DE1247421B

DE1247421B - Verfahren zur Impulskompression von Radarimpulsen und Anordnung zur Durchfuehrung des Verfahrens

Info

Publication number: DE1247421B
Application number: DE1964T0027219
Authority: DE
Inventors: Dr Ernst Kettel
Original assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Current assignee: Telefunken Patentverwertungs GmbH
Priority date: 1964-10-17
Filing date: 1964-10-17
Publication date: 1967-08-17
Also published as: GB1046318A

Description

DEUTSCHES OTP PATENTAMT

DeutscheKL'. 21 a4- 48/61

AUSLEGESCHRIFT

Nummer; 1247 421

, Aktenzeichen: T 27219IX d/21 ä4

J 247 42 1 Anmddetagi 17. Oktober 1964

Auslegetag: 17. August 1967

Die ErfindUhg bezieht sich äuf ein Verfahren zur impulskompression von Rädärifflpüisen, bei dein ein während der impulsdauer in seiner momentanen Trägerfrequenz monoton veränderter Sendeimpuls empfangsseitig einem freqüenzabhängigeü' Läufzeitfilter rind zur Kompressionsf ehlemnterdfückung eiliem Enfzermngsfiltef zugeführt wird.

Die Reichweite eines Radargerätes ist von der Energie der Sendeimpülse abhängig, also vom Produkt der Impulsspiteenleistung und der Impulsdauer. Da einer Erhöhung der Irnpulsspitzenleistung durch die technische Ausführung Grenzen gesetzt sind, wird man zur Erlangung einer möglichst großen Reichweite einen langen impuls anstreben. Gleichzeitig wird aber eine gute Entfernungsauflösung gewünscht, was einen kurzen Empfangsimpüls veraussetzt. Es ist bekannt, mittels des Verfahrens der Impulskompression aus einem lafigen Sendeimpüls einen kürzen Etopfangsimpuis zu erzeugen. Wie Fig. 1 zeigt, wird vom Sender Se ein langet Sendeimpuls V₁ ausgesandt, der vom Empfänger E empfangen wird. Der länge Sendeimpüls y_i mit der DauerT₁, der in der Eig. 2a dargestellt ist, hat einen derart frequenzmodülierten Träger, daßirmerhalb des Sendeimpuises die momentane Träger-Mqüenz linear zu- oder abinmmt. Der Empfänger E besitzt iö seinem linearen Teil ein Filter mit einem LäufzeitVerhaiten im Bereich der mittleren Trägerfrequenz Q₀ des Sendeimpuises, weiches innerhalb einer Bandbreite, die mindestens so groß wie die spektrale Breite des SeMeimpulses ist, linear mit der Frequenz afc- öder zunimmt, je üäCh Verlauf der Momentanfrequenz des Sendeimpuises. Sind die Steilheit dieser Laufzeitanderung und die der Frequenzmodulation genäü aufeinander abgestimmt, so entsteht am Ausgang des Empfängers E ein äüf die Zeitdauer T₂ < T₁ komprimierter Empfangsimpuls y₂. Der Kömpressionsfaktör ist dabei frei wählbar.

Theoretisch iässen sich die Bedingungen füf Sdnder und Empfänger so ermitteln, daß ein idealer komprimierter Empfängsifflpuls entsteht, wie er in Fig. 2b dargestellt ist. Tatsächlich lassen sich mit den realen Schaltungen diese Bedingungen aber nur angenähert erfüllen, und es entstehen Impulse der in Fig. 2c dargestellten Form, bei der in der Umgebung des komprimierten Impulses störende Nebenimpulse (Kompressionsfehler) auftreten.

Es sind Verfahren bekanntgeworden, diese Kompressionsfehler auf ein Minimum herabzusetzen oder gänzlich zu unterdrücken. Diese Verfahren können jedoch nicht so genau verwirklicht werden, daß Verfahren zur Impulskompression von
Radarimpulsen und Anordnung zur
Durchführung des Verfahrens

Anmelder:
Telefunken

Patentverwertungsgesellschaft m. b. H.,
Ulm/Donauj Elisabethenstr. 3

Als Erfinder benannt:

Dr. Ernst Kettel, Ulm/Donau

dauernd eine sehr hohe Unterdrückung der Kompressionsfehler erreicht würde.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ausgehend von dem beschriebenen Verfahren der Impulskompression, ein Verfahren anzugeben, bei dem die Nebemmpulse auf eine· nicht mehr störende Größe reduziert werden, so daß ein fast ideal komprimierter Empfangsimpüls erzielt wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß in der empfangsseitigen Ausgangsimpulsfölge der komprimierten Impulse durch Abtasten der Spannungswerte in der echofreien Umgebung eines Impulses eine Meßgröße als Maß für den Kompressionsfehler abgeleitet und diese einem ständig wirksamen, an sich bekannten automatischen Optimisator zugeführt wird, der das Enteernmgsfilter so einstellt, daß die Meßgröße zu einem Minimum wird.

Dabei ist es besonders günstig, das einstellbare Entzerrungsfflter gleichzeitig als frequenzabhängiges Läüfzeitfilter zur Impulskompression zu verwenden. Wenü es Schwierigkeiten macht, den direkt vom Sender auf den Empfänger gekommenden Impuls unverzerrt zü empfangen, kann ein künstlich um eine feste Zeitdauer verzögerter Impuls zur Messung des Kompfessiöüs'fehlerS dienern

Das erfiüduügsgemäße Verfahren soll im folgenden äü Hand der in den Fig. 3 und 4 dargestellten Anordnungen zur Durchführung des Verfahrens noch etwas näher erläutert werden.

Der Sendeimpuls V₁ wird in den Raum abgestrahlt und gelangt direkt und über die vorhandenen Reflektoren verzögert in einer Anordnung nach F i g. 3 auf den Eingang des Empfängers E, in dem er in bekannter Weise mittels eines frequenzabhängigen Laurzeitfilters komprimiert wird. Am Ausgang des Empfängers E ist die Folge der komprimierten Emp-

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Claims

fangsimpulse y2 abgreifbar, darunter der direkt den Empfänger erreichende Impuls. Die zeitliche Umgebung dieses komprimierten direkten Empfangsimpulses wird durch einen mittels Triggerimpulse T steuerbaren Schalter S unter Aussparung der Zeit, in welcher der komprimierte Hauptimpuls liegt, abgefragt. Die störenden Nebenimpulse gelangen dadurch vom Ausgang des Empfängers E auf den Eingang einer Anordnung Be zur Betragsbildung, die beispielsweise aus einem Doppelweggleichrichter bestehen kann. Das Ausgangssignal der Anordnung Be wird mittels eines GliedesM zur Mittelwertbildung zeitlich gemittelt. Es entsteht so eine Meßgröße 0, die ein Maß für die Nebenzipfel bei fehlerhafter Impulskompression ist. Diese Meßgröße ist Objektfunktion eines automatischen Optimisators Op, dessen Steuerausgänge X1... xn mit den Steuereingängen der Stellglieder eines einstellbaren Entzerrungsfilters verbunden sind, das in dem in der F i g. 3 dargestellten Ausführungsbeispiel gleichzeitig als frequenzabhängige Laufzeitfilter zur Impulskompression der Sendeimpulse dient. In der F i g. 4 ist ein Ausführungsbeispiel eines solchen einstellbaren Entzerrungsfilters für geträgerte Signale dargestellt. Es besteht aus einer Laufzeitkette T1... Tn _x mit Anzapfungen, die in zeithchen Abständen innerhalb der Laufzeitkette angebracht sind, die gleich oder kleiner als die reziproke Signalbreite sind. Die Zahl der Anzapfungen ist ungefähr gleich dem Kompressionsfaktor. Pro Anzapfung sind zwei einstellbare Bewertungsgliederai bzw. bt vorgesehen, die beispielsweise aus steuerbaren Potentiometern bestehen können. Deren Steuereingänge sind mit den Steuerausgängen Xj eines automatischen Optimisators verbunden. Über alle Bewertungsglieder (Xi und alle Bewertungsglieder bt wird getrennt summiert. Der Ausgang des mit den Bewertungsgliedern at verbundenen Summierghedes ist mit dem Eingang eines weiteren Summiergliedes direkt, der Ausgang des mit den Bewertungsgliedern bt verbundenen Summiergliedes ist über ein phasendrehendes Schaltelement H mit einem zweiten Eingang des SummiergKedes verbunden. Das Schaltelementflr bewirkt eine Hilbert-Transformation, d. h. eine gleichmäßige Phasendrehung um 90°, für einen weiten Spektralbereich. Dadurch wird die Summe!? gegenüber der Summet um 90° phasengedreht und darauf zur Summe A addiert. Am Ausgang des Summiergliedes erscheinen die komprimierten Empfangsknpulse. Mittels des Optimisators werden nun die Bewertungsglieder at bzw. bt so eingestellt, daß die störenden Nebenimpulse in der Umgebung des komprimierten Hauptimpulses auf eine nicht mehr störende Größe reduziert werden, so daß sich ein fast ideal komprimierter Empfangsimpuls ergibt. Patentansprüche:

1. Verfahren zur Impulskompression von Radarimpulsen, bei dem ein während der Impulsdauer in seiner momentanen Trägerfrequenz monoton veränderter Sendeimpuls empfangsseitig einem frequenzabhängigen Laufzeitfilter und zur Kompressionsfehlerunterdrückung einem Entzerrungsfilter zugeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß in der empfangsseitigen Ausgangsimpulsfolge der komprimierten Impulse durch Abtasten der Spannungswerte in der echofreien Umgebung eines Impulses eine Meßgröße als Maß für den Kompressionsfehler abgeleitet und diese einem ständig wirksamen, an sich bekannten automatischen Optimisator zugeführt wird, der das Entzerrungsfilter so einstellt, daß die Meßgröße zu einem Minimum wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das einstellbare Entzerrungsfilter gleichzeitig als frequenzabhängiges Laufzeitfilter verwendet wird.

3. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfängerausgang über einen steuerbaren, während der Beobachtungsdauer der Spannungswerte in der Umgebung des der Messung dienenden Impulses geschlossenen, sonst aber offenen Schalter (ß), eine Anordnung zur Betragsbildung (Be) sowie eine Anordnung zur Mittelwertbildung (M) mit dem Eingang des Optimisators (Op) verbunden ist, dessen Steuerausgänge mit den Steuereingängen der Stellglieder des einstellbaren Entzerrungsfilters verbunden ist.

4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Entzerrungsfilter aus einer Laufzeitkette (T₁) mit Anzapfungen besteht, bei der pro Anzapfung zwei einstellbare Bewertungsglieder (a_h b,) vorgesehen sind, die mit den Eingängen von zwei Summiergliedern (^₁ >

verbunden sind, welche die beiden Anteile der Bewertungsglieder getrennt addieren, daß mindestens ein phasendrehendes Schaltelement (H) vorgesehen ist, welches die beiden Summen in Quadratur zueinander setzt und daß ein weiteres

Summierglied (^₂) vorgesehen ist, welches die beiden in Quadratur zueinander stehenden Summen addiert.

In Betracht gezogene Druckschriften:

USA.-PatentschriftNr. 3150368;

Proceedings of the IEEE, 52 (1964), 4 (April), S. 377 bis 389;

A.A.Feldbaum, Rechengeräte in automatischen Systemen, München, 1962, S. 315.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen