DE1541506C3 - Vorrichtung zur Unterdrückung von Störungen in einer Radaranlage - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Störungsunterdrückung in einer Radarapparatur mit Aussendung von Impulsen veränderlicher Trägerfrequenz durch eine kontinuierlich abstimmbare Senderöhre und Mittel zur momentanen Anregung oder Umschaltung der Senderöhre, wobei die Frequenz des ausgesandten Impulses durch die Abstimmung im Anregungszeitpunkt bestimmt wird, und mit einem Empfänger, der während eines bestimmten Zeitintervalls nach dem Aussenden eines Impulses (Echozeitintervall) zum Empfang des Echoimpulses mit der gleichen Frequenz wie die des ausgesandten Impulses abgestimmt wird, wobei während des Echozeitintervalls eine elektrische Größe erzeugt wird, welche die Frequenz des ausgesandten Impulses vertritt.

Die Erfindung bezweckt bei einer Vorrichtung dieser Art mit von Impuls zu Impuls veränderlichen Frequenzen zu verhüten, daß ein kontinuierliches Störsignal in einem schmalen Frequenzband innerhalb des Frequenzbereichs der ausgesandten Impulse an einer Anzeigevorrichtung der Apparatur, z. B. an dem Schirm einer Rundsichtröhre, sichtbar gemacht wird. Wenn keine besonderen Vorkehrungen zum Unterdrücken dieser Störsignale getroffen werden, wird, wenn die Frequenz eines ausgesandten Impulses mit der Frequenz des Störsignals zusammenfällt, ein kontinuierliches Echosignal entsprechend dem Störsignal der Anzeigevorrichtung während des ganzen darauffolgenden Echozeitintervalls zugeführt, wodurch eine störende Linie auf dem Rundsichtschirm wiedergegeben wird. Da die Impulsträgerfrequenz bei einem System mit willkürlich veränderlicher Frequenz dann und wann mit der Störfrequenz zusammenfallen wird, kann eine große Anzahl solcher radialer Störlinien in unregelmäßiger Verteilung auf dem Schirm wiedergegeben werden, wodurch Auswertung des Bildes kaum oder sogar nicht möglich ist.

Zweck der Erfindung ist es also, den Einfluß solcher Störsignale zu beseitigen, und dies wird dadurch erreicht, daß ein Gatter in der Videoleitung vorgesehen ist, durch welches das Echosignal während derjenigen Intervalle unterdrückt wird, in denen die elektrische Größe einen Wert annimmt, der durch den Zustand einer Speichervorrichtung bestimmt wird und der der Frequenz des ausgesandten Impulses während derjenigen vorhergehenden Intervalle entspricht, in denen die zeitlich integrierte Amplitude des Videosignals einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.

Der Empfänger enthält gewöhnlich einen Ortsoszillator, der während des Echozeitintervalls in der Frequenz auf einen Wert verriegelt wird, der eine vorherbestimmte Beziehung mit der Abstimmfrequenz im Anregemoment hat und z.B. mit dieser Frequenz zusammenfällt. Der Empfänger wird durch Mischung der Ortsoszillatorspannung mit eintreffenden Echoimpulsen abgestimmt, worauf das Mischsignal durch ein Bandpaßfilter geführt wird, das auf die gewählte Zwischenfrequenz abgestimmt ist. Nach Detektion entsteht ein Videosignal, das der Anzeigevorrichtung, z.B. dem Schirm einer Rundsichtröhre, zugeführt wird. Es ist dabei vorteilhaft, das Videosignal in einem Integrationsorgan zu integrieren und den Speicher bei einem bestimmten Wert der Größe der Integration zu entsperren, so daß die erwähnte, der Frequenz des ausgesandten Impulses entsprechende Größe während eines solchen Intervalls für folgende Intervalle in dem Speicher aufgezeichnet wird.

Es ist dabei weiter vorteilhaft, die Regelspannung des Ortsoszillators als Maß für die Frequenz des ausgesandten Impulses anzuwenden, in welchem Falle der Speicher eine Spannung speichert, die dem Wert der Regelspannung während der Intervalle entspricht, wenn der integrierte Wert überschritten wird.

Beim Auftreten einer Störung der erwähnten Art . wird der Speicher nach einem kurzen Intervall ein Maß für den Wert der Regelspannung während der gestörten Intervalle enthalten. Sobald die Regelspannung nachher diesen Wert erreicht, wird das Videosignal gesperrt.

Die Erfindung wird nachstehend an Hand ber Zeichnungen näher erläutert, in der

F i g. 1 ein Blockdiagramm einer Radaranlage mit einer Vorrichtung nach der Erfindung und

F i g. 2 ein Schaltungsdiagramm einer in der Vorrichtung nach F i g. 1 vorhandenen Einheit zeigt.

Die Senderöhre in der dargestellten Vorrichtung wird durch ein Magnetron 1 gebildet, das einen abstimmbaren Ausgangskreis 2 besitzt. Diese Röhre kann die in der schwedischen Patentschrift 177 412 beschriebene Gestalt haben. Die Abstimmung des Ausgangskreises, wodurch die Frequenz der ausgesandten Radarimpulse bestimmt wird, wird durch eine Vorrichtung 3 kontinuierlich geändert. Die Sen- ίο deröhre wird zum Erzeugen eines Radarimpulses dadurch angeregt, daß ein Modulator 4 in bekannter Weise dem Magnetron seine Energie zuführt. An sich wird der Modulator durch Kippimpulse einer Kippimpulseinheit 5 angeregt, und der Augenblick des Auftretens des Kippimpulses in bezug auf die Abstimmung bestimmt die Frequenz jedes Impulses für sich. Die Kippimpulseinheit wird hier als unabhängig von der Abstimmung der Röhre betrachtet; die Impulsintervalle ändern sich dann willkürlich oder konstant, aber nicht in bezug auf das Abstimmintervall, so daß die Frequenz der erzeugten Impulse von Impuls zu Impuls in unregelmäßiger Weise variiert. Es ist jedoch auch möglich, die Frequenzänderung derart zu regeln, daß die Frequenz sich von Impuls zu Impuls innerhalb des Frequenzbereichs des Magnetrons entsprechend einem vorherbestimmten Programm ändert.

Der Ausgang des Magnetrons ist mit einem Zirkulator 6 verbunden, der Impulse einem Sende-Empfangs-Schalter (»TR«) 7 zuführt. Die Impulse werden dadurch auf eine Antenne 8 zur Übertragung in der gewünschten Richtung übertragen. Die Antenne 8 dient außerdem als Empfangsantenne für die Echoimpulse. Diese Impulse werden durch den TR-Schalter einem Empfänger 9 zugeführt, wo sie mit der Ausgangsenergie eines Ortsoszillators 10 gemischt werden. Die Frequenz des Ortsoszillators wird durch eine Regelspannung einer Folgestufe 11 gesteuert. Die Regelspannung ist derart, daß während eines bestimmten Intervalls nach dem Aussenden eines Radarimpulses die Oszillatorfrequenz auf einem Wert gehalten wird, der um einen bestimmten Betrag von der Frequenz des Radarimpulses verschieden ist, während in einem Intervall vor dem Anregen die Frequenz den Änderungen der Magnetronabstimmung zwangsweise folgt. Die Frequenzregelung erfolgt insbesondere so, daß die Ausgangsspannung des Oszillators über den Zirkulator 6 auf den Ausgangskreis des Magnetrons übertragen wird, während die von diesem Ausgangskreis reflektierte Energie des Ortsoszillators über den Zirkulator und den TR-Schalter 7 auf einen Steuereingang der Einheit 11 übertragen wird.

Die Folgestufe 11 enthält einen Frequenzmodulationsoszillator für den Ortsoszillator und einen phasenempfindlichen Gleichrichter, dessen Bezugsspannung durch die Ausgangsspannung des Frequenzmodulationsoszillators gebildet wird und dessen Signalspannung die Energie des Ortsoszillators ist, die von dem Ausgangskreis 2 des Magnetrons 1 reflektiert wird. Die Ausgangsspannung des phasenempfindlichen Gleichrichters ist ein Maß für die Größe und die Polarität des Unterschieds zwischen der Frequenz des Ortsoszillators 10 und der Abstimmfrequenz des Magnetrons 1. Nach Kombination mit der Ausgangsspannung des Frequenzmodulationsoszillators wird die verstärkte Ausgangsspannung des phasenempfindlichen Gleichrichters als ein Regelsignal für den Oszillator benutzt, wobei die mittlere Frequenz desselben durch Gegenkopplung durch den geschlossenen Regelkreis durch Regelung mit der Abstimmfrequenz des Magnetrons zusammenfällt. Die Folgestufe 11 enthält weiter Unterbrechungsmittel zum Öffnen des Regelkreises beim Auftreten eines Kippimpulses der Kippstufe5 und Speichermittel, z.B. in Form eines Kondensators zum Verriegeln der Steuerspannung des Oszillators auf dem Wert zu dem Kippzeitpunkt während des Echozeitintervalls.

Im Empfänger 9 werden die eintreffenden Echoimpulse mit der verriegelten Oszillatorfrequenz gemischt, und das Mischsignal wird durch ein Bandpaßfilter geführt, das auf die gewählte Zwischenfrequenz zum Erzeugen zwischenfrequenter Echoimpulse abgestimmt ist. Das Videosignal wird darauf in bekannter Weise durch geeignete Verstärkung und Detektion des Zwischenfrequenzsignals erzeugt und über eine Leitung 13 geführt.

Gemäß der Erfindung wird das Videosignal einer Störungsunterdrückungsvorrichtung 14 und über diese einer Anzeigevorrichtung 15, z. B. dem Schirm einer Rundsichtröhre, zugeführt. Der Vorrichtung 14 wird auch die Steuerspannung des Oszillators zugeführt, die nach Vorstehendem ein Maß für die Oszillatorfrequenz ist. Da während jedes Echozeitintervalls die Oszillatorfrequenz auf einem Wert verriegelt ist, der um einen vorherbestimmten Betrag von der Frequenz des ausgesandten Impulses verschieden ist, ist während des Echozeitintervalls diese Steuerspannung auch ein Maß für die Frequenz des ausgesandten Impulses. Es ist vorteilhaft, auch eine Korrekturvorrichtung (nicht dargestellt) zum Korrigieren der Steuerspannung zum Aussendezeitpunkt in bezug auf einen Wert vorzusehen, der dem gewünschten Frequenzunterschied von der Impulsfrequenz entspricht. Hierdurch ergibt sich eine bessere Koinzidenz zwischen der reellen Frequenz des ausgesandten Impulses und der Frequenz der verriegelten Steuerspannung.

Der Störunterdrückungsvorrichtung 14 wird weiter ein Impuls eines Echozeitflipflops der Folgestufe 11 am Ende jedes Echozeitintervalls zugeführt.

Die Vorrichtung 14 enthält einen Integrator 16 zum Integrieren des Videosignals des Empfängers 9, wobei die Ausgangsspannung des Integrators einem monostabilen Flipflop 17 zugeführt wird. Das Flipflop 17 wird umgeschaltet, wenn die integrierte Spannung von 16 einen vorherbestimmten Schwellenwert überschreitet. Der Ausgang des Flipflops 17 ist mit einem Tor 18 verbunden, dessen zweiter Eingang eine Regelspannung von der Folgeeinheit 11 empfängt. Das Flipflop 17 hält im eingeschalteten Zustand das Tor 18 offen, so daß die Regelspannung durch das Tor einem Speicherkreis 19 zugeführt wird, wenn das Flipflop 17 geschaltet wird. Das Flipflop 17 hat eine Rücklaufzeit, die wesentlich kürzer ist als das Echozeitintervall, so daß nach Umschaltung das Flipflop normalerweise während des Echointervalls zurückkehrt. Wenn jedoch die Umschaltung des Flipflops 17 so spät erfolgt, daß es nicht automatisch vor dem Ende der Echozeit zurückkehrt, wird es zwangsweise am Ende der Echozeit durch den Impuls von dem Echozeitflipflop in der Folgestufe 11 zurückkehren.

Die Regelspannung der Folgestufe 11 wird auch dem Eingang einer Vergleichsvorrichtung 20 züge-

führt, von der ein weiterer Eingang mit dem Speicherkreis 19 verbunden ist. Die Vergleichsvorrichtung 20 führt ihre Ausgangsspannung einem Gatter (Tor) 21 zu, dessen zweitem Eingang das Videosignal des Empfängers 9 zugeführt wird. Die Vergleichsvorrichtung 20 ist derart ausgebildet, daß beim Eintreffen von Eingangsspannungen verschiedener Größen an den zwei Eingängen ihre Ausgangsspannung das Tor offenhält. Beim Empfang von Eingangsspannungen gleicher Größen jedoch schließt die Ausgangsspannung das Tor. Im erstgenannten Falle wird das Videosignal durch das Tor zum Sichtbarmachen an die Rundsichtröhre zugeführt, während im zweiten Falle das Videosignal durch das Tor gesperrt wird.

Sowohl der Integrator 16 als auch der Speicherkreis 19 können vorteilhaft durch einen integrierenden /?C-Kreis gebildet werden. Der Integrator ist des »Vergiß«-Typs und hat eine verhältnismäßig kurze Entladezeitkonstante, z. B. erheblich kürzer als das Echozeitintervall. Der Integrator hat also die Zeit, sich zu entladen, so daß er stets bei Null in jedem Echointervall anfängt.

Der Speicherkreis hat eine lange Entladezeitkonstante, die eine große Anzahl von Echozeitintervallen umfaßt, z.B. 100 oder mehr. Die Aufladezeitkonstante des Speicherkreises 19 kann von der gleichen Größenordnung wie ein Echozeitintervall sein. Der Speicherkreis lädt sich bis zum Endwert innerhalb einer Anzahl von Intervallen, da jeweils nur ein Teil des Intervalls zum Aufladen benutzt wird. Die .Aufladezeitkonstante des Speicherkreises kann jedoch auch auf einen so niedrigen Wert herabgemindert werden, daß der Kreis innerhalb eines einzigen, gestörten Intervalls bis zum Endwert aufgeladen wird.

Die vorstehend geschilderte Störungsunterdrükkungsvorrichtung arbeitet wie folgt: Beim Auftreten eines Störsignals mit einer im Frequenzbereich des Magnetrons liegenden Frequenz kann die Frequenz der ausgesandten Impulse mit der Frequenz des Störsignals zusammenfallen. Im Koinzidenzfalle ist der Empfänger empfindlich für das Störsignal, da er nach jeder Aussendung für den Empfang von Signalen mit einer Frequenz gleich der Frequenz des ausgesandten Impulses abgestimmt wird. Während dieser Intervalle, der sogenannten Störintervalle, wird ein kontinuierliches Videosignal erzeugt, das nach Integration in der Vorrichtung 16 eine erhöhte Spannung am Eingang des Flipflops 17 mit sich bringt. Wenn der Schaltpegel des Flipflops 17 erreicht wird, öffnet sich das Tor 18, so daß die vorhandene Regelspannung den Speicherkreis 19 auflädt. Dieser Kreis hält diese Spannung aufrecht bis zum nächsten Störintervall, wenn die Aufladung fortgesetzt wird. Nach einem oder mehreren Störintervallen besitzt der Speicherkreis 19 eine Spannung gleich der Regelspannung mit der Störfrequenz. Sobald die Regelspannung nachher diesen Wert erreicht, treten gleiche Eingangsspannungen an den zwei Eingängen der Vergleichsvorrichtung 20 auf, wodurch das Gatter 21 geschlossen und der Videokanal 13 gesperrt wird. Das Störsignal wird auf diese Weise gehindert, die Rundsichtröhre der Anzeigevorrichtung 15 zu erreichen.

Während der Übergangsperiode, d. h. der Aufladeintervalle des Speicherkreises 19 wird eine gewisse Störung in dem Bild des Anzeigers auftreten, da der Speicherkreis während dieser Intervalle auf verschiedene Spannungen aufgeladen wird, die keine Störfrequenzen darstellen. Am Ende der Aufladung des Speicherkreises jedoch wird nur das Störsignal unterdrückt. Wenn verschiedene Störsignale gleichzeitig auftreten oder wenn das Störsignal einen großen Frequenzbereich beansprucht, wird auch eine gewisse Störungsunterdrückung erzielt, aber diese Unterdrükkung ist weniger wirksam, da der Speicherkreis dann wiederholt aufs neue aufgeladen wird.

Während eines nicht gestörten Echointervalls werden lediglich Echoimpulse empfangen. Jeder dieser Impulse hat eine bestimmte, geringe Energie; sie können das Flipflop 17 jedoch nicht abschalten. Die Diskrimination zwischen einem kontinuierlichen Störsignal und einem normalen Echoimpuls wird durch die kontinuierliche Entladung des Integrators wegen der kurzen Entladezeitkönstante erleichtert.

Das Gatter und das monostabile Flipflop kann von üblicher Konstruktion sein.

Der Integrator und der Speicherkreis werden vorteilhaft durch .RC-Kreise gebildet, während die Vergleichsvorrichtung 20 z.B. vom in Fig.2 dargestell- ü ten Typ sein kann. Die dargestellte Schaltung ist ein ^v Transistorkreis mit zwei Transistoren Tl und Γ 2 mit einem gemeinsamen Emitterwiderstand. Die Regelspannung der Folgestufe 11 und die Spannung des Speieberkreises 19 werden den Basiselektroden der Transistoren zugeführt, und die Ausgangsspannung wird den Kollektorelektroden über zwei Dioden entnommen. Bei verschiedenen Basisspannungen, also bei verschiedenen Spannungen des Speicherkreises und der Folgeeinheit ist der Transistor mit der höheren Basisspannung leitend, während der andere Transistor durch den Spannungsabfall über den gemeinsamen Emitterwiderstand gesperrt wird. Die Ausgangsspannung des Kreises wird durch die höhere Kollektorspannung bestimmt, so daß bei verschiedenen Eingangsspannungen diese Spannung gleich der positiven Speisespannung ist. Im Falle gleicher Eingangsspannungen oder nahezu gleicher Eingangsspannungen sind beide Transistoren leitend, wodurch die Ausgangsspannung abnimmt. Diese Spannungserniedrigung wird z.B. mittels einer Schwellenwertvorrichtung 22, welche die Ausgangsspannung der Vergleichsvorrichtung in eine geeignete Regelspannung für das Gatter 21 umwandelt, auf das Gatter 21 übertragen, das infolgedessen gesperrt wird.

Das beschriebene Unterdrückungsverfahren kann in jeder Radarapparatur für die Übertragung von Impulsen veränderlicher Frequenz durchgeführt werden, wobei zum Steuern eines Ortsoszillators eine Größe gespeichert wird, welche die Frequenz jedes gesonderten Impulses vertritt. Es ist nicht notwendig, die Steuerspannung des Ortsoszillators als Maß für die Frequenz des Radarimpulses anzuwenden, sondern jede diese Frequenz vertretende Größe kann in dem Speicherkreis für weitere Störintervalle gespeichert werden. Die Erfindung kann auch in solchen Systemen durchgeführt werden, wo Umschaltung durch Koinzidenz der Abstimmfrequenz und einer Hilfsoszillatorfrequenz erfolgt, welch letztere in geeigneter Weise geändert wird, z. B. die Ortsoszillatorfrequenz, die im vorliegenden Falle während des Echozeitintervalls auf einem Wert verriegelt wird, der eine gewisse Beziehung mit der Frequenz des ausgesandten Impulses hat.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Vorrichtung zur Störungsunterdrückung in einer Radarapparatur mit Aussendung von Impulsen veränderlicher Trägerfrequenz durch eine kontinuierlich abstimmbare Senderöhre und Mittel zur momentanen Anregung oder Umschaltung der Senderöhre, wobei die Frequenz des ausgesandten Impulses durch die Abstimmung im Anregungszeitpunkt bestimmt wird, und mit einem Empfänger, der während eines bestimmten Zeitintervalls nach dem Aussenden eines Impulses (Echozeitintervall) zum Empfang des Echoimpulses mit der gleichen Frequenz wie die des ausgesandten Impulses abgestimmt wird, wobei während des Echozeitintervalls eine elektrische Größe erzeugt wird, welche die Frequenz des ausgesandten Impulses vertritt, dadurch gekennzeichnet, daß ein Gatter (21) in der Videoleitung vorgesehen ist, durch welches das Echosignal während derjenigen Intervalle unterdrückt wird, in denen die elektrische Größe einen Wert annimmt, der durch den Zustand einer Speichervorrichtung (19) bestimmt wird und der der Frequenz des ausgesandten Impulses während derjenigen vorhergehenden Intervalle entspricht, in denen die zeitlich integrierte Amplitude des Videosignals einen bestimmten Schwellenwert überschreitet.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1 in einer Radarapparatur, deren Empfänger einen Überlagerungsoszillator enthält, der in der Frequenz während des Echozeitintervalls auf einen Wert verriegelt wird, der eine gewisse Beziehung mit der Abstimmfrequenz im Augenblick der Anregung hat und z.B. mit der Abstimmfrequenz in diesem Augenblick zusammenfällt, dadurch gekennzeichnet, daß die die Frequenz des ausgesandten Impulses vertretende elektrische Größe durch die Steuerspannung des Überlagerungsoszillators (10) gebildet wird und die Speichervorrichtung (19) daher für die Speicherung einer Spannung eingerichtet ist, wobei das Gatter (21) durch eine die Gleichheit der beiden Spannungen feststellende 'Spannungsvergleichsvorrichtung (20) wirksam gemacht wird.