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Dokumentenidentifikation DE3938250C1 30.05.1996
Titel Linearfrequenzmodulierter Dauerstrich-Millimeterwellensensor
Anmelder Diehl GmbH & Co, 90478 Nürnberg, DE
Erfinder Westphal, Robert, Dr., 90425 Nürnberg, DE;
Werner, Wolfgang, 90461 Nürnberg, DE
DE-Anmeldedatum 17.11.1989
DE-Aktenzeichen 3938250
Veröffentlichungstag der Patenterteilung 30.05.1996
Veröffentlichungstag im Patentblatt 30.05.1996
IPC-Hauptklasse G01S 13/86
IPC-Nebenklasse G01S 7/03   H03L 7/00   
Zusammenfassung Ein linearfrequenzmodulierter Dauerstrich-Millimeterwellensensor (11), insbesondere als nicht-stationäre Radar-Radiometer-Kombination für Suchzündermunition oder für ein Fahrzeug-Abstandswarnradar mit zusätzlichem passivem Meßsystem und breitbandigem Datenempfangssystem, soll ohne Störungen des passiven Auswertekanals durch Regelkreise oder PROM-Umschaltungen für eine zeitlinear frequenzmodulierte Ausgangsfrequenz (19) betreibbar sein. Dafür wird - vor Einsatz der Messungen bzw. während kurzer Meßperioden-Unterbrechungen - der Oszillator (20) vorübergehend im geschlossenen Frequenzregelkreis (28) betrieben, um eine Korrekturinformation in einen Schreib-Lese-Speicher (32) abzulegen; woraufhin der Regelkreis (28) aufgetrennt und der Oszillator (20) im Meßbetrieb mit dieser Korrekturinformation (30) gesteuert wird, die alle aktuellen bauteilspezifischen und umweltabhängigen Störeinflüsse mit einer einzigen Korrekturkennlinie kompensiert. Der Zeitpunkt der Aufnahme der Korrekturinformation (30) und Auftrennung des Regelkreises (28) für den Meßbetrieb kann gegeben sein, wenn der zeitliche Temperaturgradient nach dem Einschalten des Sensors (11) einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet; bzw., wenn aufgrund thermisch und elektrisch eingeschwungenen Regelkreises (28) der Unterschied zwischen zugeordneten Modulationsfrequenzen in aufeinanderfolgenden Modulationsrampen einen vorgegebenen Grenzwert unterschreitet.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft einen Millimeterwellensensor gemäß dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Für einen derartigen Sensor ist aus der US-PS 4 499 435 ein System zum Linearisieren des Frequenzhubes eines spannungsgesteuerten Oszillators bekannt. Die Linearität der Frequenzmodulation wird dort dadurch gesichert, daß zunächst ein Kalibrierbetrieb mit gedehnter Zeitbasis erfolgt, um den Frequenzhub in einzelne aufeinanderfolgende Abschnitte unterteilen zu können. Zu jedem dieser Modulations-Abschnitte wird eine Information über die korrekte Steigung der Frequenzkennlinie abgespeichert. Diese Information wird auf Zählbasis im Vergleich zu einem manuell vorgegebenen Zählergebnis für jeden einzelnen der Abschnitte gewonnen. Für den eigentlichen, nicht-gedehnten Echtzeit-Betrieb des Oszillators werden dann die so separat abgespeicherten Steigungsinformationen für die aufeinanderfolgenden Abschnitte der Modulationskennlinie aus dem Speicher abgerufen und zur Beeinflussung des spannungsgesteuerten Oszillators kombiniert. Bei einer entsprechend starken Unterteilung des zeitgedehnten Aufnahmezyklus in viele einzelne Modulationsabschnitte läßt sich zwar die dann für den Echtzeitbetrieb wirksame Modulationskennlinie durch einen entsprechend feinen Polygonzug recht gut annähern. Allerdings hat die so zusammengesetzte Steuerungskennlinie für viele Einsatzzwecke (wie insbesondere für den im Rahmen vorliegender Erfindung besonders interessierenden gemischten Radar-Radiometer-Betrieb) den wesentlichen Nachteil, daß es sich nicht mehr um eine einheitlich durchgehende Modulationskennlinie handelt. Denn die nun zwangsläufig am jeweiligen Übergang von einem zum nächsten Aufnahmeabschnitt auftretenden Unstetigkeiten stören insbesondere sehr im passiven Betrieb eines Millimeterwellensensors. Von großem Nachteil ist beim gattungsgemäßen Linearisierungsverfahren aber auch der erhebliche Zeitaufwand für die Aufnahme der einzelnen Kennlinienabschnitte im Wege der jeweils zeitgedehnten Unterteilung. Weil ein solcher Betrieb mit gedehnter Zeitskala nicht dem Echtzeit-Betriebsverhalten des Oszillators entsprechen muß, sind bei solcher Gewinnung von Korrekturinformationen für den spannungsgesteuerten Oszillator auch schwer vorausschätzbare Fehlereinflüsse bei der Übernahme dieser Korrekturinformationen in den Echtzeitbetrieb hinzunehmen.

Die Problematik der Linearisierung einer spannungsgesteuerten Oszillator-Frequenzmodulation ist auch Gegenstand des Beitrags der Marconi Electronic Devices Ltd. von D.A. Williams auf dem MIOP-Kongeß 1988 in Wiesbaden. Dort wird ein FM-CW- Radar mit Open-Loop-Linearitätskorrektur aufgrund Betriebes über einen Speicher beschrieben, in den eine Korrekturkennlinie abgespeichert ist, die genau invers zur Nichtlinearität des realen Oszillatorbetriebes vorgegeben sein muß. Gewisse, aber nicht alle, Umwelteinflüsse auf die Frequenzhub-Linearität lassen sich dann in gewissen Grenzen durch korrigierendes Aufschalten von Störgrößen-Meßanordnungen kompensieren; hinsichtlich anderer oder gar extrem schwankender Störgrößen müssen jedoch Korrektur-Steuerkennlinien abgespeichert werden, die auch unter diesen extremen Einflüssen die Nichtlinearität des Oszillator-Frequenzhubes gerade kompensieren können sollen. Dafür muß deshalb eine ganze Kennlinienschar jeweils in Abhängigkeit von unterschiedlichen Störparametern (von denen die Betriebstemperatur des Oszillators nur eine ist) abgespeichert werden, um dann etwa temperaturgesteuert bei wechselnden Arbeitstemperaturen zwischen den zugehörigen Kennliniensätzen umzuschalten. Der Aufwand für die Programmierung und für die Bereitstellung entsprechender Speicherkapazität und Umschalteinrichtungen ist jedoch beträchtlich. Außerdem hat sich gezeigt, daß durch solche Umschaltvorgänge die Arbeitsweise des Sensors insbesondere dann beeinträchtigt wird, wenn er zweikanalig im aktiven und im passiven Betrieb (also insbesondere als Radar und als Radiometer) eingesetzt wird, wie es etwa aus der US-PS 3 599 207 als solches bekannt ist. Gemäß dem zitierten Marconi-Beitrag wird deshalb eine Closed-Loop-Rampenlinearisierung der Frequenzmodulation durch einen geschlossenen Frequenzregelkreis bevorzugt. Für dessen Betrieb wird ein kleiner Leistungsanteil aus dem Ausgangspfad des spannungssteuerbaren Millimeterwellenoszillators ausgekoppelt und als Istwert in einem Regler mit dem vom Rampengenerator vorgegebenen Sollwert vergleichen, um eine Regelabweichung für die Linearitätskorrektur zu gewinnen. Durch die Frequenzregelung der Oszillator-Ansteuerung mit aus einem sehr linearen Sägezahngenerator gelieferten zeitlichen Spannungsrampen als Sollwertverlauf sollen so die Probleme vermieden werden, die bei der gattungsbildenden Rampenlinearisierung nicht im geschlossenen Regelkreis, sondern im offenen Regelkreis hinsichtlich des Aufwandes der Bereitstellung parameterabhängig unterschiedlicher Korrekturkennlinien auftreten.

Aus der DE-PS 29 51 143 und ganz ähnlich aus der US-PS 4 593 287 sind speichergestützte Linearitätskorrekturen anderer Art bekannt. Dort wird das Rampensignal in einzelne Abschnitte unterteilt, denen jeweils ein Speicherplatz mit einer Korrekturinformation für diesen Rampenabschnitt fest zugeordnet ist. Der tatsächlich noch aktuell gegebene Linearitätsfehler für den einzelnen Rampenabschnitt wird dann als Korrekturinformation für die nächste Sägezahnperiode im zugeordneten Speicherplatz überschrieben. Der Schaltungsaufwand für die Realisierung eines trotz der hohen Rampen-Abtastrate auch noch unter großen umweltbedingten aktuellen Linearitätsfehlern stabil arbeitenden Regelkreis zum Gewinnen dieser Korrekturwerte ist allerdings ganz beträchtlich und für hohe Strahlungsfrequenzen nicht ohne weiteres realisierbar.

Zwar läßt sich eine gute Linearisierung des Frequenzsweep auch durch eine Phasenregelschleife realisieren, wie sie etwa aus der DE-OS 33 42 057 bekannt ist, aber auch schon von L.A. Hoffmann u. a. in IEEE Trans., Volume MTT-17, Nr. 12, Dezember 1969, Seiten 1145-1149 beschrieben ist. Der für solche Phasenregelkreise erforderliche schaltungstechnische Aufwand ist jedoch ebenfalls ganz beträchtlich und insbesondere nicht zu rechtfertigen, wenn es sich um kleinbauende und preiswerte Sensoren für nicht-stationären einmaligen Einsatz handelt, wie insbesondere im Falle der Radar-Radiometer-Kombinationen für Suchzündermunition (vgl. GB-OS 22 07 987), oder aber um preiswert anzubietende Massenprodukte wie im Falle von Fahrzeug-Warn- und Informations-Einrichtungen. Das gilt entsprechend für die grundsätzlich gegebene Möglichkeit, einen periodischen und streng linearen Frequenzverlauf über der Zeit nicht mittels eines hinsichtlich seiner Ausgangsfrequenz steuerbaren Oszillators zu erzielen, sondern durch einen schaltungstechnisch sehr viel komplexeren Frequenzsynthesizer.

Insbesondere bei militärischer Anwendung in Munition ist darüber hinaus zu berücksichtigen, daß einerseits programmierbare Nur-Lese-Speicher hinreichend hoher Kapazität (nämlich etwa zum Ablegen von Steuerkennlinien über der Temperatur als einem der maßgeblichsten Umweltparameter) in militärisch-qualifizierter Ausführung sehr teuer sind; und daß darüber hinaus durch die temperaturabhängigen Kennliniensätze weder die real eintretenden Alterungserscheinungen in ihrer Auswirkung auf den Oszillator-Betrieb erfaßbar sind, noch gar umweltbedingte Störungen, wie sie etwa aufgrund der hohen Abgangsbeschleunigung beim Verschuß von Munition aus einem Waffenrohr auftreten. Anders als zu erwartende Temperatureinflüsse lassen solche sonstigen Umgebungseinflüsse (hohe mechanische Beanspruchung nach langjähriger Lagerzeit) sich nicht hinreichend genau für die anzustrebende lineare Frequenzsteuerung der Oszillator-Ausgangsfrequenz im Zeitrafferverfahren und durch Testbelastungen vorherbestimmen. Fertigungstechnisch wäre es ohnehin von Nachteil, daß neben dem aufwendigen Einprogrammieren der Kennliniensätze in einen Lesespeicher (PROM) für die spätere Oszillator-Ansteuerung jeder Oszillator individuell vermessen und dann nur paarweise mit seinem Modulations-Steuerspeicher gehandhabt (eingebaut) werden könnte, was die Produktions-Flexibilität sehr einschränken und die Ersatzteil-Logistik komplizieren würde.

In Erkenntnis dieser Gegebenheiten liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bei einem Sensor gattungsgemäßer Art die lineare Zeitabhängigkeit der Ausgangsfrequenz durch fertigungstechnisch und schaltungstechnisch einfachere Maßnahmen sicherzustellen.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Sensor gattungsgemäßer Art gemäß dem Kennzeichnungsteil des Anspruches 1 ausgelegt ist.

Nach dieser Lösung wird erst unmittelbar zu Beginn des Einsatzes bzw. während des Betriebes des Sensors eine Korrekturinformation zur Kompensation der Nichtlinearität seiner Frequenzmodulation über der Steuerspannung dadurch gewonnen, daß der Oszillator vorübergehend, während (noch) keine sensorische Auswertung erfolgt, im geschlossenen Frequenzregelkreis betrieben wird, um bei stationär eingeschwungenen Betriebsverhältnissen aus dem Vergleich des Istfrequenzverlaufes mit dem Sollfrequenzverlauf eine Modifikation der zeitlichen Rampe der Modulations-Steuerspannung zu gewinnen und in einen Schreib- Lese-Speicher zu übertragen; womit der Regelkreis dann aufgetrennt und der Oszillator mit dieser exakt für die aktuellen Betriebsgegebenheiten geltenden Korrekturinformation angesteuert wird. Dadurch entfällt nicht nur der schaltungstechnische und steuerungstechnische Aufwand für Gewinnung und Auswahl verschiedener, von unterschiedlichen Umweltgegebenheiten abhängiger Steuerkennlinien; es entfällt insbesondere jegliche Störung der Sensor-Arbeitsweise, die aus dem Betrieb des Frequenzregelkreises oder aus Steuerkennlinien-Umschaltungen herrühren würde. Vor allem werden nun die tatsächlich unmittelbar vor Inbetriebnahme des Oszillators aufgetretenen Umwelteinflüsse (wie vorangegangene Schockbeanspruchungen und tatsächliche Umgebungstemperatur) berücksichtigt, weil der eine, für die aktuelle Steuerung aus vorübergehender Regelung ermittelte, Satz von Korrekturinformationen gerade erst aufgenommen und eingespeichert wurde.

Dieser eine, maßgebliche Satz an Korrekturinformationen für die Linearisierung des Ausgangs-Frequenzhubes kann in einem entsprechend kleinen und preiswerten flüchtigen Speicher abgelegt werden, der überschrieben wird, wenn nach gewisser Betriebszeitspanne (etwa als Abstandsradargerät an einem Kraftfahrzeug) vorübergehend auf geschlossenen Frequenzregelkreis zurückgeschaltet wird, um aktuelle Korrekturinformationen aufgrund zwischenzeitlicher Störeinflüsse im Oszillator zu gewinnen. Im Fertigungsablauf bei der Herstellung des Sensors brauchen also noch keine Kennlinien erfaßt und umfangreich abgespeichert zu werden, weil erst das Steuerungsverhalten unmittelbar vor Einsatz des Sensors aufgenommen und nur dieses dann für die Oszillator-Steuerung abgespeichert wird.

Wenn der zeitliche Frequenzverlauf hinter dem Oszillator, gemessen etwa im Rückführzweig des Regelkreises, als Korrekturinformation abgespeichert wird, ehe der Kreis dann geöffnet wird, erfolgt für den Meßbetrieb die Oszillatorsteuerung aus dem Sägezahngenerator, dessen Rampenspannung durch die Korrekturinformation modifiziert wird. Auf den fortlaufenden Betrieb des Sägezahngenerators kann aber verzichtet werden, wenn die modifizierte Rampe als die Steuerspannung vor dem Oszillator abgespeichert wird, ehe zum Eintritt in die Messung der Regelkreis geöffnet wird.

Zusätzliche Alternativen und Weiterbildungen sowie Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Ansprüchen und, auch unter Berücksichtigung der Darlegungen in der Zusammenfassung, aus nachstehender Beschreibung von in der Zeichnung unter Beschränkung auf das Wesentliche stark abstrahiert als einpoliges Blockschaltbild skizzierten bevorzugten Realisierungsbeispielen zur erfindungsgemäßen Lösung.

Die einzige Figur der Zeichnung zeigt einen Millimeterwellensensor mit einer Frequenzregelschleife, die, hier (zur Erläuterung) wahlweise vor oder hinter der Vergleichsstelle, zum gesteuerten Betrieb des linear-frequenzmodulierten Oszillators auftrennbar ist.

Der schaltungstechnisch skizzierte linear-frequenzmodulierte Dauerstrich-Millimeterwellensensor 11 ist für gleichzeitigen aktiven und passiven Betrieb ausgelegt; d. h. er arbeitet einerseits aktiv im Sinne der Abstrahlung von Sendeenergie 12 und dagegen zeitversetzter Aufnahme von Reflexionsenergie 13 als Radargerät sowie, vorzugsweise über die gleiche Antenne 14, als Radiometer zur Aufnahme von Mikrowellen-Fremdstrahlung 15. In einer Auswerteschaltung 16, die über einen Zirkulator als Sende-Empfangs-Weiche 17 der Antenne 14 nachgeschaltet ist, erfolgt eine frequenzmäßige Aufteilung der Empfangsinformation 18 in einen Radarkanal und einen dagegen frequenzversetzten Radiometerkanal (in der Zeichnung nicht näher ausgeführt). Im Radarkanal wird die Modulationsfrequenz der Reflexionsenergie 13 verglichen mit der darüberliegenden aktuellen Sendefrequenz 19, um in als solcher bekannter Weise aus der Differenz dieser beiden momentanen Modulationsfrequenzen auf die Reflektor-Entfernung rückschließen zu können.

Dafür wird der in seiner Ausgangs- oder Sendefrequenz 19 durch Spannungsansteuerung modulierbare Oszillator 20 (bei dem es sich um einen varaktorabgestimmten VCO oder um einen über seine Versorgungsspannung abstimmbaren Oszillator handeln kann) aus einem Sägezahngenerator 21 mit einer über der Zeit t hoch-linear ansteigenden Rampen-Spannung ur(t) angesteuert, deren Sägezahnverlauf-Wiederholzyklus (also dessen Rampen-Periode) aus einem Taktgenerator 22 vorgegeben wird.

Da allerdings die Modulationscharakteristik eines spannungsgesteuerten Höchstfrequenzgenerators 20 nicht linear ist (also die Ausgangs-Sendefrequenz 19 nicht linear von der Eingangs- oder Modulationsspannung u abhängt), ergibt sich tatsächlich ein nichtlinearer Frequenzverlauf f(t) als Oszillator-Ausgangsfrequenz 19 über die Rampenperiode. Diese nimmt den angestrebten linear ansteigenden Verlauf erst an, wenn ein entsprechend gegensinnig vom idealen Rampenverlauf ur(t) abweichendes Steuersignal us(t) eingespeist wird. Das läßt sich über einen Differenzbildner 23 aus einem Vergleich des idealen Modulationssignales ur(t) mit der tatsächlichen Frequenzmodulation f(t) gewinnen, deren Frequenzverlauf f über der Zeit t mittels eines Frequenzdiskriminators 24 in einen äquivalenten Spannungsverlauf über der Zeit u(t) umgesetzt wird. Die daraus resultierende Differenzspannung ud(t) wird dem idealen Rampensignal ur(t) in einem Addierer 25 zugeschlagen, so daß sich die verzerrte Steuerspannung us(t) zur Kompensation der Nichtlinearitäten des Oszillators 20 ergibt. Bei Auskopplung der rückzuführenden (Ausgangs-)Frequenz 19 mittels eines Richtkopplers 26 zwischen Oszillator 20 und (Sende-)Antenne 14 und bei Einschalten eines Filterverstärkers 27 vor dem frequenzsteuerbaren Oszillator 20 ist somit ein geschlossener Frequenzregelkreis 28 zum Erzielen einer zeitlinear ansteigenden Sende-Frequenz 19 gegeben.

Aufgrund unvermeidbarer Kopplungen stört allerdings die Funktion eines solchen Regelkreises 28 die simultane passive Arbeitsweise (Meßbetrieb) des Sensors 11, im Mikrowellenspektrum also dessen radiometrische Arbeitsweise in der Auswerteschaltung 16. Um Fehlinformationen zu vermeiden, wird deshalb die Funktion der Auswerteschaltung 16 zunächst über ein Schaltsignal E1 aus einer übergeordneten Funktionsablaufsteuerung 29 gesperrt, wenn der Oszillator 20 im geschlossenen Frequenzregelkreis 28 betrieben wird. Wenn sich stabile, eingeschwungene Verhältnisse hinsichtlich der Funktion des Regelkreises 28 eingestellt haben, wird über ein Umschaltsignal E2 bewirkt, daß eine Korrekturinformation 30 über einen Wandler 31 in einen Speicher 32 übernommen und der Regelkreis 28 über einen Umschalter 33 aufgetrennt wird, um den Oszillator 20 fortan ungeregelt gemäß der soeben aus dem Regelkreis 28 gewonnenen Korrekturinformation 30 anzusteuern. Bei dieser handelt es sich um die modifizierte Rampe der Steuerspannung us(t), wenn der Speicher 32, hinter dem Addierer 25 für die ideale Rampenspannung ur(t) und die Kompensations-Differenzspannung ud(t), und somit sein Umschalter 33 im Steuerkanal vor dem Oszillator 20, liegt; oder es handelt sich bei der abgespeicherten Korrekturinformation 30 um den tatsächlichen Frequenzverlauf u(t), wenn der Speicher 32 hinter dem Oszillator 20 liegt, und der Umschalter 33 vor dem Sollwert-Istwert-Vergleicher 23 zum Auftrennen der Regelkreis-Rückführung. Es kann aber auch (in der Zeichnung nicht berücksichtigt) die Differenzspannung ud(t) als Korrekturinformation (30) abgespeichert und wieder die Regelkreisrückführung über den Umschalter 33 geöffnet werden, bei Betrieb des Sägezahngenerators 21 auch im Meßbetrieb des Oszillators 20.

Entscheidend ist, daß aus der Funktion des geschlossenen Regelkreises 28 eine Korrekturinformation 30 gewinnbar und abspeicherbar ist, über die sodann die modifizierte Steuerspannung us(t) für eine über der Zeit lineare Frequenzmodulation der Ausgangs- und Sende-Frequenz 19 erzielt wird, ohne im Meßbetrieb noch die Funktion des (die radiometrische Auswertung störenden) geschlossenen Regelkreises 28 zu benötigen.

Beim Speicher 32 kann es sich um einen Schreib-Lese-Speicher (RAM) handeln, der über den Wandler 31 mit einer zeitlich äquidistanten Folge von digitalisierten (verschlüsselten) Spannungswerten einer Rampenfunktion us(t) gespeist wird. Die werden dann zyklisch - gesteuert über den Taktgenerator 22 - ausgelesen und über einen Wandler 31 in zeitabhängig variierende Spannungsimpulse rückgewandelt, um die Spannungssteuerung des Oszillators 20 bzw. des ihm vorgeschalteten Filterverstärkers 27 durchzuführen. Der Speicher 32 kann aber auch als Schieberegister realisiert sein, dessen Länge der Anzahl der über einer Rampe abzuspeichernden Spannungswerte und dessen Breite der Verschlüsselungs-Bitbreite entspricht. Beim Wandler 31 kann es sich um getrennte Analog-Digital- und Digital-Analog-Umsetzer handeln; da diese aber für das Einschreiben der Korrekturinformation 30 und das Auslesen z. B. zur Steuerspannung us(t) nicht-überlappend betrieben werden, kann auch ein in beiden Richtungen (nach dem sogenannten Wägeverfahren, vgl. V. Tietze, Ch. Schenk, Halbleiter- Schaltungstechnik, Springer-Verlag, 1983, Berlin-Heidelberg, New York, Tokyo, 6. Auflage, Seiten 767-772, arbeitender) Wandler eingesetzt werden, der sowohl eine Analog-Digital- wie auch eine Digital-Analog-Umsetzung realisieren kann.

Der Zeitpunkt des Erscheinens des Umschaltsignales E2 zur Beendigung des Betriebes des geschlossenen Regelkreises 28 nach Abspeichern der dann gerade ermittelten, aktuellen Korrekturinformation 30 kann aus der übergeordneten Funktionsablaufsteuerung 29 eine gewisse Zeitspanne nach Erscheinen des Einschaltsignales E1 generiert werden und damit indirekt vom Erscheinen einer Anzahl von Sägezahn-Rampen des Generators 21 abhängen, die mindestens erforderlich ist, um ein stabil eingeschwungenes Verhalten des Regelkreises 28 zu erzielen. Insbesondere dann, wenn als die Korrekturinformation 30 der spannungsgewandelte Modulationshub f(t) = u(t) in der Rückführung des Regelkreises 28 herangezogen wird (in der Zeichnung unten links), ist es zweckmäßig, das Umschaltsignal E2&min; dann auszugeben, wenn die Einschalt-Frequenzdrift der Ausgangsfrequenz f(t) hinter dem Oszillator 20 auf ein vorgegebenes Minimum zurückgegangen ist. Das läßt sich schaltungstechnisch besonders einfach feststellen, wenn der Speicher 32 als Schieberegister organisiert ist, so daß ein bestimmter Frequenzwert (etwa die niedrigste Modulationsfrequenz zu Beginn einer Rampenperiode) mit dem zugeordneten nächstfolgenden Frequenzwert (also der nächstfolgenden Rampe) verglichen wird, indem die letzte Zelle des Schieberegister-Speichers 32 und dessen aktuelle Eingangswert auf einen Differenzbildner 34 geschaltet werden. Erst wenn die Einsatzfrequenz der nächsten Rampe mit derjenigen der vorangegangenen Rampe hinreichend übereinstimmt, wird vom Differenzbildner 34 über eine interne Schwellenabfrage das Umschaltsignal E2&min; auf den Schalter 33 zum Auftrennen des geschlossenen Regelkreises 28 ausgegeben.

Statt dessen oder zusätzlich kann über einen Temperaturwächter 35 die Arbeitstemperatur des Oszillators 20 gemessen und ein Einschaltsignal E1&min; erst dann ausgegeben (bzw. darüber das zuvor erwähnte zentrale Einschaltsignal E1 erst dann freigegeben) werden, wenn aufgrund angenähert erreichter Betriebstemperatur des Oszillators 20 überhaupt erst eine spezifizierte Arbeitsweise des Oszillators 20 und damit eine stabile Arbeitsweise des Regelkreises 28 erwartet werden kann; mit Ausgabe des Umschaltsignales E2&min;, wenn der in einer Differenzierstufe 36 ermittelte zeitliche Gradient der Temperaturänderung ein vorgegebenes Minimum unterschreitet, wenn also aufgrund konstanter Betriebstemperatur des Oszillators 20 auch eine von Temperaturdrift befreite Ausgangsfrequenz f(t) erwartet werden kann.

Ferner kann der Temperaturwächter 35 eine Temperaturinformation 37 liefern, die als temperaturabhängige Vorspannung der Rampenspannung ur(t) unter lagert wird, etwa durch zusätzliche Einspeisung in den Addierer 25 hinter dem Sägezahngenerator 21. Wenn diese Zusatzspannung sich umgekehrt zur Variation der Arbeitstemperaturschwankung des Oszillators 20 verhält, ist dadurch sichergestellt, daß dieser auch bei besonders tiefen Temperaturen zuverlässig und rasch anschwingt. Das ist besonders von Interesse, wenn der mehrkanalige Mikrowellen-Sensor 11 etwa als Abstands-Warnradar mit gleichzeitigem Radiometerbetrieb zur Detektion besonderer Straßenverkehrsverhältnisse, wie etwa Eisbildung oder Aquaplaning-Gefahr und somit unter extremen Temperaturgegebenheiten, eingesetzt wird. Um dann alterungs- und erschütterungsbedingte, der Frequenzkonstanz des modulierbaren Oszillators 20 abträgliche Einflüsse auch über längere Nutzungszeiten ausgleichen zu können, ist es zweckmäßig, periodisch und/oder jeweils bei Inbetriebnahme des Kraftfahrzeuges (bzw. seines Sensors 11) ein Einschaltsignal E1 auszulösen, um gemäß den aktuellen Alterungs- und Umgebungsgegebenheiten für den Betrieb des Oszillators 20 eine aktualisierte Korrekturinformation 30 für die Linearisierung des Frequenzsweep zu gewinnen.


Anspruch[de]
  1. 1. Linear-frequenzmodulierter Dauerstrich-Millimeterwellensensor (11) mit spannungsgesteuertem Oszillator (20), der aus einem Speicher (32) mit einer Korrekturinformation (30) nach Maßgabe der Abweichung des tatsächlichen Verlaufes der Oszillator-Ausgangsfrequenz (14) vom vorgegebenen Verlauf der Ausgangs-Frequenz (14) beaufschlagt ist, wofür die Korrekturinformation (30) aufgenommen und in den Speicher (32) übergeben wurde, ehe dann für den Meßbetrieb die Modulation des Oszillators (20) mit dieser Korrekturinformation (30) aus dem Speicher (32) angesteuert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der über einen Sägezahngenerator (21) frequenzmodulierte Oszillator (20) für die Aufnahme der Korrekturinformation (30) in einem geschlossenen Frequenzregelkreis (28) mit Speisung des Speichers (32) aus dem Frequenzregelkreis (28) betrieben wird, solange die Frequenzen (f) in aufeinanderfolgenden Frequenzmodulationsrampen einen vorgegebenen Unterschied voneinander noch nicht unterschreiten, und daß, nach solcher Aufnahme der Korrekturinformation (30) im Betrieb des Oszillators (20) mit geschlossenem Frequenzregelkreis (28), unter Auftrennen dieses Regelkreises (28) auf den Meßbetrieb mit Steuerung des Modulations-Sägezahngenerators (21) durch die gerade abgespeicherte Korrekturinformation (30) umgeschaltet wird.
  2. 2. Sensor nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Speicher (32) ein flüchtiger Schreib-Lese-Speicher vorgesehen ist.
  3. 3. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (32) vor dem Oszillator (20) und hinter dem Sollwert-Istwert-Vergleicher (23) des geschlossenen Regelkreises (28) an diesen angeschlossen ist.
  4. 4. Sensor nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Speicher (32) hinter dem Oszillator (20) und vor dem Sollwert-Istwert-Vergleicher (23) des geschlossenen Regelkreises (28) an diesen angeschlossen ist.
  5. 5. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingang eines Umschalters (33) an den Eingang und ein Eingang des Umschalters (33) an den Ausgang des Speichers (32) angeschlossen ist.
  6. 6. Sensor nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Umschalter (33) von einem Einschaltsignal (E1) an den Eingang und von einem Umschaltsignal (E2) an den Ausgang - unter Auftrennung des Eingangs zum Speicher (32) - des Speichers (32) legbar ist.
  7. 7. Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschaltsignal (E2) von einer übergeordneten Funktionsablaufsteuerung (29) geliefert wird, wenn der geschlossene Regelkreis (28) über eine vorgegebene Zeitspanne betrieben wurde.
  8. 8. Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine von einem Differenzbildner (34) für die Frequenzen (f) aufeinanderfolgender Modulationsrampen gelieferte Umschaltinformation (E2&min;) das Auftrennen des Frequenzregelkreises (28) zum Übergang vom Betrieb der Korrekturinformation-Aufnahme auf den Meßbetrieb bestimmt.
  9. 9. Sensor nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Umschaltsignal (E2&min;) von einem Temperatur-Wächter (35) geliefert wird, wenn der zeitliche Temperaturgradient der Betriebstemperatur des im geschlossenen Regelkreis (28) betriebenen Oszillators (20) einen vorgegebenen Wert unterschreitet.
  10. 10. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß dem Ausgangssignal (ur(t)) des Sägezahngenerators (21) für die Frequenzmodulation der Ausgangsfrequenz (19) des Oszillators (20) aus einem Temperatur-Wächter (35) eine temperaturabhängige Vorspannung unterlagert wird.
  11. 11. Sensor nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß er als kombinierter Radar-Radiometer-Sensor (11) mit gemeinsamer Sende-Empfangs-Antenne (14) für beide Kanäle ausgelegt ist.






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