DE1124103B - Impulsgetastetes Radargeraet mit Unterdrueckung von Stoerzielanzeigen - Google Patents

Description

INTERNAT. KL. H 04 p

DEUTSCHES

PATENTAMT

M 42441 IXd/21a⁴

ANMKLDKTAG: 13. AU GU S T 1559

BEKANNTMACHUNG DEK ANMELDUNG UND AUSGABE DEK

AUSLEGESCHKIPT: 22.FEBRUAR 1962

Die Erfindung betrifft impulsgetastete Radargeräte mit Unterdrückung von Störzielanzeigen, deren Dauer von der Sendeimpulsdauer abweicht, und gibt insbesondere Radargeräte an, die in einfacher Weise erwünschte Ziele, beispielsweise Flugzeuge, wirkungsvoll von Zielen, beispielsweise Regenstürmen, die im angibamerikanischen Sprachgebrauch als »clutter« bezeichnet werden, zu unterscheiden gestatten.

Um erwünschte Radarziele klar und ohne Störungen anzeigen zu können, werden im allgemeinen die bekannten Radargeräte mit Festzeichenunterdrückung (MTI) benutzt. In diesen Geräten werden erwünschte Ziele, wie z. B. Flugzeuge, von Störzielen, wie z. B. Regenstürmen, dadurch getrennt, daß man die Erscheinung ausnutzt, daß die Geschwindigkeiten der erwünschten Ziele sehr verschieden von den im allgemeinen wesentlich kleineren Geschwindigkeiten der Störziele sind. Daher ist in diesem Falle eine Trennung dadurch möglich, daß man nur diejenigen Ziele anzeigt, deren Geschwindigkeit innerhalb eines bestimmten Geschwindigkeitsbereiches liegt. Solche ΜΤΠ-Radargeräte nutzen zur Trennung der Ziele nach der Geschwindigkeit den Dopplereffekt aus. In der Praxis ändern sich aber die Geschwindigkeiten und Bewegungsrichtungen einiger Störziele, insbesondere turbulenter Regenstürme, so sehr mit der Zeit und dem Ort, daß es oft unmöglich ist,, die geeignete Kompensationsdopplerfrequenz einzustellen, um die Anzeige von Störzielen zu unterdrücken. Selbst wenn eine Einstellung möglich wäre, beansprucht es sehr viel Zeit, herauszufinden, welche die geeignete Kompensationsdopplerfrequenz ist, so daß diese Radargeräte immer noch Wünsche offenlassen.

Zweck der Erfindung ist es, verbesserte Radargeräte vorzusehen, in welchen die Abdeckung durch Störziele sehr stark'vermindert ist und welche nicht die obenerwähnten Nachteile der bekannten MTI-Radargeräte aufweisen. Die Erfindung nutzt dabei die Erscheinung aus, daß im allgemeinen die Störzielanzeigen in ihrer Dauer von der Sendeimpulsdauer abweichen, also kürzer oder länger sind, wogegen Radarimpulse, die von einem Ziel, wie z. B. einem Flugzeug, reflektiert werden, wenigstens angenähert die gleiche Dauer wie die ausgesandten Impulse haben.

Es ist bereits ein impulsgetastetes Radargerät mit Unterdrückung von Störzielanzeigen, die sich durch größere Breite von den Nutzanzeigen unterscheiden, vorgeschlagen, jedoch nicht vorveröffentlicht worden, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Mittel zur Impulsgetastetes Radargerät
mit Unterdrückung von Störzielanzeigen

s Anmelder:

Marconi's Wireless Telegraph Company
Limited, London

Vertreter: Dr.-Ing. B. Johannesson, Patentanwalt,
Hannover, Göttinger Chaussee 76

Beanspruchte Priorität:
Großbritannien vom 15. August 1958 (Nr. 26 370)

Wilfrid Sinden Mortley, Great Baddow, Essex,
und Anthony Donald Slocombe, Felstead, Essex

(Großbritannien),
sind als Erfinder genannt worden

Umwandlung der empfangenen Videosignale in Signale vorgesehen sind, die wenigstens angenähert den differenzierten empfangenen Videosignalen entsprechen, daß diese nach Umwandlung erhaltenen Signale zwei parallelen Kanälen zugeführt werden, von denen der eine die Polarität umkehrt und die Signale gleichrichtet und der zweite die Signale um eine Sendeimpulslänge verzögert und gleichrichtet, und daß die Ausgänge der beiden Kanäle mit den zwei Eingängen einer Koinzidenzschaltung und der Ausgang der Koinzidenzschaltung mit einer Anzeigeanordnung verbunden sind.

Mit diesem vorgeschlagenen Radargerät ist allerdings nur eine Unterscheidung der Nutzanzeigen von solchen Störzielanzeigen möglich, deren Dauer größer als die der Sendeimpulse ist. Zweck der Erfindung ist es jedoch, eine Unterscheidung gegen Störziele zu ermöglichen, deren Anzeigedauer in beliebigem, d. h. auch kürzerem Verhältnis zur Sendeimpulsdauer steht, sich allerdings stets von der Sendeimpulsdauer unterscheiden muß.

Die Erfindung geht von diesem vorgeschlagenen Radargerät aus und vermeidet dessen Nachteile. Das erfindungsgemäße Radargerät ist dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zur Umwandlung der empfangenen Videosignale in Signale vorgesehen sind, die wenigstens angenähert den differenzierten empfan-

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Energie der Sendeimpulse diese länger gemacht werden, als sie sein müßten, wenn die Impulsdauer nur abhängig von der geforderten Entfernungsauflösung gewählt wäre. Zur Bestimmung der Eu-5 fernung ist es üblich, in der Anzeige die Lage der Zentren der empfangenen Impulse zu schätzen. Offensichtlich ist es um so schwerer, den genauen Standort der Zentren zu bestimmen, je länger die empfangenen Impulse sind. Bei solchen Ausführungs

genen Videosignalen entsprechen, daß diese nach Umwandlung erhaltenen Signale zwei parallelen Kanälen zugeführt werden, von denen der eine die Polarität umkehrt und die Signale gleichrichtet und der zweite die Signale verzögert und gleichrichtet, daß die Ausgänge der beiden Kanäle mit den zwei Eingängen einer Koinzidenzschaltung und der Ausgang der Koinzidenzschaltung mit einer Anzeigeanordnung verbunden sind und daß die Verzögerung

im zweiten der beiden Kanäle unter Abweichung von io formen der Erfindung, in welchen die Verzögerung der Sendeimpulsdauer kurzer als ein oder zwei kürzer als die Sendeimpulsdauer gewählt ist (die Sendeimpulse ist, derart, daß die Ausgangsimpulse Dauer der erzeugten Wellenform wird normalerweise der Koinzidenzschaltung eine deutliche Anzeige ungefähr gleich der doppelten Sendeimpulslänge ermöglichen. sein), werden die Ausgangsimpulse aus der Koinzi-

Vorzugsweise ist der Betrag der Verzögerung 15 denzschaltung entsprechend kürzer sein als die kleiner als die Hälfte der Dauer des erzeugten Signals. empfangenen Impulse, und deshalb wird der Effekt Er kann beispielsweise vier Zehntel der Signaldauer vom Standpunkt der Genauigkeit der Entfernungsbetragen. Erfahrungsgemäß wird das Signal-Rausch- bestimmung so sein, als ob entsprechend kürzere Verhältnis in diesem Fall besonders günstig. Sendeimpulse benutzt worden wären. Der eigentliche

Es ist möglich, die erforderliche Wellenform durch 20 Zweck der Erfindung ist jedoch nicht eine solche Differenzierung der empfangenen Videosignale zu Impulsverkürzung.

erzeugen, aber vorzugsweise wird sie durch Um- Es ist bereits eine Schaltung zur Impulsyerkürzung

kehrung der empfangenen Videosignale und deren bekannt, die derart arbeitet, daß aus einem Impuls Verzögerung um eine Zeit, die ungefähr gleich der zwei gleichlange Impulse entgegengesetzter Polarität Dauer der ausgesandten Impulse ist, und Über- ^a5 abgeleitet und diese Impulse gegeneinander phasenlagerung der umgepolten verzögerten Videosignale verschoben überlagert werden. Eine Unterdrückung mit den ursprünglich empfangenen Videosignalen von Störzielanzeigen im Sinne der Erfindung ist dabei erhalten. Vorzugsweise werden gemäß dem bereits jedoch nicht möglich.

erwähnten älteren Vorschlag die empfangenen Video- Dies trifft auch auf die Impulsverschmälerung der

signale umgepolt und verzögert und die erhaltenen 30 einzelnen Impulse bei einem bekannten Impulspeilumgepolten verzögerten Videosignale mit den emp- empfänger zu, bei dem zur zeitlichen Trennung der

Boden- und Raumwellenimpulse, die bei großen Entfernungen nur eine geringe zeitliche Differenz aufweisen, und damit der Erhöhung der Peilreich-Radarsendeimpulsdauer ist und welche als Stich- 35 weite zwischen den hoch- und niederfrequenten leitung an den Signalweg angeschaltet ist, über Gleichrichtern als Energiespeicher wirkende Koppelglieder vorgesehen sind, die nur für die Oberwellen der Impulsfrequenz durchlässig sind.

Weiterhin ist ein Radarempfänger mit Kreisen

z. B. eine Mehrgittertorröhre (Pentode), deren Brems- 40 kleiner Zeitkonstanten (FTC), die der Dauer der gitter hochfrequenzmäßig an Masse liegt und deren- gewünschten Empfangssignale angepaßt sind, bezwei Steuergitter mit den Signalen der zwei Kanäle kannt, um die gewünschten Signale von den Störbeaufschlagt werden, wobei diese Röhre derart anzeigen längerer Dauer zu trennen, wobei Schältvorgespannt ist und betrieben wird, daß eine Aus- mittel vorgesehen sind, um die Attzeigeempfindlichgangsspannung an ihrer Anode nur dann erscheint, 45 keit unabhängig von den benutzten FTC-Kreisen zu wenn beiden Gittern gleichzeitig Signale zugeführt machen. Dieser Radarempfänger bedingt aber einen werden. sehr hohen wirtschaftlichen Aufwand im Vergleich

Vorzugsweise ist der eigentliche Videoempfänger zur Anordnung nach der Erfindung, (der für sich keinen Teil der Erfindung bildet und von Nach einem ähnlichen Prinzip mit FTC-Kreisen

an sich bekannter Form sein kann) in Überein- 50 arbeitet ein. weiterhin bekannter Radarempfänger, Stimmung mit bekannten Prinzipien derart ausgelegt, bei dem die Störsignale, deren Dauer groß im Verdaß er eine mehr logarithmische als lineare Eingangs- gleich zur Sendeimpulsdauer ist, durch Differentiation Ausgangs-Amplitudencharakteristik aufweist. Dies jeweils in zwei kurzzeitige Impulse umgewandelt hat den Vorteil, daß ein größerer Amplitudenbereich werden, so daß sie auf dem Kathodenstrahlanzeigeverarbeitet werden kann, ohne daß durch Begrenzung 55 rohr nicht mehr so stark in Erscheinung treten. Auch erwünschte Ziele in Störungen untergehen. dieser Radarempfänger arbeitet nach völlig anderen

Beim Radargerät nach der Erfindung gibt es keinen Prinzipien als die Anordnung nach der Erfindung, kritischen Wert der Verzögerung. Sie sollte sehr kurz Eine Unterdrückung von Störanzeigen, insbesondere sein, wobei die untere Grenze der Verzögerung nur solchen kleinerer Dauer als der Sendeimpulsdauer, durch den praktischen Gesichtspunkt bestimmt ist, 60 ist auch mit dieser Anordnung nicht möglich, daß die Koinzidenzzeit der Ausgangsspannungen der Bei einem ferner bekannten Radarempfänger

zwei Kanäle ausreichend sein niuß, um sicher- werden zur Trennung gewünschter Echosignale von zustellen, daß die Koinzidenzschaltung sicher arbeitet, Störsignalen, insbesondere größerer Amplitude, die und daß die Ausgangsimpulse von der Koinzidenz- Empfangssignale in zwei gleiche Signale entgegenschaltung lang genug sind, damit sie deutlich genug 65 gesetzter Polarität umgewandelt und zwei parallelen dargestellt werden. Kanälen zugeführt, von denen der eine eine Ver-

Vorteilhaft ist es, die Erfindung bei Radargeräten zögerungsleitung enthält. Die erhaltenen verzögerten anzuwenden, bei welchen zur Erzielung ausreichender und unverzögerten Teilsignale werden mit gleicher

fangenen Videosignalen mittels einer reflektierenden Verzögerungsleitung überlagert, deren Gesamtverzögerungszeit (hin und zurück) ungefähr gleich der

welchen die empfangenen Signale den obengenannten zwei Kanälen zugeführt werden. Die Koinzidenzschaltung kann von irgendeiner bekannten Art sein,

Amplitude einer Mischstufe zugeführt. Je kleiner die Verzögerung dieser Verzögerungsleitung ist, desto besser ist die Auflösung im angezeigten Radarbild, jedoch sinkt hierbei die Signalamplitude stark ab. Beim Radargerät nach der Erfindung ist jedoch die Auflösung unabhängig von der Dauer der Verzögerung und damit die störfreie Reichweite größer.

Nachstehend soll die Erfindung an Hand der Zeichnungen näher erläutert werden.

Fig. 1 stellt ein Blockschaltbild eines vorzugsweisen Ausführungsbeispiels der Erfindung dar, in welchem ein Radargerät nur so weit gezeigt ist, als es zum Verständnis der Erfindung notwendig ist;

Fig. 2 und 3 stellen zur Erklärung dienende Diagramme dar.

Die Videoeingangssignale, welche Echos von erwünschten Zielen, Echos von Störzielen und das unerwünschte zusätzliche Rauschen enthalten, werden in einer bei Impulsradargeräten üblichen Art mittels eines bekannten, nicht dargestellten Empfängers erhalten, insbesondere mit einem Empfänger, der eine logarithmische Eingangs-Ausgangs-Amplitudencharakteristik aufweist. Die Videosignale von diesem eigentlichen Empfänger werden der Anordnung gemäß Fig. 1 an der Klemme 1 und über einen Widerstand la sowie über einen Pfad 2 dem Eingang zweier Kanäle zugeführt, von denen einer ein Verzögerungsglied 3 enthält, auf welches ein HaIbwellengleichrichter 4 folgt; in dem anderen der Kanäle ist ein Umkehrglied 5 und darauffolgend ebenfalls ein Halbwellengleichrichter 6 vorgesehen. Als Stichleitung ist an den Pfad 2 eine reflektierende Verzögerungsleitung 7 angeschaltet, welche aus einer bekannten Verzögerungsleitung besteht, die am einen Ende kurzgeschlossen ist. Der Widerstand la ist gleich dem Wellenwiderstand der Verzögerungsleitung?. Die elektrische Länge des Verzögerungsgliedes 7 von Ende zu Ende ist gleich der Hälfte der Dauer des Sendeimpulses, so daß die Verzögerung, weiche ein Signal erleidet, das in die Verzögerungsleitung eintritt, am fernen Ende reflektiert wird und wieder in den Pfad 2 gelangt, gleich einer Radarsendeimpulsdauer ist. Die aus dem Verzögerungsglied 7 austretenden Signale werden umgepolt sein.

Die verzögerten umgepolten Signale vom Verzögerungsglied 7 werden den Eingangssignalen von der Klemme 1 überlagert, so daß am gemeinsamen Eingangspunkt der zwei Kanäle, die mit dem Verzögerungsglied 3 bzw. dem Umkehrglied 5 beginnen, eine Wellenform auftritt, die aus zwei Spannungsspitzen entgegengesetzter Polarität besteht. Die Verzögerung, welche durch das Verzögerungsglied 3 bewirkt wird, kann länger sein als die Dauer des Radarsendeimpulses, aber wenn dies der Fall ist, muß sie kürzer sein als die Dauer der obenerwähnten Wellenform. Vorzugsweise jedoch ist diese Verzögerung wesentlich kürzer als die Dauer der Radarsendeimpulse, z. B. kürzer als die Hälfte der Länge der erzeugten Wellenform. Um ein praktisches Beispiel zu nennen: Die durch das Glied 3 hervorgerufene Verzögerung kann 0,4 T betragen, wenn T die Dauer des Sendeimpulses ist.

Die Ausgangssignale der zwei Kanäle werden den zwei Eingangsklemmen irgendeiner bekannten Koinzidenzschaltung 8 zugeführt, z. B. einer Pentode, deren Schirmgitter hochfrequenzmäßig an Masse liegt und deren Steuer- und Bremsgitter die zwei Signale von den Gliedern 4 und 6 zugeführt werden und welche derart vorgespannt sind, daß an der Anode ein Ausgangssignal nur dann erscheint, wenn diesen beiden Gittern gleichzeitig Signale zugeführt werden. Die resultierende Ausgangsspannung von der Koinzidenzschaltung 8 wird geeigneten bekannten Auswerteschaltungen und Anzeigeanordnungen zugeführt, die in Fig. 1 einfach durch das Rechteck 9 dargestellt sind.

Die Fig. 2 zeigt verschiedene typische und idealisierte Wellenformen, wie sie an verschiedenen Punkten der Schaltung gemäß Fig. 1 auftreten. Jede mit einem Buchstaben versehene Kurve in Fig. 2 zeigt eine Wellenform, wie sie an den entsprechend bezeichneten Punkten der Fig. 1 auftritt. Die Dimension T in Fig. 2 ist die Dauer des empfangenen Echoimpulses von einem erwünschten Ziel und ist gleich der Sendeimpulsdauer. Die Kurve α der Fig. 2 zeigt einen empfangenen Impuls von einem erwünschten Ziel, wie er an der Klemme 1 auftreten würde. Durch die Kurven ist die erzeugte Wellenform dargestellt, wie sie durch die Wirkung der reflektierenden Verzögerungsleitung 7 nach Umkehrung durch das Umkehrglied 5 am Punkt b auftritt. Die Kurve c zeigt die gleiche Wellenform, wie sie am Punkt c nach Verzögerung im Verzögerungsglied 3 um einen Betrag, der in diesem Ausführungsbeispiel 0,4 T beträgt, erscheint. Die Kurve d zeigt den resultierenden Ausgangsimpuls am Punkt d hinter der Koinzidenzschaltung 8. Man bemerkt, daß dieser Impuls nur 0,4 T lang ist.

Die Fig. 3 veranschaulicht die Verhältnisse, wie sie bei einer Anordnung gemäß der Erfindung auftreten, bei welcher die hervorgerufene Verzögerung im Verzögerungsglied 3 vier Zehntel der Gesamtdauer der Wellenform beträgt, welche durch die Wirkung der Verzögerungsleitung 7 an der gemeinsamen Eingangsklemme der zwei Kanäle erzeugt wird, d. h. an der gemeinsamen Eingangsklemme der Einheiten 3 und 5. Es ist vorausgesetzt, daß die Verzögerungsleitung eine Verzögerung gleich der Sendeimpulsdauer T bewirkt. Die Form dieses Diagramms ist dreieckförmig, da es die Energie E eines Ausgangsimpulses des Diskriminators 8, bezogen auf die Gesamtdauer L = 2 T der Wellenform, eines Echoimpulses rechteckförmigen Spannungsverlaufs, wie er an der Klemme 1 auftritt, darstellt.

Claims (2)

PATENTANSPRÜCHE:

1. Impulsgetastetes Radargerät mit Unterdrückung der Störzielanzeigen, deren Dauer von der Sendeimpulsdauer abweicht, dadurch gekenn zeichnet, daß Mittel zur Umwandlung der empfangenen Videosignale in Signale vorgesehen sind, die wenigstens angenähert den differenzierten empfangenen Videosignalen entsprechen, daß diese nach Umwandlung erhaltenen Signale zwei parallelen Kanälen zugeführt werden, von denen der eine die Polarität umkehrt und die Signale gleichrichtet und der zweite die Signale verzögert und gleichrichtet, daß die Ausgänge der beiden Kanäle mit den zwei Eingängen einer Koinzidenzschaltung und der Ausgang der Koinzidenzschaltung mit einer Anzeigeanordnung verbunden sind und daß die Verzögerung im zweiten der beiden Kanäle unter Abweichung von der Sendeimpulsdauer kürzer als ein oder zwei Sendeimpulse ist, derart, daß die Ausgangsimpulse der

Koinzidenzschaltung eine deutliche Anzeige ermöglichen.

2. Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerung kleiner als die Hälfte der Dauer der Sendeimpulse ist.

In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschrift Nr. 708 068; britische Patentschrift Nr. 710 727; USA.-Patentschriften Nr. 2 508 569, 2 523 283, 2 698 914.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

©209 510/312 2.62