DE1149415B - Anordnung zur Frequenzbandkompression von Radarsignalen - Google Patents

Description

• Anordnung zur Frequenzbandkompression von Radarsignalen Es sind verschiedene Verfahren zur Bandbreitenkompression von Radar-Bildsignalen bekannt, die eine Übertragung dieser Signale auf schmalbandigen Kanälen oder Leitungen ermöglichen. Eines dieser Verfahren besteht darin, durch eine sogenannte Ausmusterung ein stroboskopartig gedehntes Bild zu erhalten. Dieses Verfahren ist überall dort anwendbar, wo in periodischer Folge ein mit Redundanz behaftetes Signal auftritt. Aus diesem Signal wird durch einen Austastimpuls, dessen Frequenz ein wenig von der Frequenz der betreffenden periodischen Folge abweicht, eine neue Nachricht ausgetastet, die nach zeitlicher Dehnung das im Frequenzband komprimierte Signal darstellt. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, daß keinerlei Verbesserungen des Nutz-Stör-Verhältnisses erreicht werden, da immer nur ein geringer Teil einer jeden Signalperiode mit gleichem Nachrichteninhalt zur Bildung des komprimierten Ausgangssignals verwendet wird.
• Nach einem anderen bekannten Verfahren wird die Abtastung jeder Signalperiode mit mehreren zeitlich gegeneinander versetzten Austastimpulsen vorgenommen, so daß bei der Radar-Bildübertragung mehrere Teilbilder entstehen, die über getrennte Kanäle übertragen werden können und wodurch eine Verbesserung des Auflösungsvermögens von Radarbildern erzielt wird. Um auf diese Weise zu einem merklich verbesserten Radarbild zu gelangen, ist jedoch ein erheblicher Aufwand erforderlich.
• Die Erfindung stellt sich die Aufgabe einer wesentlichen Verbesserung des Nutz-Stör-Verhältnisses bei Verfahren und Anordnungen dieser Art. Sie geht aus von einer Anordnung zur Frequenzbandkompression von in periodischer Folge auftretenden, mit Redundanz behafteten Radarsignalen, wobei die empfangenen Impulsfolgen unter Abtastung mit mehreren zeitlich gegeneinander versetzten Austastimpulsfolgen einer davon abweichenden Frequenz in ebenso viele zeitlich gedehnte Impulsfolgen übergeführt werden, und ist gekennzeichnet durch Mittel, um die zeitlich gedehnten, gegeneinander phasenverschobenen Impulsfolgen nach Kompensation ihrer Phasenverschiebungen zu einem einzigen Ausgangssignal mit verbessertem Nutz-Stör-Verhältnis zu addieren.
• Das bekannte Prinzip der Komprimierung eines Radarsignals soll an Hand der Fig. 1 und 2 kurz erläutert werden.
• Der Radarempfänger E in Fig. 1 liefert als Funktion der Zeit t die Nachricht Sl(t), die in der Fig. 2 oben dargestellt ist und die Periodendauer T1 hat. In jeder Periode erscheinen z. B. ein großer Sendeimpuls und zwei verschieden lange Echos. Ein Taktgenerator T erzeugt entsprechend Fig. 2 Mitte stets gleichbleibende Austastimpulse g(t) mit der etwas von Tverschiedenen Periodendauer T3. Die von g(t) im Koinzidenzgatter G abgetasteten Augenblickswerte der Nachrichtenfunktion s1(t) durchlaufen nach zeitlicher Dehnung einen Tiefpaß F zur Befreiung von den Austastimpulsen und bilden das komprimierte Signal 52(t) mit der großen Periodendauer T2, das in Fig. 2 unten wiedergegeben ist.
• Zur Erzielung des Komprimierungsfaktors n müssen n Primärfunktionen S1(t) zu einer Sekundärfunktion s2(t) auseinandergezogen werden. Das geschieht durch (n- 1)-maliges Abtasten einer Folge von n Primärperioden (Fig. 2). Die für ein gewünschtes Komprimierungsverhältuis n erforderliche Periodendauer der Austastimpulse ergibt sich aus der Gleichung n T3= T1. n-1 Dieses in den Fig. 1 und 2 dargestellte bekannte Prinzip hat den Nachteil, daß keinerlei Verbesserung des Nutz-Stör-Verhältnisses erreicht wird, da nur kleine Abschnitte der Sendefunktion verwendet werden und der Rest verschenkt wird.
• An Hand der Fig. 3 bis 6 werden verschiedene Ausführungsbeispiele einer Anordnung gemäß der Erfindung näher erläutert.
• Der in Fig. 3 dargestellten Anordnung liegt das Prinzip der an sich bekannten mehrfachen Abtastung jeder Signalperiode zugrunde. Die konzentrischen Leitungen in der Fig. 3 sind Laufzeitglieder, und die angeführten Ausdrücke beziehen sich auf deren Laufzeit. Im Gegensatz zur Anordnung nach Fig. 1 wird die vom Empfänger E gelieferte Nachricht S1(t) über mehrere Koinzidenzgatter .... . Km ausgetastet. Dabei werden die Gatter von phasenverschobenen Austastimpulsen des Taktgenerators T gesteuert. Jedes Gatter liefert als Ausgangsgröße die kompimierten Informationen s2(t), die jedoch gegeneinander phasenverschoben sind. Die darauffolgenden Laufzeitglieder bewirken eine entsprechende Zeitverschiebung, wodurch die Informationen s2(t) in einem abschließenden Glied C zu einem komprimierten Ausgangssignal S'2(t) mit verbessertem Nutz-Stör-Verhältnis addiert werden. In der Fig. 4 ist eine der Fig. 2 entsprechende Zeitdarstellung für die mehrfache Abtastung jeder Signalperiode mittels phasenverschobener Austastimpulsfolgen wiedergegeben.
• In der obersten Reihe der Fig. 4 ist die Primärfunktion s1(t) aufgezeichnet. Aus ihr wird über den Austastimpuls g(t) und über das Gatter K1 die komprimierte Funktion s2(t) ausgetastet. Ein zweiter Hilfstaktg(t+n), der um die Zeitz dem ersten nacheilt, erzeugt am Ausgang des Gatters, eine zweite Sekundärfunktion, deren Nacheilung gegenüber der ersten z ist [52(tT)]. Der dritte Hilfstaktg(t+2Z1) tastet die dritte Sekundärfunktion s2(t-2), usf. Sind insgesamt m Austastimpulse vorhanden, so fällt der (m+ 1)-te Puls wieder mit dem ersten zusammen. Dementsprechend entstehen m Sekundärfunktionen. Das Auflösungsvermögen der Primärsignale wird um so besser, je kleiner iI wird, d. h. je öfter die Primärsignalperiode abgetastet wird. Soll eine Signalperiode in z Einzelelemente aufgelöst werden, so sind T3 T3 n = z= z A T1 n-l Gatter erforderlich.
• Die Laufzeitglieder können je nach den erforderlichen Verzögerungszeiten z. B. aus Laufzeitkabeln, LC-Laufzeitketten, Quecksilberleitungen oder auch aus Magnetbändern bestehen.
• Die Fig. 5 gibt ein Blockschaltbild wieder, in dem die verschieden langen Laufzeitglieder zur Verzögerung der einzelnen gegeneinander phasenverschobenen Sekundärnachrichten S2(t) zu einem einzigen, mit dem Wellenwiderstand Z abgeschlossenen Laufzeitglied mit entsprechenden Anzapfungen zusammengefaßt werden.
• Zu einer besonders einfachen, in Fig. 6 dargestellten Ausführung kommt man bei Verwendung eines Magnettrommelspeichers M. Die Aufnahmeköpfe A werden der Reihe nach durch Öffnen der Gatter G mit der primären Signalfunktion s1(t) beaufschlagt. Ein einziger gemeinsamer Wiedergabekopf übernimmt die Funktion des Ausgangsgliedes C nach Fig. 3. Der Wiedergabekopf ist um die Trommel in Form eines Teiles einer Schraubenlinie herumgeschlungen und erwirkt die erforderlichen, verschieden langen Laufzeiten der eingespeicherten Sekundärsignale s2(t). Auf diese Weise gelangen die von den beiden am weitesten außen liegenden Aufnahmeköpfen eingespeicherten Signale bei der angedeuteten Drehrichtung des Trommelspeichers ohne Laufzeitverzögerung bzw. mit der Verzögerung T,-z an den Wiedergabekopf. Die Laufzeitverzögerung aller anderen eingespeicherten Signale liegt zwischen diesen beiden Grenzwerten und steht in einem linearen Verhältnis zum Abstand von den am weitesten außen liegenden Aufnahmeköpfen.

Claims (4)

1. PATENTANSPRÜCHE: 1. Anordnung zur Frequenzbandkompression von in periodischer Folge auftretenden, mit Redundanz behafteten Radarsignalen, wobei die empfangenen Impulsfolgen unter Abtastung mit mehreren, zeitlich gegeneinander versetzten Austastimpulsfolgen einer davon abweichenden Frequenz in ebenso viele zeitlich gedehnte Impulsfolgen übergeführt werden, gekennzeichnet durch Mittel, um die zeitlich gedehnten, gegeneinander phasenverschobenen Impulsfolgen nach Kompensation ihrer Phasenverschiebungen zu einem einzigen Ausgangssignal mit verbessertem Nutz-Stör-Verhältnis zu addieren.
2. 2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Austastimpulse eines Taktgenerators an eine mit Anzapfungen versehene Verzögerungsleitung (z. B. Koaxialleitung) geführt sind und die an den Anzapfungen entnommenen, gegeneinander phasenverschobenen Austastimpulsfolgen je ein mit dem Radarsignal beaufschlagtes Koinzidenzgatter aussteuern und daß die Phasenverschiebungen der daraus erhaltenen, zeitlich gedehnten Impulsfolgen durch je eine Verzögerungsleitung entsprechender Laufzeit kompensiert werden.
3. 3. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die den zeitlich gedehnten Impulsfolgen zugeordneten Verzögerungsleitungen unterschiedlicher Laufzeit zu einer allen Impulsfolgen gemeinsamen Verzögerungsleitung zusammengefaßt sind, derart, daß die Impulsfolgen an Anzapfungen der Verzögerungsleitung geführt und am Ausgang der Verzögerungsleitung abgenommen werden.
4. 4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Addition der gegeneinander phasenverschobenen, zeitlich gedehnten Impulsfolgen unter Verwendung eines Magnettrommelspeichers erfolgt, derart, daß die Impulsfolgen an je einen von auf dem Magnetspeicher nebeneinander angeordneten Aufnahmeköpfen geführt sind und daß ein einziger, die gesamte Breite des Trommelspeichers einnehmender Abnahmekopf auf dem Umfang des Magnetspeichers in einer solchen Form angeordnet ist, daß die gegenseitigen Phasenverschiebungen der Impulsfolgen durch die verschiedenen Laufzeiten der gespeicherten Signale vom Aufnahmekopf bis zum Abnahmekopf kompensiert werden.

   In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Auslegeschrift Nr. 1 028 634; aNachrichtentechnische Zeitschrift« (10), 1957, Seite 135/136.