Empfangszug


Unter einem Empfangszug (auch: Zug, Mehrzahl: Züge [1]) versteht man in der Funkortungstechnik eine physikalische Empfangsstrecke die sich von der Antennen-Eingangsbuchse über die Vorselektion bis zum Analog-Digital-Wandler im Peilempfänger erstreckt. Ein Peilempfänger kann über mehrere Empfangszüge verfügen und wird dann als mehrzügiger Peiler bezeichnet.

Schema dreizügiger Peiler. Für die Auswertung der Antennenspannungen stehen dem Peilempfänger drei getrennte Züge zur Verfügung.

Schema eines dreizügigen Peilers. Für die Auswertung der Antennenspannungen stehen dem Peilempfänger drei getrennte Züge zur Verfügung.

Pro Zug kann der Empfänger eine Antennenspannung auswerten und der Signalverarbeitung zuführen. Mehrzügige Empfänger können folglich mehrere Antennenspannungen parallel auswerten. Dies führt zu:

    • einer verringerten  Messzeit bei der Abtastung von Gruppenantennen,
    • einer verbesserten Fähigkeit Kurzzeitsignale zu peilen,
    • einem erhöhten Aufwand um den Gleichlauf der Züge zu gewährleisten,
    • höheren Kosten, da für jeden Zug ein kompletter Empfänger benötigt wird.

 

Interferometer-Aperturabtastung bei drei (links) und zweizügigem (rechts) Peiler. Die Basen sind so gewählt das sie für den Betriebsfrequenzbereich eine optimale Länge aufweisen.
Interferometer-Aperturabtastung bei drei (links) und zweizügigem (rechts) Peiler. Während beim zweizügigen Peiler sechs Abtastschritte erforderlich sind um die Apertur abzutasten sind beim dreizügigen Peiler nur drei Schritte nötig.

Ausgehend davon, dass ein Puls nur dann richtig gepeilt werden kann wenn er während der Messung aller Antennenbasen vorhanden war, soll die folgende Tabelle den Gewinn an Messzeit und die minimal detektierbare Pulsdauer für eine 9-elementige Antennengruppe illustrieren:

Zuganzahl

2

3

9

Abtastschritte

8

4

1

min. Pulsdauer

8xUmschaltzeit

4xUmschaltzeit

1xMesszeit

Während beim zwei- oder dreizügigen Peiler die Antennenumschaltzeit (die sich aus Messzeit und Umschaltzeit zusammensetzt) die minimal detektierbare Pulsdauer einschränkt, ermöglicht der neunzügige Peiler eine Detektion von Pulsen deren minimale Pulsdauer nur durch die Signalverarbeitung (im digitalen Peiler die Integrationszeit der FFT und der Overhead der Verarbeitung) beschränkt wird.

Stehen einem Peiler nicht genügend Empfangszüge zur Verfügung um alle Proben, die nötig sind um ein Peilergebnis zu generieren, gleichzeitig aufzunehmen ist eine zeitliche Kaskadierung des Abtastvorgangs vorzunehmen (was in der Praxis aus Kostengründen oft der Fall ist). Über ein Schaltmodul werden in jedem Abtastschritt Antennenelemente mit den zur Verfügung stehenden Zügen verschaltet. Die Verschaltung ist vom gewählten Peilverfahren abhänig.

Verschaltung der Elemente einer sechzügigen Peilantenne mit einem zweizügigen Peiler für das Peilverfahren korrelatives Interferometer. Das Referenzelement (rot) wird in jedem Abtastschritt benötigt, die restlichen Elemente werden Schritt für Schritt mit dem Referenzelement verschaltet.

Verschaltung der Elemente einer sechzügigen Peilantenne mit einem zweizügigen Peiler für das Peilverfahren korrelatives Interferometer. Das Referenzelement (rot) wird in jedem Abtastschritt benötigt, die restlichen Elemente werden Schritt für Schritt mit dem Referenzelement verschaltet.

Einen Sonderfall, bezüglich der Zuganzahl, stellen Systeme mit sogenannter „Monopuls-Fähigkeit“ dar. Diese entnehmen dem elektromagnetischen Feld alle zur Peilwertermittelung nötigen Proben in einem Abtastschritt. Somit gibt es, theoretisch, keine Einschränkung bei der minimalen Pulsdauer des peilenden Signalen (sieh Reaktionsschnelligkeit).

Dreizügiger Watson-Watt Peiler mit "Monopuls-Fähigkeit". Alle zur Generierung der Peilergebnis nötigen Antennenspannungen werden in einem Messzyklus gewonnen.
Ein dreizügiger Watson-Watt Peiler mit „Monopuls-Fähigkeit“. Alle zur Generierung des Peilergebnis nötigen Antennenspannungen werden in einem Messzyklus gewonnen.

Dem Gewinn an Messzeit sind die erhöhten Kosten zur Realisierung von mehreren Zügen entgegenzustellen. Des weiteren müssen mehrzügige Systeme im Gleichlauf betrieben werden. Das bedeutet für die Praxis:

    • Amplituden und Phasengänge in den Empfangszügen müssen gleich sein,
    • Gleichlauf der Frequenzgänge der Filter (analog und digital) muss gegeben sein,
    • bei der digitalen Signalverarbeitung dürfen keine Versätze beim Sampling enstehen.

Um dies zu gewähreisten wird vor dem eigentlichen Peilvorgang mithilfe eines geeigneten Testsignals eine Kalibrierung der Empfangszüge ausgeführt.

Kommt es zu Gleichlauffehlern (also Phasenverschiebungen unter den Empfangszügen) vergrößert sich der Verunsicherungsbereich des Peilwertes. Dieser wird umso größer, je kleiner die Antennenbasis bezogen auf die Wellenlänge gewählt wird.


[1] nicht zu verwechseln mit dem englischen Wort für Empfangszug: „channel„. Im deutschen Sprachraum wird mit dem Wort Kanal der FFT-Bin (Frequenzraster) bezeichnet in dem gepeilt werden kann.

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