DE1259973B - Radarempfaenger mit mehreren Empfangskanaelen fuer verschiedene Hoehenwinkel - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. Cl.:

GOIs

Deutsche KL: 21 a4 - 48/63

Nummer: 1259 973

Aktenzeichen: C 29601IX d/21 a4

Anmeldetag: 9. April 1963

Auslegetag: !.Februar 1968

Die Erfindung bezieht sich auf einen Radarempfänger mit mehreren Empfangskanälen, die jeweils einem von mehreren Richtstrahlbündeln entsprechen, deren Achsen verschiedene Höhenwinkel haben, mit wenigstens einer logischen. Schaltung, deren Eingänge von wenigstens einem Teil der Empfangskanäle gespeist werden und die in Abhängigkeit von den ihr zugeführten Signalen Steuerspannungen erzeugt, und mit Torschaltungen, die in wenigstens einige der Empfangskanäle gelegt sind und von den Steuerspannungen zur Unterdrückung unerwünschter Echosignale betätigt werden.

Bei bekannten Radarempfängern dieser Art wird die Steuerspannung in Abhängigkeit von der Feststellung einer Amplitudendifferenz in den Empfangs-Signalen der angeschlossenen Empfangskanäle erzeugt, damit Störungszeichen (»Clutter«) unterdrückt werden. Da diese Störungszeichen vorherrschend in den unteren Richtstrahlbündeln auftreten, werden sie dadurch festgestellt, daß ein Amplitudenvergleich zwischen den Ausgangssignalen des dem obersten Richtstrahlbündel und des dem untersten Richtstrahlbündel zugeordneten Empfangskanals durchgeführt wird. Wenn dieser Amplitudenvergleich ergibt, daß keine Störungszeichen der betreffenden Art vorhanden sind, werden die Ausgangssignale der den untersten beiden Richtstrahlbündeln zugeordneten Empfangskanäle über eine Torschaltung unverändert übertragen. Wenn dagegen der Amplitudenvergleich das Vorhandensein von Störungszeichen dieser Art anzeigt, werden die Ausgangssignale dieser beiden den untersten Richtstrahlbündeln zugeordneten Empfangskanäle über eine andere Torschaltung zu einer Subtraktionsschaltung übertragen, in der sie voneinander subtrahiert werden. Das Ausgangssignal der Subtraktionsschaltung wird dann mit dem Ausgangssignal der dem obersten Richtstrahlbündel zugeordneten Empfangsschaltung zu den Anzeigegeräten übertragen.

Bei diesem bekannten Radarempfänger arbeitet die logische Schaltung also nicht auf Grund des Vorhandenseins oder Fehlens bestimmter Eingangssignale, also des Auftretens bestimmter Signalkombinationen, sondern auf Grund eines Amplitudenvergleichs, der dauernd zwischen den gleichen Signalen durchgeführt wird. Das Ergbenis des Amplitudenvergleichs bewirkt auch keine vollständige Sperrung von einem oder mehreren Empfangskanälen, sondern eine unterschiedliche Verarbeitung der Signale, die von den Empfangskanälen stammen, welche den beiden tiefsten Richtstrahlbündeln zugeordnet sind.

Bei einem anderen bekannten Radarempfänger mit Radarempfänger mit mehreren Empfangskanälen für verschiedene Höhenwinkel

Anmelder:

CSF-Compagnie Generale de Telegraphie

sans FiI, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. E. Prinz, Dr. rer. nat. G. Hauser
und Dipl.-Ing. G. Leiser, Patentanwälte,
8000 München-Pasing, Ernsbergerstr. 19

Als Erfinder benannt:
Roland Carre,
Jean Robert, Paris

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 10. April 1962 (893 914)

mehreren Höhenwinkel-Richtstrahlbündeln erfolgt die Unterdrückung von unerwünschten Bodenechos durch die lichtelektrische Abtastung einer Scheibe, auf der unmittelbar das Schirmbild der unerwünschten Bodenechos in Form von lichtdurchlässigen bzw. lichtundurchlässigen Stellen aufgetragen ist. Diese Scheibe dreht sich synchron mit der Antenne, und die Abtastung der entsprechenden Stellen der Scheibe bewirkt die Löschung der Darstellung auf dem Schirm der Kathodenstrahlröhre. Eine solche Anordnung kann nur zur Unterdrückung von stets gleichbleibenden Störsignalen verwendet werden, und für jede Änderung der zu unterdrückenden Störsignale muß eine eigene Scheibe gefertigt werden. Diese Lösung ist daher bereits für die Unterdrückung von festen Bodensignalen sehr umständlich, für die Unterdrükkung bestimmter sporadisch auftretender Echosignale jedoch völlig ungeeignet.

Schließlich ist es bekannt, zur wahlweisen Unterdrückung der Seitenzipfel einer Richtantenne zwei Hilfsantennen vorzusehen, deren Signale wahlweise zu dem Signal der Hauptantenne addiert oder von diesem subtrahiert werden. Das Kriterium für die Wahl zwischen diesen beiden Möglichkeiten ist die Entfernung des Ziels. Es findet dabei jedoch weder

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eine Unterscheidung . der mit verschiedenen Rieht- festen oder zur Berechnung der Höhe unbrauchbaren

strahlbündeln erhaltenen Kombinationen von Έχαρ- Echos.

fangssignalen noch eine vollständige Sperrung von Ein dreidimensionales Radargerät soll im wesent-

einem oder von mehreren Empfangskanälen statt. liehen die Höhe der Ziele zugleich mit den üblichen

Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zu- 5 Daten, nämlich Azimut und Entfernung, liefern, gründe, bei einem Radarempfänger der eingangs an- Zu diesem Zweck können zwei Arten von Radargegebenen Art zu verhindern, daß beim gleichzeitigen geräten verwendet werden: solche mit schwingendem Auftreten von Echosignalen von mehreren Rieht- Bündel und solche mit mehreren gleichzeitigen Bünstrahlbündeln unerwünschte Echosignale ausgewertet dem. Wenn man eine große Informationshäufigkeit werden oder eine falsche Höhenberechnung erfolgt. io über alle Ziele wünscht, muß man im allgemeinen ein

Nach der Erfindung wird dies dadurch erreicht, Radargerät mit gleichzeitigen Bündeln verwenden, daß jede logische Schaltung so ausgeführt ist, daß sie Ein solches Radargerät kann in mehreren Richnur auf das Vorhandensein oder Fehlen von Emp- tungen mehr oder weniger gleichzeitig strahlen. Sem fangssignalen in den mit ihren Eingängen verbünde- Diagramm ist einer Gruppe von Bündeln äquivalent, nen Empfangskanälen unabhängig von deren Größe 15 wie als Beispiel in Fig. 1 dargestellt ist. anspricht und die von ihr erzeugte Steuerspannung In dieser Darstellung sind die verschiedenen Büneiner in Abhängigkeit von den zu unterdrückenden del mit den Buchstaben A bis G in Richtung wachunerwünschten Echosignalen vorbestimmten logischen sender Höhenwinkel bezeichnet. Verknüpfung ihrer binären Eingangssignale entspricht. Wenn ein Ziel in einem einzigen Bündel erscheint, Die erfindungsgemäße Lösung ergibt die Wirkung, 20 kann seine Höhe aus der dadurch erhaltenen groben daß bestimmte Empfangskanäle beim Auftreten von Höhenwinkelinformation und der Entfernung berechbestimmten Kombinationen von Empfangssignalen in net werden.

den verschiedenen Empfangskanälen vollständig ge- Die Anordnung kann in mehrfacher Hinsicht versperrt werden. Die Wahl dieser Kombination ist da- bessert werden, insbesondere dadurch, daß, wie bei bei völlig beliebig und kann entsprechend den herr- 25 dem in F i g. 1 dargestellten Fall, Bündel angewendet sehenden Betriebsbedingungen jeweils so erfolgen, werden, die sich gegenseitig überlappen, wobei ein daß bestimmte unerwünschte Echosignale unterdrückt Rechengerät den Höhenwinkel als Funktion der auf werden. Beispielsweise ist es unter bestimmten Be- den verschiedenen Kanälen empfangenen Leistungen triebsbedingungen bei sieben Richtstrahlbündeln mög- anzeigt.

lieh, starke Bodenechos, welche in die höheren Bün- 30 Ein solches Rechengerät liefert jedoch normalerdel über deren Sekundärzipfel eindringen und damit weise eine richtige Anzeige nur unter gewissen Bezu einer falschen Höhenwinkelanzeige führen können, dingungen, welche beispielsweise dann nicht mehr dadurch zu unterdrücken, daß die logischen Schal- erfüllt sind, wenn ein Echo mit einer nicht vernachtungen sämtliche Empfangskanäle sperren, wenn lässigbaren Amplitude auf einer Zahl von Kanälen Empfangssignale im ersten und im fünften Empfangs- 35 empfangen wird, die über einem Grenzwert liegt, kanal oder im ersten und im sechsten Empfangskanal Vor allem kann die Berechnung durch das Vorgleichzeitig auftreten; oder es können Festzielechos handensein von Sekundärzipfehl der verschiedenen von Zielen mit !deinem Höhenwinkel dadurch unter- strahlenden Elemente verfälscht werden, von denen drückt werden, daß die ersten drei Empfangskanäle in F i g. 1 nur die Hauptkeulen dargestellt sind, gesperrt werden, wenn Empfangssignale gleichzeitig 40 In Fig. 2 sind die Strahlungsdiagramme in rechtim ersten und im dritten Empfangskanal, nicht da- winkligen Koordinaten dargestellt, wobei deren gegen im vierten Empfangskanal auftreten. Höhenwinkel auf der Abszisse im wachsenden Sinn

Die jeweilige logische Verknüpfung ebenso wie.die nach links aufgetragen ist. In dieser Darstellung sind Verbindung der Ausgänge der logischen Schaltungen die vollständigen Diagramme der Bündel E und F mit den Steuereingängen der Torschaltungen wird 45 mit ihren Sekundärzipfeln gezeigt, während die Diaentsprechend den jeweils zu unterdrückenden uner- gramme der anderen Bündel der Deutlichkeit wegen wünschten Echosignalen auf Grund theoretischer Er- nur skizziert sind.

wägungen oder empirisch bestimmt. Die angegebene Es ist offensichtlich, daß ein starkes Echo eines

Ausbildung der logischen Schaltungen ermöglicht es, Ziels mit geringem Höhenwinkel, das beispielsweise

eine beliebige Zahl von Empfangssignalen in beliebi- 50 über einen Sekundärzipfel des Bündels E aufgenom-

ger Weise miteinander zu verknüpfen und zur Unter- men wird, am Ausgang des Empfangskanals, welcher

drückung verschiedenartiger Echosignale auch eine von dem entsprechenden Antennenabschnitt gespeist

beliebige Zahl von logischen Schaltungen vorzusehen, wird, das gleiche Signal ergibt wie ein schwächeres

welche die gleichen oder verschiedene Torschaltun- Echo eines Ziels mit größerem Höhenwinkel, das

gen steuern können. Dadurch ergibt sich eine außer- 55 über die Hauptkeule dieses Bündels aufgenommen

ordentliche Vielseitigkeit und Anpassungsfähigkeit an wird. Das Rechengerät ist aber im allgemeinen so

sehr verschiedene Aufgaben unter den jeweils herr- ausgeführt, daß es unter der Annahme richtig arbei-

schenden Betriebsbedingungen. tet, daß ein Echo über die Hauptkeule des jeweils

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung bei- erregten Kanals empfangen worden ist.

spielshalber erläutert. Darin zeigt 60 Diese Beispiele zeigen, daß die erfindungsgemäße

Fig. 1 das vertikale Strahlungsdiagramm einer Maßnahme vorteilhaft ist, die Empfangskanäle in

Antenne mit mehreren Höhenwinkel-Strahlungsbün- bestimmten Fällen zu sperren, von denen die zuvor

dein unter Vernachlässigung der Sekundärzipfel der angegebenen nur als Beispiele anzusehen sind, näm-

verschiedenen Bündel, lieh in Fällen, in welchen diese Empfangskanäle dem

F i g. 2 ein Diagramm zur Darstellung der Sekun- 65 Rechengerät Daten liefern würden, die zur Anzeige

därzipfel von einigen der Bündel von Fig. 1 und eines falschen Höhenwinkels führen wurden, denn

F i g. 3 das Blockschaltbild einer nach der Erfin- eine fehlende Anzeige ist einer falschen Anzeige vor-

dung ausgeführten Anordnung zur Beseitigung der zuziehen.

Andererseits ist es auch vorteilhaft, nach Möglichkeit Echos zu beseitigen, von denen aus der Art ihrer Aufnahme über die verschiedenen Bündel vernünftigerweise geschlossen werden kann, daß es sich um uninteressante Echos, beispielsweise Bodenechos handelt. In diesem Fall werden die Kanäle gesperrt, welche die entsprechenden Echos übertragen.

Es ist schließlich zu bemerken, daß gewisse Echos aus den beiden zuvor angegebenen Gründen zugleich beseitigt werden müssen, d. h., daß sie einerseits zu einer falschen Höhenwinkelanzeige führen würden und andererseits von uninteressanten Zielen stammen.

Die zu wählenden Kriterien hängen offensichtlich von der Antennenanordnung, dem Rechengerät und der Aufstellung des Radargeräts ab. Sie ergeben sich aus dem gesunden Menschenverstand und/oder der Erfahrung.

Bei dem nachstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel ist angenommen, daß die Antennenanordnung Diagramme der in F i g. 1 und 2 dargestellten Art aufweist, wobei für die Sperrung von allen oder einem Teil der Empfangskanäle folgende Kriterien gewählt sind:

1. Kriterium: Das gleichzeitige Vorhandensein eines Echos in den Kanälen der Bündelt und E oder A und F kann als Anzeige für ein starkes Bodenecho (also ein uninteressantes Echo) angesehen werden, welches in die höheren Bündel über deren Sekundärzipfel eindringt (also zu einer falschen Höhenwinkelanzeige führen kann). Bei dem angegebenen Beispiel sind in Verbindung mit dem Bündel A die Bezugsbündel E und F und nicht das Bündel G gewählt worden, da die Sekundärzipfel von G nicht genügend flach gestreckt sind und außerdem die Erfahrung gezeigt hat, daß bei einer Anordnung der betrachteten Art ein Flugzeug niemals gleichzeitig Echos in mehr als vier Kanälen hervorruft. Die Beseitigung derartiger Echos erfordert praktisch die Sperrung der Empfangskanäle sämtlicher Bündel.

2. Kriterium: Das gleichzeitige Vorhandensein eines Echos in den Kanälen der Bündelt und C, aber nicht in dem Kanal des Bündels D kann als Anzeige für ein Echo angesehen werden, das von einem feststehenden (also uninteressanten) Objekt mit geringem Höhenwinkel stammt, wenn die Entfernung dieses Objekts weniger als 50 km beträgt. In diesem Fall ist nur die Sperrung der den Bündeln A, B und C entsprechenden Empfangskanäle erforderlich (da anzunehmen ist, daß der Kanal B erregt ist, wenn die Kanäle A und C erregt sind). Andererseits wurde bei einer Anordnung der betrachteten Art festgestellt, daß ein in den gleichen Kanälen erscheinendes Echo, das jedoch von einem Ziel in einer Entfernung von mehr als 50 km stammt, oft von einem Flugzeug stammen kann. Ferner wurde festgestellt, daß Flugzeugechos manchmal in den Kanälen A, B, C und D gemeinsam empfangen wurden.

F i g. 3 zeigt die erfindungsgemäße Schaltung, die entsprechend den zuvor angegebenen Voraussetzungen aufgebaut ist.

In dieser Darstellung sind die Empfänger A, B .. .G dargestellt, welche die Videosignale abgeben, die der Echos entsprechen, welche über die mit den entsprechenden Buchstaben bezeichneten Bündel empfangen worden sind. Die Ausgänge der Empfänger A bis G sind mit den Signaleingängen von sieben Torschaltungen verbunden, welche mit den kleinen Buchstaben α bis g entsprechend den großen Buchstaben A bis G bezeichnet sind. Jede der Torschaltungen d, e, f und g weist einen zweiten Eingang auf, der als Steuereingang dient, wobei die Torschaltung nur dann für den Durchgang des Signals geöffnet ist, wenn dieser Eingang erregt ist. Jede der Torschaltungen a, b und c besitzt einen zweiten und einen dritten Eingang, welche als Steuereingänge dienen, wobei die Torschaltung nur dann geöffnet ist, wenn diese Eingänge gleichzeitig erregt sind.

Die Ausgänge der Schaltungen E und F sind ferner mit den beiden Eingängen einer Oder-Schaltung 1 verbunden, die nur dann ein Ausgangssignal liefert, wenn wenigstens einer der beiden Eingänge erregt ist..

Der Ausgang der Oder-Schaltung 1 und der Ausgang des Empfängers A sind mit den beiden Eingängen einer Und-Schaltung 2 verbunden, die nur dann ein Ausgangssignal liefert, wenn ihre beiden Eingänge gleichzeitig erregt sind.

Man erhält also am Ausgang der Schaltung 2 nur dann ein Signal, wenn gleichzeitig ein Echo an den Ausgängen der Schaltungen A und E oder der Schaltungen A und F erscheint (1. Kriterium).

Der Ausgang der Schaltung 2 speist eine Quantisierungsschaltung 3, die das ihr zugeführte Eingangssignal verstärkt und einer Basisbeschneidung (Unterdrückung des unter einem bestimmten Schwellwert liegenden Teils) sowie einer Begrenzung unterwirft. Das Ausgangssignal der Quantisierungsschaltung 3 wird einer Umkehrschaltung 4 zugeführt, die nach Art der bei Rechengeräten verwendeten Umkehrschaltungen ausgeführt ist und die logische Funktion der Negation durchführt, d. h. ein Ausgangssignal liefert, wenn ihr Eingangssignal den Wert Null hat, während sie kein Ausgangssignal liefert, wenn ihr Eingangssignal von Null verschieden ist. Der Ausgang der Umkehrschaltung 4 liefert also nur dann ein Signal, wenn die Bedingungen des 1. Kriteriums nicht erfüllt sind; das Ausgangssignal der Umkehrschaltung 4 ist also ein »Erlaubnissignal«. Der Ausgang der Umkehrschaltung 4 ist parallel mit den zweiten Eingängen der Torschaltungen α bis g verbunden.

Somit ist zu erkennen, daß die Ausgangssignale eines beliebigen Empfängers A bis G durch die entsprechende Torschaltung nicht hindurchgehen können, wenn der Fall des 1. Kriteriums zutrifft.

Eine Koinzidenzschaltung 5 mit vier Eingängen liefert ein Ausgangssignal nur dann, wenn ihre vier Eingänge gleichzeitig erregt sind. Die beiden ersten Eingänge dieser Schaltung sind an die Ausgänge der Empfänger v4 und C angeschlossen.

Der Ausgang des Empfängers D speist eine Quantisierungsschaltung 6, auf die eine Umkehrschaltung 7 folgt (die von gleicher Art wie die Quantisierungsschaltung 3 und die Umkehrschaltung 4 sind). Der Ausgang der Umkehrschaltung 7, der nur dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn der Kanal D nicht erregt ist, ist mit dem dritten Eingang der Schaltung 5 verbunden.

Schließlich ist ein Generator 8 vorgesehen, der an seinem Eingang die Radarsynchronisationsimpulse empfängt und Rechtecksignale abgibt, deren Dauer gleich der Radarzeit ist, die einer Entfernung von 50 km entspricht (Dauer des Hin- und Rücklaufs eines Impulses zwischen dem Radargerät und einem Objekt in einer Entfernung von 50 km). Diese Rechtecksignale werden dem vierten Eingang der Schaltung 5 zugeführt, die somit schließlich nur dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn ein Echo über die Bün-

del A und C, aber nicht über das Bündel D aufgenommen worden ist und von einem Objekt stammt, das weniger als 50 km entfernt ist (2. Kriterium).

Der Ausgang der Schaltung 5 speist eine Quantisierungsstufe 9 und eine anschließende Umkehrschaltang 10, die von der zuvor angegebenen Art sind. Der Ausgang der Umkehrschaltung 10 liefert also ein Erlaubnissignal, wenn die Bedingungen des 2. Kriteriums nicht erfüllt sind. Dieser Ausgang der Umkehrschaltung 10 ist parallel mit den drei Eingängen der Torschaltungen a, b und c verbunden.

Die Torschaltungen a, b und c sperren also die Ausgangskanäle der Empfänger .4, B und C, wenn die Bedingungen des 1. und/oder des 2. Kriteriums erfüllt sind.

Die Torschaltungen d, e, f und g sperren die Ausgangskanäle der Empfänger D, E, F und G, wenn die Bedingungen des 1. Kriteriums erfüllt sind. Die Ausgänge der Torschaltungen α bis g sind mit den entsprechenden Eingängen des. Höhenrechengeräts und/ oder Überwachungsschaltungen verbunden.

Claims (4)

Patentansprüche:

1. Radarempfänger mit mehreren Empfangskanälen, die jeweils einem von mehreren Richtstrahlbündeln entsprechen, deren Achsen verschiedene Höhenwinkel haben, mit wenigstens einer logischen Schaltung, deren Eingänge von wenigstens einem Teil der Empfangskanäle gespeist werden und die in Abhängigkeit von den ihr zugeführten Signalen Steuerspannungen erzeugt, und mit Torschaltungen, die in wenigstens einige der Empfangskanäle gelegt sind und von den Steuerspannungen zur Unterdrückung unerwünschter Echosignale betätigt werden, dadurch gekennzeichnet, daß jede logische Schaltung so ausgeführt ist, daß sie nur auf das Vorhandensein oder Fehlen von Empfangssignalen in den mit ihren Eingängen verbundenen Empfangskanälen unabhängig von deren Größe anspricht und die von ihr erzeugte Steuerspannung einer in Abhängigkeit von den zu unterdrückenden unerwünschten Echosignalen vorbestimmten logischen Verknüpfung ihrer binären Eingangssignale entspricht.

2. Radarempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in jedem Empfangskanal ein Schalter (a bis g) gelegt ist, daß eine Oder-Schaltung (1) vorgesehen ist, deren Eingänge mit wenigstens zwei Empfangskanälen (E, F) verbunden sind, die zwei Richtstrahlbündeln mit großem Höhenwinkel zugeordnet sind, daß die beiden Eingänge einer Und-Schaltung (2) mit dem Ausgang der Oder-Schaltung bzw. dem dem tiefsten Richtstrahlbündel zugeordneten Empfangskanal (A) verbunden sind und daß der Ausgang der Und-Schaltung mit den Steuereingängen sämtlicher Torschaltungen verbunden ist.

3. Radarempfänger nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß ein Eingang von wenigstens einer logischen Schaltung (5) zur Einführung einer zusätzlichen Entfernungsabhängigkeit des Steuersignals mit dem Ausgang eines von der Sendeimpulssynchronisieranordnung gesteuerten Rechtecksignalgenerators (8) verbunden ist.

4. Radarempfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß zur Unterdrückung der Echos von Festzielen mit kleinem Höhenwinkel wenigstens in den den tiefsten Richtstrahlbündeln zugeordneten Empfangskanälen Torschaltungen (a bis c) liegen, deren Steuereingänge mit dem Ausgang einer solchen logischen Schaltung (5) verbunden sind, die eine Und-Schaltung mit vier Eingängen enthält, von denen die ersten beiden mit dem ersten bzw. dem p-ten Empfangskanal (A bzw. C), der dritte über eine Negationsschaltung (7) mit dem (p+l)-ten Empfangskanal (D) und der vierte mit dem Ausgang des Rechtecksignalgenerators verbunden sind.

In Betracht gezogene Druckschriften:
USA.-Patentschriften Nr. 2532566, 2994080,

3 000 007; IRE Transactions MLL-5 (1961), 2 (April),

S. 146 bis 153.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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