DE2904528A1

DE2904528A1 - Doppler-radarvorrichtung

Info

Publication number: DE2904528A1
Application number: DE19792904528
Authority: DE
Inventors: Kenneth Holford
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1978-02-09
Filing date: 1979-02-07
Publication date: 1979-08-16
Also published as: GB1553066A; SE7901008L; AU4405379A; IT1111023B; US4231038A; AU521941B2; DE2904528C2; IT7919946A0; FR2417119A1; FR2417119B1; JPS54129899A

Description

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1.1.1979 ^r PHB 32607

Doppler-Radarvorrichtung»

Die Erfindung bezieht sich auf

eine Doppler-Radar-vorrichtung mit einem WellenJeLterstücifc-, das einen reflektierenden Abschluss an einem Ende und Mittel an diesem Ende zum Einführen von Mikrowellenenergie in den Vellenleiter enthält, während zwei Mischdioden innerhalb des Wellenleiters angeordnet und längs des Wellenleiters voneinandergetrennt sind, wodurch zu übertragende Energie in einer Richtung entlang des Wellenleiters an den Dioden vorbei zu dem anderen Ende des Wellenleiters und von dem Ziel reflektierte Echoenergie an den Dioden vorbei in entgegengesetzter Richtung fliessen kann. Eine derartige Vorrichtung ist in der britischen Patentschrift 1.482.413 beschrieben.

In einer derartigen Vorrichtung 15

mit einem Paar Phasenquadratur-Mischdioden zur Lieferung einer Richtungsanzeige können Signalreflexionen zu Phasenfehlerproblemen führen. Derartige Reflexionen können innerhalb der Vorrichtung selber auftreten, was z.B. auf

die sich bei Diodenanpassung ergebenden Schwierigkeiten und 20

auf den reflektierenden Abschluss des Wellerileiterstücks an dem Ende, an dem Energie aus der Quelle in den Leiter angeführt wird, zurückzuführen ist.

Die Erfindung bezweckt, eine neue Anordnung zu schaffen, die auf einem vorherrschend

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reflektierenden Abschluss basiert, dies im Gegensatz zu bekannten Anordnungen, bei denen die Abwesenheit einer wesentlichen Reflexion dem Entwurf inhärent ist: Eine derartige bekannte Anordnung ist z.B. in "Direction Sensitive Doppier Device" von H.P. Kalmus, Proc. I.R.E. (USA), Juni 1955, S. 698-7OO beschrieben.

Nach der Erfindung ist eine

Doppler-Radarvorrichtung der eingangs beschriebenen Art dadurch gekennzeichnet, dass die Mischdioden entlang der Achse des Wellenleiters in einem Abstand von (2n+i) Χ/^+ολ-voneinander liegen, wobei η Null oder eine positive ganze Zahl, Λ die Wellenlänge bei der gewählten Betriebsfrequenz und ö ein Faktor ist, der den Effekt der Dioden auf die Fortpflanzung innerhalb des Wellenleiters ausgleicht, und die Vorrichtung ist weiter dadurch gekennzeichnet, dass der Abstand entlang der Achse des Wellenleiters zwischen dem Abschluss und der diesem Abschluss am nächsten liegenden Mischdiode nahezu gleich (2m+1) . /\_ /8 ist, wobei m Null oder eine positive ganze Zahl ist.

^ίυ Um eine geeignete Mischenergie

zu erzeugen, können die Dioden derart positioniert sein, dass sie lose mit den Signalen in dem Wellenleiter gekoppelt sind. Dadurch wird ein grosser Vorteil erhalten, weil die Diodeneigenschaften selber für die Wirkung der Vorrichtung weniger bedeutend werden als wenn die Dioden fest gekoppelt sind.

Die lose KoppLung kann dadurch

hergestellt werden, dass die Dioden quer zu der Achse des Leiters positioniert werden.

Der reflektierende Abschluss

kann ein Kurzschluss sein, wobei eine Sonde vorgesehen ist, um Energie in den Wellenleiter einzuführen.

Auch kann der reflektierende

Abschluss eine Iris sein, durch die Energie in den Wellen-

leiter eingeführt werden kann.

Einige Ausführungsformen der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im

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folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine erste Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung,

Figuren 2 und 3 Vektordiagramme, Fig. h eine zweite Ausführungsform der Vorrichtung nach der Erfindung,

Fig. 5 eine Diodenpositionierungsanordnung ,

Fig. 6 eine Versuchsanordnung, und

Figuren 7 his 11 im Detail eine andere Ausführungsform.

Nach Fig. 1 ist ein Wellenleiterstück ¥ mit einer Mikrowellenenergie, z.B. einem Gunn-Oszillator, mittels einer Sonde P gekoppelt, die in der Nähe eines Endes des Leiters angeordnet ist, dessen Abschluss durch einen Kurzschluss gebildet wird. Das andere Ende des Wellenleiters ist derart ausgebildet, dass es mit einer Hornantenne H verbunden werden kann; auch können

der Wellenleiter und die Antenne als ein Ganzes ausgebildet wein. Innerhalb des Wellenleiters befinden sich zwei Mischdioden Da ^uid Db, die entlang des Wellenleiters in einem Abstand B voneinander liegen. Über den Mischdioden erzeugte Signale werden auf übliche Weise respektiven

Verstärkern zugeführt und die "Richtung" des sich bewegen-. den Zieles wird von den relativen Phasender erzeugten und verstärkten Signale abgeleitet.

Ein Abstand B für die Dioden

in Figo 1, der zum Erhalten von Quadratur-Doppelsignalen erforderlich ist, lässt sich schwerer erhalten als anscheinend der Fall ist. Eine offenbar auf der Hand liegende Lösung besteht darin, dass Dioden verwendet werden, die in einem Abstand gleich einer ungeraden Anzahl von Acht-

Biwelleiilängen, d.h. (2n-t-i) /L /8, voneinander liegen, 35

wobei χι gleich Null oder einer positiven ganzen Zahl ist; davon ist bei früheren Vorschlägen ausgegangen« Bei einem Abstand gleich A. /8 ist die Mischenergie an der Mischdiode

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Db über 45° verzögert und erreicht das Zielechosignal diese Diode um 45° frü her. Dadurch wird ein Phasenunterschied von 90° für das Signalepaar im Vergleich zu den Signalen am Mischer Da erhalten. Wenn keine Reflexion an dem Abschluss auftreten würde, würde ein Paar Quaiäratur-Dopplersignale erhalten werden.

In der Praxis ist der Teil

des Zielsignals, der nicht von den Dioden absorbiert wird, sehr wesentlich und wenn dieser Teil von dem Abschluss reflektiert wird, wird er teilweise wieder von den Dioden absorbiert. Dies erfordert einen ganz anderen Abstand zwischen den Dioden. Untersuchungen, die zu der Erfindung geführt haben, haben ergeben, dass ein geeigneter Abstand gleich einer ungeraden Anzahl von Viertelwellenlangen, '⁵ d.h. (2&+I) A /4, ist, während vorteilhafterweise der reflektierende Abschluss in einem Abstand gleich einer uijpraden Anzahl von Achtelwellenlängen, d.h. (2m+i) \ /8, von der nächstliegenden Diode angeordnet ist, wobei m auch Null oder eine positive ganze Zahl ist; dies istsehr verschieden von den oben angegebenen bekannten Vorschlägen

Es ist angebracht, nun einige

theoretische Be-trichtungen einzufügen. Es wird Fig. 1 mit den Dioden Da und Db betrachtet, die in einem Abstand gleich Λ /4, d.h. η = 0, voneinander liegen, wobei das von dem Ziel empfangene Feld annahmeweise auf die erste Diode . einfällt, wobei die Reflexion am Endabschluss oder der Einfluss der Dioden auf das Feld ausser Betracht gelassen wird. Beim Zeichnen des Vektordiagramms sei angenommen, dass sich das Ziel nähert und eine günstige Lage für die

Vektoren nach den Figuren 2 und 3 erreicht hat. In diesen Diagrammen sind die Vektoren Va und Vb annahmeweise stationär, während der Winkel der anderen Vektoren von dem Zielabstand abhängig ist.

In Fig. 2 eilt das Feld Vtb

infame des Zielechosignals an der Mischdiode Db um 4-5° gegenüber dem örtlich zugeführtea Mischsignal Vb an derselben Mischdiode nach. Die Lage des refleiterenden Ab-

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Schlusses ist nun derart gewählt, dass das Signal zu dem Mischer derart zurückgestrahlt wird, dass es um 90° voreilt, wie durch Vtrb dargestellt ist. Das sich ergebende Summenfeld dieser zwei Vektoren ist Vttb, das zu dem örtlichen Mischsignal Vb gleichphasig ist. Da nun Vtb sowie Vtrb sich in einer der Uhrzeigerrichtung entgegengesetzten Richtung für eine weitere Annäherung des Zieles drehen werden, dreht sich der Summenvektor Vttb in gleichem Sinne, wobei, wie gefunden wurde, der Effekt des Abschlusses derart ist, dass der einzige Vektor Vttb erhalten wird.

Die Mischdiode Da ist um /\./k

weiter von der Antenne entfernt und liegt um diesen Abstand dem reflektierenden Abschluss näher und beimVerfolgen der Weglängen wird gefunden, dass ein ähnliches Signalepaar (Vta und Vtra, Fig. 3) an der Mischdiode Da erzeugt wird, so dass der resultierende Vektor Vtta an der Mischdiode Da zu dem resultierenden Vektor Vttb an der Mischdiode Db exakt gegenphasig ist. Da die örtüLch zugeführten Mischsignale Va₉ Vb in Phasenquadratur zu diesen Signalen an den beiden Mischdioden sind, ist die Bedingung für Quadratur-Dopplersignale erfüllt_o In Fig. 3 drehen sich die Vektoren Vta und Vtra auch beide in einer der Uhrzeigerrichtung entgegengesetzten Richtung, xirenn sich das Ziel nähert.

Ein Quadraturunterschied

zwischen den beiden Dopplersignalen wird noch immer erhalten, wenn die Lage des Abschlusses in ganzen Schritten von /t/2 verschoben wird« Dadurch werden die Mischphasen um 2 TT geändert, wodurch dasselbe Diagramm erhalten wird» Der Abschluss kann auch in ganzen Schritten von λ /4 verschoben werden: wenn er Z₅B₀ um Λ /4 verschoben wird, wird der Vektor Vtrb an der Mischdiode Db um A /2 verschoben, während das Summensignal Vttb an der Mischdiode Db vertikal nach unten verläuft_e Der Vektor Vtra verschiebt sich ebenfalls und die Summe Vtta an der Mischdiode Da verläuft ebenfalls vertikal nach unten₀ Dies führt zu

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Quadratur-DopplerSignalen, mit der Massgabe, dass die Mischdiode Da, die vorher ein Signal erzeugte, das um 90° gegenüber dem von der Mischdiode Db erzeugten

. Signal voreilte, nun ein Signal erzeugt, das um 90° 5

nacheilt.

Wenn die durch den reflektierenden Abschluss selber herbeigeführte Phasenverschiebung X /2 ist, ist bei idealen Dioden der zulässige Abstand

zwischen dem Abschluss und der Mischdiode Da (2m+i). A 10

Da eine physische Grenze in bezug

auf den mindestzulässigen Abstand des Abschlusses von einer Diode besteht, die durch den Umfang der Hülle bestimmt wird, ist der kleinste brauchbare Abstand in der Regel 3 A /8 von der nachstliegenden Diode Da. Bei diesem Abstand und

' ' 0 /

einer Λ /2-Phasenverschiebung bei der Reflexion sind die Vektorphasen gleich denen nach Figuren 2 und 3·

Für Reflexionen mit einer von

X/2 verschiedenen Phase soll die Ebene des Reflektors verschoben werden, um den Unterschied auszugleichen.

Der Abstand zwischen den Misch-

dioden muss geändert werden, wenn die Absorption der Zielechosignalenergie durch die Mischer berücksichtigt wird» Dies kann im grossen ganzen dadurch veranschaulicht werden, dass angenommen wird, dass ein durch eine Diode fliessendes Signal 5 $ Energie verliert. Der Vektor Vtrb ist dann um .15 $ kurzer und bewirkt, dass die Phase von Vttb um etwa 5° verzögert wird. Eine gewisse Verkürzung des Vektors Vttb tritt ebenfalls auf.

An der Mischdiode Da wird Vta 30

um 5 $ und Vtra um 10 $ verkürzt, wodurch bewirkt wird, dass Vtta um etwa 1,5 ° voreilt. Der Summeneffekt ist eine G-esamtphasenverschiebung von 6,5° in der Qudraturmischung. Vtta und Vttb weisen auch nicht genau die gleiche Länge

„. auf, d.h., dass ein gewisses Amplitudenungleichgewicht Jb

besteht, das aber im Vergleich zu Diodenstreuungen klein ist und leicht durch Verstärkungseinstellung mit einem der

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nachfolgenden Dopplerverstärker korrigiert werden kann.

Die durch Energieabsorption

durch die Dioden oder durch einen mit Verlust behafteten Abschluss herbeigeführte Phasenverschiebung kann dadurch ausgeglichen werden, dass die Lage der Dioden verschoben wird. Fenn eine Diode Da entlang des Leiters zu dem Abschluss hin, d.h. in Fig. 1 nach links, bewegt wird und der verbleibende Teil der Mechanik unverändert bleibt, verschiebt sich Vta in Fig. 3 in der Uhrzeigerrichtung, während sich Vtra in einer der Uhrzeigerrichtung entgegengesetzten Richtung verschiebt, und zwar um gleiche Beträge. Die resultierende Phase von Vtta wird dadurch nicht verändert, wenn die Vektorlängen Vta und Vtra 'S einander gleich sind, dDgleich die Grosse von Vtta zunehmen wird und dann.und wann der an der Mischdiode Db näher kommen wird. Aus einer Betrachtung des Mischsignals selber (Va) geht hervor, dass sich dieses Signal in einer der Uhrzeigerrichtung entgegengesetzten Richtung um den " gleichen Betrag verschiebt und einen derartigen Effekt aufweist, dass die Mischung und somit das Dopplersignal für diesen Mischer verzögert wird.

Um einen Phasenfehler von 6₉5°

in den Qudratur-Dopplersignalen zu korrigieren, muss sich der Mischer Da schätzungsweise um etwa 6,5 ( λ /3^θ) = Λ /55 von dem Mischer Db ab bewegen.

Dopplersignale mit ungleichen

Amplituden. z.B. infolge ungleicher Mischenergien, können dadurch, korrigiert werden, dass die Lage des reflektierenden AbscHusses um einen kleinen Betrag, wie A /16 oder kleiner, verschoben wird.

Dadurch wird der zwischen Vtb

und Vtrb eingeschlossene ¥inkel und auch der Winkel zwischen Vta und Vtra geändert;, so dass der eine eingeschlossene

Winkel zunimmt und der andere abnimmt„ Dadurch werden die Grossen der Summenvektoren Vtta und Vttb geändert« Zu gleicher Zeit ist die Änderung des Phasenunterschiedes

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zwischen den zwei Dopplersignalen nur ein Effekt zweiter Ordnung für kleine Korrekturen, weil der Vektor Vtta sowie der Vektor Vttb in der gleichen Richtung verschoben werden.

Beim Entwurf einer geeigneten Vorrichtung treffen somit die folgenden Betrachtungen zu:

(a) Positionierung der Dioden entlang des Leiters, derart, dass die richtige elektrische Trennung zwischen ihnen erhalten wird, d.h., dass sie durch grundsätzlich

1" eine ungerade Anzahl von Viertelwellenlängen voneinander getrennt werden;

(b) Positionierung der voneinander getrennten Dioden in bezug auf den Abschluss, derart, dass eine richtige Reflexionsphase erhalten wird und im grossen ganzen

^⁵ gleiche Amplituden aufweisende Dopplersignale erzeugt werden, d.h., dass der Abschluss grundsätzlich durch eine ungerade Anzahl von Achtelwellenlängen von der

L)

nächstliegenden iode getrennt wird.

Allem Anschein nach ist es

unbedingt notwendig, die Dioden quer zu der Achse des Leiters derart zu positionieren, dass eine geeignete Mischenergie erzeugt wird.

1 In diesem Zusammenhang ist es

wichtig, zu bemerken, dass eine derartige Querpositionie-

rung der Mischdioden bedeutet, dass sie nur lose mit den . Signalen in dem Leiter gekoppelt sind, was wieder einen wesentlichen Vorteil ergibt, weil die Probleme in bezug auf Diodenauswahl und Antennenanpassung viel weniger ki'itisch als in früheren Vorschlägen sind, was bedeute^

dass die Vorrichtung als solche viel besser angepasst werden kann, sich leichter aufbauen lässt und weniger kostspielig ist.

Fig. h zeigt eine andere Ausführungsform einer Mikrowellenmischvorrichtung nach der

Erfindung mit einem rechteckigen WelXenleiterstück W mit einer Mikrowellenenergiequelle S, die wieder ein Gtuxn-Oszillator sein kann, an einem Ende: Beim Betrieb liefert

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die Quelle S Energie über eine Iris E in einer Blende G an ein Antennenhorn H. Nun tritt Signalreflexion an der Iris auf. Zwischen der Iris und dem Horn liegen zwei Mischdioden Dd und Db, die wieder entlang des ¥ellenlei~ ters in einem Abstand B voneinander liegen, während auch die Dioden gegen die Achse L des Wellenleiters verschoben sind, um ihre Energieabsorption auf einem niedrigen Pegel von z.B. 0,5 mW zu halten. So würde mit einer Energiequelle von 10 mV nur ein Zwanzigstel von den Dioden abgefangen

^ werden, während bei Anwendung von Reziprozität nur ein Zwanzigstel der Antennensignalenergie von jeder Diode absorbiert werden würde, mit der Massgabe, dass die verbleibende Energie wieder von der Iris reflektiert wird und bei ihrer Rückkehr das Feld in der Nähe der Dioden

^⁵ ändern wird. Bei einem Abstand zwischen der Iris und der nächstliegenden Diode von einer ungeraden Anzahl von Achtelwellenlängen, wie oben für den Abschluss beschrieben wurde, lässt sich erwarten, dass die Signalenergieabsorption auf das Zweifache des Bruchteiles von 1/20 des

obenstehenden Beispiels zunimmt. Mit anderen Worten: jede Diode wird etwa ein Zehntel der in die Antenne eingeführten Signalenergie absorbieren.

Die Iris E liegt in Fig. 4 in

einem Abstand A von der nächstliegenden Mischdiode Da. Wenn dieser Abstand im Vergleich zu einer Leiterwellenlänge klein ist, scheint dieser Abstand nicht mit der einfachen WeUßnleitertheorie in Übereinstellung zu sein, weil die Länge für einen Wellenlängentyp einer zu erzeugenden Welle ungenügend ist. Bei Versuchen zur Prüfung

der theoretischen Vorhersagen wurde die Iris mit einer Phasenverschiebungsvorrichtung auf einen Abstand von mehreren Halbwellenlängsn gebracht, so dass der Abstand zwischen den Dioden zunächst unter idealeren Bedingungen ausgewertet werden konnte. Eine genaue Lage für die Iris

wurde spater bestimmt.

Jede Diode D war vom Typ BAV' h6 und wurde in einer Aussparung R in der Wand des Wellenlei-

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ters angebracht, wie in Fig. 5 dargestellt ist.

Die Versuchsanordnung ist

schematisch in Fig. 6 gezeigt, Zwei ¥ellenleiterabschnitte mit je einer Diode werden durch eine Aussparung F voneinander getrennt. Eine gut angepasste Hornantenne H ist an einem Ende des Gebildes angeordnet und auf ein sich bewegendes Ziel gerichtet. Das andere Ende des ¥ellenleiters dient zur Aufnahme einer 12 mW-Gunn-Energiequelle S, die von einer einstellbaren Phasenverschiebungsvorrichtung PS durch eine Blende G mit einer Iris E getrennt ist.

Ein theoretischer Abstand zwi*.

sehen den Dioden von /_/k+ A /55 bei 10,59 GHz ist 9»67 mm. Dabei wird jedoch eine etwaige ¥ellenst8rung ausser Betracht gelassen, die durch die keramische TJmhül-

'5 lung herbeigeführt werden kann, in der jede Diode untergebracht ist und die einen Durchmesser von 5»8 mm und eine Wandstärke von 1,2 mm bei einer Dielektrizitätskonstante von etwa 10 aufreist. Der Gesamtabstand entlang des Leiters zwischen den Dioden kann durch den Ausdruck (2n+i) \/h + b ?L dargestellt werden, wobei <§ ein Faktor ist, der die Phasenverschiebung darstellt, die teilweise durch die Diodenenergieabsorption des Echosignals und teilweise durch den Effekt der Diodenumhüllung herbeigeführt wird. In der Praxis kann sich O von Null

bis zu 0,08 ändern, aber liegt in der Regel zwischen 0,03 . und 0,05«,

Diodenabstände von 9» 10 und

10,8 mm werden verglichen. Die Qualität der Mischung wird auf geeignete ¥eise dadurch ausgewertet, dass eine

Lissajousche Figur betrachtet wird, die dadurch abgeleitet wird, dass das Ausgangssignal einer Diode an die X-Platten und das andere an die Y-Platten eines Oszilloskops angelegt wird. Vergleichsweise sind andere Lissajousche Figuren verfügbar, die einen bekannten Phasenfehler von 0°, 5°, 10° und 15° aufweisen«

Aus dreissig Diodenprobe sind zwei ausgewählt, die als Durchschnittsdioden in bezug auf

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die erzeugte Lissajousche Figur und auch in bezug auf die Kapazität, die 0,3 pF., bei 1 MHz mit einem Kapatiztätsmesser vom Modell Boonton 72 B gemessen, beträgt, zu betrachten sind, wobei diese zwei Dioden zur Bestimmung der Effekte verschiedener Abstände benutzt werden.

Die Diodengleichi?orspannung

beträgt typisch 250 bis 300 mV bei Überbrückung durch einen Yiderstand von 1 kjCl , der einen selbstvorspannenden Strom liefert, Alle Versuhe sind auf dieser Basis durchgeführt.

Zwei der Abstände 10,0 und

10,8 mm ergeben Resultate mit Phasenfehlern von in der Regel nicht mehr als 10 ° sieht nur mit den beiden ausgewählten Dioden, sondern auch mit anderen Diodenpaaren, und es lässt sich schliessen, dass der ideale Abstand in der Nähe von 10 mm liegt. Mehrere Diodenpaare mit einem gegenseitigen Abstand von 10 mm erzeugen Signale mit einem Fehler von weniger als 5° und es wurde gefunden, dass 80 $ der Proben brauchbar ist, wenn die Toleranz auf + 10° gesetzt wird. Da eine Viertelwellenlänge nahezu 9mm ist, beträgt der zusätzliche Abstand, der zum Ausgleichen der Phasenverschiebungen benutzt wird, die wesentlichen durch die Diodenenergieabsorption und durch die Unifcrällungen der Dioden herbeigeführt werden, etwa 1 mm bei einem gegenseitigen Diodenabstand von 10 mm und etwa 1,8 mm bei einem gegenseitigen Diodenabstand von 10,8 mm, wobei Mittelwerte für den Faktor h von 0,028 (annahmeweise 0,03) bzw. 0,056 (annahmeweise 0,06) erzielt werden.

Da theoretisch 9 nun einer Phase von 90° entspricht stellt eine Änderung des Abstandes von 1 mm 10° dar.

Die Abstände von 10 mm und 10,8 mm werden dazu benutzt, den optimalen Abstand zwischen der Iris und der Diode Da zu finden, wenn diese

Iris den Dioden nahe liegt. Für einen gegenseitigen _β Diodenabstand von 10 mm ist dieser Abstand, wie Runden wurde j 14,5 mm, während dieser Abstand bei einem gegen-

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seitigen. Diodenabstand von 10,8 mm, wie gefunden wurde, 13»8 mm beträgt. Bei den dreissig verwendeten Diodenproben wird bei dem gegenseitigen Abstand von 10,8 mm

bei nahe liegender Iris ein kleinerer Phasenfehler S

erhalten, während dies bei weiter entfernter Iris bei dem gegenseitigen Abstand von 10 mm der Fall ist.

Die erwähnten Abstände sind entlang der Achse des Wellenleiters gemessen, wobei

laterale Verschiebung nicht berücksichtigt wird. Der Wert η

3 Λ/8 beträgt, in Wellenlängen des Leiters ausgedrückt, 13»52 mm , aber diesel· Wert lässt sich wegen des lateralen Abstandes über den Leiter und der sich ergebenden kurzen Abstände, die leicht zu Ungenauigkeit der Messungen führen, schwer mit den obengenannten Abständen von 14,5

und 13»8 mm vergleichen. Auch werden, wie..oben bemerkt wurde, kleine Abweichungen von dem Idealzustand ungleiche Amplituden aufweisende Dopplersignale ausgleichen.

In der vorliegenden Beschreibung

wurde von rechteckigen Wellenleitern ausgegangen, aber es leuchtet ein, dass auch anders gestaltete Wellenleiter angewendet werden können. Wenn die Grossen und Formen von Wellenleitern geändert werden, ändert sich die Wellenlänge in dem Leiter, wobei der Entwurf dem verwendeten

Leiter angepasst werden kann,
25

Bei Betrachtung der in den

Figuren 7 bis 11 gezeigten Ausführungsform zeigt Fig.7 . im Detail die Weise, in der jede der Dioden D innerhalb einer Aussparung R in der Wand des Wellenleiters W angeordnet ist, die in dieser Ausführungsform in einem

Metallblock J gebildet wird. Nach Fig. 7 passt eine untere Klemme der Diode in eine Bohrung M im unteren Teil des Blocks J, während die andere obere Diodenklemme sich in einer Bohrung N erstreckt. Eine Drosselspule Q umschliesst . eng diese obere Klemme, aber ist gegen direkte Verbindung mit der Wand der Bohrung N durch einen nicht dargestellten isolierenden Überzug isoliert. Die Drosselspule weist einen oberen Teil T auf, der als eine Klemme zum Anschluss an

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eine externe Verstärker- und Anzeigerschaltung dient, wobei die Drossel mittels einer Drosselfixierschraube U aus Isoliermaterial, wie Polytetrafluoräthylen (PTFE), . fest in der Bohrung N gehalten wird. Figuren 8 und 9 zeigen in Draufsicht bzw.'in Endansicht den Block J, ohne dass die Dioden montiert sind, wobei die Endfläche X des Blocks die Fläche ist, die mit der nicht darge-~ stellten Energiequelle verbunden ist.

Fig. 10 zeigt das Gebilde des 10

Blocks J mit den Drosselklemmen T und der Energiequelle S, die in dieser Ausführungsform ein Gunn-Oszillator aus der von Microwave Associates vertriebenen MA-86651-Serie ist.

Fig. 11 zeigt die Endfläche

des Oszillators, die mit der Fläche X des Blocks zusammen-15

fällt und die eine Iris E in einer Blende G aufweist; die Iris kann selbstverständlich eine von der dargestellten Form verschiedene Form aufweisen, Aorausge setzt, dass die Energiequelle als ein reflektierender Abschluss für

empfangene darauf einfallende Energie wirkt. 20

In dieser Ausführungsform

beträgt der Abstand B (siehe Figuren 6 und 8) 1O₉8 mm und beträgt der Abstand A (siehe Fig. 6) 13>>8 nun« Die Betriebsfrequenz ist 10,587 GHz mit einer Wellenlänge des Leiters von nahezu 36 mm, so dass der Ausdruck für B, dch. (2n+i). X /k + h\ 1 nun \/h + 0,05 /I wird, wobei η gleich Null ist : der Ausdruck für A, d.h. (2m+i). A /8, wird 3 λ /8» wobei m gleich 1 ist.

Im Rahmen der Erfindung können selbstverständlich zur Anpassung an besondere Umsbände

verschiedene Abänderungen vorgenommen werden. Z.B. kann die Iris E eine andere Form, z_#B„ eine Kreisform oder eine Rechteckform, aufweisen, während ein anderer Typ oder eine eine andere Anordnung für die Dioden Anwendung finden kann»

Obgleich die Dioden auf je

einer Seite des Wellenleiters dargestellt sind₅ um einer symmetrischeren Konfiguration nahe zu kommen;, ist dieses

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Merkmal nicht wesentlich und unter gewissen Bedingungen, z.B. wenn es wegen mechanischer Betrachtungen erwünscht ist, können sich die Dioden beide auf derselben Seite des Wellenleiters befinden.

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Claims

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PATENTANSPRÜCHE :

Doppler-Radarvorrichtung mit einem Wellenleiterstück, das einen reflektierenden Abschluss an einem Ende und Mittel an diesem Ende zur Einführung von Mikrowellenenergie in den Wellenleiter enthält, während zwei Mischdioden in einem gewissen Abstand voneinander innerhalb des Wellenleiters liegen, wodurch zu übertragende Energie in einer Richtung entlang des Wellenleiters an den Dioden vorbei zu dem anderen Ende des Wellenleiters und von einem Ziel reflektierte Echo-energie an den Dioden vorbei in der entgegengesetzten Richtung fliessen kann, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischdioden entlang der Achse des Wellenleiters in einem Abstand (2n+i) Λ /4+O Λ voneinander liegen, wobei η Null oder eine positive ganze Zahl, ^ die Wellenlänge bei einer gewählten Betriebsfre-

<\

quenz und O ein Faktor ist, der den Effekt der Dioden auf die Fortpflanzung innerhalb des Wellenleiters ausgleicht, während die Vorrichtung weiter dadurch gekennzeichnet ist, dass der Abstand entlang der Achse des Wellenleiters zwischen dem Abschluss und der diesem Abschluss amnächstea liegenden Mischdiode nahezu gleich (2m+i). /^ /8 ist, wobei m Null oder eine positive ganze Zahl ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1,

dadurch gekennzeichnet, dass die Dioden derart positioniert sind, dass sie lose mit den Signalen in dem Wellenleiter

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gekoppelt sind.

3· Vorrichtung nach Anspruch 2,

dadurch gekennzeichnet, dass die Dioden quer zu der Achse des ¥ellenleiters positioniert sind.

4, Vorrichtung nach einem der

vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Abschluss durch einen Kurzschluss gebildet wird und eine Sonde vorgesehen ist, um Energie in den Wellenleiter einzuführen .

5« Vorrichtung nach ainem der

Ansprüche 1, 2 oder 3» dadurch gekennzeichnet, dass der Abschluss eine Sis ist, durch die Energie in den Wellenleiter eingeführt werden kann.

6. Vorrichtung nach einem der

vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass Q nicht grosser als 0,08 ist.

7» Vorrichtung nach einem der

vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass m = 2 ist.

8. Vorrichtung nach einem der

vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass η = ist.

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