DE1541617C3 - Pulse Doppler radar system for speed measurement with a coherent storage filter - Google Patents
Pulse Doppler radar system for speed measurement with a coherent storage filterInfo
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Description
Bei einer bekannten Radaranlage mit kohärentem Speicherfllter wird das ankommende Signal von einem Verstärker/4, z.B. einem Zwischenfrequenzverstärker, an eine Additiverschaltung 2', von dort an eine Verzögerungsschaltung T und dann an einen Frequenzumwandler M geführt, welcher den Träger/ des Signals einer Verschiebung /Ssft unterzieht, derart,In a known radar system with a coherent memory filter, the incoming signal is fed from an amplifier / 4, e.g. an intermediate frequency amplifier, to an additive circuit 2 ', from there to a delay circuit T and then to a frequency converter M , which transmits the carrier / the signal of a shift / Ssft undergoes, in such a way,
daß fssb ■= —. worin τ die Länge des empfangenenthat f ssb ■ = - . where τ is the length of the received
Impulses ist. Schließlich wird das vom FrequenzumwandlerM kommende Signal an einen anderen Eingang der Additierschaltung 2' geführt.Impulse is. Finally, this is done by the frequency converter M. incoming signal to another input of the adder circuit 2 '.
An einer geeigneten Stelle des geschlossenen Kreises wird das Signal abgenommen und an einen Demodulator R und dann an einen Indikator/ geführt. Das so erhaltene Signal läßt man η-mal längs des Kreises zirkulieren.At a suitable point in the closed circuit, the signal is picked up and passed to a demodulator R and then to an indicator /. The signal thus obtained is circulated η times along the circle.
Das resultierende Signal erweist sich kürzer als das ankommende Signal, und seine zeitliche Lage gegenüber einem vorgegebenen Bezugszeitpunkt wird in Beziehung gebracht zur Doppier-Frequenz, die in dem ankommenden Signal enthalten ist, und damit zu der Relativgeschwindigkeit des Ortungsobjektes, getrennt von den Vielfachen der zweideutigen Geschwindigkeit, die im allgemeinen sehr gering ist und jener Geschwindigkeit entspricht, bei der die Doppler-Frequenz gleich der Radarimpulsfolgefrequenz Irin ist·The resulting signal turns out to be shorter than the incoming signal, and its temporal position in relation to a given reference point in time is related to the doubling frequency contained in the incoming signal and thus to the relative speed of the object to be located, separated from the multiples of the ambiguous rate that is very low in general, and that speed is equivalent, in which the Doppler frequency is equal to the radar pulse repetition frequency Irishwoman ·
Gemäß dieser Erfindung wird die Behebung der durch die zweideutigen Geschwindigkeiten bedingten Nachteile dadurch erreicht, daß die Radaranlage — wie an sich bekannt — auf zwei Frequenzen Z1 und /., sendet und somit die Signale bei beiden Frequenzen von Reflexionen an den Ortungsobjekten herrühren und nach ihrer Verarbeitung durch das kohärente Speicherfilter zeitlich um einen Betrag verschoben sind, welcher von der Geschwindigkeit abhängt. According to this invention, the elimination of the disadvantages caused by the ambiguous speeds is achieved in that the radar system - as known per se - sends on two frequencies Z 1 and / their processing by the coherent memory filter are shifted in time by an amount which depends on the speed.
Die von der Frequenz Z1 sich herleitenden Signale werden verzögert und den Signalen, die sich von der Frequenz /.„ welche größer als Frequenz /, ist, herleiten, hinzugefügt derart, daß jedem Ortungsobjekt zwei Zacken entsprechen, welche innerhalb desselben Auflösungsintervalls liegen, das dem Doppelten des gesendeten Impulses gleich ist und dessen Länge von der Geschwindigkeit abhängt.The signals derived from the frequency Z 1 are delayed and added to the signals derived from the frequency /, which is greater than frequency /, in such a way that two peaks correspond to each locating object which lie within the same resolution interval that is equal to twice the transmitted pulse and its length depends on the speed.
Die Doppler-Frequenzen fd , und /<,.„ welche sich für die beiden gesendeten Frequenzen Z1 und /., für ein sich mit einer Radialgeschwindigkeit ν bewegendes Ortungsobjekt ergeben, berechnen sich aus folgenden Gleichungen:The Doppler frequencies f d , and / <,. "Which result for the two transmitted frequencies Z 1 and /., For a locating object moving with a radial velocity ν, are calculated from the following equations:
f -2v ff - 2v f
Jd\ — /i Jd \ - / i
u-lv fu- lv f
Jd2 — /21
C Jd 2 - / 21
C.
worin c die Lichtgeschwindigkeit ist, und dementsprechend sind die beiden entsprechenden zweideutigen Geschwindigkeitenwhere c is the speed of light, and accordingly the two are corresponding equivocal velocities
CjripCjrip
2/,2 /,
Durch Messung der Entfernung zwischen den beiden Amplitudenmaxima der verarbeiteten Signale, welche dargestellt werden kann durchBy measuring the distance between the two amplitude maxima of the processed signals, which can be represented by
/*-Λι = ~σ2-/ι)./ * - Λ ι = ~ σ2- / ι).
ist es möglich, ohne eine Zweideutigkeit jede Geschwindiakeit zu messen, die zwischen Null und dem Wertit is possible, without ambiguity, to measure any speed between zero and that worth
C Jriv_C Jriv_
"2 Ά-J1 "2 Ά-J 1
liegt, welcher Wert weit größer ist als der für eine einzelne Frequenz.which is far greater than that for a single frequency.
In dem Blockschaltbild nach Fig. 2 ist die zur Durchführung dieses Verfahrens erforderliche Schaltung dargestellt. Der Additierschaltung Σ werden die von den beiden mit den Frequenzen Z1 und Z2 arbeitenden Kanälen abgeleiteten Signale zugeführt, nachdem diese auf dieselbe Zwischenfrequenz umgeformt worden sind. Es sei hier unterstellt, daß die Radaranlage in einer Periode der Folgefrequenz ein Signal mit der Frequenz Z1 und in der nachfolgenden Periode ein zweites Signal mit der Frequenz f., sendetIn the block diagram of FIG. 2, the circuit required to carry out this method is shown. The signals derived from the two channels operating at the frequencies Z 1 and Z 2 are fed to the adding circuit Σ after they have been converted to the same intermediate frequency. It is assumed here that the radar system sends a signal with the frequency Z 1 in one period of the repetition frequency and a second signal with the frequency f. In the following period
und empfängt. Die Ausgangssignale der Additierschaltung 2" werden an das kohärente Speicherfllter geliefert, welches eine Verzögerungsschaltung mit einer Periode T, dargestellt durch den Block DLT, eine zweite Verzögerungsschaltung mit einer Periode T, dargestellt durch T, einen Verstärker K und einen Mischer M enthält, wobei dies alles in einem geschlossenen Kreis geschaltet ist.and receives. The output signals of the adder circuit 2 "are supplied to the coherent memory filter, which includes a delay circuit with a period T represented by the block DLT, a second delay circuit with a period T represented by T, an amplifier K and a mixer M , this being everything is connected in a closed circuit.
. Dieser kohärente Speicherfilterkreis summiert eine Anzahl von Impulsen, die von dem Verstärkungskoeffizienten K, welcher kleiner als Eins ist, des durch den Block K dargestellten Verstärkers abhängt. In dem Mischer M wird zu der Frequenz der Impulse eine Frequenz fssb hinzugefügt, die einem Vielfachen der Impulsfolgefrequenz entspricht. An den beiden Ausgängen 1' und 2' stehen somit jeweils von der Frequenz Zi und von der Frequenz f., abgeleitete Signale zur Verfügung, nachdem diese durch das kohärente Speicherfilter gegangen sind.. This coherent memory filter circuit sums a number of pulses which depends on the gain coefficient K, which is less than one, of the amplifier represented by the block K. In the mixer M , a frequency f ssb is added to the frequency of the pulses, which corresponds to a multiple of the pulse repetition frequency. Signals derived from the frequency Zi and from the frequency f. Are available at the two outputs 1 'and 2' after they have passed through the coherent memory filter.
In den Zweig 1' ist ein durch den Block G dargestellter Sprungsignal- oder Rechtecksignalgenerator geschaltet, welcher von einem Triggerkreis gesteuert wird, der mit einem Signal fril) von der Impulsfolgefrequenz betrieben wird derart, daß nur die durch die Frequenz Zi hervorgerufenen Signale passierenIn the branch 1 'a step signal or square wave generator represented by the block G is connected, which is controlled by a trigger circuit operated with a signal fril) of the pulse repetition frequency such that only the signals caused by the frequency Zi pass
können. In den Zweig 2' ist eine Verzögerungsschaltung DL τ eingefügt, welche eine Verzögerung gleich der Länge des Impulses τ besitzt, und zwar, um zu erreichen, daß die Objektsignale auf Grund der Frequenz Zi immer denen auf Grund der Frequenz f.-, be able. A delay circuit DL τ is inserted into branch 2 ', which has a delay equal to the length of the pulse τ, in order to ensure that the object signals due to the frequency Zi always match those due to the frequency f.-,
vorangehen. Die auf den Leitungen 1' und 2' ankommenden, verarbeiteten Signale werden einem Sägezahnsignalgenerator Gn von einer Eigenperiode (τ) zugeführt, welcher durch die Signale der Frequenz Z1 eingeschaltet und durch die Signale der Frequenz f., abgeschaltet wird.precede. The processed signals arriving on lines 1 'and 2' are fed to a sawtooth signal generator G n with a natural period (τ) which is switched on by the signals of frequency Z 1 and switched off by the signals of frequency f.
Jedes zu der Frequenz Z1 gehörige Maximum erzeugt ferner mittels eines Rechtecksignalgenerators GG ein Sprungsignal (Rechtecksignal), das doppelt so lange wie die Impulslänge dauert und dessen zeitliehe Ableitung, erhalten durch den Differenzierkreis D, verwendet wird, um den Sägezahnsignalgenerator G0 abzuschalten derart, daß dann, wenn das zur Frequenz f., gehörige Maximum fehlgeht, der Säge-Each maximum associated with the frequency Z 1 also generates, by means of a square-wave signal generator GG, a jump signal (square-wave signal) which lasts twice as long as the pulse length and whose time derivative, obtained by the differentiating circuit D, is used to switch off the sawtooth signal generator G 0 in such a way that that if the maximum corresponding to the frequency f. is missing, the sawing
zahnsignalgenerator G0 abgeschaltet wird, so daß die Anfangsbedingungen wiederhergestellt werden, bei denen die Signale mit der Frequenz /, den Signalen mit der Frequenz /, vorgeordnet sind.tooth signal generator G 0 is switched off, so that the initial conditions are restored in which the signals with the frequency /, the signals with the frequency / are upstream.
Die Spannung V, welche der Sägezahnsignalgenerator G0 bei Anwesenheit von Ortungsobjekten erreicht, ist deshalb proportional zu der Differenz zwischen den beiden Doppler-Frequenzen fdl und f,,., und dementsprechend proportional zu der Geschwindigkeit des Ortungsobjektes.The voltage V, which the sawtooth signal generator G 0 reaches in the presence of locating objects, is therefore proportional to the difference between the two Doppler frequencies f dl and f ,,., And accordingly proportional to the speed of the locating object.
An Hand der Fi g. 3 und 4 kann erkannt werden, daß die Spannung, welche ein Maß für die unzweideutige Ist-Geschwindigkeit bildet, proportional zum Wert des Abstandes Δ zwischen den Impulsen oder proportional zu dem Wertr-zi ist und daß schließlich die Größe der Ausgangsspannung des Sägezahn-On the basis of Fi g. 3 and 4 it can be seen that the voltage, which forms a measure for the unambiguous actual speed, is proportional to the value of the distance Δ between the pulses or proportional to the value r-zi and that finally the size of the output voltage of the sawtooth
signalgenerators G0, deren Wert V0 ist, kleiner als —£- für Geschwindigkeiten bei sich annähernden Ortungs-signal generator G 0 , the value of which is V 0 , less than - £ - for speeds with approaching locating
Objekten und größer als -^- für GeschwindigkeitenObjects and greater than - ^ - for speeds
von sich entfernenden Ortungsobjekten ist.of moving tracking objects is.
Die so erhaltene Spannung kann für die Vertikalablenkung des Elektronenstrahles bei einer Kathodenstrahlröhre verwendet werden, bei der die Horizontal-Ablenkung die Entfernung des Ortungsobjekies von der Radaranlage zeigt. Auf einer Kathodenstrahlröhre, welche, wie vorerwähnt, eingesetzt ist, S hat man auf der horizontalen Achse die Entfernung vom Ortungsobjekt und auf der vertikalen Achse die Geschwindigkeit des Ortungsobjektes.The voltage obtained in this way can be used for the vertical deflection of the electron beam in a cathode ray tube, in which the horizontal deflection shows the distance of the locating object from the radar system. On a cathode ray tube, which, as mentioned above, is inserted, S one has the distance from the object to be detected on the horizontal axis and the speed of the object to be detected on the vertical axis.
Die so erhaltene Messung der Geschwindigkeit des Ortungsobjektes besitzt eine Genauigkeit, welcheThe measurement of the speed of the locating object obtained in this way has an accuracy which
ίο durch Verwendung der zweideutigen Daten verbessert werden kann, die man unmittelbar aus der Lage der Rückkehrimpulse im Auflösungsintervall erhält, nachdem die Signale durch das kohärente Speicherfilter hindurchgeleitet worden sind.ίο improved by using the ambiguous data which can be obtained directly from the position of the return impulses in the dissolution interval, after the signals have passed through the coherent memory filter.
Es ist zu beachten, daß zwei Ortungsobjekte, die sich entweder mit der gleichen oder mit verschiedenen Geschwindigkeiten bewegen, nicht unterschieden werden können, sofern man nicht mehrere Sägezahngeneratoren verwendet, die sich untereinander einschalten, und in diesem Fall würde es möglich sein, mehrere Ortungsobjekte, die sich mit verschiedenen Geschwindigkeiten bewegen, zu unterscheiden, wenn man auch unter gewissen Bedingungen falsche Anzeigen bezüglich ihrer Geschwindigkeit erhältIt should be noted that two tracking objects, which are either the same or different Moving speeds cannot be distinguished unless one has several sawtooth generators used that turn on each other, and in this case it would be possible to to distinguish several tracking objects moving at different speeds, if under certain conditions, false readings regarding their speed are obtained
Hierzu 3 Blatt ZeichnungenFor this purpose 3 sheets of drawings
Claims (4)
prokwert der Impulsdauer entsprechenden Wert vek- Fig. I ein Blockbild der bekannten Impulsradar-Density of locating objects with a signal circulation - a preferred, but only exemplary embodiment loop that describes the intermediate-frequency echo pulses depending on the form, the various parts being after a delay by a certain value 55 of the embodiment of the analog or digital type and after frequency conversion by one to be able to be recurrent. In the drawing shows
prokwert the pulse duration corresponding value vek- Fig. I a block diagram of the known pulse radar
einer vektoriellen Addierschaltung und einem Fre- 65 F i g. Memory filter one from a delay circuit, situation according to FIG. 2 occur, and
a vectorial adder circuit and a Fre- 65 F i g.
Applications Claiming Priority (1)
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-
1966
- 1966-12-22 GB GB5735966A patent/GB1136809A/en not_active Expired
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E77 | Valid patent as to the heymanns-index 1977 | ||
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