering. Etter denne svekking tilføres radiofrekvenssignalet til inngangen for en radarmottager 12 og behandles der som om dette signal hadde blitt mottatt fra antennen.

Radarmottageren 12 er en såkalt tredimensjonal mottager, hvilket vil si en mottager som er konstruert for å angi såvel høyde eller høydevinkel som asimutt og avstand for gjenstander innenfor sitt synsfelt. Høydevinkelen beregnes ved at radarsystemet bringes til å arbeide i to eller flere forskjellige driftsmodi, idet antennesystemet har forskjellig vertikalt polardiagram for forskjellige driftsmodi. Mottageren 12 har to innganger for de respektive driftsmodi, og disse sammen-lignes i mottageren for å frembringe en angivelse av høyde-vinkelen for en gjenstand på anvisningsenheten 13. Summen av inngangssignalene anvendes for å angi asimutt og avstand. For å simulere de forskjellige inngangssignaler til mottageren 12, er simulatorenheten 13 dublisert som angitt ved 13A. Ved en alternativ utførelse villé det være mulig for kretsene 13 og 13A og ha felles datalagere 5 og 9 for horisontalt polardiagram, da disse kan være hovedsakelig uforandret for de ovenfor nevnte forskjellige driftsmodi. For oversiktens skyld og for å forenkle beskrivelsen er det bare vist to innganger til mottageren 12 på tegningen. I praksis ville det imidlertid være anordnet langt flere innganger, idet hver inngang er utstyrt med sin egen kretsenhet av den art som er vist ved 13 på tegningen.

Claims (7)

1. Radarsignalsimulator, karakterisert ved at den omfatter utstyr for frembringelse av et første og et annet signal som angir verdien av henholdsvis en første og en annen vinkelkoordinat som sammen fastlegger retningen til en imaginær gjenstand i forhold til et virkelig eller imaginært antennesystem, et første datalager for lagring av forskjellige antennevinningsavhengige dataverdier for forskjellige verdier av den første koordinat, idet det første signal frembringer en utlesning fra det første datalager av en første antennevinningsavhengig verdi i samsvar med verdien av den første koordinat, et annet datalager for lagring av forskjellige antennevinningsavhengige dataverdier for forskjellige verdier av den annen koordinat, idet det annet signal frembringer en utlesning fra det annet datalager av en annen antennevinningsavhengig verdi i samsvar med den annen koordinat, samt utgangskretser anordnet for å motta den første og den annen antennevinningsavhengige verdi å avgi et utgangssignal som representerer en kombinert virkning av disse verdier.

2. Simulator som angitt i krav 1, karakterisert ved at utgangskretsene er utført for å addere den første verdi til den annen verdi.

3. Simulator som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at den omfatter utstyr for å frembringe et ytterligere signal, idet nevnte utgangskretser er anordnet for å motta den første og den annen verdi samt det ytterligere signal og å frembringe et utgangssignal som representerer en kombinert virkning av disse.

4. Simulator som angitt i krav 1-3, karakterisert ved at nevnte utgang fra utgangskretsene er anordnet for å modulere et radiofrekvenssignal som overføres til inngangen for en radarmottager.

5. Simulator som angitt i krav 1 - 4, karakterisert ved at den omfatter utstyr for å frembringe to signaler som er funksjoner av henholdsvis asimutt for antennesystemet og vedkommende radarmål, samt en innretning for ut i frå disse signaler å frembringe nevnte første signal.

6. Simulator som angitt i krav 1 - 5, karakterisert ved at den omfatter to signaler som henholdsvis er en funksjon av antennesystemets høydevinkel og vedkommende radarmål, samt en innretning for å frembringe nevnte annet signal ut i fra disse signaler.

7. Simulator som angitt i krav 1 - 6, karakterisert ved at det omfatter to datalagere for lagring av hver sin antennevinningsavhengige verdi for forskjellige verdier av den første koordinat, idet det første signal frembringer en utlesning fra det første datalager vedkommende første vinningsavhengige verdier som hver er tilordnet verdien av den første koordinat, to ytterligere datalagere for lagring av hver sin antennevinningsavhengige verdi for forskjellige verdier av den annen koordinat, idet det annet signal frembringer en utlesning fra det annet datalager av vedkommende andre vinningsavhengige verdier som hver er tilordnet verdien av den annen koordinat, idet simulatoren også omfatter en koblingsinnretning som bestemmer om utgangskretsene skal motta en av de første verdier og en av de andre verdier, eller alternativt begge de første og begge de andre verdier.