DE1033281B

DE1033281B - Verfahren zur Festzeichenunterdrueckung in einem Impulsrueckstrahlgeraet mit Sichtanzeige

Info

Publication number: DE1033281B
Application number: DET13334A
Authority: DE
Inventors: Guenter Kuhrdt
Original assignee: Telefunken AG
Current assignee: Telefunken AG
Priority date: 1957-03-09
Filing date: 1957-03-09
Publication date: 1958-07-03
Also published as: FR1200799A; US3169243A; GB830871A; CH360426A

Description

Ein Impulsrückstrahlgerät dient zur Bestimmung der Richtung und des Abstandes von reflektierenden Zielen. Es werden bekanntlich periodische Impulse gebündelter höchstfrequenter Energie des Dezimeter-, Zentimeter- oder Millimeterwellenbereiches ausgesandt, und die Energie, welche ein von dieser Strahlung getroffener reflektierender Gegenstand zurückwirft, wird mittels eines am Sender aufgestellten Empfängers aufgenommen und zum Helltasten des Elektronenstrahls einer Braunschen Röhre verwendet. Läßt man das zur Erzeugung der gebündelten Strahlung dienende Richtsystem eine periodisch kreisende oder pendelnde Bewegung ausführen und lenkt man den Elektronenstrahl derart ab, daß er bei Aussendung eines jeden Impulses auf dem Leuchtschirm einen Fahrstrahl in der gleichen Richtung beschreibt, in welcher jeweils ein Energieimpuls ausgesandt wird, so werden die reflektierenden Ziele auf dem Leuchtschirm in landkartenähnlicher Darstellung als helle Flecke angezeigt, wenn der Fahrstrahl jeweils bei Eintreffen eines Zielechos hellgetastet wird. Impulsrückstrahlgeräte der beschriebenen Art werden unter anderem als Flughafen-Radaranlagen zur Überwachung des Luftraumes benutzt.

Bei dieser Anwendung oder in anderen Fällen wird es als störend empfunden, daß auf dem Bildschirm nicht nur die sich bewegenden Luftziele, sondern auch feste Erdziele, wie Gebäude und Bodenerhebungen, sichtbar werden. Die in Erscheinung tretenden festen Ziele vermindern die Erkennbarkeit der von den Luftzielen herrührenden Leuchtmarken. Es ist bekannt, diesen störenden Einfluß durch die sogenannte Festzielausblendung (englische Bezeichnung: MTI = moving target indication) zu vermeiden. Hierbei benutzt man den bei einem bewegten Ziel von Impuls zu Impuls sich ändernden Phasenunterschied zwischen ausgesandtem und empfangenem Signal als Kriterium für die Unterscheidung bewegter und fester Ziele. Zur Bestimmung der Phasendifferenz zwischen ausgesandtem und empfangenem Signal auf der hochfrequenten oder vorzugsweise zwischenfrequenten Seite des Empfängers wird das empfangene Signal in einem Phasendiskriminator mit der Phase der Schwingung eines Bezugsoszillators verglichen. Am Ausgang des Phasendiskriminators erscheint danach ein Signal, dessen Amplitude und Polarität vom Phasenunterschied zwischen dem Empfangssignal und der Bezugsoszillatorschwingung abhängig sind. Dieses Signal führt man nun einer Amplitudenvergleichsstufe einerseits unmittelbar und andererseits um eine Impulsperiode verzögert zu, so daß in der Vergleichsstufe stets ein Impuls mit seinem unmittelbaren Vorgänger gegenphasig zusammentrifft. Rühren die aufeinanderfolgenden Impulse von einem ruhenden Ziel her, so Verfahren zur Festzeichenunterdrückung in einem Impulsrückstrahlgerät

mit Sichtanzeige

Anmelder:

Telefunken G. m. b. H.,
Berlin NW 87, Sickingenstr. 71

Günter Kuhrdt, Berlin-Wilmersdorf,
ist als Erfinder genannt worden

sind ihre Amplituden gleich groß, und ihre Differenz ist gleich Null. Da eine wirksame Helltastung des Elektronenstrahls der Braunschen Röhre des Sichtgerätes nur dann eintritt, wenn diese Differenzspannung einen Schwellwert überschreitet, kommt keine Anzeige zustande, wenn unmittelbar aufeinanderfolgende Echoimpulse völlig oder nahezu gleich große Amplituden haben. Bewegt sich aber das Ziel mit einer von Null verschiedenen Radialgeschwindigkeit, so unterscheiden sich aufeinanderfolgende Echoimpulse in ihrer Amplitude gemäß den größeren oder kleineren Phasenunterschieden, die der Zielbewegung im Impulsfolgeintervall entsprechen. Solche Echoimpulse erzeugen in der vorerwähnten Amplitudenvergleichsstufe eine Ausgangsspannung, die den Elektronenstrahl hinreichend helltastet und dadurch eine Leuchtschirmanzeige des betreffenden Zieles hervorruft.

Ein Mangel dieser Art von Festzielausblendung besteht darin, daß Ziele, die sich mit einer bestimmten Radialgeschwindigkeit in bezug auf das Impulsrückstrahlgerät bewegen, ebensowenig wie ein festes Ziel angezeigt werden. Die kritische Radialgeschwindigkeit, bei welcher dieser Zustand eintritt, wird vielfach als Blindgeschwindigkeit v_b bezeichnet, weil das Impulsrückstrahlgerät in bezug auf ein sich mit dieser Radialgeschwindigkeit bewegendes Ziel gewissermaßen blind ist. Der Betrag dieser Blindgeschwindigkeit ist mit der Wellenlänge λ und der Impulsfolgefrequenz fi durch folgende Beziehung verknüpft: v_h = n· fr- λ/2, wobei η — 1, 2, 3 usw. ist. DieRichtigkeit dieser Formel erkennt man aus der einfachen Überlegung, daß sich an den Reflexionsbedingungen praktisch nichts ändert, wenn das Ziel seine Entfernung vom Sender bei der Ankunft des nächsten Impulses, also nach der Zeit \lf_b um ± λ/2 oder ein ganzzahliges Vielfaches von λ/2 geändert hat.

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Radialgeschwindigkeiten, die in der Mitte zwischen zwei aufeinanderfolgenden Blindgeschwindigkeiten liegen, nennt man Optimalgeschwindigkeiten, da bei diesen Geschwindigkeiten die Empfindlichkeit, des Impulsrückstrahlgerätes ein Maximum erreicht. Die Empfindlichkeit wird um so geringer, je mehr die Radialgeschwindigkeit sich einer Blindgeschwindigkeit nähert. Sie wird bei einer Blindgeschwindigkeit zu Null. Fig. 1 ist ein Schaubild, in welchem längs

zu einem Verzögerungsglied 4, das so bemessen ist, daß die von einem Echoimpuls zum Durchlaufen des Verzögerungsgliedes benötigte Zeit gleich dem kürzeren von den abwechselnd vorkommenden Impulsabständen ist. Die durch das Verzögerungsglied hervorgerufene Dämpfung wird in einem Verstärker 5 ausgeglichen. Die Ausgangsklemmen dieses Verstärkers sind einerseits mit einer Schaltstufe 6 (Elektronenschalter) unmittelbar und andererseits mit einer

der Abszissenachse die radialen Strahlgeschwindig- io Schaltstufe 7 über ein weiteres Verzögerungsglied 8 keiten ν mit den kritischen Werten v_bv z>_&2 usw. und und einen Verstärker 9 verbunden. Die Laufzeit des längs der Ordinatenachse die Empfindlichkeit e des zusätzlichen Verzögerungsgliedes 8 ist gleich dem Impulsrückstrahlgerätes aufgetragen ist. Die ge- Unterschied zwischen den kürzeren und den längeren strichelte Kurve I zeigt die Abhängigkeit der Emp- der abwechselnd auftretenden zeitlichen Impulsfindlichkeit von der radialen Zielgeschwindigkeit bei 15 abstände. Der Verstärker 9 dient zum Ausgleich der einer Anlage mit Festzielausblendung der vorstehend durch das Verzögerungsglied 8 verursachten Dämpbeschriebenen bekannten Bauart. Die daraus ersieht- fung. Die Ausgangsklemmen der Schaltstufen 6 und 7 liehe geringe Empfindlichkeit bei den kritischen Ge- sind parallel geschaltet und über eine Leitung 20 mit schwindigkeiten und den starken Empfindlichkeits- den Eingangsklemmen der Vergleichsstufe 3 verabfall bei einer Annäherung an die kritischen Ge- 20 bunden.

schwindigkeitswerte zu vermeiden, ist das Ziel der nachstehend beschriebenen Erfindung.

Ausgangspunkt der Erfindung ist demnach ein Verfahren zur Festzeichenunterdrückung in einem Impuls-

Die Verzögerungsglieder 4 und 8 können z. B. in an sich bekannter Weise aus Flüssigkeitssäulen (Quecksilber) oder Festkörpern (Quarz) bestehen, an deren Enden piezoelektrische Kristalle als elektromecha-

rückstrahlgerät mit Sichtanzeige, in welchem jeder 25 nische Wandler angeordnet sind. Die Schaltstufen Echoimpuls nach Durchlaufen eines Phasendiskrimi- haben die Aufgabe, den Stromweg entweder zu sperren oder freizugeben. Sie enthalten beispielsweise je eine Pentode, an deren Steuergitter der Eingangskreis

und an deren Anode der Ausgangskreis angeschlossen

nators mit seinem um eine Impulsperiode verzögerten
Vorgänger verglichen und nur dann angezeigt wird,
wenn er sich von diesem in der Amplitude unterscheidet. Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, 30 ist, während die Schaltspannung dem Bremsgitter zudaß die Zeitabstände zwischen hintereinander ausge- geführt wird.

sandten Impulsen und gleichzeitig und in gleichem Zur periodischen Änderung der Impulsfolgefrequenz

Maße auch im Empfänger die Verzögerungszeiten der und gleichzeitig zum wechselweisen öffnen und Sper-Echoimpulse periodisch und sprungartig derart ge- ren der Schaltstufen 6 und 7 ist ein bistabiler Multiändert werden, daß eine wesentliche Verminderung 35 vibrator 10 bekannter Art vorgesehen. 11 bezeichnet der Zahl der zu Anzeigeausfällen führenden sogenann- einen durch Vorspannungen in seinem Teilverhältnis ten Blindgeschwindigkeiten eintritt.

Um die Wirkung dieser Maßnahme zu erläutern, wird nochmals auf Fig. 1 Bezug genommen. Dort ist

umsteuerbaren Frequenzteiler, z. B. einen Multivibrator, dem bei 12 eine frequenzstabile Folge von Steuerimpulsen zugeführt wird, deren Frequenz ein ganz-

mit II eine weitere, strichpunktiert dargestellte Kurve 4o zahliges Vielfaches der Frequenz der vom Impuls

bezeichnet, welche den Empfindlichkeitsverlauf bei einer bekannten Einrichtung für eine um ein Drittel größere Impulsfolgefreqenz/,·' darstellt. Die kritischen Geschwindigkeiten v'_bv v'_b.₂ usw. sind dann ebenfalls um ein Drittel größer als v_bl, v_b% usw. Wendet man nun den Erfindungsgedanken an, so gilt für die aufeinanderfolgenden Impulse abwechselnd die Kurve I und die Kurve II, und es ergibt sich dadurch die resultierende Empfindlichkeitskurve III. Diese hat nur

rückstrahlgerät auszusendenden Impulse ist. Die Ausgangsspannung der erniedrigten Frequenz wird über die Leitung 13 im Bedarfsfalle einem Impulsformer 14 zugeführt, der eine Impulsreihe abgibt, die einerseits über die Leitung 15 die Taststufe des Senders steuert, andererseits über die Leitung 16 dem Multivibrator 10 zugeführt wird. Dieser wird durch die aufeinanderfolgenden Impulse abwechselnd in den einen oder den anderen stabilen Zustand versetzt. An den Ausgangs-

noch dort Nullstellen, wo die Nullstellen der Kurven! So klemmen des Multivibrators treten dann Gleichspan-

und II zusammentreffen. Diese verbleibenden Nullstellen lassen sich durch Wahl eines entsprechenden Verhältnisses zwischen den beiden Impulsfolgefrequenzen leicht in einen Geschwindigkeitsbereich ver-

nungen verschiedener Größe und/oder Polarität auf. Diese werden über die Leitung 17 dem Frequenzteiler 11 als Vorspannung zugeführt und bewirken, daß das Frequenzteilungsverhältnis sich zwischen zwei Wer-

legen, in welchem sie unschädlich sind. Zweckmäßig 55 ten ändert. Beispielsweise kommt mit der einen Vorlegt man die Nullstellen in einen Bereich sehr hoher spannung eine Vierteilung und mit der anderen eine Radialgeschwindigkeiten, da diese in der Praxis nur Dreiteilung der Frequenz der über die Leitung 12 mit sehr geringer Wahrscheinlichkeit auftreten. ankommenden Impulsfolge- oder Wechselspannung Fig. 2 zeigt in Form eines Blockschaltbildes ein zustande, was an Hand der Fig. 3 erläutert werden Beispiel für eine Einrichtung zur Durchführung des ^6o soll.

Erfindungsgedankens. Dabei sind Bestandteile, die In Fig. 3 a ist über der Zeit t die Impulsfolge darzum Verständnis nicht notwendig sind, wie Strom- gestellt, welche dem Frequenzteiler 11 über die Leiquellen, Regeleinrichtungen u. dgl., weggelassen wor- tung 12 zugeführt wird. Mit der einen vom Multiden und diejenigen Teile, welche zusätzlich zu einer vibrator 10 gelieferten Vorspannung (Fig. 3 c) arbeitet bekannten Anordnung erforderlich sind, durch dickere ⁶5 der Freqenzteiler mit dem Teidungsfaktor 4, so daß Umrandung hervorgehoben. Die vom Empfänger eines zwei an die Leitung 13 abgegebene Ausgangsimpulse Impulsrückstrahlgerätes gelieferten Echoimpulse werden bei 1 einem Verstärker 2 zugeführt und gelangen
von den Ausgangsklemmen desselben einerseits zu

g gg ggp

in dem Abstand T (Fig. 3 b) aufeinander folgen, was einer Impulsfolgefrequenz /; = l/T entspricht. Durch den zweiten Ausgangsimpuls wird der Multivibrator

einer Amplitudenvergleichsstufe 3 und andererseits 70 10 in den anderen stabilen Zustand versetzt und liefert

jetzt eine Vorspannung, mit welcher der Frequenzteiler 11 den Teilungsfaktor 3 hat. Der folgende Ausgangsimpuls tritt daher in einem Zeitabstand 7" = ³/₄ T auf, was einer Impulsfolgefrequenz f{ = ⁴/₃ f_t entspricht. Dieser Impuls bewirkt eine Umsteuerung des Multivibrators in den ersten stabilen Zustand, so- daß abwechselnd Ausgangsimpulse mit den Abständen T und T' erzeugt werden (Fig. 3 b). Es wird also das 3:4-Verhältnis der Impulsfolgefrequenzen erreicht, das der Fig. 1 zugrunde gelegt wurde.

Die vom Multivibrator 10 abgegebene Schaltspannung wird gleichzeitig über die Leitungen 18 und 19 den beiden Schaltstufen 6 und 7 gegenphasig zugeführt (Fig. 3 d und 3 e) und bewirkt, daß abwechselnd die eine oder andere gesperrt bzw. durchlässig ist. Dann wird nämlich ein Echoimpuls, dessen Nachfolger erst nach einer Zeit T zu erwarten ist, der Vergleichsstufe 3 vom Verstärker 5 über das zusätzliche Verzögerungsglied 8 und die Schaltstufe 7 zugeführt, _a,,_a während der nächste Echoimpuls die Schaltstufe 7 gesperrt findet und deshalb unter Umgehung des zusätzlichen Verzögerungsgliedes 8 über die Schaltstufe 6 seinen Weg zur Vergleichsstufe 3 findet. Dadurch wird erreicht, daß trotz der periodisch geänderten Impulsfolgefrequenz jeder Echoimpuls mit seinem Vorgänger in der Vergleichsstufe 3 zusammentrifft. Die sich bei der Gegeneinanderschaltung dieser Impulse ergebende Differenzspannung wird über die Leitung 21 zur Steuerung der Helligkeit des Elektronenstrahls der Braunschen Röhre im Sichtanzeigegerät verwendet.

Die in Fig. 2 schematisch dargestellte Schaltung kann in verschiedener Weise abgewandelt werden, ohne den Rahmen dieser Erfindung zu verlassen. An Stelle des Frequenzteilers 11 mit veränderbarem Teilungsverhältnis können zwei oder mehr Frequenzteiler mit unterschiedlichem Teilungsverhältnis oder zwei oder mehr Verzögerungsglieder mit unterschiedlicher Verzögerungszeit vorgesehen sein, die abwechselnd an den Impulsformer 14 angeschaltet werden. Die Anschaltung kann beispielsweise über Schalter erfolgen, die z. B. mittels einer von einem Multivibrator, insbesondere dem Multivibrator 10, erzeugten Spannung gesteuert werden. Ferner sind auch beliebige andere Frequenzteilungsverhältnisse als 3:4 verwendbar.

Claims

PatentANSPKücHE:

1. Verfahren zur Festzeichenunterdrückung in einem Impulsrückstrahlgerät mit Sichtanzeige, in

45 welchem nach Durchlaufen eines Phasendiskriminators jeder Echoimpuls mit seinem um eine Impulsperiode verzögerten Vorgänger verglichen und nur dann angezeigt wird, wenn er sich von diesem in der Amplitude unterscheidet, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die Impulsabstände der Sendeimpulsfolge als auch im Empfänger die Verzögerungszeiten der Echoimpulse in gleichem Maße periodisch und sprungartig derart geändert werden, daß eine wesentliche Verminderung der Zahl der zu Anzeigeausfällen führenden sogenannten Blindgeschwindigkeiten eintritt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Impulsen periodisch veränderlichen Abstandes ein Frequenzteiler (11) verwendet und sein Teilungsverhältnis durch periodische Änderung einer Vorspannung zwischen zwei Werten, z. B. 3 und 4, geändert wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Änderung der Vorspannung des Frequenzteilers ein bistabiler Multivibrator (10) verwendet wird.

4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Impulsen periodisch veränderlichen Abstandes zwei oder mehr Frequenzteiler mit unterschiedlichen Teilungsverhältnissen abwechselnd angeschaltet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung von Impulsen periodisch veränderlichen Abstandes zwei oder mehr Verzögerungsglieder mit verschiedenen Verzögerungszeiten abwechselnd angeschaltet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß im Empfangsteil zwei Verzögerungsglieder (4, 8) hintereinandergeschaltet sind, von denen das eine nur dann wirksam gemacht wird, wenn der längere Impulsabstand an der Reihe ist.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß zur Umtastung des Frequenzteilers oder der abwechselnden Anschaltung der Frequenzteiler oder Verzögerungsglieder, dar (die) zur Erzeugung von Impulsen periodisch veränderlichen Abstandes dient (dienen), und zur abwechselnden Anschaltung der Verzögerungsglieder im Empfangsteil die Ausgangsspannungen eines einzigen Multivibrators verwendet werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen