DE1199340B - Impulsradarempfaenger - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. α.:

GOIs

Deutsche KL: 21 a4-48/61

Nummer: 1199

Aktenzeichen: C 21932IX d/21 a4

Anmeldetag: 16. Juli 1960

Auslegetag: 26. August 1965

Die Erfindung betrifft einen Impulsradarempfänger mit einem zwischen den Videoverstärker und die Auswerteeinrichtung, insbesondere eine Rechenanlage, eingeschalteten, die Anwesenheit eines Objekts durch Erzeugen eines Signals anzeigenden Entscheidungsweg, einem dazu parallel geschalteten, die Richtung des erfaßten Objekts bestimmenden Meßweg und einer vom Ausgangssignal des Entscheidungsweges gesteuerten und in den Meßweg eingeschalteten Torschaltung.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Impulsradarempfänger der vorgenannten Art zu schaffen, der die Gefahr von Verwechslungen zwischen einem Nutzimpuls, d. h. einem einem Echo entsprechenden Impuls, und einem Störimpuls praktisch ausschließt und gleichzeitig die Genauigkeit der Bestimmung der Lage des erfaßten Objekts gegenüber bisher bekannten derartigen Empfängern wesentlich steigern läßt.

Diese Aufgabe ist bei dem hier vorgeschlagenen ao Impulsradarempfänger der einleitend beschriebenen Art durch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale gelöst: einerseits enthält der Entscheidungsweg ein Schwellenwertglied, dessen Wert

Impulsradarempfänger

Anmelder:

Compagnie Frangaise Thomson-Houston, Paris Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky, Patentanwalt,

München-Pasing, Agnes-Bernauer-Str.

Als Erfinder benannt: Lucien Gerardin, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 17. Juli 1959 (800 338)

relativ zuverlässige und genaue Messung zu ermöglichen, was auf Grund des Bekanntseins der hier zusammengefaßten Maßnahmen an sich nicht zu erwarten war. Nicht nur die Gefahr von Verwechs-

so eingestellt ist, daß die Gefahr von Verwechslungen 25 lungen zwischen Nutz- und Störimpulsen wird wesentzwischen Nutz- und Störimpulsen weitestgehend ver- lieh gemindert, sondern auch die Genauigkeit der mindert ist. Andererseits enthält der Entscheidungs- Lagebestimmung betreffender Objekte weitgehend weg anschließend eine über die entsprechend der gesteigert, weil eine — bei Verwendung eines ein-Pulsfolgeperiode aufeinanderfolgenden Anzapfungen zigen gemeinsamen Sehwellenwertgliedes zwangeiner Verzögerungsleitung gesteuerte logische Schal- 30 läufig erforderliche — Einstellung der Schwellen auf tung, welche zur weiteren Verminderung der Gefahr einen für beide Aufgaben nur halb befriedigenden von Verwechslungen zwischen Nutz- und Störimpul- Kompromißwert vermieden wird. Die Ausbildung sen das Ausgangssignal dann abgibt, wenn eine be- des Empfängers gemäß der Erfindung läßt es bei stimmte Anzahl von der gleichen Entfernung ent- allem zu, auch gleichzeitig mehrere aufeinandersprechenden Impulsen aufeinanderfolgt. Schließlich 35 folgende Objekte zu orten.

besteht der Meßweg aus einem Schwellenwertglied, Zum besseren Verständnis der Merkmale der Erdessen Wert um so viel niedriger eingestellt ist, daß findung und der durch sie erzielten Vorteile wird die Messung der Richtung des Objekts durch zu- folgend an Hand der Zeichnung ein Ausführungssammenfassende Auswertung möglichst vieler Echos beispiel eines Radarempfängers gemäß der Erfindung desselben mit größter Genauigkeit ermöglicht ist, und 40 beschrieben.

aus einer Anordnung zur Erhöhung der Meßgenauig- F i g. 1 ist ein Betriebsblockschaltbild, das den

keit durch Auswertung des Schwerpunkts der auf- wesentlichen Teil eines Radarempfängers gemäß der einanderfolgenden Echos desselben Objekts. Erfindung darstellt. Bei diesem Empfänger ist der

Obwohl diese drei vorgenannten Merkmale jeweils Schwellenwert der an den Entscheidungsweg angelegfür sich bekannt sind und auch bereits die Aufteilung 45 ten Impulse höher als der Schwellenwert der zu dem des Empfangsweges in einen Entscheidungs- und für die Bestimmung der Richtung des erfaßten Obeinen dazu parallelen Meßweg und das torartige öff- jekts vorgesehenen Übertragungsweg gelangenden nen des Meßweges durch den Entscheidungsweg be- Impulse. Die graphischen Darstellungen der F i g. 2 reits bekannt ist, so ist es doch erst durch die hier dienen der Erklärung der Betriebsweise des Empfänvorgeschlagene Kombination dieser Merkmale ge- 50 gers der Fig. 1.

lungen, insbesondere durch die unterschiedliche Be- Die in F i g. 1 veranschaulichte Schaltung 2 ist die

messung der beiden Schwellenwerte, eine gleichzeitig letzte Stufe des Videoverstärkers. Die aus ihr aus-

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tretenden Impulse werden gleichzeitig an zwei stimmt jedoch nicht ganz genau, wenn infolge Stö-

Schwellenwertschaltungen 3 und 4 angelegt, die am rung eine kleine Anzahl von in einer Echoserie von

Eingang des Entscheidungsübertragungsweges 5 bzw. dem Schwellenwertglied 4 entsprechend einem Objekt

am Eingang des Lagebestimmungsübertragungs- erzeugten Impulsen fehlt, wobei aber der sich daraus weges 6 liegen. Der Ausgang der Stufe 3 ist an einen 5 ergebende Fehler minimal ist. Die von dem Addierer

Speicher 7 geschaltet, der aus einer Verzögerungs- 20 erzeugten Impulse werden an das Tor 21 gelegt,

leitung mit mehreren («t—1) Anschlüssen 8, 9... 10 das sie an den Richtungsbestimmer 22 überträgt,

besteht. Die Dauer der Zeitintervalle zwischen dem wenn es durch einen von dem Übertragungsweg 5

Auftreten eines Impulses am Eingang der Verzöge- abgegebenen Entscheidungsimpuls geöffnet worrungsleitung 7 einerseits und dem Erscheinen die- io den ist.

ses Impulses an den aufeinanderfolgenden An- Der Richtungsbestimmer 22 besitzt einen Verschlüssen 8,9... 10 ist gleich % bzw. 2 τ... (m— 1) τ, gleicherstromkreis 23 und eine Torschaltung 24. Der wobei τ die Impulsfolgeperiode des Radarsystems ist, Vergleicherstromkreis 23 hat zwei Eingänge, von von dem der Empfänger 1 einen Teil bildet. Die denen der eine an das Tor 21 und der andere an die Anschlüsse 8, 9 ... 10 der Verzögerungsleitung 7 so- 15 Verzögerungsleitung 25 geschaltet ist. Die Verzögewie der Eingang letzterer sind an m Eingänge einer rungsleitung 25, die das Tor 21 mit dem Richtungs-Logikschaltung 11 angeschlossen, die die Aufgabe bestimmer 22 verbindet, bewirkt eine bereits defihat, jedesmal einen Impuls zu erzeugen, wenn ein nierte Übertragungsverzögerung τ. Der Vergleicherp-mal in der gleichen zeitlichen Lage innerhalb von Stromkreis 23 erzeugt einen das Tor 24 öffnenden m aufeinanderfolgenden Empfangsintervallen sich ao Impuls, wenn das Tor 21 keinen Impuls überträgt, wiederholender Impuls auftritt. Für den Trenn- während die Schaltung 25 einen überträgt. Der Verempfanger 3 wird ein derart erhöhter Schwellenwert gleicherstromkreis 23 erzeugt ebenfalls einen Impuls, gewählt, daß die Anzahl von Störimpulsen, die in die wenn die Schaltungen 21 oder 25 gleichzeitig Impulse Logikschaltung 11 gelangen können, verringert wird. entgegengesetzten Vorzeichens übertragen.

Jeder von der Logikschaltung 11 abgegebene Im- as Die Torschaltung 24 ist an einen kodierte Signale

puls offenbart mit einer gewissen Wahrscheinlichkeit erzeugenden, nicht dargestellten Generator 26 ange-

die Anwesenheit eines Objekts; er wird daher Ent- schlossen, wobei die Signale die azimutale Lage der

scheidungsimpuls genannt und — wie noch später die Strahlungsachse der ebenfalls nicht dargestellten

erklärt wird — dazu benutzt, die Bestimmung der Antenne enthaltenden Vertikalebene anzeigen. Dieser Lage des erfaßten Objekts einzuleiten. Zu diesem 30 Generator kann eine Einrichtung mit einer auf der für

Zweck werden der die Bahn des erfaßten Objekts den Antrieb der Drehantenne vorgesehenen Welle

berechnenden, nicht dargestellten Schaltung 12 die angeordneten Scheibe sein. Wenn das Tor 24 durch

kodierten Entfernungssignale zugeführt, die von einen von dem Vergleicherstromkreis 23 abgegebenen

einem Generator 13 kommen und von dem Tor- Impuls geschlossen ist, verbindet es den Generator 26 Stromkreis 14 durchgelassen werden, wenn dieser 35 mit dem Rechenwerk 12.

offen ist. Die Dauer der Öffnung dieses Tores 14 ist Die in F i g. 2 veranschaulichten Diagramme zei-

gleichbleibend und gleich der Betriebsperiode des gen die Impulse, die an verschiedenen Stellen des in

Generators 13. Das Tor 14 überträgt somit nur ein der F i g. 1 gezeigten Empfängers auftreten. Diese

einziges kodiertes Signal. Es ist zu bemerken, daß Diagramme sind unter folgenden Annahmen auf-

aus der Lage des Entscheidungsimpulses die Entfer- 40 gestellt:

nung des erfaßten Objekts leicht hergeleitet werden 1. Die Logikschaltung 11 erzeugt einen Impuls

kann. jedesmal, wenn an sie gleichzeitig vier Impulse

Der zweite Übertragungsweg 6 dient — wie bereits angelegt werden.

angedeutet — der Bestimmung der Richtung des er- 2. Der Speicher 7 besteht aus einer Verzögerungsfaßten Objekts. Er weist zunächst eine Stufe 4 auf, 45 leitung mit mehr als drei Kanälen,
deren Schwellenwert — wie ebenfalls bereits gesagt— 3. Der Speicher 15 besteht ebenfalls aus einer Vertiefer als der der Stufe 3 liegt. Die von der Stufe 4 zögerungsleitung mit mindestens zehn Anamplitudengefilterten Impulse gelangen zu einem Schlüssen.

Speicher 15, der im wesentlichen aus einer Verzöge- In F i g. 2 ist im Diagramm A schematisch die am rungsleitung gebildet sein kann, die der Schaltung 7 50 Ausgang des Verstärkers 2 auftretende Videospanbis auf die Zahl der Anschlüsse entspricht, die im nung dargestellt. Die Linie S₃ hat als Ordinate den Falle der Verzögerungsleitung 15 größer ist. Die Schwellenwert des Gliedes 3 des Übertragungs-Dauer der Zeitintervalle, die zwischen dem Anlegen weges 5, während die Ordinate der Linie S₄ gleich eines Impulses an den Eingang dieser Verzögerungs- dem Schwellenwert des Gliedes 4 des Übertragungsleitung und dessen Auftreten an den aufeinanderfol- 55 weges 6 ist. Aus dieser Darstellung erkennt man, daß genden Anschlüssen 16, 17, 18... 19 verstreicht, ist gewisse Störimpulse (a_v a₂) und Nutzimpulse (a₃) gleich r bzw. 2 τ, 3 τ... η τ mit «>m. Der Eingang nicht übertragen werden, wogegen diejenigen Störder Verzögerungsleitung 15 und seine Anschlüsse impulse (b_v b₂, b₃) und Nutzimpulse (O₄, b₅), deren sind an die Eingänge eines Gleichgewichtsaddierers Amplituden über dem Schwellenwert S₄ liegen, auf 20 geschaltet, der auf die von der Verzögerungslei- 60 dem Übertragungsweg 6 übertragen werden,
tung 15 übertragenen Impulse anspricht. Das Gleich- Von diesen auf dem Weg 6 übertragenen Impulsen gewichtsgesetz der Schaltung 20 ist so festgelegt, daß werden nur diejenigen (Jb₁, C₁, C₃, b_s), deren Amplidie Summe der in Gleichgewicht gebrachten Impulse tude den Schwellenwert S₃ überragt, auf den Weg 5 im Zeitpunkt t + kx Null wird oder das Vorzeichen übertragen. Wenn die aufeinanderfolgenden Impulse wechselt; t ist der Augenblick des Durchgangs des 65 (d_v d₂, d₃,...) einem erfaßten Objekt entsprechen, Objekts durch die die Strahlungsachse der Antenne ist der geometrische Ort der Spitzen dieser Impulse enthaltende Vertikalebene, k ist eine ganze Zahl eine spezifische Kurve der Änderung der Verstärkung und τ die Betriebsperiode der Einrichtung. Dies der Antenne in Abhängigkeit von der Richtung in

einem gegebenen Augenblick für eine bestimmte Umlaufgeschwindigkeit dieser Antenne.

In den Diagrammen B und C sind die am Ausgang der Schwellenwertglieder 3 und 4 erscheinenden Impulse dargestellt. Wie zuvor läßt sich feststellen, daß von dem Schwellenwertglied 4 des Übertragungsweges 6 eine größere Anzahl von Impulsen durchgelassen wird als vom Schwellenwertglied 3 des Übertragungsweges 5. Während die Anwesentheit des Objekts sich durch die Impulse d (Diagramm A) offenbart, offenbart sie sich durch fünf aufeinanderfolgende Impulse im Übertragungsweg 5 und durch elf Impulse im Übertragungsweg 6. Die Diagramme D, E, F und G sind ohne Berücksichtigung der durch die Leitungen? und 15 hervorgerufenenUbertragungsverzögerungen ausgeführt. Im Diagramm D sind die von der Logikschaltung 11 abgegebenen Impulse (e) dargestellt; diese das Öffnen des Tors 21 auslösenden Impulse werden jedesmal erzeugt, wenn die Logikschaltung 11 gleichzeitig vier Impulse empfängt.

Die am Ausgang des Addierers 20 erscheinenden Impulse (Z₁, /₂) sind im Diagramm E veranschaulicht. Die Impulse e (Diagramm D) öffnen das Tor 21, das die von dem Addierer erzeugten Impulse dann an die Richtungsbestimmungseinrichtung 22 weitergibt.

Die an die Einrichtung 22 angelegten Impulse g sind im Diagramm F dargestellt. Es handelt sich hierbei um Impulse /, die das Tor 21 überträgt. Die vom Generator 26 kommenden kodierten Signale werden derart verzögert, daß die angezeigte Richtung, wenn die vom Addierer 20 erzeugten Impulse Null werden oder ihr Vorzeichen ändern, die Richtung der die Strahlungsachse der Antenne enthaltenden Vertikalebene ist, wenn letztere durch das Objekt verläuft.

Im Diagramm G ist der Sperrimpuls h des Tors 21 dargestellt, der erzeugt wird, wenn die Richtung des Objekts bestimmt worden ist.

Jeder der in dem soeben teilweise beschriebenen Empfänger benutzten Speicher besteht im wesentlichen aus einer elektrischen Verzögerungsleitung 7, 15 oder 25. Selbstverständlich ist aber die Erfindung auf diese Art von Speicherschaltungen nicht beschränkt. Man kann nämlich auch Magnettrommelspeicher verwenden, wie sie an sich bekannt sind. Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird eine einzelne Magnettrommel verwendet. Diese muß eine erste, der Schaltung 7 des Entscheidungswegs entsprechende Spurenreihe, eine zweite, der Schaltung 15 des Richtungsbestimmungsweges entsprechende Spurenreihe und eine isolierte Spur enthalten, die die Aufgabe der Verzögerungsleitung 25 erfüllt.

Der teilweise in F i g. 1 dargestellte Empfänger bildet einen Teil einer Radaranlage, die für die Erfassung und Verfolgung eines Objekts verwendet wird. Jedoch eignet sich ein Empfänger gemäß der Erfindung auch für die gleichzeitige Erfassung und Ortung mehrerer Objekte.

Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Impulsradarempfänger mit einem zwischen den Videoverstärker und die Auswerteeinrichtung, insbesondere eine Rechenanlage, eingeschalteten, die Anwesenheit eines Objekts durch Erzeugen eines Signals anzeigenden Entscheidungsweg, einem dazu parallel geschalteten, die Richtung des erfaßten Objekts bestimmenden Meßweg und einer vom Ausgangssignal des Entscheidungsweges gesteuerten und in den Meßweg eingeschalteten Torschaltung, gekennzeichnetdurch die Kombination folgender an sich bekannter Merkmale:

   a) der Entscheidungsweg enthält ein Schwellenwertglied, dessen Wert so eingestellt ist, daß die Gefahr von Verwechslungen zwischen Nutz- und Störimpulse weitestgehend vermindert ist;

   der Entscheidungsweg enthält anschließend eine über die entsprechend der Pulsfolgeperiode aufeinanderfolgenden Anzapfungen einer Verzögerungsleitung gesteuerte logische Schaltung, welche zur weiteren Verminderung der Gefahr von Verwechslungen zwischen Nutz- und Störimpulsen das Ausgangssignal dann abgibt, wenn eine bestimmte Anzahl von der gleichen Entfernung entsprechenden Impulsen aufeinanderfolgt;
   der Meßweg besteht aus einem Schwellenwertglied, dessen Wert um so viel niedriger eingestellt ist, daß die Messung der Richtung des Objekts durch zusammenfassende Auswertung möglichst vieler Echos desselben mit größter Genauigkeit ermöglicht ist und aus einer Anordnung zur Erhöhung der Meßgenauigkeit durch Auswertung des Schwerpunkts der aufeinanderfolgenden Echos desselben Objekts.

   b)

   In Betracht gezogene Druckschriften:

   Deutsche Patentschrift Nr. 910 149;

   französische Patentschriften Nr. 1108 134,
   1147248;

   britische Patentschrift Nr. 634108;

   Bücherei der Funkortung 5VI, Dortmund, 1955, S. 11 bis 26;

   Proceedings of the Institute of Radio Engineers, Oktober 1950, S. 1197 bis 1203.

   Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

   509 658/186 8.65 © Bundesdruckerei Berlin