CH628150A5 - Pulsradargeraet mit im signalauswerteteil angeordneten, getakteten speichereinrichtungen. - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Pulsradargerät mit im durchgeschoben sein. Da der erste Zeitbereich, d.h. der eigentli-Signalauswerteteil vorgesehenen, getakteten Speichereinrich- che Empfangsbereich, vorgegeben ist, und auch die Impulsfol-tungen, insbes. Schieberegistern, deren Steuertakt aus einer Be- 40 gefrequenz und damit die Periodendauer festliegt, ist der zweite zugsfrequenz hergeleitet ist, und bei dem innerhalb der Radar- Zeitbereich innerhalb der Periodendauer nicht mehr frei wähl-Periodendauer zwei Zeitbereiche definiert sind, von denen im bar. Andererseits ist die am Ende des Empfangsbereiches noch ersten als eigentlichen Auswertebereich mit der durch die gefor- vorhandene restliche Registerzahl der Schieberegister ebenfalls derte Entfernungsauflösung vorgegebenen Taktfrequenz die Si- fest vorgegeben, so dass sich für die Verarbeitung erhebliche gnalverarbeitung durchgeführt wird und im zweiten Zeitbereich 45 Schwierigkeiten ergeben können, weil zu viele Parameter fest-(Totbereich) eine hiervon abweichende Taktfrequenz gewählt liegen. Beispielsweise wird in den meisten Fällen bei der be-ist. kannten Lösung die Schiebetaktfrequenz für den zweiten Zeit-

Aus der DT-OS 18 15 660 ist ein Pulsradargerät bekannt, bereich nicht in einem einfachen ganzzahligen Verhältnis zur bei dem entsprechend Fig. 2 die Zeit zwischen zwei Sendeim- Frequenz des ersten Teilbereiches gewählt werden können. Dies pulsen in zwei Zeitbereiche aufgeteilt ist. In dem ersten Zeitbe- 50 hat zur Folge, dass für die Erzeugung der Taktfrequenz ein reich wird ein mit der Aussendung eines Sendeimpulses gestar- vergrösserter Aufwand an Steuereinrichtungen (besonderer zu-teter Zähler betätigt, welcher für eine bestimmte Zeit die Takt- sätzlicher Taktgeber o. dgl.) nötig wird.

impulse zu den Schieberegistern des Radargerätes freigibt. Am

Ende dieser Zeit, aber noch vor der Aussendung des nächsten . ^er vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Sendeimpulses, wird die Weiterleitung der Taktimpulse unter- 55 diesen Schwierigkeiten zu begegnen und einen Weg aufzuzei-brochen und damit die Betriebsweise der Schieberegister des Sen> we'cher es einfachen Mitteln und ohne besondere zu-Radarempfängers geändert sätzliche Taktgeber möglich macht, die Steuerung der Register auch im zweiten Zeitbereich technisch einwandfrei durchzufüh-

In der DT-OS 25 40 584 ist das Problem behandelt, welches ren. Gemäss der Erfindung wird dies dadurch erreicht, dass der auftritt, wenn Radargeräte mit variabler Pulsfrequenz arbeiten. 60 zweite Zeitbereich zeitlich in mindestens zwei Unterbereiche Die Betriebsweise der beim Radargerät für die digitale Signal- aufgeteilt ist, von denen im ersten mit einer ganzzahlig aus der Verarbeitung benötigten Schieberegister erfolgt dort u.a. so, Bezugsfrequenz hergeleiteten Taktfrequenz gearbeitet wird, die dass die Signalwerte in einem ersten Zeitbereich der Empfangs- so hoch gewählt ist, dass der Register-Durchlauf der Informa-periode unabhängig von der jeweiligen Impulsfolgefrequenz mit tion in der Speichereinrichtung beendet wird und dass in der derjenigen Taktfrequenz verarbeitet werden, welche für die 65 verbleibenden Restzeit bis zum Ende der Radar-Periodendauer kürzeste Periodendauer bei der höchsten Impulsfolgefrequenz der Steuertakt abgeschaltet wird und keine Verschiebung von vorgesehen ist. Bei Betrieb mit niedrigerer Impulsfolgefrequenz Information erfolgt.

wird für die durch die vergrösserte Periodendauer bedingte rest- Der geringfügige Mehraufwand, welcher dadurch entsteht,

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dass der zweite Zeitbereich in zwei Unterbereiche aufgeteilt wird, steht in keinem Verhältnis zu dem sonst notwendigen zusätzlichen Aufwand, wenn ein besonderer Taktgeber bereitgestellt werden müsste, welcher für die vorgegebenen und deshalb in ihrer Zahl nicht frei wählbaren restlichen Registerstellen die Zähltakte für den zweiten Zeitbereich bereitstellen müsste. Zugleich ist die Forderung erfüllt, dass die Reihenfolge der gespeicherten Informationen erhalten bleibt und diese in der nächsten Periode wieder im richtigen Zeitpunkt zur Verfügung stehen.

Gemäss einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung genügt für die Erzeugung der Zeitbereiche ein auf entsprechende Zählwerte eingestellter Mitlaufzähler, dem die Bezugsfrequenz als Zähltakt zugeführt wird und der nach Erreichen der jeweiligen Zählwerte die Umschaltung der Taktfrequenz bzw. deren Abschaltung veranlasst.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Pulsradargerätes mit einer entsprechenden Taktversorgungseinrichtung,

Fig. 2 die Ausgestaltung der Steuerschaltung für die Erzeugung zweier zeitlicher Unterbereiche innerhalb des zweiten Zeitbereiches gemäss der Erfindung,

Fig. 3 ein Impuls-Zeitdiagramm,

Fig. 4 ein digitales Bewegtzeichenfilter als Ausführungsbeispiel einer Schaltung mit getakteten Speichereinrichtungen.

Bei dem Blockschaltbild nach Fig. 1 ist die Radarantenne mit RA der Sender mit SE, der Sende-Empfangsschalter mit SES und der Empfänger mit EM bezeichnet. Die Sendesignale werden aus einem zentralen Oszillator ZO hergeleitet, dessen Frequenz mit fo bezeichnet ist. Bei kohärenter Mischung wird aus dem Oszillator ZO auch die Überlagerungsfrequenz für den (hier nicht näher dargestellten) Empfangsmischer im Empfänger EM hergeleitet. Nach dem Empfänger EM folgt zur weiteren Signalverarbeitung eine Abtast- und Halteschaltung SH, ein Analog-Digitalwandler AD, ein Bewegtzeichenfilter (Dopplerfilter) BZ, ein Videogleichrichter GR sowie ein Nachintegrationsfilter NI.

Bei einer zeitquantisierten Verarbeitung der Information der Echosignale, also beispielsweise bei einer Verarbeitung mit Digitalfiltern oder getakteten Analogfiltern, müssen die verschiedenen Bausteine, welche nach dem Radarempfänger EM, also im eigentlichen Signalauswerteteil vorgesehen sind, mit einem bestimmten Arbeitstakt versorgt werden. Dieser Arbeitstakt ft wird von einem Taktgeber STG geliefert, welcher von dem zentralen Oszillator ZO ebenfalls mit der Bezugsfrequenz fo versorgt wird. Die Arbeitstakte ft sind ganzzahlige Vielfache der Impulsfolgefrequenz fp des Radargerätes, so dass die Beziehung gilt fp • m = ft, wobei m eine ganze Zahl ist. Auch die Impulsfolgefrequenz fp wird zweckmässig im Taktgeber STG erzeugt und von dort aus z.B. dem Sende-Empfangsschalter SES zugeführt.

Zur Erläuterung der Erfindung soll nachfolgend von einem Zahlen-Beispiel ausgegangen werden, für das folgende Festlegungen gelten sollen:

Bezugsfrequenz fo = 2000 kHz Registerstellen der Speichereinrichtung: 128 Impulsfolgefrequenz fp = 2 kHz Periodendauer T = 500 [xs Zahl der Entfernungskanäle e =110 Öffnungszeit je Entfernungskanal te = 4 |as erster Zeitbereich (d.h. zu erfassende Echolaufzeit T1 = 440 ns

Unter der Voraussetzung, dass T1 unmittelbar nach der Ausstrahlung des Sendeimpulses beginnt, beträgt der zweite Zeitbereich (Totzeit) T2 des Radargerätes 500 |is — 440 (as = 60 us. Da für einen Entfernungskanal die Zeit te = 4 [xs zur

Verfügung steht, muss die Taktfrequenz ftl so gewählt werden, dass sie eine Periodendauer von 4 [is hat. Das bedeutet im vorliegenden Beispiel eine Taktfrequenz ftl von 250 kHz.

Dabei ist vorausgesetzt, dass je Entfernungskanal jeweils eine 5 Abtastprobe verarbeitet wird. Zwischen der Bezugsfrequenz fo und ftl besteht die Beziehung ftl = fo : n, wobei n eine ganze Zahl ist und im vorliegenden Fall zu 8 zu wählen ist.

Entsprechend dem Impuls-Zeitdiagramm nach Fig. 3 folgen somit beginnend mit dem Sendetriggerimpuls SI zunächst 110 io Taktimpulse der Frequenz ftl (= 250 kHz), welche mit dem Teiler n mit der Bezugsfrequenz fo verknüpft sind. In dieser Zeit werden die 110 Registerstellen entsprechend den 110 Entfernungskanälen in bekannter Weise in den Schieberegistern der einzelnen Stufen der Auswerteschaltung nach Fig. 1 ver-15 schoben. Am Ende dieses ersten Zeitbereiches T1 erfolgt entsprechend Fig. 3 eine Änderung der Taktfrequenz nach der Gleichung ft2 = fo : k. Im vorliegenden Beispiel ist k = 5 gewählt, so dass ft2 = 400 kHz ist und die zugehörige Periodendauer für die ft2 - Takte 2,5 jxs beträgt. Für die restlichen 20 Registerstellen, d.h. ab dem Register Nr. 111 bis zum Register 128 sind insgesamt noch 18 Takte mit der Taktfrequenz ft2 erforderlich, bis der letzte Registerplatz (128) erreicht ist. Hierfür wird eine Zeit von 18 ■ 2,5 = 45 [is benötigt (= erster Unterbereich T21 des zweiten Zeitbereiches T2 in Fig. 3). 25 Insgesamt sind somit seit Beginn des Sendeimpulses SI 440 jxs + 45 |is = TI + T21 vergangen. Der Registerinhalt ist damit vollständig durchgeschoben, weil insgesamt 128 Schiebetakte zugeführt worden sind. Somit kann jetzt die Auswerteschaltung des Radargerätes stillgesetzt werden und es erfolgt auf 30 einen entsprechenden Steuerbefehl hin die Unterdrückung der Taktfrequenzen ft2 aus dem Taktgeber STG nach Fig. 1. Die Elemente SH bis NI nach Fig. 1 erhalten keine Arbeitstakte mehr und zwar solange, bis durch den nächsten Sendeimpuls SI wieder die Freigabe erfolgt und zwar erneut beginnend mit ftl. 35 Die Dauer des zweiten Unterbereiches T22 beträgt 500 [xs — 485 HS = 15 hs oder allgemein ausgedrückt T22 = T- TI - T21. Diese Art der Registersteuerung mit den zwei Unterbereichen T21 und T22 hat den Vorteil, dass die Taktfrequenz ft2 für den ersten Unterbereich T21 frei gewählt 40 werden kann. Damit ist es möglich, diese Taktfrequenz ft2 ebenso wie die Taktfrequenz ftl aus einer gemeinsamen Bezugsfrequenz herzuleiten und ein zusätzlicher Taktgenerator ist nicht erforderlich. Würde man für den zweiten Zeitbereich in bekannter Weise die Taktfrequenz so wählen, dass die ganze 45 Zeit T2 gleichmässig mit Takten belegt wäre, so müssten diese eine Taktfrequenz von ftx = 300 kHz aufweisen. Da die Bezugsfrequenz fo = 2000 kHz beträgt, ist der Wert von ftx = 300 kHz daraus mit einem ganzzahligen Teilerverhältnis nicht herleitbar. Man müsste also einen Taktgenerator zusätzlich vor-50 sehen, der (hochgenau) eine Taktfrequenz von 300 kHz bereitstellt. Eine weitere Schwierigkeit bei Verwendung eines zusätzlichen Taktgenerators besteht darin, dass zwischen der ersten Taktfrequenz ftl und der zweiten Taktfrequenz ftx eine beliebige Phasenbeziehung auftritt, sich also Phasenfehler bei der Um-55 Schaltung ergeben. Dagegen sind bei der Herleitung aus der gemeinsamen Bezugsfrequenz fo mit lediglich einer Änderung des Teilungsfaktors von n auf k die Phasenbeziehungen auch bei der Umstellung weiterhin starr verknüpft.

60 Bei dem Blockschaltbild nach Fig. 2, welches Einzelheiten des Taktgebers STG nach Fig. 1 darstellt, wird die Impulsfolgefrequenz fp = 2 kHz durch einen Frequenzteiler FD3 mit dem Teilerverhältnis m : 1 (im vorliegenden Beispiel 1000 :1) gewonnen. Über den Frequenzteiler FD1 mit dem Teilerverhältnis 65 n : 1 (im vorliegenden Beispiel 8 :1) wird die Taktfrequenz ftl (im vorliegenden Beispiel 250 kHz) erzeugt und für die Zeit T1 an die getakteten Speichereinrichtungen geliefert. Hierzu ist der Umschalter US für die Zeit T1 auf die Klemme 1 am Ausgang

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des Frequenzteilers FD1 gelegt. Der Mitlaufzähler MLZ be- nach zwei Radarperioden (2T), kommt die neu eintreffende erginnt mit dem Zählvorgang mit der Aussendung des Sende- ste Abtastprobe der Abtastperiode 3T an der Eingangsklemme Triggerimpulses SI nach Fig. 3 und zählt bis zum Ende des a aus dem ersten Entfernungskanal an und gelangt u.a. über ersten Zeitbereiches T1. Die den Zeitdauern TI, TI + T21 und AD 1 zur Addierstufe AD2. Aus dem Schieberegister SRG2 T entsprechenden Zählwerte sind in MLZ gespeichert, wobei als s wird mit dem ersten Takt (mit ftl) der Radarperiode 3T eben-Zählimpulse die Schwingungen der Bezugsfrequenz fo dienen. falls die dort gespeicherte Abtastprobe (aus der Radarperiode Nach dem Ende von T1 erfolgt die Umschaltung auf den Fre- IT) des ersten Entfernungskanals ausgelesen und an die Ad-quenzteiler FD2, dessen Teilerverhältnis k : 1 (im vorliegenden dierstufe AD2 weitergegeben. Dies ist dadurch möglich, weil Beispiel 5 :1) ist und zwar durch Umlegen des Umschalters US diese Abtastprobe aus dem ersten Entfernungskanal der Radarauf die Klemme 2 am Ausgang von FD2 auf einen Steuerbefehl io periode IT bereits nach der Zeit T + TI + T21 innerhalb der von MLZ hin. Der Mitlaufzähler MLZ zählt weiter, bis der der zweiten Radarperiode 2T am Ende des Schieberegisters SRG2 Zeit TI + T21 entsprechende Zählwert erreicht ist. Daraufhin angekommen war und in der Zeit von T + TI + T21 bis wird durch einen Steuerbefehl der Umschalter US auf die auf T + TI + T21 + T22 nicht mehr weiterverschoben wurde Masse liegende Klemme 3 gelegt und es treten für die Zeit T22 (Abschaltung der Taktfrequenz für eine Zeitdauer T22). In ana-keine Taktimpulse mehr auf. Am Ende der Periodendauer T is loger Weise ist am Schluss der Radarperiode 2T die Abtastpro-wird ein dritter Zählwert im Mitlaufzähler MLZ erreicht, der be des ersten Entfernungskanals aus der Radarperiode 2T am Umschalter US wird auf die Klemme 1 gelegt und der Vorgang Ende des Schieberegisters SRG1 angekommen und wird mit beginnt mit ftl von neuem. dem ersten Takt (mit ftl) der Radarperiode 3T ausgelesen und

In Fig. 4 ist zur Verdeutlichung der Aufbau eines bekannten u.a. an die Addierstufe AD2 weitergeleitet. Damit treffen je-Bewegtzeichenfilters (Dopplerfilters) dargestellt, wie es z.B. in 20 weils in der Addierstufe AD2 und ebenso z.B. in ADI nur dem mit BZ bezeichneten Teil der Fig. 1 verwendet werden Signalanteile aus gleichen Entfernungskanälen zusammen und kann. Es enthält eingangsseitig und ausgangsseitig je eine Ad- das Bewegtzeichenfilter arbeitet in der gewünschten Weise, dierstufe ADI bzw. AD2, sowie zwei aufeinanderfolgende Anstelle digitaler Schieberegister können auch getaktete Schieberegister SRG1 und SRG2, deren Verzögerungszeit je- analoge Speichereinrichtungen z.B. in Form kapazitiver La-weils T, d.h. gleich der Radar-Periodendauer ist. Die Schiebe- 25 dungsspeicher treten (z.B. sogenannte CCD-Speicher). Weitertaktfrequenz ist ft, d.h. abwechselnd ftl, ft2 und Null. Ausser- hin ist es möglich, auch mehr als einen Takt in der Zeit T2 dem sind Multiplizierer MPI bis MP3 vorgesehen, welche den vorzusehen, was z.B. durch einen weiteren Frequenzteiler in digitalisierten Amplitudenwert jedes Entfernungskanals mit ei- Fig. 2 verwirklicht werden kann. Nach der Taktfolge ft2 würde nem bestimmten Faktor multiplizieren. z.B. eine weitere Taktfolge ft3 folgen und erst dann die Ura-Nach einer Zeit 2T, d.h. im «eingeschwungenen» Zustand 30 Schaltung auf die auf Masse liegende Klemme erfolgen.

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2 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

1. 628150 2

   PATENT ANSPRÜCHE liehe Zeit die Zuführung von Eingangssignalen und/oder die

   1. Pulsradargerät mit im Signalauswerteteil vorgesehenen, Weiterverarbeitung der Echosignale gesperrt.

   getakteten Speichereinrichtungen, deren Steuertakt aus einer Eine weitere in der DT-OS 25 40 584 beschriebene Lösung Bezugsfrequenz hergeleitet ist, und bei dem innerhalb der Ra- des bei der Änderung der Impulsfolgefrequenz des Radargerä-dar-Periodendauer zwei Zeitbereiche definiert sind, von denen 5 tes auftretenden Problems besteht darin, dass beim Umschalten im ersten als eigentlichen Auswertebereich mit der durch die auf eine jeweils niedrigere Impulsfolgefrequenz die Taktfre-geforderte Entfernungsauflösung vorgegebenen Taktfrequenz quenz für das Schieberegister im gleichen Verhältnis mit umge-die Signalverarbeitung durchgeführt wird und im zweiten Zeit- schaltet wird, so dass stets mit der gleichen Zahl von Registerbereich eine hiervon abweichende Taktfrequenz gewählt ist, stellen bei dem Schieberegister gearbeitet wird, während die dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Zeitbereich (T2) zeit- io Taktfrequenz eine entsprechende Änderung erfährt. Die Herlich in mindestens zwei Unterbereiche (T21, T22) aufgeteilt ist, Ieitung der Taktfrequenz für die Tastung des Senders, für den von denen im ersten (T21) mit einer ganzzahlig aus der Bezugs- Sendeempfangsumschalter sowie für die Takte bei den Schiebefrequenz hergeleiteten Taktfrequenz (ft2) gearbeitet wird, die registern erfolgt aus einem gemeinsamen Taktgenerator, wobei so hoch gewählt ist, dass der Register-Durchlauf der Informa- entsprechend der Zahl der gewünschten Entfernungskanäle in-tion in der Speichereinrichtung (SRG1, SRG2 in Fig. 4) beendet is nerhalb der Periodendauer entsprechend viele Schiebetakte für wird und dass in der verbleibenden Restzeit (T22) bis zum Ende die Steuerung der Register erzeugt werden müssen, der Radar-Periodendauer (T) der Steuertakt (ft) abgeschaltet Bei der Verwendung von Registern mit bestimmter Regi-wird und keine Verschiebung von Information erfolgt. sterlänge, die üblicherweise grösser ist als die für die Verarbei-
2. 2. Pulsradargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich- tung der Signale benötigte spezielle Registerlänge, ergeben sich net, dass für die Erzeugung der verschiedenen Zeitbereiche ein 20 vielfach Schwierigkeiten. Beispielsweise kann die Forderung be-auf entsprechende Zählwerte eingestellter Mitlaufzähler (MLZ) stehen, dass für die Entfernungsauflösung 110 Kanäle (Entfer-vorgesehen ist, dem die Bezugsfrequenz (fo) als Zähltakt zuge- nungskanäle) notwendig sind, während bei den Registern 128 führt wird und der nach Erreichen der jeweiligen Zählwerte die Speicherplätze zur Verfügung stehen. Aus der DT-OS Umschaltung der Taktfrequenz (ftl, ft2) bzw. deren Abschal- 25 40 584 ist es bekannt, dass die Schiebetakte für die Erzeu-tung veranlasst. 25 gung der jeweiligen Entfernungskanäle ganzzahlige Vielfache
3. 3. Pulsradargerät nach einem der vorhergehenden Ansprü- der Pulsfrequenz sein können. Eine derartige Auslegung der che, dadurch gekennzeichnet, dass mehrere parallelgeschaltete Schiebetaktfrequenz als ein ganzzahliges Vielfaches der Impuls-Frequenzteiler (FD1, FD2) vorgesehen sind, deren Eingänge folgefrequenz hat den Vorteil, dass Spektralanteile als Störun-mit der Bezugsfrequenz (fo) versorgt werden und deren Aus- gen zwar auftreten, jedoch durch die Sperrbereiche der Bewegtgänge über einen Umschalter (US) wahlweise mit dem die Takt- 30 zeichenfilter unterdrückt werden, da sie in ihrer spektralen Ver-signale übertragenden Ausgang verbunden sind. teilung in etwa der eines sogenannten Festzieles entsprechen.
4. 4. Pulsradargerät nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich- im zweiten Zeitbereich, d.h. in demjenigen Bereich inner-net, dass zur Abschaltung des Steuertaktes der Umschalter (US) halb der Empfangsperiode, welcher bei niedrigerer Impulsfolgeauf einen auf Masse liegenden Anschluss gelegt ist. frequenz als Restzeit auftritt, kann gemäss der DT-OS

   35 25 40 584 mit einem stark verlangsamten Schiebetakt gearbei-

   tet werden. Bis zum Beginn der nächsten Empfangsperiode müssen aber alle Werte durch das gesamte Schieberegister hin-