專利名稱:高頻裝置的制作方法
本發(fā)明涉及到一個(gè)相干雷達(dá)，該雷達(dá)中包括有一個(gè)發(fā)射管、特別是指磁控管;一個(gè)用于激勵(lì)磁控管使其發(fā)射高頻脈沖的調(diào)制器;一個(gè)穩(wěn)態(tài)本地振蕩器(STALO)，它用于將其本身的輸出信號(hào)和發(fā)射脈沖引起的反射脈沖信號(hào)相混頻而產(chǎn)生一個(gè)中頻信號(hào)，這個(gè)中頻信號(hào)具有相對(duì)于穩(wěn)態(tài)本地振蕩器的頻率和發(fā)射脈沖頻率之差的頻率;一個(gè)工作在中頻上的振蕩器，它的輸出信號(hào)和混頻所得到的中頻信號(hào)一起傳送到一個(gè)相敏檢測(cè)器上，以檢出反射脈沖同時(shí)還產(chǎn)生一個(gè)稱為雙極性視頻的信號(hào)，也即代表了這些被發(fā)送的和被接受的高頻信號(hào)的相對(duì)相位。在對(duì)該雙極性視頻信號(hào)濾波后，它能用在明確的及不明確的距離范圍中將相對(duì)于雷達(dá)站不同徑向速度的目標(biāo)分離出來(lái)。例如，有意地抑制來(lái)自固定物體的反射信號(hào)從而僅指示移動(dòng)的目標(biāo)物。
一個(gè)公知的以磁控管作為高頻發(fā)射源的相干雷達(dá)中包括有每個(gè)發(fā)送脈沖相位的記憶，因?yàn)榇趴毓艿倪B續(xù)脈沖間的相位無(wú)相互的關(guān)系。因此這種記憶功能要利用磁控管的一部分輸出信號(hào)送到一個(gè)混頻器來(lái)實(shí)現(xiàn)，在該混頻器中此信號(hào)與本地振蕩器的輸出信號(hào)混頻。然后在混頻器的輸出端上獲得一個(gè)中頻的脈沖，它通稱為鎮(zhèn)相脈沖，這脈沖被傳送到中頻振蕩器-通常稱之為相干振蕩器(COHO)中，用來(lái)在發(fā)射脈沖時(shí)鎮(zhèn)住同一個(gè)脈沖。該中頻振蕩器具有如此的穩(wěn)定性即它的相位在接收時(shí)間期間總是被保持住，因此該振蕩器用作來(lái)記憶發(fā)射脈沖的相位。上述明顯地看出這個(gè)記憶對(duì)每次發(fā)射脈沖要進(jìn)行復(fù)位，由此它不能對(duì)預(yù)先發(fā)射的脈沖產(chǎn)生的反射信號(hào)，即所謂不明確的反射信號(hào)(ambiguos echoes)進(jìn)行記憶。一種這類的相干雷達(dá)接受器不能夠分離遠(yuǎn)到在明確的距離之外的反射信號(hào)，即所謂的第二次反射信號(hào)，第三次反射信號(hào)等，如由于從長(zhǎng)距離傳來(lái)的強(qiáng)反射被抑制了。
不明確的反射信號(hào)的分離可用對(duì)速度的濾選來(lái)達(dá)到，但如果該發(fā)送脈沖的相位和頻率被作成是可調(diào)節(jié)的才行。而作成可調(diào)這點(diǎn)可以這樣來(lái)實(shí)現(xiàn)中頻振蕩器-現(xiàn)在被作成是連續(xù)運(yùn)行的，它的輸出脈沖傳到一個(gè)混頻器內(nèi)，在那兒它與穩(wěn)態(tài)本地振蕩器的輸出信號(hào)混頻，該本地振蕩器也是持續(xù)工作的。該混頻器的輸出信號(hào)傳到發(fā)射管，在發(fā)射管中信號(hào)被放大且以脈沖的形式進(jìn)行發(fā)射。于是在此情況下，被發(fā)射脈沖的相位在脈沖和脈沖之間是具有連續(xù)性的。
作為一個(gè)磁控管它對(duì)于中頻振蕩器的信號(hào)及穩(wěn)態(tài)本地振蕩器的信號(hào)產(chǎn)生的混頻信號(hào)不能建立起與其同樣的頻率和一個(gè)固定的相位關(guān)系，故它不能在上述類型的雷達(dá)中使用。
本發(fā)明的目的是提供一個(gè)使用磁控管作為發(fā)射管的并在不明確的距離上及在明確的距離上均可以得到徑向速度分離的相干雷達(dá)。
于是根據(jù)本發(fā)明以上可以這樣來(lái)作到利用從穩(wěn)態(tài)本地振蕩器傳來(lái)的一個(gè)信號(hào)，它在發(fā)射的瞬間被傳到磁控管的諧振腔上，并且調(diào)制器和中頻振蕩器同時(shí)以下面的方法受控制即調(diào)制器脈沖的前沿和磁控管脈沖的前沿總是出現(xiàn)在中頻振蕩器的輸出信號(hào)的一個(gè)預(yù)定的相位上。此調(diào)制器能恰當(dāng)?shù)谋恢蓄l振蕩器中的零通道在某一時(shí)間間隔中依賴于所需的脈沖重復(fù)頻率進(jìn)行控制。
本發(fā)明基于以下事實(shí)磁控管的高頻脈沖中的相位相對(duì)于穩(wěn)態(tài)本地振蕩器的相位能在磁控管的起動(dòng)瞬間利用穩(wěn)態(tài)振蕩器的輸出信號(hào)的一部分送到磁控管而被控制住，這部分信號(hào)被稱之為柵偏壓(Priming)。利用磁控管的高頻脈沖信號(hào)和穩(wěn)態(tài)振蕩器的信號(hào)進(jìn)行混頻就得到一個(gè)中間頻率信號(hào)，在磁控管起動(dòng)瞬間它的相位在脈沖之間總是相同的。由于根據(jù)本發(fā)明的磁控管是在持續(xù)運(yùn)行中的中頻振蕩器的某一相位時(shí)起動(dòng)的，于是中頻振蕩器的信號(hào)和由反射信號(hào)產(chǎn)生的中頻信號(hào)的相對(duì)相位將對(duì)于發(fā)出的各個(gè)脈沖總保持不變，只要反射信號(hào)對(duì)于發(fā)射脈沖的相位不變的話。這個(gè)雙極性視頻信號(hào)將包含著理想的相位信息，并且，如在不明確的距離上為了得到速度分離此信號(hào)能被濾選。
本質(zhì)的問(wèn)題是供給磁控管的信號(hào)頻率不同于磁控管的發(fā)射頻率。這個(gè)頻率的差在一種實(shí)施例中等于所選用的中間頻率值。供給磁控管的信號(hào)及供給混頻器作為本地振蕩器的頻率能夠合適地由同一個(gè)穩(wěn)態(tài)振蕩器來(lái)提供。
能夠注意到在前面已經(jīng)建議了由一個(gè)振蕩器提供高頻能量給脈沖控制的磁控管的諧振腔上，即提供所謂柵偏壓。眾所周知，這將導(dǎo)致以可控方式開(kāi)始的高頻振蕩并產(chǎn)生很小的頻率和時(shí)間的漂移和有較好的頻譜純度。利用這個(gè)柵偏壓技術(shù)(Priming techinque)來(lái)獲得一個(gè)具有在不明確的距離上速度分離能力的相干磁控管雷達(dá)，無(wú)論如何不是屬于預(yù)先公知的。
本發(fā)明使用對(duì)應(yīng)的附圖的例子進(jìn)行了描述，在附圖中圖1表示一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的具有一個(gè)作為高頻源的磁導(dǎo)管的雷達(dá)方框圖;
圖2及圖3表示了一些為了解釋本發(fā)明用的時(shí)間波形圖。
根據(jù)圖1，一個(gè)磁控管MAG是由一個(gè)來(lái)自于調(diào)制器(MOD)的電壓脈沖Vmod來(lái)激勵(lì)的，而所產(chǎn)生的高頻脈沖Vmag經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)電路(CIRC)及一個(gè)發(fā)射-接收開(kāi)關(guān)(TR)至天線(ANT)，它用作發(fā)射脈沖。由雷達(dá)發(fā)射的脈沖引起的來(lái)自于一個(gè)反射物體的反射脈沖被同一個(gè)天線(ANT)所接收，且經(jīng)過(guò)該發(fā)射-接收開(kāi)關(guān)(TR)傳送到混頻器(B)，在該混頻器中它們與來(lái)自穩(wěn)態(tài)本地振蕩器(STALO)的輸出信號(hào)Vstalo相結(jié)合。該磁控管是如此被調(diào)諧的其發(fā)射頻率不同于穩(wěn)態(tài)振蕩器的頻率及混頻器(B)以一個(gè)中頻的方式傳送反射脈沖Vmf，其中頻值等于發(fā)射頻率及穩(wěn)態(tài)振蕩器頻率之差。該中頻信號(hào)Vmf被一個(gè)中頻放大器(MF)放大后。傳送到相敏檢測(cè)器D，它也接受來(lái)自于一個(gè)持續(xù)運(yùn)行的振蕩器(MFO)的輸出信號(hào)Vmfo。此振蕩器運(yùn)行在與所選的中間頻率相同的頻率上，而相位檢測(cè)器D輸出一個(gè)Vbip信號(hào)，這個(gè)信號(hào)被稱之為雙極性視頻信號(hào)，因?yàn)樗饶茱@現(xiàn)正的值又能顯現(xiàn)負(fù)的值。該雙極性視頻信號(hào)除去不表示反射信號(hào)的強(qiáng)度外，它也能表示成發(fā)射信號(hào)和接收的高頻信號(hào)之間的相互相位關(guān)系。如果雷達(dá)設(shè)備和反射物體之間的距離隨時(shí)間變化則該雙極性視頻信號(hào)Vbip將隨基于距離隨時(shí)間變化的一個(gè)頻率而變化，也即當(dāng)信號(hào)經(jīng)過(guò)了360度順序時(shí)，到反射物的距離在每半波長(zhǎng)度上已經(jīng)變化了。這個(gè)雙極性視頻信號(hào)再被送到一個(gè)濾波器濾波，例如在一個(gè)MTI-濾波器中，它實(shí)際上是一個(gè)為了抑制來(lái)自固定物體的反射信號(hào)的，或者是在不明確距離上用作速度分離的高通濾波器。
為了保證該雙極性視頻信號(hào)Vbip能真實(shí)地表示發(fā)射的和接受的信號(hào)流之間的相互相位關(guān)系，根據(jù)本發(fā)明將采取下列步驟。
第一步為穩(wěn)態(tài)振蕩器(STALO)輸出的一部分信號(hào)經(jīng)過(guò)開(kāi)關(guān)(SW)及循環(huán)電路(CTRC)，在發(fā)射脈沖前及發(fā)射時(shí)立即地被傳送到磁控管的諧振腔上，通稱加?xùn)牌珘?Priming)，一個(gè)方位耦合器(RT)用來(lái)在混頻器(B)和磁控管(MAG)之間分配來(lái)自于穩(wěn)態(tài)振蕩器的能量的。開(kāi)關(guān)(SW)被調(diào)制器作如下的控制即開(kāi)關(guān)平常是打開(kāi)的。在磁控管起動(dòng)前立即閉合上，然后在磁控管的脈沖期間總保持閉合。每當(dāng)磁控管起動(dòng)一次，它本身的振蕩就被建立起來(lái)了，從而穩(wěn)態(tài)振蕩器的頻率和相位的小量振蕩器能量出現(xiàn)在磁控管的諧振腔上。這將改善了起動(dòng)特性，但它也影響了最初的相位，因而對(duì)整個(gè)高頻脈沖的相位產(chǎn)生了影響。
第二步為調(diào)制器(MOD)是由中頻振蕩器(MFO)經(jīng)一個(gè)控制裝置(PRF)在時(shí)間上可控的，并且以下列方式進(jìn)行調(diào)制器的脈沖前沿總是和中頻振蕩器(MFO)的輸出信號(hào)的給定相位一致，例如在給定的意義上是一個(gè)零通道。
在一個(gè)設(shè)有一個(gè)內(nèi)部產(chǎn)生脈沖重復(fù)頻率Prf的例子中控制裝置能有一個(gè)計(jì)數(shù)器，它是用來(lái)在中頻振蕩器的輸出信號(hào)上對(duì)正的或負(fù)的零通道進(jìn)行計(jì)數(shù)及將每n次零通道去起動(dòng)磁控管。另一方面，脈沖重復(fù)頻率Prf可以在外部產(chǎn)生，在此情況下控制裝置(PRF)可以包括一個(gè)與門，在它的一個(gè)輸入端上接受來(lái)自于外部Prf-發(fā)生器的信號(hào)，見(jiàn)圖1中的虛線示。而在與門的另一個(gè)輸入端上接受中頻振蕩器輸出信號(hào)上表示零通道的脈沖。該調(diào)制器及磁控管在接受到由外部振蕩器送來(lái)的Prf-脈沖后在給定方向的第一個(gè)零通道時(shí)將被起動(dòng)。
此時(shí)，調(diào)制器控制的原因參照?qǐng)D2及3來(lái)解釋，圖中表示同一時(shí)間的波形圖，而它們上面穩(wěn)態(tài)振蕩器的信號(hào)和調(diào)制器的脈沖間的相互相位是不同的。
波形圖a在這兩個(gè)圖中表示作為時(shí)間t的函數(shù)的穩(wěn)態(tài)振蕩器的輸出信號(hào)Vstalo，而波形圖b表示調(diào)制器脈沖Vmod。作為一個(gè)例子圖2表示出一個(gè)調(diào)制器的脈沖，它的前沿和STALO-電壓上的正零通道是一致的，也即其相位可被表示為零。在圖3中，調(diào)制器脈沖的前沿和該STALO-電壓信號(hào)的最大正向值時(shí)，即與它的90°相位時(shí)相重合。該圖2c)及3c)表示在這種情況下磁導(dǎo)管的電壓對(duì)時(shí)間的函數(shù)關(guān)系，此兩個(gè)波形表示沒(méi)有起動(dòng)現(xiàn)象時(shí)的理想波形，而實(shí)際上該現(xiàn)象是可能發(fā)生的。明顯地，根據(jù)波形圖2c)磁控管在正向最大值，即導(dǎo)前于穩(wěn)態(tài)振蕩器電壓信號(hào)STALO 90°時(shí)起動(dòng)。根據(jù)波形圖3c)，此情況下該磁振管在負(fù)向零通道時(shí)起動(dòng)，也即相位為180°時(shí)，這時(shí)它們?nèi)匀皇菍?dǎo)前于STALO電壓信號(hào)90°。一般能夠說(shuō)該磁控管總是在一個(gè)相位上振蕩的，此相位相對(duì)于所提供的起動(dòng)電壓，即為STALO-電壓的相位有著一個(gè)預(yù)定的關(guān)系。這點(diǎn)本身又包含著由在一個(gè)給定不變的距離上的物體反射回的反射脈沖所產(chǎn)生的中頻信號(hào)將有一個(gè)恒定的相位。
以上這點(diǎn)在波形圖2d)及3d)上加以說(shuō)明，它們表示為如果穩(wěn)態(tài)振蕩器的電壓Vstalo直接和磁控管的高頻信號(hào)Vmag相結(jié)合的話，后者能被看作為在零距離上一個(gè)物體的反射信號(hào)，則這兩個(gè)波形圖即表示了所獲得的中頻信號(hào)。明顯地，盡管起動(dòng)時(shí)狀態(tài)不一樣，在這兩種情況下該中頻信號(hào)還是具有相同的形狀和相位。波形圖2e)和3e)表示在相對(duì)于調(diào)制器脈沖具有兩種不同的相位時(shí)，其中頻振蕩器的輸出電壓Vmfo，如果相對(duì)于波形圖2d)或3d)的中頻信號(hào)Vmf使用同一個(gè)或另一個(gè)振蕩器作為參照被檢出來(lái)的話，波形圖2f)及3f)即表示所得到的該雙極性視頻信號(hào)Vbip。在第一個(gè)例子中曲線Ⅰ表示的振蕩器電壓Vmfo和Vmf相位相同，這一點(diǎn)根據(jù)波形圖2f)及3f)在相敏檢測(cè)器(D)中被檢測(cè)出來(lái)后將產(chǎn)生一雙極性視頻信號(hào)，其具有零值(比較信號(hào)的相位相同時(shí))。在第二個(gè)例中，根據(jù)以實(shí)線描繪的曲線Ⅱ的電壓Vmfo，它滯后于Vm90°，這就根據(jù)圖2f)及3f)產(chǎn)生了一個(gè)正向的雙極性視頻信號(hào)。于是，同一個(gè)中頻信號(hào)將基于中頻振蕩器的輸出電壓信號(hào)Vmfo，相對(duì)于調(diào)制器脈沖產(chǎn)生了不同的雙極性視頻信號(hào)。如果該雙極性視頻信號(hào)將作為發(fā)射的和接收的高頻信號(hào)間的相位關(guān)系的量度，及借此量度反射物體的距離的話，其中頻振蕩器的輸出電壓Vmfo相對(duì)于調(diào)制器的脈沖必須有一個(gè)預(yù)定的相位關(guān)系。
根據(jù)本發(fā)明，在調(diào)制器的時(shí)間控制和磁控管的柵偏壓控制共同使用時(shí)，就得到了由磁控管和穩(wěn)態(tài)本地振蕩器的信號(hào)混頻的結(jié)果信號(hào)與中頻振蕩器的輸出信號(hào)之間的相位相干。這包含反射脈沖的相位能與中頻振蕩器的相位有關(guān)，而雙極性視頻信號(hào)也將含有發(fā)射脈沖和反射脈沖中的高頻信號(hào)的相對(duì)相位的信息。
本發(fā)明能和在本說(shuō)明書(shū)開(kāi)始描述的那種相干雷達(dá)接收器相結(jié)合。由此能得到在明確的距離以內(nèi)及以外的反射信號(hào)的分離將由不同的因素來(lái)決定。根據(jù)發(fā)明的步驟的一個(gè)結(jié)果是在不明確的距離上其分離的可能性更為接近了。而在明確的距離內(nèi)其分離是雷達(dá)接收的相干特性的結(jié)果。
在所描述的實(shí)施例中，本地振蕩器輸出信號(hào)是直接用來(lái)作為柵偏控制信號(hào)的，并且這個(gè)柵偏信號(hào)和磁控管的發(fā)射頻率之間的差等于所選擇的中間頻率值。雖然如此，另外的不同于穩(wěn)態(tài)振蕩器的柵偏信號(hào)頻率也能被采用，唯一重要的事是柵偏信號(hào)頻率不同于磁控管的發(fā)射頻率。作為一個(gè)例子，借助一個(gè)混頻器，它在如下的條件下使用即供給此混頻器的第二次信號(hào)的相位在磁控管的起動(dòng)瞬間和它的發(fā)射瞬間時(shí)是同樣的，那么本地振蕩器的頻率能被轉(zhuǎn)換成理想的柵偏信號(hào)頻率。
在本發(fā)明的范圍內(nèi)還可以作各種另外的更改。如該調(diào)制器及該磁控管能在該中頻振蕩器的輸出信號(hào)的任意相位時(shí)被起動(dòng)。在恒定脈沖重復(fù)頻率情況下，在原理上也是可能用調(diào)制器對(duì)中頻振蕩器的相位進(jìn)行控制的。
權(quán)利要求
1.一種相干雷達(dá)，它包括有一個(gè)發(fā)射管，特別指一個(gè)磁控管，一個(gè)用于激勵(lì)磁控管以使其產(chǎn)生與發(fā)射高頻脈沖的調(diào)制器，一個(gè)穩(wěn)態(tài)本地振蕩器，它用其本身的輸出信號(hào)和由發(fā)射脈沖引起的反射脈沖信號(hào)相混頻而產(chǎn)生一個(gè)中頻信號(hào)，這個(gè)中頻信號(hào)具有相當(dāng)于穩(wěn)態(tài)本地振蕩器的頻率和發(fā)射脈沖的頻率之差的頻率，僅一個(gè)工作在中頻的振蕩器，它的輸出信號(hào)和由混頻器所得到的中頻信號(hào)一起傳送到一個(gè)相敏檢測(cè)器上，以檢出反射脈沖及產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，此信號(hào)包含有發(fā)射的和接收的高頻信號(hào)之間的相互相位關(guān)系的信息在內(nèi)，其特征為由該穩(wěn)態(tài)本地振蕩器傳來(lái)的信號(hào)被送到磁控管的諧振腔上，這至少在發(fā)射的瞬間發(fā)生，該調(diào)制器及該中頻振蕩器同時(shí)以如下的方式控制即調(diào)制器脈沖的前沿及磁控管的脈沖前沿總在中頻振蕩器輸出信號(hào)的一個(gè)預(yù)定的相位上出現(xiàn)。
2.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1中的一種相干雷達(dá)，其特征為供給該磁控管諧振腔的信號(hào)頻率不同于磁控管的發(fā)射頻率，它們?cè)跀?shù)值上相差一個(gè)中頻數(shù)值。
3.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1和2中的一種相干雷達(dá)，其特征為該調(diào)制器是在時(shí)間上受到該中頻振蕩器的控制的。
4.根據(jù)權(quán)項(xiàng)3的一種相干雷達(dá)，其特征為該調(diào)制器被該中頻振蕩器的輸出信號(hào)的零通道控制。
5.根據(jù)權(quán)項(xiàng)1-4中間任何一個(gè)權(quán)項(xiàng)的一種相干雷達(dá)，其特征為作為本機(jī)振蕩器電壓信號(hào)的高頻信號(hào)和供給磁控管諧振腔的信號(hào)是由同一個(gè)穩(wěn)態(tài)振蕩器提供的。
專利摘要
一相干雷達(dá)，包括有一磁控管，一用于對(duì)磁控管作脈沖觸發(fā)激勵(lì)的調(diào)制器，一本地振蕩器，用于產(chǎn)生輸入回波的一中頻信號(hào)的混頻器，一用于檢測(cè)反射脈沖以產(chǎn)生一通稱的雙極性視頻信號(hào)的相敏檢測(cè)器。穩(wěn)態(tài)振蕩器至少于傳輸時(shí)刻輸出高頻信號(hào)至磁性管調(diào)諧空腔振蕩器，即所謂加?xùn)牌珘赫{(diào)制器及中頻振蕩器同時(shí)以下列方式時(shí)控調(diào)制器脈沖前沿及磁控管脈沖前沿總出現(xiàn)于中頻振蕩器輸出信號(hào)給定相位上，例一過(guò)零點(diǎn)。
文檔編號(hào)G01S13/00GK85101915SQ85101915
公開(kāi)日1987年1月17日 申請(qǐng)日期1985年4月1日
發(fā)明者安富羅, 格拉布斯 申請(qǐng)人:菲利浦光燈制造公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan