DE1230101B

DE1230101B - Arrangement to suppress the display of fixed targets in the case of a radar device that emits incoherent pulses

Info

Publication number: DE1230101B
Application number: DET27046A
Authority: DE
Inventors: Dipl-Ing Horst Penschuck; Dipl-Ing Fritz Rockstuhl; Dipl-Ing Guenter Glander
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1964-09-21
Filing date: 1964-09-21
Publication date: 1966-12-08

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMT Int. Cl.: PATENT OFFICE Int. Cl .:

GOIsGOIs

Deutsche Kl.: 21 a4-48/63 German class: 21 a4- 48/63

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

BIBLIOTHEK
DES DEUTSCHESLIBRARY
OF GERMAN

Nummer:
Aktenzeichen:
Anmeldetag:
Auslegetag:Number:
File number:
Registration date:
Display day:

T27046IXd/21a4
21. September 1964
8. Dezember 1966T27046IXd / 21a4
September 21, 1964
December 8, 1966

Die Anzeigeunterdrückung von Festzielen bei inkohärente Impulse aussendenden Impulsradargeräten wird in den überwiegenden Anwendungsfällen bekanntlich dadurch erreicht, daß man die in den Videobereich transponierten und gespeicherten Echosignale der einen Empfangsperiode mit denen um jeweils eine Pulsperiode später nachfolgenden vergleicht. Dies geschieht in einer Subtraktionsstufe, in der sich die jeweils gleichartig auftretenden Festzielsignale auslöschen, während bei Signalen von bewegten Zielen auf Grund ihrer Dopplermodulation ein Löschrest bleibt, der für die weitere Auswertung herangezogen wird.The display suppression of fixed targets in impulse radar devices that emit incoherent impulses is known to be achieved in the majority of applications by the fact that the in the video area transposed and stored echo signals of the one receiving period with those compares subsequent ones by one pulse period each time. This happens in a subtraction stage, in which the fixed target signals that occur in each case cancel each other out, while signals from moving Due to their Doppler modulation, a deletion residue remains for further evaluation is used.

Dieses Verfahren wurde bisher fast ausschließlich dadurch realisiert, daß ein auf der Zwischenfrequenz des Radarempfängers schwingender und phasenmäßig umsteuerbarer Kohärentoszillator auf die jeweilige Phase der Signale des inkohärenten Senders einrastet, daß die ebenfalls auf diese Zwischenfrequenz heruntergemischten Echosignale in einer Diskriminatorschaltung mit dem Ausgangssignal des Kohärentoszillators verglichen werden und daß die Diskriminatorschaltung nunmehr ein kohärentes Videosignal liefert, das einer Trägerschwingung aufmoduliert werden muß, um es mit Hilfe einer im Trägerfrequenzbereich arbeitenden Verzögerungsleitung um eine Impulsfolgeperiode verzögern zu können, und das nach erfolgter Demodulation dann in der eingangs erwähnten Subtraktionsstufe zusammen mit dem aus einem parallel hierzu liegenden unverzögerten Kanal kommenden Videosignal weiterverarbeitet wird.This method has so far been implemented almost exclusively in that a on the intermediate frequency of the radar receiver oscillating and phase reversible coherent oscillator to the respective The phase of the signals from the incoherent transmitter locks into place, also at this intermediate frequency mixed down echo signals in a discriminator circuit with the output signal of the Coherent oscillator are compared and that the discriminator circuit is now a coherent Video signal that has to be modulated onto a carrier wave in order to convert it with the help of an im Delay line operating in the carrier frequency range by one pulse train period can, and then after demodulation has taken place in the subtraction stage mentioned at the beginning with the video signal coming from a parallel undelayed channel will.

Dieses Verfahren setzt zu seiner Durchführung einen erheblichen technischen Aufwand voraus und stellt große Anforderungen an die Konstanz des Arbeitsverhaltens der verwendeten Bauelemente.This process requires a considerable technical effort to be carried out and places great demands on the constancy of the working behavior of the components used.

Ein anderes bekanntes Verfahren zur Anzeigeunterdrückung von Festzielen bei inkohärente Impulse aussendenden Radargeräten benötigt zu seiner Durchführung zwar ebenfalls einen Kohärentoszillator, vermeidet aber den für die trägerfrequenten Einrichtungen erforderlichen Aufwand, indem es eine Verzögerung im Zwischenfrequenzbereich vorsieht und das verzögerte und unverzögerte Zwischenfrequenzsignal direkt miteinander vergleicht. Hierbei ist jedoch als zusätzliche Forderung zu berücksichtigen, daß die Verzögerungszeit exakt ein ganzzahliges Vielfaches der Zwischenfrequenzperiode sein muß. Wegen dieses Nachteils hat dieses Verfahren bisher keine praktische Bedeutung erlangt.Another known method of suppressing the display of fixed targets in the case of incoherent pulses emitting radar equipment also requires a coherent oscillator for its implementation, but avoids the effort required for the carrier-frequency facilities by provides a delay in the intermediate frequency range and the delayed and undelayed intermediate frequency signal compares directly with each other. However, an additional requirement to be taken into account here is that the delay time be exactly an integral multiple of the intermediate frequency period got to. Because of this disadvantage, this method has not yet gained any practical importance.

Vor kurzem wurde ein bisher unveröffentlichter Vorschlag unterbreitet, der diese Schwierigkeiten inA previously unpublished proposal has recently been made to address these difficulties in

Anordnung zur AnzeigeunterdrückungArrangement for display suppression

von Festzielen bei einem inkohärente Impulseof fixed targets in the event of an incoherent impulse

aussendenden Radargerätemitting radar device

Anmelder:
TelefunkenApplicant:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donau, Elisabethenstr. 3Patentverwertungsgesellschaft mb H.,
Ulm / Danube, Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Horst Penschuck, Ulm/Donau;
Dipl.-Ing. Fritz Rockstuhl, Neu-Ulm/Donau;
Dipl.-Ing. Günter Glander, Ulm/DonauNamed as inventor:
Dipl.-Ing. Horst Penschuck, Ulm / Danube;
Dipl.-Ing. Fritz Rockstuhl, Neu-Ulm / Danube;
Dipl.-Ing. Günter Glander, Ulm / Danube

der Weise ausschaltet, daß der Kohärentoszillator gänzlich weggelassen wird und daß mit Hilfe eines Regelkreises und elektronisch steuerbarer Phasenschieber die erforderliche Kohärenz zwischen den verzögerten und unverzögerten Zwischenfrequenzsignalen hergestellt wird.the way that the coherent oscillator is completely omitted and that with the help of a Control loop and electronically controllable phase shifter the necessary coherence between the delayed and undelayed intermediate frequency signals is produced.

Für diesen Regelkreis wird neben den dort angeführten komplizierten, regelbaren Phasenschiebern, dem konstanten Gleichspannungsverstärker und der Abschalteeinrichtung des Regelkreises vor allem eine hochwirksame Speichereinrichtung mit einem sehr verlustarmen Kondensator und einer Elektrometerröhre gefordert, um über diese als Haltekreis dienende Einrichtung die am Anfang einer jeden Empfangsperiode erfolgte richtige Einstellung der Phasenschieber bis zum nächsten Regelvorgang zu speichern. Außerdem sind zusätzliche Mittel vorgesehen, um Übersteuerungen des Regelkreises zu verhindern. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Anzeigeunterdrückung von Festzielen nach dem letztgenannten Verfahren durch gänzlich verschiedene und in der Ausführung einfachere technische Mittel zu erreichen, vor allem die kritischen Speichereinrichtungen zu vermeiden und darüber hinaus eine dem Signalverhalten angepaßte Regelmöglichkeit auch während der gesamten Empfangsperiode vorzusehen, um bei nicht idealen Festzielechos zu einer optimalen Löschung zu kommen.
Die Erfindung bezieht sich auf eine bekannte An-Ordnung zur Anzeigeunterdrückung von Festzielen bei einem inkohärente Impulse aussendenden Radargerät, bei dem die zwischenfrequenten Empfangs-For this control circuit, in addition to the complicated, controllable phase shifters listed there, the constant DC voltage amplifier and the disconnection device of the control circuit, above all a highly effective storage device with a very low-loss capacitor and an electrometer tube is required in order to use this device, which serves as a hold circuit, which took place at the beginning of each receiving period to save the correct setting of the phase shifter until the next control process. In addition, additional means are provided to prevent overriding the control loop. The invention is based on the object of suppressing the display of fixed targets according to the last-mentioned method by completely different technical means that are simpler to implement, above all to avoid the critical storage devices and, moreover, to provide a control option adapted to the signal behavior even during the entire reception period, in order to achieve optimal cancellation in the case of non-ideal fixed target echoes.
The invention relates to a known arrangement for suppressing the display of fixed targets in a radar device which emits incoherent pulses and in which the intermediate-frequency receiving

609 730/168609 730/168

3 43 4

signale über zwei Kanäle, von denen der eine eine rend der Sendeimpulse direkt und während der Emp-Verzögerungsleitung mit einer Verzögerungszeit von fangsperiode zur Vergrößerung der Regelzeitkoneiner Impulswiederholungsperiode enthält, auf einen stante über einen Amplitudenbegrenzer und ein Tiefdas Videosignal abgebenden Phasendiskriminator paßfilter entnommen ist und daß die mittlere gegeben werden und bei dem die für die Löschung 5 Oszillatorfrequenz und das Frequenzteilerverhältnis der Festziele notwendige Kohärenz der unverzöger- derart gewählt und die Seitenbandfilter so gelegt ten mit den verzögerten Empfangssignalen mittels sind, daß die beiden ausgewählten Seitenbänder im eines Regelsystems hergestellt wird. Regelfall gleich groß, jedoch von entgegengesetztersignals over two channels, one of which rend the transmit pulses directly and during the emp delay line with a delay time of catch period to increase the control time Contains pulse repetition period, on a constant over an amplitude limiter and a low das Video signal emitting phase discriminator is taken from pass filter and that the middle are given and in which the 5 oscillator frequency and the frequency divider ratio for the deletion the fixed objectives necessary coherence of the undelayed selected in such a way and the sideband filter so placed th with the delayed received signals means that the two selected sidebands im a control system is established. Usually the same size, but of the opposite size

Das Regelsystem dient bei dieser bekannten An- Phase sind.The control system is used for this known phase.

Ordnung zur phasenmäßigen Regelung eines Bezugs- io Das erwähnte Regelsystem ohne vergrößerte schwingungsgenerators, mit dessen ungetasteten Regelzeitkonstante ist im folgenden als Schnellregel-Schwingungen die Schwingungen eines Kohärent- kreis bezeichnet.Order for the phased regulation of a reference io The mentioned regulation system without enlarged oscillation generator, with its untampered control time constant, is hereinafter referred to as rapid control oscillations denotes the oscillations of a coherent circle.

Oszillators gemischt werden. Diese ermischten Phasendiskrinünator ist vorstehend und im folgen-Schwingungen enthalten die Phaseninformation über den als Synonym für Mittel, die auf den Phasenunterjeden Sendeimpuls des Radargerätes und besitzen 15 schied ihrer Eingangssignale ansprechen, gebraucht, eine Frequenz, die· gegen die gegebenenfalls bereits Das erwähnte Regelsystem mit vergrößerter Regelfrequenztransponierten Empfangsschwingungen des zeitkonstante, das im folgenden mit Dauerregelkreis Radargerätes um diejenige Zwischenfrequenz versetzt bezeichnet ist und zum Teil die bei der erfindungsist, für die die Verzögerungsleitung dimensioniert ist. gemäßen Anordnung erforderlichen Schaltmittel des Die zwei Kanäle, an die der das Videosignal ab- 20 Schnellregelkreises enthält, tritt nach Beendigung des gebende Phasendiskriminator angeschlossen ist und Schnellregelvorganges in Aktion, um geringe Abvon denen der eine die Verzögerungsleitung enthält, weichungen vom kohärenten Zustand, sei es, daß sie sind hierbei an den Ausgang einer weiteren Misch- durch gewisse Instabilitäten im Radarempfänger oder stufe angeschlossen, der diese ermischten Schwin- aber durch nicht ideal reflektierende Festziele hervorgungen und die gegebenenfalls bereits frequenztrans- 25 gerufen werden, sei es, daß sie durch Antennenbeponierten Empfangsschwingungen zur Mischung zu- wegung bedingt sind, so zu korrigieren, daß sich die geführt werden. Zur erwähnten phasenmäßigen jeweils optimalen Löschbedingungen ergeben. Zu Regelung des Bezugsschwingungsgenerators ist über diesem Zweck wird nach erfolgter Schnellregelung eine Phasensteuerschaltung dem Steuereingang des der oben angegebene Umschalter betätigt, der den Bezugsschwingungsgenerators ein Phasendiskrimi- 30 Amplitudenbegrenzer und das Tiefpaßfilter jetzt zunator vorgeschaltet, dem während in jeder Emp- sätzlich in den Regelkreis schaltet, wodurch der fangsperiode vorgegebener kurzer Zeitintervalle, die Schnellregelkreis wegen der zusätzlichen Zeitkonzwischen dem möglichen Eintreffen einer Empfangs- stanten seine Eigenschaft als unmittelbar auf alle schwingung von einem im maximalen Entfernungs- Fehlersignale sofort reagierender Kreis verliert. Der bereich des Radargerätes eventuell vorhandenen 35 Amplitudenbegrenzer und das Tiefpaßfilter bewir-Ziel und dem Beginn des nächsten Sendeimpulses ken, daß große, von schnellen Bewegtzielen herliegen, einerseits die Schwingungen des Bezugs- rührende Ausgangssignale des Phasendiskriminators schwingungsgenerators direkt und andererseits die nur verschwindenden Einfluß auf den Dauerregelmittels der Verzögerungsleitung verzögerten Schwin- Vorgang und damit auf den für Festziele kohärenten gungen des Bezugsschwingungsgenerators zugeführt 40 Signalkreis ausüben können. Die Anzeige der bewerden, wobei das Ausgangssignal des Phasendiskri- wegten Ziele, deren Signale ebenfalls dem Phasenminators gegen Null geregelt wird. Hierdurch wird diskriminator entnommen werden, wird durch diese bewirkt, daß die Schwingungen des Bezugsschwin- Vorkehrung nicht beeinträchtigt,
gungsgenerators während sich folgender Sende- im folgenden sei an Hand der Zeichnung, die das Perioden des Radargerätes gleichgehalten werden. 45 Blockschaltbild eines besonders vorteilhaften Aus-Aber auch Schwankungen der Verzögerungszeit der führungsbeispiels einer Anordnung nach der Erfin-Verzögerungsleitung während sich folgender Sende- dung zeigt, die Erfindung näher erläutert.
Perioden des Radargerätes sind mittels dieser be- Ein Impulsgenerator 1 tastet den Radarsender 2 kannten Anordnung kompensierbar. Es ist jedoch _und liefert gleichzeitig die entsprechenden Schalthierbei nachteilig, daß ihr Regelsystem nur während 50 befehle für den Umschalter 18. Der Radarsender 2 der erwähnten kurzen Zeitintervalle arbeitet und ist über die Sende-Empfangs-Weiche 3 an die Annicht während der gesamten Empfangsperiode, da tenne 4 angeschlossen. Der Empfänger besteht aus nicht ideal reflektierende Festziele, beispielsweise sich dem Signalmischer 5, dem Überlagerungsoszillator 6, im Wind bewegende Bäume, und/oder während der dem Zwischenfrequenzverstärker 7 und zwei Teilübrigen Zeit auftretende Instabilitäten im Radargerät 55 kanälen, von denen der eine die Verzögerungsemen Löschrest am Ausgang des die Schwingungen leitung 8 mit der Verzögerungszeit von einer Pulsin den zwei Kanälen verarbeitenden Phasendiskrimi- Wiederholungsperiode, den Mischer 9 und das Filter nators ergeben, der den Grad der erzielbaren Fest- 10 enthält, während sich im anderen, parallel dazu Zielanzeigeunterdrückung herabsetzt. liegenden Kanal nur der Mischer 11 und das Filter : Diesen Nachteil vermeidet die Erfindung bei einer 60 12 befinden. Beide Teilkanäle sind am Phasendis-Anordnung, auf die sie sich gemäß obigem bezieht, kriminator 13 zusammengeführt. Seine Ausgangsdadurch, daß das Regelsystem als Stellglieder je spannung steuert je nach Stellung des Umschalters einen Mischer und je ein Seitenbandfilter in den bei- einmal direkt oder aber — zwecks Korrektur nur den Kanälen enthält, von denen der eine Mischer geringer Schwankungen während der gesamten Empüber einen Frequenzteiler und der andere direkt von 65 fangsperiode — über den Amplitudenbegrenzer 16 einem spannungsgesteuerten Oszillator gesteuert und das Tiefpaßfilter 17 geleitet den steuerbaren wird, daß die Regelspannung für den Oszillator dem Quarzoszillator 14, dessen Frequenzänderung in-Phasendiskriminator mittels eines Umschalters wäh- folge der Ausnutzung des gegentaktigen Mischvor-The oscillator. This mixed phase discriminator is above and in the following-oscillations contain the phase information about the used as a synonym for means that respond to the phase under each transmission pulse of the radar device and have 15 different input signals, a frequency that can be used against the possibly already mentioned control system increased control frequency-transposed received oscillations of the time constant, which is referred to in the following as continuous control loop radar device offset by that intermediate frequency and partly those of the invention for which the delay line is dimensioned. The two channels, to which the video signal contains the fast control loop, comes into action after the end of the phase discriminator and fast control process, so that slight deviations from the coherent state, be it that they are connected to the output of a further mixer due to certain instabilities in the radar receiver or stage, which these mixed vibrations emerge from fixed targets that are not ideally reflecting and which may already be called in frequency, be it that they are deposited by antennae Reception vibrations for the mixing movement are conditioned, to be corrected in such a way that they are guided. For the aforementioned phase-wise optimum extinguishing conditions in each case result. To regulate the reference oscillation generator, a phase control circuit is actuated after rapid regulation has taken place on the control input of the switch specified above, which precedes the reference oscillation generator with a phase discriminator 30 amplitude limiter and the low-pass filter, which switches into the control loop during each response, As a result of the catching period of predetermined short time intervals, the high-speed control loop loses its property as an immediate reaction to all oscillations of a loop with maximum distance error signals due to the additional time con between the possible arrival of a receiving station. The area of the radar device possibly existing amplitude limiter and the low-pass filter cause the target and the beginning of the next transmission pulse that large, fast moving targets are caused, on the one hand the vibrations of the reference-touching output signals of the phase discriminator directly and on the other hand the only negligible influence on the Continuous control means of the delay line delayed oscillation process and thus on the coherent conditions for fixed targets supplied by the reference oscillation generator 40 signal circuit. The display of the evaluates, whereby the output signal of the phase discriminated targets, whose signals are also regulated to the phase minator towards zero. This means that the discriminator will be removed, this will ensure that the oscillations of the reference oscillation mechanism are not impaired,
Generation generator during the following transmission - in the following is based on the drawing that the periods of the radar device are kept the same. 45 A block diagram of a particularly advantageous off-but also fluctuations in the delay time of the exemplary embodiment of an arrangement according to the invention delay line during the following transmission shows the invention explained in more detail.
Periods of the radar device can be compensated for by means of this arrangement. A pulse generator 1 scans the radar transmitter 2. However, it is _{disadvantageous, and} at the same time provides the corresponding switching, that your control system only operates during 50 commands for the switch 18. The radar transmitter 2 operates at the short time intervals mentioned and is not available via the transmit / receive switch 3 during the entire reception period, there antenna 4 connected. The receiver consists of non-ideally reflecting fixed targets, for example the signal mixer 5, the local oscillator 6, trees moving in the wind, and / or during the instabilities in the radar unit 55 that occur during the intermediate frequency amplifier 7 and two other time channels, one of which channels the delay elements at the output of the vibrations line 8 with the delay time of a pulse in the two channels processing phase discriminating repetition period, the mixer 9 and the filter nator, which contains the degree of achievable fixed 10, while in the other, parallel to this, target display suppression is reduced. lying channel only the mixer 11 and the filter: the invention avoids this disadvantage with a 60 12 located. Both subchannels are merged at the Phasendis arrangement to which it relates according to the above, criminator 13. Its output is that the control system controls a mixer and a sideband filter in each of the channels as actuators depending on the position of the switch, either directly or - for the purpose of correction - only the channels, one of which contains a mixer with slight fluctuations during the entire reception Frequency divider and the other directly from 65 catching period - controlled via the amplitude limiter 16 a voltage-controlled oscillator and the low-pass filter 17 passed the controllable, that the control voltage for the oscillator is the crystal oscillator 14, whose frequency change in-phase discriminator by means of a changeover switch, follow the utilization of the counter-clocked mixing

ganges mit Hilfe des Frequenzteilers 15 Phasenkohärenz für Festzielsignale am Phasendiskriminator 13 herstellt. Bezeichnet man die ursprüngliche Zwischenfrequenz mit 3/, so ist es vorteilhaft, dem Quarzoszillator 14 die Sollfrequenz von 4/ zuzuordnen, damit dann am Ausgang des Frequenzteilers 2/ entstehen, um als Folge des Mischvorganges in den Mischern 9 und 11 am Ausgang der Filter 10 und 12 die neue Zwischenfrequenz / zu erhalten.ganges with the help of the frequency divider 15 phase coherence for fixed target signals on the phase discriminator 13 manufactures. If the original intermediate frequency is denoted by 3 /, it is advantageous to use the Quartz oscillator 14 is to be assigned the setpoint frequency of 4 / so that at the output of the frequency divider 2 / arise to as a result of the mixing process in the mixers 9 and 11 at the output of the filters 10 and 12 to get the new intermediate frequency /.

Wesentlich ist, daß der nach Art einer Brückenschaltung ausgebildete Regelkreis sich selber ständig auf das Fehlersignal »Null« einstellt und daß zwei, jeweils umschaltbare Regelcharakteristiken vorgesehen sind, wobei diejenige mit der geringsten Zeitkonstante den Schnellregelvorgang zur Erzielung von Phasenkohärenz während der außerordentlich kurzen Sendeimpulsdauer bestimmt, diejenige aber, die durch Zuschalten des Amplitudenbegrenzers und des Tiefpaßfilters gebildet wird, den Regelkreis derart beeinflußt, daß auch nicht ideal reflektierende ao Festziele einen möglichst geringen Löschrest ergeben und damit optimal in ihrer Anzeige unterdrückt werden, wohingegen die Anzeige von bewegten Zielen dadurch nicht beeinflußt wird.It is essential that the control loop, which is designed in the manner of a bridge circuit, is constantly self-contained to the error signal "zero" and that two, each switchable control characteristics are provided are, the one with the lowest time constant the quick control process to achieve determined by phase coherence during the extremely short transmission pulse duration, but that which is formed by connecting the amplitude limiter and the low-pass filter, the control loop in such a way influences that even non-ideally reflecting fixed targets result in the least possible amount of erasure residue and are therefore optimally suppressed in their display, whereas the display of moving targets is not influenced by it.

Claims

Claim:

Arrangement for the display suppression of fixed targets when sending incoherent impulses Radar device in which the intermediate-frequency received signals are transmitted over two channels, one of which has a delay line a delay time of one pulse repetition period to one of the video signal given phase discriminator and in which those responsible for the deletion of the Fixed objectives necessary coherence of the undelayed with the delayed received signals by means of a control system is produced, characterized in that this control system as actuators a mixer (9 or 11) and a side band filter (10 or 12) in each of the two Contains channels, one of which is a mixer via a frequency divider (15) and the other is controlled directly by a voltage-controlled oscillator (14) that the control voltage for the oscillator the phase discriminator (13) by means of a switch (18) during the Send pulses directly and during the reception period to increase the control time constant is taken through an amplitude limiter (16) and a low-pass filter (17) and that the mean oscillator frequency and the frequency divider ratio selected in such a way and the sideband filter are placed in such a way that the two selected sidebands are usually the same size, but are of opposite phase.

Considered publications:
U.S. Patent No. 2,901,745.

Legacy Patents Considered:
German Patent No. 1 214 755.

1 sheet of drawings