DE1256276B

DE1256276B - Radarempfaenger mit einer Anordnung zur Unterdrueckung von Stoervideosignalen

Info

Publication number: DE1256276B
Application number: DEC24041A
Authority: DE
Inventors: Guy Le Parquier
Original assignee: CSF Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1960-05-04
Filing date: 1961-05-03
Publication date: 1967-12-14
Also published as: US3185983A; FR1268486A

Description

DEUTSCHES MTtWP PATENTAMT

AUSLEGESCHKIFT DeutscheKl.: 21 a4- 48/63

Nummer: 1 256 276

Aktenzeichen: C 24041IX d/21 a4

^ 256 276 Anmeldetag: 3.Mail961

Auslegetagi 14. Dezember 1967

Die Erfindung bezieht sich auf eine Radaranordnung zur Unterdrückung von Störvideosignalen, deren Dauer von derjenigen der Sendeimpulse abweicht.

Es sind Radarempfänger bekannt, bei denen die Unterdrückung der Störvideosignale in den auf die Videofrequenz umgesetzten Empfangssignalen durch einen Impulslängediskriminator erfolgt, der alle Videosignale unterdrückt, deren Dauer nach oben oder unten von der bekannten Dauer der Nutzechos abweicht. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, daß die Dauer von beabsichtigten oder unbeabsichtigten Störsignalen im allgemeinen von der Dauer der Radarimpulse verschieden ist. Diese Störunterdrükkung ist aber offensichtlich nur dann wirksam, wenn die Nutzsignale am Empfängereingang noch nicht in den Störsignalen untergegangen sind.

Es sind andererseits Antennenanordnungen und Empfangsschaltungen bekannt, welche beim Vorhandensein einer einzigen aktiven oder passiven Strahlungsquelle ein Signal liefern, das unabhängig von der Empfangssignalstärke nur vom Zielpeilwinkel abhängig ist. Das bekannteste Beispiel hierfür sind die nach dem Summe-Differenz-Verfahren arbeitenden Monopulsantennenanordnungen und -kombinationsschaltungen, bei denen der Quotient aus der Differenz und der Summe zweier Empfangssignale gebildet wird. Das so gebildete Signal ist dann ein Maß für die Richtung der Strahlungsquelle in bezug auf die Antennenachse.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines Radarempfängers der eingangs angegebenen Art, der auch dann noch eine Anzeige für das Vorhandensein eines Ziels liefert, wenn die Nutzechos in den Störsignalen untergegangen sind, insbesondere wenn der Störsender moduliert ist, solange die Störstrahlungsquelle und das Ziel in verschiedenen Richtungen, bezogen auf die Antennenachse, liegen.

Nach der Erfindung wird dies erreicht durch die Verwendung einer an sich bekannten Monopulsantennenanordnung und -kombinationsschaltung, welche ein beim Vorhandensein eines einzigen Zieles oder einer einzigen Strahlungsquelle unabhängig von der Empfangssignalstärke nur vom Zielpeilwinkel abhängiges Signal, beispielsweise den Quotienten aus der Differenz und der Summe zweier Empfangssignale, bildet, sowie durch einen zwischen die Kombinationsschaltung und die Anordnung zur Unterdrückung der Störvideosignale eingeschalteten Zweiwegegleichrichter.

Beim Erfindungsgegenstand werden die sonst zur Richtungsortung benutzten besonderen Signale der Radarempfänger mit einer Anordnung
zur Unterdrückung von Störvideosignalen

Anmelder:

Compagnie Generale de Telegraphie sans Fil,
Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz und Dr. rer. nat. G. Hauser,
Patentanwälte,

München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:
Guy Ie Parquier, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 4. Mai 1960 (826165)

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Monopulsantennenanordnung und -kombinationsschaltung zur Störunterdrückung verwertet. Dabei wird die Tatsache ausgenutzt, daß das Nutzecho einerseits und das Störsignal andererseits, wenn sie allein vorhanden sind, unabhängig von der Empfangsfeldstärke jedes dieser Signale, nur dann Signale gleicher Größe am Ausgang der Kombinationsschaltung ergeben, wenn sie aus der gleichen Richtung kommen, während in allen anderen Fällen die entsprechenden Ausgangssignale der Kombinationsschaltung verschieden groß sind. Dabei ist, wieder unabhängig von der Empfangsfeldstärke, das Ausgangssignal größer, das dem Empfangssignal entspricht, das aus der näher bei der Antennenachse liegenden Richtung kommt. Wenn dagegen ein Nutzecho und ein Störsignal gleichzeitig vorhanden sind und aus verschiedenen Richtungen kommen, ist das Ausgangssignal der Kombinationsschaltung von den Ausgangssignalen verschieden, das jedes dieser Empfangssignale für sich allein ergeben würde. Wenn also im Verlauf eines längeren Störsignals ein Nutzecho aus einer anderen Richtung als das Störsignal eintrifft, ergibt sich im Ausgangssignal der Kombinationsschaltung ein Sprung, der im Sinne einer Vergrößerung oder Verkleinerung gerichtet ist, je nachdem, ob die Richtung des Nutzechos näher

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bei der Antennenachse liegt als die Richtung des Störsignals oder weiter von der Antennenachse ab liegt. Die Größe des Sprunges ist nur von dem Richtungsunterschied abhängig, nicht dagegen von den absoluten Empfangsfeldstärken. Insbesondere tritt der Sprung auch noch dann auf, wenn das Nutzecho so schwach ist, daß es normalerweise in dem Störsignal untergegangen wäre. Durch den Zweiwegegleichrichter wird dem Sprung eine bestimmte Richtung erteilt, so daß die Anordnung zur Unterdrückung der Störvideosignale ein das Vorhandensein des Nutzechos anzeigendes Signal liefert.

Der erfindungsgemäße Radarempfänger liefert also auch dann eine Anzeige für das Vorhandensein eines Nutzechos, wenn das Nutzecho normalerweise schon in dem Störsignal untergegangen wäre, vorausgesetzt, daß Ziel und Störsignalquelle nicht in der gleichen Richtung liegen. Diese Anzeige besagt jedoch nur, daß ein Nutzziel in dem vom Strahlungsdiagramm der Antennenanordnung erfaßten Raumwinkel vorhanden ist; eine genaue Richtungsbestimmung, wie sie bei ungestörtem Echosignal mit dem besonderen Ausgangssignal der Monopulsantennenanordnung und -kombinationsschaltung möglich wäre, kann nicht mehr vorgenommen werden.

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber erläutert. Darin zeigt

F i g. 1 das Blockschaltbild eines Radarempfängers nach der Erfindung und

F i g. 2 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Anordnung von Fig. 1.

Fig. 1 zeigt die Kombinationsschaltung 1 eines Monopulsradargeräts. Sie ist mit Eingängen 2, 3 versehen, denen Hochfrequenzsignale a bzw. b zugeführt werden, welche von zwei einfachen oder komplexen Abschnitten des Monopulsantennensystems eingefangen worden sind.

Bei Vorhandensein einer einzigen Strahlungsquelle liefert die Kombinationsschaltung 1 am Ausgang 4 ein Signal Q, das im wesentlichen nur von der Richtung der Strahlungsquelle in bezug auf ein mit dem Antennensystem des Radargeräts verbundenes Bezugssystem, nicht dagegen von der Empfangsfeldstärke der Hochfrequenzsignale a und b abhängig ist.

Monopulsantennenanordnungen zur Lieferung der Signale a und b sowie Kombinationsschaltungen, mit denen aus den Signalen a und b ein derartiges Signal Q erhalten werden kann, sind bekannt. Es kann sich dabei beispielsweise um die nach dem Summe - DhTerenz - Prinzip arbeitenden Monopulsradargeräte handeln, bei denen ein Videofrequenzsignal Q geliefert wird, das die Ablage der Zielrichtung von einer Symmetrieebene der Antenne ausdrückt.

Das Signal Q entspricht dann dem Aus-

A D

druck K , wobei A und B die Amplituden A -τ B

der Signale a bzw. b sind, die von zwei symmetrisch zu dieser Ebene liegenden Abschnitten des Antennensystems geliefert werden, während K eine Konstante ist. Es können auch ein Antennensystem und ein Empfänger nach Art eines Phasen-Monopulsradargeräts Verwendung finden. Natürlich handelt es sich hierbei nur um Beispiele. Grundsätzlich kann jede solche Empfangsanordnung Verwendung finden, die ein Signal Q liefert, das die zuvor angegebenen Bedingungen erfüllt.

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Es sei hier als Beispiel angenommen, daß das Antennensystem und die Kombinationsschaltung 1 entsprechend dem Summe-Differenz-Prinzip ein Signal Q liefern, das im wesentlichen dem Wert A + B proportional ist.

An den Ausgang 4 ist ein Zweiwegegleichrichter 5 angeschlossen, dem ein Impulslängendiskriminator 6 nachgeschaltet ist.

An den Ausgang des Impulslängendiskriminators 6 ist ein Anzeigegerät 7 angeschlossen.

Der Zweiwegegleichrichter 5 ist so ausgeführt, daß er den Ausgangssignalen der Kombinationsschaltung 1 eine bestimmte Polarität erteilt. Er kann beispielsweise in an sich bekannter Weise zwei parallele Kanäle enthalten, die an einen gemeinsamen Eingang und einen gemeinsamen Ausgang angeschlossen sind, wobei einer der Kanäle einen ersten Gleichrichter enthält, während der andere Kanal eine Polaritätsumkehrschaltung und einen in der gleichen Richtung wie der erste Gleichrichter angeschlossenen zweiten Gleichrichter enthält. Die Polaritätsumkehrschaltung kann beispielsweise ein Verstärker mit der Verstärkung — 1 sein.

F i g. 2 zeigt das Strahlungsdiagramm der Monopulsantennenanordnung, das aus zwei Keulen besteht, welche wie die zugehörigen Signale mit a und b bezeichnet sind. Bei dem dargestellten Beispiel ist angenommen, daß die beiden Keulen symmetrisch zu einer Ebene mit der Schnittlinie 0-u liegen, wobei O der Schnittpunkt der Achsen O-V_i und O-V₂ der beiden Keulen ist. Diese beiden Keulen entsprechen den beiden Abschnitten des Antennensystems, die zuvor erwähnt worden sind. Bei diesem Beispiel dreht sich das gesamte Empfangsdiagramm um eine Achse, die im Punkt O senkrecht zur Zeichenebene steht.

Diese Anordnung arbeitet in folgender Weise: Es sei unter Bezugnahme auf F i g. 2 angenommen, daß sowohl eine Störquelle P als auch ein Ziel C vorhanden sind, die beide in dem Empfangsdiagramm der Antenne liegen. Ferner sei angenommen, daß die Quelle P entweder ein kontinuierliches Signal oder diskontinuierliche Signale aussendet.

Andererseits schickt das Ziel reflektierte Impulse zurück, die d^en Sendeimpulsen entsprechen, welche bei dem gezeigten Beispiel nach dem bekannten Monopulsverfahren durch die gesamte Antennenanordnung ausgesendet werden. Wie bereits erwähnt wurde, ist die Kombinationsschaltung 1 so aufgebaut, daß beim Vorhandensein einer einzigen (primären oder reflektierenden) Strahlungsquelle S der Pegel der Signale Q im wesentlichen unabhängig von der Größe und somit insbesondere auch unabhängig von jeder Modulation der empfangenen Signale ist. Er hängt im wesentlichen nur von der Winkelstellung der Geraden O-S in bezug auf die Symmetrieebene des Antennensystems ab.
Für den Fall, daß Signale nur von der Störquelle P ausgesendet werden, entspricht die maximale Dauer des Signals Q_p (für den Fall einer kontinuierlichen Sendung) der Zeitdauer der Abtastung der Quelle durch das Empfangsdiagramm; die Amplitude dieses Signals wird mit Niederfrequenz nur in Abhängigkeit von der Winkelstellung der Geraden O-P in bezug auf die Symmetrieebene moduliert bei feststehender Quelle, also in Abhängigkeit von der Abtastbewegung der Antenne. Die Schwankungen der Winkelstellung

Claims

der Geraden O-P infolge der Eigenbewegung der Quelle P, falls diese beweglich ist, sind im allgemeinen langsam gegen die Antennenbewegung.
Das Signal Q_p hat den Wert

A_p+ B_p

Für den Fall, daß Signale nur von dem Ziel C kommen, das keine autonome Strahlungsquelle ist, sondern lediglich Echoimpulse zurücksendet, ist das Signal Q_c kurz, wobei seine Dauer gleich derjenigen eines Radarimpulses ist:

η __ A_c — B_c *° A_c + B_c

Beim gleichzeitigen Vorhandensein der Quelle P und des Zieles C erhält man am Ausgang 4 der Empfangsanordnung 1 im Augenblick des Empfangs eines von dem Ziel zurückgesandten Echos ein Signal

_ A_c-B_e + A_n

B_n

A_c+ B_c+ A_p + B_p

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Dieses Signal zeigt oifensichtlich nicht mehr die Ablage des Zieles von der Bezugsebene an. Es ist jedoch sowohl von dem Signal Q_p als auch von dem Signal Q_c verschieden.

Da dieses Signal Q_p+C sehr kurz gegenüber der Niederfrequenzmodulation ist, welche dem Signal Q_p anhaftet, kann es wie eine impulsförmige Schwankung angesehen werden, der die Amplitude des Signals Q_p im Augenblick des Empfangs eines Echosignals unterworfen ist, so daß es als Anzeige für das Vorhandensein eines Zieles in dem vom Strahlungsdiagramm erfaßten Raumwinkel ausgewertet werden kann.

Zu diesem Zweck wird das am Ausgang 4 der Kombinationsschaltung 1 auftretende Signal Q, das bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel ein Videofrequenzsignal ist, das entweder positiv oder negativ sein kann, dem Zweiwegegleichrichter 5 zugeführt, welcher die Gleichrichtung dieses Signals bewirkt.

Der Impulslängendiskriminator 6 bekannter Art läßt nur die impulsförmigen Schwankungen durch, deren Dauer gleich derjenigen der Echosignale ist, während er die unerwünschten Komponenten, insbesondere die durch die Antennenabtastung verursachte sehr niederfrequente Komponente beseitigt. Das Ausgangssignal des Impulslängendiskriminators wird dem bei 7 dargestellten Oszillographen oder einem sonstigen Anzeigegerät zugeführt.

Wenn die Quelle P unstetige Störsignale aussendet, werden die Signale Q_c, die den Echoimpulsen entsprechen, welche während der die unstetigen Störsignale trennenden Intervalle empfangen werden, natürlich ebenfalls von dem Impulslängediskriminator 6 ausgesondert und dem Anzeigegerät 7 zugeführt.

Die beschriebene Anordnung ergibt einen besonders wirksamen Schutz gegen Störstrahlungsquellen, die kontinuierliche oder verhältnismäßig lange Signale aussenden. Diese Wirkung wird erreicht, solange die Störsignale nicht in der Weise zerhackt sind, daß die Signale Q_p einerseits von den Signalen Q_P+C und Q_c andererseits nicht mehr unterschieden werden können.

Patentanspruch:

Radarempfänger mit einer Anordnung zur Unterdrückung von Störvideosignalen, deren Dauer von derjenigen der Sendeimpulse abweicht, gekennzeichnet durch die Verwendung einer an sich bekannten Monopulsantennenanordnung und -kombinationsschaltung, welche ein beim Vorhandensein eines einzigen Zieles oder einer einzigen Strahlungsquelle unabhängig von der Empfangssignalstärke nur vom Zielpeilwinkel abhängiges Signal, beispielsweise den Quotienten aus der Differenz und der Summe zweier Empfangssignale, bildet, sowie durch einen zwischen die Kombinationsschaltung und die Anordnung zur Unterdrückung der Störvideosignale eingeschalteten Zweiwegegleichrichter.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentschrift Nr. 879 404:,,

deutsche Auslegeschrift Nr. 1 067 090;

britische Patentschrift Nr. 827 352;

D. R. Rhodes, introduction to monopulse«, New York—Toronto—London 1959, S. 51, 57, 59 bis 62.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

709 708/139 12.67 & Bundesdruckerei Berlin