DE1219552B

DE1219552B - Anordnung zur Ein- und Ausspeicherung von Radarbildsignalen in einen bzw. aus einem Speicher

Info

Publication number: DE1219552B
Application number: DEST15381A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Rudolph Huss; Dipl-Ing Heinz Wollmann; Dipl-Ing Theodor Grewe; Dipl-Ing Kurt Jekelius; Dr-Ing Wolfgang Kaiser
Original assignee: Standard Elektrik Lorenz AG
Current assignee: Alcatel Lucent Deutschland AG
Priority date: 1959-07-23
Filing date: 1959-07-23
Publication date: 1966-06-23
Also published as: NL253787A; BE593259A; FR1139584A; CH407258A; US3201787A

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND DEUTSCHES 4m9Wl· PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GOIs

Deutsche KL: 21 a4 - 48/03

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:

St15381IX d/21 a4

23. Juli 1959

23.Juni 1966

Da die Reichweite von Radargeräten begrenzt ist, reicht mit steigenden Fluggeschwindigkeiten die Zeit der Radarerfassung nicht mehr aus. Eine Vergrößerung des Radarsichtbereiches ist befriedigenderweise nur durch die Verwertung der Anzeige von entfernt aufgestellten Radargeräten möglich. Die einfache Durchgabe der Koordinatenwerte erkannter Ziele ist dabei in vielen Fällen, insbesondere im engen europäischen Raum, nicht ausreichend, so daß zunächst die Fernübertragung der vollständigen Radarsignale vordringlich erscheint.

Die Aufgabe der Bandbreitenkompression resultiert dabei aus dem Wunsch nach Einsparung an Frequenzband und damit an Kosten für die Fernübertragung von Radarbildern. Eine Bandeinengung mit Hilfe eines einfachen Tiefpasses, ist wegen der damit verbundenen Auflösungsverringerung nicht zulässig. Dagegen gelingt eine echte Kompression der Bandbreite, wenn die im Radarbildsignal enthaltenen Redundanzen eliminiert werden. Diese Redundanzen liegen in der mehrfachen Abtastung eines jeden Zieles, dem erforderlichen Überreichweitenfaktor und der geringen Zieldichte. Da die mehrfache Abtastung eines Zieles über störmindernde Integrationseffekte im Sichtgerät zur Reichweitenvergrößerung bereits ausgenutzt wird, muß gefordert werden, daß sich bei Eliminierung der Redundanzen der Rauschabstand, d. h. die mögliche Reichweite, nicht merklich verändert.

Die Lösung dieser Aufgabe erfordert eine Speicheranordnung zwischen dem Ausgang des Radargerätes und dem Eingang der Übertragungsstrecke. Diese Anordnung kann als Bild- oder Linienspeicher ausgebildet werden. Der Bildspeicher speichert dabei das gesamte, während eines oder mehrerer Antennenumläufe empfangene Radarbildsignal, so daß die sehr große Speicherkapazität von etwa 100 000 Bildpunkten gefordert werden muß. Dafür bietet der Bildspeicher freie Hand bei der Wahl des Abtastmodus, z. B. Umsetzung in einen Fernsehraster oder Flugspurbildung. Der Aufwand für dieses Verfahren ist jedoch sehr groß.

Ein Linienspeicher ist dagegen ein Kurzzeitspeicher über mehrere Radarpulsperioden mit einer Speicherkapazität von nur einigen hundert Bildpunkten, je nach der gewünschten Entfernungsauflösung, in den rasch eingeschrieben und entsprechend langsamer wieder herausgelesen wird. Die für diese Zeitdehnung erforderliche Redundanz liegt in der mehrmaligen Wiederholung desselben Zielpunktes in aufeinanderfolgenden Radarperioden und dem Uberreichweitenfaktor. Eine Änderung des Abtastmodus ist nicht möglich.

Anordnung zur Ein- und Ausspeicherung
von Radarbildsignalen in einen bzw. aus einem
Speicher

Anmelder:

Standard Elektrik Lorenz Aktiengesellschaft,

Stuttgart-Zuffenhausen, Hellmuth-Hirth-Str. 42

Als Erfinder benannt:

Dipl.-Ing. Theodor Grewe,

Stuttgart-Weilimdorf;

Dipl.-Ing. Kurt Jekelius, Kornwestheim;

Dipl.-Ing. Rudolph Huss, Eßlingen-Zollberg;

Dr.-Ing. Wolfgang Kaiser,

Stuttgart- Vaihingen;

Dipl.-Ing. Heinz Wollmann,

Stuttgart-Zuffenhausen

a5 Der überwiegende Teil der bisher bekanntgewordenen Linienspeicher zur Bandeinengung von Radarbildsignalen arbeitet mit Elektronenstrahlröhren. In diesen Röhren wird das Radarbildsignal durch einen Elektronenstrahl zeilenweise übereinander auf eine Speicherplatte geschrieben und durch einen zweiten, langsamer abgelenkten Elektronenstrahl, der mit dem ersten deckungsgleich verlaufen muß, wieder abgelesen. Abgesehen von der schwierigen Technologie und der geringen Lebensdauer solcher Röhren ist es nur bei sehr großem Aufwand möglich, die beiden Elektronenstrahlen in zulässigen Grenzen deckungsgleich zu halten. Ein anderer Nachteil ist, daß durch die Ausnutzung des Sekundär-Emissions-Effektes die ganze Einrichtung sehr temperatur- und spannungsempfindlich wird. Weiterhin ist die wirksame Speicherkapazität je Bildpunkt sehr klein (etwa 0,1 pF), so daß sich nur sehr geringe Nutzladungen speichern lassen.
Ein anderes bekanntgewordenes Verfahren zur Bandeinengung von Radarbildsignalen arbeitet mit einer Ferrit-Kernmatrix mit angeschlossenem Rechenwerk als Speicher. Hierbei sind besonders die komplizierte Schaltung und die geringe Rechengeschwindigkeit von Nachteil.

Es ist weiterhin bekannt, als Speicher einen Laufzeitspeicher, z. B. eine rückgekoppelte Laufzeitkette, zu verwenden, deren Verzögerung gleich der Peri-

609 580/154

3 4

odendauer des Radarbildsignals ist. Bei diesem Ver- men, ist es bekannt, bei Verteilerproblemen von fahren wirkt besonders die starre Periodizität des einem Taktgenerator auszugehen, dessen Frequenz Speichers nachteilig; weiterhin ergeben eich bei der ein Vielfaches der schließlich benötigten Verteiler-Synchronisierung gewisse Schwierigkeiten. Es ist mit- zyklusfrequenz beträgt.

unter, besonders bei der Zusammenfassung von 5 Bei dieser bekannten Anwendung liegt jedoch nicht

Radarbildern mehrerer Geräte, erwünscht, nur die die Aufgabe vor, die Verteilung nach freier Wahl

vorhandenen Ziele (Flugzeuge usw.) darzustellen. beginnen und enden zu lassen.

Dann genügt es, wenn nur diese Ziele übertragen Im folgenden sei die Anordnung nach der Er-

werden. Dazu müssen jedoch ihre Koordinatenwerte findung an Hand der beigefügten Zeichnungen näher

bekannt sein. Diese Zielkoordinaten lassen sich auch io erläutert. Darin zeigt

Zielverfolgungsgeräten oder ähnlichen Einrichtungen Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer einfachen, nach zuführen. Bei den bisher genannten Speichereinrich- einem im wesentlichen bekannten Verfahren arbeitungen zur Bandeinengung von Radarbildsignalen ist tenden, jedoch nach der Erfindung ausgeführten Anes jedoch nur zum Teil und mit sehr großen Schwie- lage zur Störbefreiung und Bandbreiteneinengung rigkeiten möglich, die Koordinatenwerte der vor- 15 von Radarbildsignalen,

handenen Ziele aus den gegebenen Radarbildsignalen F i g. 2 die Prinzipdarstellung eines Zieles in Polarabzuleiten, koordinaten in der Natur, auf einem »PPI«-Schirm

Es ist weiterhin bekannt, daß als Einzelspeicher in (Panoramadarstellung) vor der Bandeinengung und einem Linienspeicher Kondensatoren verwendet wer- auf einem »PPI«-Schirm nach der Bandeinengung, den und daß jeder Einzelspeicher einem bestimmten 20 F i g. 3 das Blockschaltbild einer Schaltungsanord-Entfernungsbereich (Entfernungselement) zugeordnet nung zum Einschreiben und Herauslesen der Radarist. Die Ein- und Ausspeicherung geschieht dabei bildsignale in eine Reihe von Speicherkondensatoren, über Verteüereinrichtungen, die durch Taktimpuls- Fig. 4 das vollständige Blockschaltbild einer Anquellen gesteuert werden. Ordnung nach der Erfindung und

Die Erfindung geht aus von einer derartigen An- 25 Fig. 5 ein Blockschaltbild einer Anlage nach

Ordnung zur Ein- und Ausspeicherung von Radar- Fig. 4, der jedoch gleichzeitig 'die digital verschlüs-

bildsignalen in einen bzw. aus einem aus Einzel- selten Koordinatenwerte der vorhandenen Ziele ent-

speichern, insbesondere Kondensatoren, die bestimm- nommen werden können.

ten Entfernungsbereichselementen zugeordnet sind, Die große Bandbreite des Radarrundsichtgerätes bestehenden Speicher, in dem die reflektierten Radar- 30 rührt von mehreren Ursachen her, die in der Art der impulse aus einer Vielzahl von einer Richtung zu- Bildgewinnung begründet sind:
geordneten Meßimpulsperioden zwecks Störbefrei- Eine Richtstrahlantenne mit der Antennenstrahlung und Bandbreitenkompression summiert und nach breite/? (1 bis 2°) dreht sich mit der Frequenz/ erfolgter Summation einmalig verlangsamt ausge- (0,1 bis 0,5 Hz). Dabei wird in einem zeitlichen Abspeichert werden, mit Hilfe von durch Taktimpuls- 35 stand von t jeweils ein Sendeimpuls der Breite τ und quellen hoher Frequenzkonstanz über Frequenzteiler der Leistung N ausgesandt. Das von einem Ziel regesteuerten schrittweise weiterschaltenden Verteiler- flektierte Echo trifft nach der Zeit <x t wieder an der einrichtungen. Antenne ein und wind zur Anzeige gebracht. Der

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Abstand¹ der Sendeimpulse t muß nun so gewählt Ein- und Ausspeicherung aus den Einzelspeichem 40 werden, daß in dieser Zeit der Sendeimpuls den Weg über die Verteilereinrichtungen in beliebigen Zeit- zum Ziel und zurück zurücklegen kann. Die Reichpunkten starten und stoppen und damit gleichzeitig weite des Radargerätes, die durch den Störabstand rückstellen zu können. Dabei soll die hohe Linearität des Echoimpulses festgelegt ist, bestimmt somit die des Einschreib- bzw. Auslesevorganges auch schon Größe von t. Da jedoch besonders große Ziele jenam ersten Speicherelement gewährleistet sein. 45 seits der Reichweite des Gerätes auch noch einen

Dies wind gemäß der Erfindung dadurch erreicht, brauchbaren Echoimpuls abgeben könnten, muß zur

daß zur Erzielung hoher Linearität beim Ein- und Vermeidung von Mehrdeutigkeiten t etwas größer

Ausspeichervorgang trotz beliebiger Zeitpunkte des gewählt werden. Bei· einer Reichweite des Gerätes

Startens und Stoppens der Verteiler die Frequenzen von 150 km darf t beispielsweise 1,25 bis 1,5 ms der Taktimpulsquellen in an sich bekannter Weise 50 betragen. Wenn man nun noch die gewünschte Ent-

das Vielfache der Verteilerzyklusfrequenzen betragen fernungsauflösung angibt, erhält man daraus sofort

und daß zwischen den Taktimpulsquellen und den die Sendeimpulsbreite r und damit die Bandbreite

Impulsverteilern normalerweise gesperrte Torschal- des Radarbildsignals. Die Winkelauflösung ist durch

tungen vorgesehen sind, von /denen die zum Schreib- den technisch minimal erreichbaren Wert von β ge-

impulsverteiler gehörige Torschaltung durch die 55 geben. Die Antennenumdrehungsfrequenz f_R darf

Sendeimpulse (Trigger) und die zum Leseimpuls- nun jedoch nicht so groß gewählt werden, daß in der

verteiler gehörige Torschaltung durch Triggerimpulse Zeit t der Winkel β überstrichen wird, sondern muß

mit Leseverteilerzyklusfrequenz zur Durchschaltung wesentlich kleiner sein, so daß von einem Ziel meh-

der Taktimpulse auf die Verteiler betätigt werden rere Echoimpulse reflektiert werden. Dies ist erfor-

und diesen Schaltzustand so lange beibehalten, bis 60 derlich, damit der Störabstand verbessert bzw. bei

die Verteiler beim Erreichen einer vorgegebenen gleichbleibendem Störabstand an Sendeleistung ge-

Stellung (Ende der Schreib- bzw. Leseperiode) je spart werden kann.

einen Stoppimpuls auslösen, der einerseits die züge- Für die Übertragung des Radarbildsignals läßt sich

hörige Torschaltung sperrt und andererseits den je- nun an Bandbreite sparen, wenn man anstatt der

weMigen Verteiler in die Ausgangsstellung zurück- 65 η Impulse pro Ziel nur einen Impuls überträgt, d. h.

stellt. aus η Sendeperioden (Radiallinien) nur eine Sende-

Für die Verteilung mit starren Zyklen, insbeson- periode, und zwar entsprechend langsamer, über-

dere bei Zeitmultiplex-Mehrkanalübertragungssyste- trägt. Anstatt einer Zielpunktfolge von η nebenein-

5 6

anderliegenden Punkten, wobei die Mitte dieser die beschriebene Art und Weise in die Kondensa-Punktfolge genau dem eigentlichen Zielort entspricht, toren 1 bis m = 256 ein, so addieren sich die Zielwird nur noch ein Punkt übertragen, dessen Fehl- impulse in den Speicherkondensatoren linear, wähwinkel durch die Art der Aufzeichnung in Polar- rend das Rauschen sich zum Teil ausmittelt. Man „. ,. _. ., , β . B , wt^-5 erreicht so eine gewisse Störbefreiung des Radar-Koordinaten zwischen + £■ und - J schwankt. Die _{bildsignals Es ist nun natür]ic}h möglich, beliebig

hierdurch hervorgerufene Verringerung der Winkel- viele Radarimpulsperioden in den Kondensatoren zu

auflösung ist jedoch gering, da es für den Beobachter addieren. Ihre Zahl η ist nur durch die gewünschte

bei der Übertragung aller η Echoimpulse sowieso Auflösung des später wieder abgelesenen Bildes 26

nicht leicht ist, die Mitte der Punktfolge zu ermitteln. " bestimmt, da ja die ursprünglich benachbarten

Die Reduzierung der π Echoimpulse auf nur Radiusvektoren jetzt übereinander gespeichert sind

einen Echoimpuls darf natürlich nicht in der Weise und sich nicht mehr voneinander trennen lassen,

geschehen, daß aus η Sendeperioden nur eine Peri- Ein Ziel 25, daß eine gewisse Breitenausdehnung hat

ode ausgeblendet und entsprechend langsamer über- ^und mehrfach von Radarimpulsen getroffen wurde,

tragen wird. Dadurch würde der Störabstand des *5 wird nach Addition der entsprechenden Signalperi-

Radarbildsignals wesentlich verschlechtert werden, öden nur als punktförmig«» Ziel 27 wieder darge-

da von der Kohärenz der Echoimpulse kein Ge- stellt werden.

brauch gemacht wird. Auf jeden Fall muß daher vor Die Winkelauflösung & wird vorzugsweise entÜbertragung eine Speicherung analog der Speiche- sprechend der Entfernungsauflösung ρ, die von der rung auf dem Phosphorschirm der Wiedergaberöhre 20 Zahl m der Speicherkondensatoren abhängt, so gevoxgenommen werden. Im Prinzip arbeitet eine wählt, daß bei der Wiedergabe auf dem Tochter-Radarbildübertragungsanlage mit Störbefreiung also PPI, wie durch das Diagramm28 in Fig. 2 darfolgendermaßen: gestellt, für R/2 die Breite eines Rasterelementes

Das vom Muttergerät stammende Radarbildsignal etwa gleich seiner Länge ist.

wird in eine Speicheranordnung »hineingeschrieben« ^a5 Um die in den Kondensatoren gespeicherten

und danach langsamer wieder »herausgelesen«, und Signale wieder ablesen und wiedergeben zu können,

zwar so, daß stets mehrere Sendeperioden bzw. ^smd die Kondensatoren mit einer zweiten Gruppe

Radiallinien zu einer Periode bzw. Linie zusammen- von Torschaltungen (von denen jedoch in Fi g. 1 nur

gefaßt werden. Dieses Signal wird dann übertragen. drei, nämlich 10, 11 und 12, dargestellt sind) ver-

Das Verfahren nach der Erfindung sei zuerst an 30 bunden. Diese Lese-Torschaltungen werden ähnlich Hand des in Fig. 1 dargestellten Prinzipschaltbildes wie die Schreibtorschaltungen über den Leseimpulserläutert. Das Radarbildsignal wird vom Ausgang verteiler 13 durch den Lesetaktgeber 15 mit wesentdes Radargerätes 1 über einen Verstärker 2 gleich- lieh niedrigerer Frequenz als die Schreibtorschalzeitig den Eingängen von m Schreibtorschaltungen tungen nacheinander geschlossen, so daß das aus (von denen jedoch nur drei, nämlich 3, 4 und 5, dar- 35 dem Speicherkondensator abgefragte Signal hinter gestellt sind) zugeführt. Die Ausgänge dieser nor- dem Tiefpaß 16 abgenommen werden kann. Durch malerweise geöffneten Torschaltungen sind mit dieses langsamere Abfragen der Speicherkondensa- m Speicherkondensatoren (von denen nur drei, näm- toren ergibt sich nun eine Bandbreiteneinengung des lieh 7, 8 und 9, dargestellt sind) verbunden. Jedem ursprünglichen Radarsignals, deren Maß sich aus dieser Speicherkondensatoren ist ein bestimmter 40 dem Verhältnis der Einschreibfrequenz des Taktzeitlicher Abschnitt im Radarbildsignal und damit gebersl4 zu der Lesefrequenz des Taktgebers 15 ein bestimmter Entfernungsabschnitt in dem vom ergibt.

Radargerät in einem bestimmten Augenblick über- Zur weiteren Vergrößerung des Bandbreiteneüistrichenen Sektor zugeordnet. Durch den Sende- engungsfaktors ist es möglich, die Speicherkondenimpuls des Radargerätes, der z. B. mit einer Folge- 45 satoren sehr schnei abzulesen, solange sie keine frequenz von 400 Hz auftritt, wird der Schreibtakt- gespeicherten Zielimpulse enthalten, und beim Aufgeber 14 gestartet, dessen Ausgangsimpulse dann treten des ersten gespeicherten Impulses so lange auf über den Schreibimpulsverteiler 6 so an die Schreib- die normale niedrige Ablesefrequenz umzuschalten, torschaltungen 3, 4 und 5 verteilt werden, daß nach- wie gespeicherte Impulse auftreten. Eine am Auseinander jede Torschaltung für eine bestimmte Zeit- 50 gang der Leseschaltung auftretende Signalspannung dauer geschlossen wird und die während dieser Zeit ist ein Kennzeichen dafür, daß gespeicherte Impulse im Radarbildsignal enthaltenen Echos in dem nach- ausgelesen werden. Beim Auftreten dieser Signalgeschalteten Kondensator gespeichert werden. spannung wird dann die Ablesefrequenz im ge-

In F i g. 2 ist die Verteilung der Echoimpulse in wünschten Maß verringert.

die einzelnen Speicherkondensatoren näher darge- 55 Vom Tiefpaßverstärker 16 wird dann das Radarstellt. Beträgt die Zahl m der Speicherkondensatoren bildsignal vom Sender 17 auf die Übertragungsstrecke z. B. 256 (aus Gründen, die weiter unten näher er- gegeben, an deren Ende es dann über den Empläutert werden), so ist der Radius R der vom Radar- fänger 18 abgenommen und dem Tochter-PPI 19 gerät überstrichenen Kreisfläche in 256 Entfernungs- oder einer anderen geeigneten Auswerteeinrichtung abschnitte aufgeteilt, von denen jeder einem Spei- 60 zugeführt wird. Gleichzeitig mit dem Radarbild- und cherkondensator zugeordnet ist. Überstreicht die dem Antennenrotationssignal wird in derselben Fre-Strahlungskeule 21 (Fig. 2) des Radargerätes so z. B. quenzlage wie das Radarbildsignal ein aus dem Lesegerade den Radius R, so werden die von Zielen auf takt abgeleitetes Synchronisiersignal mit zum Tochdiesem Radius herrührenden Impulse nacheinander ter-PPI übertragen. Als Synchronisiersignal dient in die Kondensatoren 1 bis m = 256 der Konden- 65 vorzugsweise der erste Impuls jeder Leseimpulssatorgruppe 23 eingespeichert. Speichert man jetzt folge, d. h., zu Beginn jeder neuen Ablesung des die nächste Radarimpulsfolge, d. h. den nächsten Kondensatorspeichers wird ein Synchronisierimpuls vom Radargerät bestrichenen Sektor, wiederum auf übertragen.

7 8

Dank der Tatsache, daß jedem Speicherelement Antenne angepaßt werden. Dreht sich die Antenne

ein bestimmtes Errtfernungselement zugeordnet ist, langsamer, so treten Zwischenräume (Totzeiten)

können Hilfssignale, wie z. B. Testpunkte, Markie- zwischen Stopp und erneutem Start des Lesetakt-

rungslinien, Karten usw. leicht dadurch in das gebers auf. Wird der Taktgeber vorzeitig gestoppt,

Radarbildsignal eingeblendet werden, daß entspre- 5 so wird ein Impuls bzw. eine Impulsgruppe zur

chende Signale (Impulse) direkt den Speicherele- Markierung des unterdrückten Gebietes in den Über-

menten zugeführt werden, in deren zugeordnetem tragungskanal des Radarbildsignals eingeblendet. Auf

Entfernungselement die gewünschte Markierung lie- dem Schirm des Tochter-PPI wird dann das Bild an

gen soll·. den Stellen, an denen es nicht vollständig dargestellt

Statt Kondensatoren lassen sich natürlich auch io ist, durch eine besondere Begrenzungslinie (z. B.

ohne große Schwierigkeiten ähnliche Speicherele- Doppel- oder Dreifachlinie) je nach der eingeblen-

mente, wie etwa Induktivitäten (Zähldrosseln) oder deten Impulsgruppe begrenzt. Dieser zusätzliche Im-

ferroelektrische Kondensatoren, verwenden. Es müs- puls bzw. die Impulsgruppe wird auch dann in den

sen dann lediglich die direkten Einspeicher- und Ubertragungskanal eingeblendet, wenn der Taktgeber

Ableseschaltungen geändert werden. Grundsätzliche 15 regulär gestoppt wird. Auf der Empfangsseite wird

Änderungen ergeben sich nicht. nun ein Generator so nachgeregelt, daß der n-te

Zur Übertragung der Antennenrotation werden Taktimpuls des Generators mit dem eingeblendeten

zwei Phasen eines mit der Antenne gekuppelten Impuls (bzw. der Impulsgruppe) phasenstarr syn-

Drehfeldsystems imZweiseitenbandverfahren mit den chronisiert ist (n ist die Anzahl der Speicherelemente).

Trägerfrequenzen 400 und 500Hz übertragen, so 20 Dieser Generator auf der Empfangsseite schwingt

daß die Drehbewegung des aufschreibenden Elek- dann im gleichen Takt mit dem Lesegenerator auf

tronenstrahls in der Bildröhre des Tochtersicht- der Sendeseite, so daß das angelieferte Signal hier-

gerätes völlig synchron mit der Drehung der Radar- mit getastet und somit regeneriert, d. h. von den in

antenne erfolgt. Durch Wdndeinfluß od. dgl. hervor- dem Übertragungskanal auftretenden Uberschwin-

gerufene Unregelmäßigkeiten bei der Antennenum- 25 gungen befreit werden kann. Dieser Hilfsgenerator

drehung werden exakt mitübertragen. tastet also das ankommende, in den Impulskanten

Die Übertragung der Phasen eines Drehfeld- verschliffene Signal durch schmale Impulse ab. Diese

systems bietet jedoch gewisse Schwierigkeiten und schmalen Abtastwerte werden dann durch geeignete

erfordert zwei zusätzliche Träger, so daß es zweck- Einrichtungen wieder verbreitert,

mäßiger erscheint, die Antennenrotation mit einem 30 Eine weitere Möglichkeit zur Synchronisation des

Impulsverfahren zu übertragen, das gleichzeitig die Generators auf der Empfangsseite ist dadurch ge-

Synchronisierung gestimmter Einrichtungen auf der geben, daß ein dem dauernd schwingenden Gene-

Empfangsseiite übernimmt, wie es an Hand der rator nachgeschalteter Frequenzteiler η: 1 durch den

F i g. 4 näher erläutert werden wird. Synchronisierimpuls (Start des Lesegenerators) auf

Zur Übertragung der Antennenrotation läßt sich 35 Null zurückgestellt wird, so daß der n-te Impuls mit

natürlich auch ein ihr proportionales Signal in den- dem übertragenen Stoppimpuls zwecks Nachregelung

selben Kanal wie das im Frequenzband eingegengte des Generators in einer Phasenvergleichsstufe ver-

Radarbildsignal, jedoch in anderer Zeit-, Ampli- glichen werden kann. Schließlich ist es noch mög-

tuden- oder Frequenzlage zu dem Tochter-PPI, über- Hch, den Hilfsgenerator auf der Empfangsseite da-

tragen. Bisher wurden zur Übertragung der Anten- 40 durch zu synchronisieren, daß der Lesetaktgeber

nenrotation im wesentlichen die folgenden Verfahren phasenstarr mit dem Trägergenerator der Übertra-

benutzt: gungseinrichtung synchronisiert wird, der wiederum

auf der Empfangsseite den Hilfsgenerator syn-

. -^ ., r -,-, chronisiert.

1, Übertragung von zwei Phasen eines Drehfeld- _{45 Zur mög}i_ichst getreuen Regeneration des Übersystems, tragenen Radarbildsignals läßt sich auf der Empfangsseite eine logische Schaltung vorsehen, die vom

2. Übertragung von Impulsen, die von einem mit geregelten Taktgenerator und dem ankommenden der Antenne gekuppelten Impulsgeber, so z. B. Radarbildsignal gesteuert wird und mit deren Hilfe einem Tonrad, abgenommen werden. _{50 ώβ ursprün}gii_che Impulsfolge (vor der Übertragungsstrecke) wiederhergestellt wird. Die logische Schal-

Diese beiden Verfahren haben jedoch die Nach- tung besteht aus einer Mehrfach-Koinzidenz-Einrich-

teile, daß sie sehr aufwendig sind und einen zusatz- tung, durch die die Signale im zweiten, dritten oder

liehen Ubertragungskanal erfordern. Zur Verein- in mehreren aufeinanderfolgenden Takten mitein-

fachung der Übertragung der Antennenrotation wird 55 ander verglichen werden.

nun die Leseabtastung derart gesteuert, daß der Ab- Fig. 3 zeigt das Prinzipschaltbild eines Kondenstand zweier Synchronisierimpulse dem Weiterdrehen satorspeichers mit Schreib- und Leseanordnung nach der Antenne um einen bestimmten Winkelbetrag der Erfindung. Das zu speichernde Radarbildsignal entspricht. Bei langsam drehender Antenne wird der wird über den Tiefpaß 36 und den Verstärker 2 zuSpeicher also selten abgelesen, bei steigender An- 60 geführt. Der Impulsgenerator und Verteiler 35 wird tennendrehzahl dann entsprechend öfter. Der Lese- durch den Sendeimpuls über die Leitung 34 gestartet taktgeber wird dabei durch Signale aus der Antennen- und gibt nacheinander an seine mit den Speicherrotation, nämlich Winkelmarken, die z. B. phasen- kondensatoren 7... verbundenen Ausgangsleitungen starr zur Nordmarke liegen, gestartet und nach Ab- Impulse ab, die so gepolt sind, daß sie die Dioden 39 lesung des letzten Speichers bzw., falls die Totzeit 65 öffnen, die Dioden 40 jedoch sperren, so daß das nicht ausreichend groß ist, durch die nächste Winkel- Radarbildsignal für die Dauer eines Impulses in den marke wieder gestoppt. Die Lesegeschwindigkeit muß Speicherkondensator fließt, an dem gerade ein Imdazu an die maximale Winkelgeschwindigkeit der puls auftritt. Da der Impulsverteiler zweckmäßiger-

9 10

weise aus bistabilen Kippstufen aufgebaut wird, zugeführt. Über die vom Winkelsignal gesteuerte Torwählt man als Zahl der Ausgänge des Impulsver- schaltung 70 wird also eine Synchronisation der teilers, d. h. als Zahl der Speicherkondensatoren, Antennenrotation mit der Speicherablesung erreicht, möglichst eine Dual-Zahl, so z. B. 256. Mit dieser Ist der letzte (256.) Kondensator des Speichers 59 Zahl von Speicherelementen ergibt sich auch bei nor- 5 abgelesen, wird von der letzten Flip-Flop-Stufe des malen Übersichtsradargeräten eine ausreichend große Impulsverteilers 13 ein Stoppimpuls abgegeben, der Entfernungsauflösung. Zum Ablesen der in den Spei- über die Stufe 68 die Torschaltung 67 öffnet und an cherkondensatoren aufsummierten Ladungen werden den Leseimpulsverteiler 13 einen Impuls abgibt, der mit entsprechend niedriger Folgefrequenz Impulse ihn in die Anfangsstellung zurückschaltet. Die Torentgegengesetzter Polarität erzeugt, die ebenfalls ao schaltung 67 wird dann wieder zu Beginn einer neuen nacheinander an den Ausgängen des Verteilers auf- Speicherablesung zu einem Zeitpunkt geschlossen, treten, jetzt aber die Dioden 39 sperren und die der sich aus dem Winkelsignal und dem Teilverhält-Dioden 40 öffnen, so daß die Ladungen in den ein- nis der Teilerstufen 66 und 71 bestimmt. Der Teiler zelnen Kondensatoren nacheinander, durch die Vor- 71 hat ein festes Teilverhältnis von z. B. 16:1, so spannungsquelle 41 unterstützt, zur Ausgangsschal- 15 daß die Folgefrequenz der Speicherablesungen durch rung 42, vorzugsweise einem Tiefpaß, hin abfließen. den Teiler 66, der Beginn einer jeden Speicherab-Um eine lineare Speicherkennlinie, d. h. eine lineare lesung jedoch durch einen Impuls des Winkelsignals Aufsummation in den Speicherelementen sicherzu- bestimmt wird. Sollte jedoch, wie weiter oben schon stellen, müssen der Ausgang des Verstärkers 2 mög- erläutert wurde, auf Grund von starken Schwankunlichst hochohmig und die Ausgangsschaltung 42 mög- ao gen der Antennenrotation ein neuer Startimpuls an liehst niederohmig sein. die Torschaltung gegeben werden, bevor die Spei-

F i g. 4 zeigt jetzt das vollständige Blockschaltbild cherablesung ganz beendet ist, wird von der Koinzieiner nach der Erfindung arbeitenden Anordnung zur denzeinrichtung 68 ein Markierimpuls an die Aus-Störbefreiung und Bandbreiteneinengung von Radar- gangsstufe 79 gegeben und in das zu übertragende, bildsignalen. Vom Radargerät 1 wird das Radarsignal 25 aus dem Speicher abgelesene, störbefreite und über den Tiefpaß 36, den Verstärker 2 und die vom frequenzbandeingeengte Radarsignal eingeblendet. Es Söhreibtakt her gesteuerte Taststufe 58 dem Konden- ist möglich, diesen Markierimpuls auch dann in das satorspeicher 59 zugeführt. Durch die Taststufe 58 zu übertragende Radarbildsignal einzublenden, wenn wird das Radarbildsignal immer, wenn im Speicher der Impulsverteiler einmal abgelaufen, d.h., wenn zwischen zwei Kondensatoren umgeschaltet wird, 30 eine Speicherablesung beendet ist. Von der dem kurzgeschlossen. Die Impulsfolge zum Steuern des Speicher 59 nachgeschalteten Entladeschaltung 76 Einschreibens in den Speicher 59 wird durch den wird das abgenommene Radarbildsignal, in dem die quarzgesteuerten Generator 61 mit der nachgeschal- einzelnen Impulse — durch die Entladeschaltung beteten Begrenzerstufe 62 erzeugt. Der Generator 61 dingt — noch die Form von Sägezähnen haben, schwingt dauernd, die von ihm erzeugte Impulsfolge ₃₅ einem PAM-Demodulator 77 zugeführt. In diesem wird aber nur dann über den 10 :1-Teiler 64 an den durch den hinter der Torschaltung 67 abgenommenen SchreibimpulSverteiler 6 weitergegeben, wenn die Lesetakt synchronisierten PAM-Demodulator 77 werzwischengeschaltete Torschaltung 63 durch den vom den die sägezahnförmigen Impulse wieder in recht-Radargerät kommenden, zeitlich mit dem Sende- eckige, und entsprechend der Ladung des Speicher-Impuls zu Beginn jeder Radarimpulsperiode zusam- 40 kondensators, aus dem sie abgelesen wurden, amplimenfällenden Triggerimpuls geöffnet wird. Ent- tudenmodulierte Impulse umgewandelt. Dieses PAM-spreehend der gewählten Einspeicherfrequenz werden Signal wird dann über den Kompander 78, der ebenalso die einzelnen Speicherelemente (Speicherkon- falls durch den Lestakt synchronisiert wird, der Ausdensatoren) im Speicher 59 durch die vom Schreib- gangs- und Mischstufe 79 und der angeschlossenen impulsverteiler 6 kommenden Steuerimpulse nachein- 45 Übertragungsstrecke zugeführt,
ander an den Ausgang der Stufe 58 angeschaltet und Über die schon erwähnte Einrichtung 69 zur Umso eine Radarimpulsperiode nach der anderen einge- formung der vom Radargerät (Antenne) gelieferten speichert. Umdrehungssignale werden weiterhin zwei Impuls-

Zum Ablesen des eingespeicherten Radarbild- folgen, in denen die einzelnen Impulse der Nordsignals dienen die vom Impulsverteiler 13 kommen- 50 marke oder mehreren Winkelmarken entsprechen dne Leseimpulse. Sie werden ebenfalls über einen im (z. B. alle 10° eine Winkelmarke), den beiden Koinzi-Verhältnis 10 :1 bis 100 :1 verstellbaren Impulsteiler denzschaltungen 74 und -75 zugeleitet. In diesen 66 aus der von dem Steuergenerator 61, 62 erzeugten Koinzidenzschaltungen werden, durch die Koinzidenz-Impulsfolge abgeleitet. Die Leseabtastung wird schaltung 73 über den Teiler 71 von der Leseimpulsjedoch zur besseren Synchronisation.mit dem Toch- 55 folge gesteuert, aus diesen beiden Umdrehungssignater-PPI und zum Ausgleich bzw. zur Anzeige von len Impulse herausgeschnitten, die mit den Leseimstarken Schwankungen der Antennenrotation mit pulsen und damit mit den Impulsen im übertragenen, einem über eine entsprechende Einrichtung 69 von vom Speicher abgelesenen Radarbildsignal synchron der Radarantenne abgeleiteten Winkelsignal ge- laufen. Diese Impulse, die in der Mischstufe 79 mit steuert. Dieses Winkelsignal besteht aus einer Im- 60 in das übertragene Radarbildsignal eingeblendet pulsfolge, in der jeder Impuls einem Fortschreiten werden, können auch zur getrennten Übertragung am der Antennenrotation um z. B. 0,5° entspricht. Das Punkt 81 abgenommen werden. Der synchrone Im-Winkelsignal steuert die Torschaltung 70, über die puls, der beim Beginn einer jeden Leseabtastung erdie Leseimpulsfolge vom Teiler 66 über einen wei- zeugt wird, wird über die Koinzidenzschaltung 73 und teren Teil 71 und eine Flip-Flop-Stufe 72 an die 65 die Gegentaktstufe 80 den Punkten 82 und 83 zugedem Teiler 66 nachgeschaltete Torschaltung 67 ge- führt, an denen er dann mit beiden Polaritäten zur langt und diese schaltet. Über die Torschaltung 67 Verfügung steht, um in der Sendeeinrichtung der wird die Leseimpulsfolge dem Leseimpulsverteiler 13 Übertragungsstrecke in das von den Punkten 84 oder

85 abgenommene kpmprimierte Radarbildsignal eingeblendet zu werden. An den Punkten 84 und 85 hinter der Ausgangs-. und Mischstufe 79 wird dann das komprimierte, d. h. im Frequenzband eingeengte Radarbilds.ignal mit der eingeblendeten Nordmarke und den-Winkelmarken mit der gewünschten Polarität abgenommen.

Fig. 5 zeigt nun das vollständige Blockschaltbild einer erweiterten Anlage zur Störbefreiung und Bandbreiteneinengung von Radarbildsignalen. Das Videosignal des Radargerätes! gelangt über den auf das Radargerät abgestimmten Tiefpaß 111, der einen Begrenzungsverstärker enthält, zum Kondensatorspeicher 59 und nach Herauslesen der Information über einen PAM-Demodulator 77 an den Ausgang 114 der Frequenzbandkompressionsanlage.

Zur Steuerung des Kondensatorspeichers 59 dient ein Taktgeber .115, dessen Schreibseite von einem Quarzgenerator 116 über einen Frequenzteiler mit einer elektronischen -Torschaltung 117 gesteuert wird. Der Schreibgenerator wird vom Sendeimpuls des Radargerätes !.gestartet und nach Erreichen der Zählerstellung 256 über die Torschaltung 118 gestoppt und zurückgestellt. Der Lesegenerator 15, dessen Frequenz gleich dem Takt der frequenzbandkomprimierten Information ist, mit welchem auch die Rechenoperationen, durchgeführt werden, wird auf die gleiche Weise über, die Torschaltung 120 gesteuert.

Die von der Radarantenne abgeleiteten Rotationssignale (elektrische Welle ü: 1 und 1:1 bzw. Nordmarke) werden in einem Servosystem 121 aufgenommen. Auf der Welle dieses Servosystems sitzt ein Tonrad 122, dessen Takt einer Drehung der Antenne um z. B. 0,1° entspricht. Über einen der Antennenhalbwertsbreite in zehntel Grad-Einheiten entsprechenden Zähler 123 wird die Steuerung für den Lesegenerator über 4ie Torschaltung 120 freigegeben, so daß pro Halbwertsbreite der Antenne nur jeweils eine Leseabtastung des Speichers erfolgt. Die Frequenz des.Lesevorganges wird damit abhängig von der Rotationsgeschwindigkeit der Radarantenne, und der Lesegenerator 15 sollte daher stufenweise einstellbar sein, um die Übertragungskapazität der Übertragungsleitungen zur Tochterstation bei verlangsamter Antennenrotation entsprechend besser ausnutzen zu können. Durch "die Zuführung des Sendeimpulses des Radargerätes, an'die Torschaltung 120 wird eine gewisse Synchronisierung zwischen Schreib- und Lesevorgang erreicht. Auf der Welle des Servosystems sitzt außerdem ein Drehfeldgeber 124, dessen Daten (Übersetzungsverhältnis Nordmarke) an die Erfordernisse des Töchtersichtgerätes angepaßt sind.

Der Kondensatorspeicher wird wie bisher, aber mit begrenztem. Signälstrom betrieben, d. h., über einen von der Ra^arpulsfrequenz synchronisierten elektronischen Verteiler werden zeitlich aufeinanderfolgende Zielimpulse über Torschaltungen in räumlich nebeneinanderliegende Kondensatoren verteilt. Jedem Kondensator; ist also ein bestimmtes Entfernungselement (Ao) zugeordnet.

Über mehrere Pülsperioden addiert sich die von einem Ziel reflektierte Energie als Ladung im gleichen Kondensator auf und wird nach einer gewissen, der Überstreichung jdurch die etwa 1° breite Antennenkeule . entsprechenden Zeit über einen zweiten, freilaufenden, elektronischen Verteiler und Torschaltungen entladein. Die Amplitude dieses Entladeimpulses entspricht der gespeicherten Zielladung und ist proportional der Anzahl der zwischen aufeinanderfolgenden Leseabtastungen empfangenen Zielimpulse.

Am Ausgang des Kondensatorspeichers kann nun eine Anordnung angebracht werden, die beim Auftreten eines Zielimpulses den Zählerstand des Leseimpulsverteilers (ρ), die Amplitude des Impulses und die momentane Winkelstellung (#) der Radarantenne

ίο ζ. B. über ein Servosystem mit Codierungsscheibe in digitaler Form abliest und einem Rechenwerk zuleitet.

Die Ergebnisse des Rechenwerkes werden unter Hinzufügen eines Synchronisiersignals dem TF-Umsetzer 146 zugeführt. Eine gleichartige Umsetzungsanordnung 147 verarbeitet das Signal für die Radarbildübertragung und das hierfür benötigte und in dem Umsetzer 148 aufbereitete Rotationssignal. Über drei gleichartige Leitungen, die zu Ersatzzwecken zyklisch miteinander vertauscht werden können, gelangen beide Signale zur Zentrale, wo sie nach Demodulation in den Demodulatoren 149 und 150 der Regeneriereinrichtung 151 und der Großrechenanlage 153 bzw. nach Signaltrennung in der Trennstufe 152 dem Tochtersichtgerät 19 zugeführt werden.

Die hier beschriebenen erfindungsgemäßen Ein-r richtungen lassen sich vollständig transistorisiert aufbauen. Sie werden dadurch relativ klein, leicht und robust und haben eine fast unbegrenzte Lebensdauer.

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Ein- und Ausspeicherung von Radarbildsignalen in einen bzw. aus einem aus Einzelspeichern, insbesondere Kondensatoren, die bestimmten Entfernungsbereichselementen zugeordnet sind, bestehenden Speicher, in dem die reflektierten Radarimpulse aus einer Vielzahl von einer Richtung zugeordneten Meßimpulsperioden zwecks Störbefreiung und Bandbreitenkompression summiert und nach erfolgter Summation einmalig verlangsamt ausgespeichert werden, mit Hilfe von durch Taktimpulsquellen hoher Frequenzkonstanz über Frequenzteiler gesteuerten, schrittweise weiterschaltenden Verteilereinrichtungen, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzielung hoher Linearität beim Ein- und Ausspeichervorgang trotz beliebiger Zeitpunkte des Startens und Stoppens der Verteiler die Frequenzen der Taktimpulsquellen in an sich bekannter Weise das Vielfache der Verteiler-Zyklusfrequenzen betragen und daß

zwischen den Taktimpulsquellen (61) und den Impulsverteilern (6, 13) normalerweise gesperrte Torschaltungen (63, 67) vorgesehen sind, von denen die zum Schreibimpulsverteiler (6) gehörige Torschaltung (63) durch die Sendeimpulse (Trig-

ger) und die zum Leseimpulsverteiler (13) gehörige Torschaltung (67) durch Triggerimpulse mit Leseverteiler-Zyklusfrequenz zur Durchschaltung der Taktimpulse auf die Verteiler betätigt werden und diesen Schaltzustand so lange beibehalten, bis die Verteiler beim Erreichen einer vorgegebenen Stellung (Ende der Schreib- bzw, Leseperiode) je einen Stoppimpuls auslösen, der einerseits die zugehörige Torschaltung sperrt und

andererseits den jeweiligen Verteiler in die Ausgangsstellung zurückstellt.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zwischen den Taktimpulsquellen und den Verteilern liegenden Frequenzteiler (64, 66) hinsichtlich ihres Teilerverhältnisses einstellbar sind.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Schreibimpulsverteiler und der Leseimpulsverteiler ^on ein und derselben Taktimpulsquelle (61) gesteuert sind.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Leseverteiler-Zyklusfrequenz variabel ist und daß die Triggerimpulse in Abhängigkeit von den Winkelsignalen gebildet werden.

5. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Triggerimpulse für die Torschaltung (67) der Leseseite aus der Koinzidenz (in Stufe 70) von aus den Taktimpulsen abgeleiteten Impulsen und aus Impulsen gewonnen werden, die aus der Antennenrotation beim Fortschreiten um einen definierten Winkel, vorzugsweise eine Diagrammbreite der Antenne, abgeleitet werden.

6. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Leseimpulsverteiler nach dem Start auf Grund eines vorangegangenen Triggerimpulses spätestens durch den nächsten Triggerimpuls wieder gestoppt wird.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß ein Impuls bzw. eine Impulsgruppe zur Markierung des unterdrückten Gebietes in das Radarbildsignal eingeblendet wird, falls der Leseimpulsverteiler vor Ablesung des letzten Speicherelementes gestoppt wird.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Geschwindigkeit der Leseimpulsverteilung beim Auftreten einer Signalspannung am Ausgang der Leseschaltung auf einen kleineren Wert umgeschaltet wird.

9. Anordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die zeitliche Lage einer bestimmten Stellung des Impulsverteilers mit einem von außen zugeführten Signal, das einem bestimmten Entfernungselement fest zugeordnet ist (z.B. Entfernungsring), in einer Phasenvergleichsschaltung verglichen wird und mit der Ausgangsspannung dieser Vergleichsschaltung dann die Frequenz des Taktgebers nachgeregelt wird.

10. Anordnung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß als Vergleichssignal ein bestimmtes Festziel aus dem Radarbildsignal verwendet wird.

11. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Ausblendung bestimmter Entfernungsbereiche die das Radarbildsignal allen Speicherelementen zuführende Verteilereinrichtung für entsprechende Zeitabschnitte stillgesetzt wird.

12. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zur Einblendung zusätzlicher Informationen in das zu übertragende Radarbild die entsprechenden Signale direkt den einzelnen Speicherelementen zugeführt werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Auslegeschriften Nr. 1000 068, 1035 709; USA.-Patentschriften Nr. 2 410 233, 2 718 609;

Fernmeldetechnische Zeitschrift, 6 (1953), 8 (August), S. 389 bis 395;

Zeitschrift radio mentor, 21 (1955) 7 (Juli), S. 382, 384, 386, 24 (1958), 11 (November), S. 762;

Zeitschrift Electronics, 25 (1952), 9 (September), S. 142 bis 146; 29 (1956), 7 (Juli), S. 126 bis 130.

In Betracht gezogene ältere Patente:
Deutsches Patent Nr. 1 099 598.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen