DE1616266C

DE1616266C - Apparatus for time and amplitude quantization of radar video signals

Info

Publication number: DE1616266C
Authority: DE
Inventors: Norol T. San Pedro; Propster John A. La Mirada; Williams Barry E. Downey; Calif. Evans (V.St.A.)
Original assignee: Hughes Aircraft Co
Current assignee: Raytheon Co

Description

1 21 2

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung Quantisierung der von einem Radarempfänger gezur Quantisierung der von einem Radarempfänger lieferten Videosignale nach Zeit und Amplitude eine gelieferten Videosignale nach Zeit und Amplitude mit Schaltungsanordnung zur periodischen Messung der einer Einrichtung zur Erzeugung von Video-Spitzen- Gesamtverstärkung des Radarempfängers und der werte genannten Signalen, die vorbestimmten Ent- 5 Einrichtung zur Erzeugung der Video-Spitzenwerte fernungsintervallen zugeordnet sind und eine konstante, umfaßt, die ein für die Gesamtverstärkung charakder in diesem Entfernungsintervall erreichten Maximal- teristisches Signal erzeugt, und daß dieses Signal den amplitude des Videosignals gleiche Amplitude auf- Schwellenwertdetektoren als gemeinsamer Bezugsweisen, und mit einer Anzahl von auf verschiedene pegel. zugeführt wird und eine solche Verschiebung Schwellenwerte eingestellten Schwellenwertdetekto- io der Schwellenwerte bewirkt, daß die Ausgangssignale ren, denen die Video-Spitzenwerte zugeführt werden .der Schwellenwertdetektoren eine von der Gesamt- und die bei Überschreiten des jeweils vorgegebenen verstärkung unabhängige Funktion der Amplitude Schwellenwertes ein Ausgangssignal liefern. der HF-Echosignale sind.The invention relates to a device for quantizing the amount obtained by a radar receiver Quantization of the video signals delivered by a radar receiver according to time and amplitude Delivered video signals according to time and amplitude with circuitry for periodic measurement of the means for generating total peak video gain of the radar receiver and the Values called signals, the predetermined 5 means for generating the video peak values Distance intervals are assigned and a constant includes, which is a character for the overall gain In this distance interval, the maximal generated a statistical signal, and that this signal denotes the amplitude of the video signal same amplitude on threshold detectors as common references, and with a number of at different levels. is fed and such a shift Threshold values adjusted threshold value detection of the threshold values causes the output signals to which the video peak values are fed. the threshold value detectors one of the total and the function of the amplitude that is independent of the given amplification when it is exceeded Threshold value provide an output signal. of the RF echo signals.

EinHauptprobleminautomatischenÜberwachungs-, Auf diese Weise wird ein relativ einfacher Mehr-Such- und ' digitalen Zielverfolgungs-Radarsystemen 15 pegelcodierer für Radar-Empfangssysteme geschaffen,' · ist die automatische Verarbeitung aller Videosignale, mit dessen Hilfe die Spitzenwerte der Video-Echodie von dem Radargerät geliefert werden. Gegenwärtig signale, die jeweils in ein Entfernungsbin fallen, in wird bei nahezu jedem Radarsystem von beliebig einen Digitalcode umwandelbar sind, der die Spitzenkompliziertem Aufbau ein Rechner zur Verarbeitung amplitude des Echos in bezug auf einen einstellbaren der Videosignale benutzt. Diese Signale werden ge- 20 Schwellenwert angibt. Der Codierer ist genau steuerwöhnlich quantisiert oder »digitalisiert«, bevor sie dem bar, so daß er in automatischen Überwachungs- und Rechner zur Speicherung und Verarbeitung zugeführt Akquisitions-Radarsystemen Anwendung finden kann, werden. . Bei einer Ausführungsform der Erfindung, die ins-One of the main problems with automatic surveillance, in this way a relatively simple multi-search and 'digital tracking radar system 15 level encoder for radar receiving systems ' is the automatic processing of all video signals, with the help of which the peak values of the video echo from the radar device are supplied will. At present, signals that each fall within a range bin can be converted to any digital code in almost every radar system, which uses a computer for processing the amplitude of the echo in relation to an adjustable video signal. These signals are indicated by the 20 threshold value. The coder is precisely quantized or "digitized" before it is supplied to the bar, so that it can be used in acquisition radar systems fed into automatic surveillance and computers for storage and processing. . In one embodiment of the invention, which ins-

Im einzelnen werden die jeweils einem Entfernungs- besondere für ein Radar-Empfangssystem mit einem Intervall, auch Entfernungsbin genannt, zugeordneten 25 logarithmischen Empfänger bestimmt ist, wird das Videosignale in der Weise digitalisiert, daß sie die verstärkte Ausgangssignal des logarithmischen Emp-Spitzenamplitude innerhalb des Entfernungsintervalls fängers einem Spitzenwertdetektor und Synchroniin,bezug auf einen vorgewählten Schwellenwert dar- sator zugeführt, der den Spitzenwert der Videosignale stellon. Es sind die Video-Spitzenwerte genannten feststellt, die jeweils in einer Systemzeitperiode, wie digitalen Videosignale, die zum rechnerischen Auf- 30 beispielsweise während eines Entfernungsbins, auffassen und Verfolgen von Radarzielen, denen eine treten. Das Ausgangssignal des Synchronisators wird Bedeutung zukommt, benutzt werden. Da alle Daten- einer Vielzahl von Detektoren zugeführt, die Wahrverarbeitung an Hand der digitalisierten Spitzenwerte Ausgangssignale liefern, wenn der Video-Spitzenerfolgt, ist die Genauigkeit des Radarsystems in hohem wert einen ausgewählten Schwellenwert um eine beMaße von der Genauigkeit und der Zuverlässigkeit 35 stimmte db-Zahl überschreitet, abhängig, mit der die Videosignale zu Video-Spitzen- Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden werten quantisiert oder digitalisiert werden. sieben Detektoren verwendet, die Wahr-Ausgangssi-In detail, each one of the special distances for a radar receiving system with a Interval, also called distance bin, assigned to 25 logarithmic receivers is determined Video signals digitized in such a way that they represent the amplified output signal of the logarithmic Emp peak amplitude within the distance interval catcher a peak detector and Synchroniin, related to a preselected threshold value, which shows the peak value of the video signals stellon. The video peak values are stated, each in a system time period, such as digital video signals that are used for computational recording, for example during a distance bin and tracking radar targets that are kicked. The output of the synchronizer becomes Is important to be used. Since all data is fed to a large number of detectors, the true processing using the digitized peak values to provide output signals when the video peak occurs, the accuracy of the radar system is highly valuable a selected threshold value by a certain amount accuracy and reliability exceeds 35 dB number, with which the video signals become video spikes. In one embodiment of the invention values can be quantized or digitized. seven detectors are used, the true output

Eine Quantisierung der Videosignale in der eingangs gnale liefern, wenn der Video-Spitzenwert 3 bzw. 6, 9,Provide a quantization of the video signals in the input signals if the video peak value is 3 or 6, 9,

beschriebenen Weise ist aus der französischen Patent- .12, 18, 27 oder 39 db über einem ausgewählten Pegelmanner described is from French patent .12, 18, 27 or 39 db above a selected level

schrift 1 438 597 bekannt. Diese Patentschrift offenbart, 40 liegt, wie beispielsweise dem mittleren Rauschpegel,document 1 438 597 known. This patent discloses that 40 lies, such as the mean noise level,

daß ein Signal, wie es von der eingangs beschriebenen Um mögliche Schwankungen in der Verstärkung desthat a signal, as it is described by the initially described To possible fluctuations in the gain of the

Vorrichtung geliefert wird, in eine Anzahl von Signalen logarithmischen Empfängers des ihm zugeordnetenDevice is supplied in a number of signals logarithmic receiver of its associated

zerlegt werden kann, die dem Überschreiten ver- Verstärkers und des Spitzenwertdetektors zu kompen-can be broken down to compensate for the exceeding of the amplifier and the peak value detector.

schiedener Schwellenwerte entsprechen. Eine Schal- sieren, ist eine Bezugspegel-Steuereinheit vorgesehen,correspond to different threshold values. A switching, a reference level control unit is provided,

tungsanordnung, die eine solche Quantisierung er- 45 mit deren Hilfe die Detektoren so gesteuert werden,arrangement that produces such a quantization, with the help of which the detectors are controlled in such a way that

möglichen würde, ist allerdings in der genannten fran- daß unabhängig von Verstärkungsänderungen imwould be possible, however, is independent of gain changes in the frança mentioned

zösischen Patentschrift nicht behandelt. Empfänger und den ihm zugeordneten SchaltungenFrench patent specification not dealt with. Receiver and the circuits assigned to it

Für die Verarbeitung des quantisierten Video- jeder Detektor nur dann ein Ausgangssignal liefert,For the processing of the quantized video, each detector only supplies an output signal

Signals ist es von Bedeutung, daß die'Amplitude des wenn der Video-Spitzenwert den ausgewählten Schwel-It is important that the amplitude of the signal when the video peak value exceeds the selected threshold

quantisierten Videosignals, also der Video-Spitzen- 50 lenwert um die spezielle db-Zahl überschreitet, die demquantized video signal, i.e. the video peak value exceeds 50 by the special db number that corresponds to the

werte, ein genaues Maß für die Amplitude des vom Detektor zugeordnet ist.values, an accurate measure of the amplitude of the being assigned by the detector.

Radargerät empfangenen HF-Echosignals ist. Ein Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Er-Radar device received RF echo signal is. A further details and configurations of the

solcher Zusammenhang ist jedoch nur dann gegeben, findung sind der folgenden Beschreibung zu entneh-Such a connection is only given, however, the following description can be taken from the following description.

wenn die Gesamtverstärkung der Schaltungsanordnung men, in der die Erfindung an Hand des in der Zeich-if the overall gain of the circuit arrangement in which the invention is based on the in the drawing

vom HF-Empfangsteil bis zum Eingang zu den Spit- 55 nung dargestellten Ausführungsbeispieles näher be-from the RF receiver to the input to the 55 voltage illustrated embodiment.

zenwertdetektoren zeitlich konstant ist. Welche Cha- schrieben und erläutert wird. Es zeigtzenwertdetektoren is constant over time. Which is written and explained. It shows

rakteristik diese Verstärkung hat, ist dabei unbedeu- F i g. 1 ein Blockdiagramm einer Radar-Eingangs-,characteristic has this gain is insignificant. 1 is a block diagram of a radar input,

tend, sofern diese Charakteristik nur eine zeitliche schaltung, soweit sie für das erfindungsgemäße Systemtend, if this characteristic is only a time circuit, if it is for the system according to the invention

Konstanz aufweist. von Interesse ist,Has constancy. is of interest

Der Erfindung liegt demnach die Aufgabe zugrunde, 60 F i g. 2 ein schematisches Schaltbild der Detektor-The invention is therefore based on the object of providing 60 F i g. 2 a schematic circuit diagram of the detector

diejenigen Fehler auszuschalten, die sich durch zeit- anordnung des erfindungsgemäßen Systems,to eliminate those errors that result from the timing of the system according to the invention,

liehe Änderungen der Gesamtverstärkung des Radar- F i g. 3 eine Tabelle, die die Beziehungen zwischenLent changes to the overall gain of the radar F i g. 3 a table showing the relationships between

empfängers und der Einrichtung zur Erzeugung der den Ausgangssignalen der verschiedenen Detektorenreceiver and the device for generating the output signals of the various detectors

Video-Spitzenwerte ergeben könnten und die eine und dem Schwellenwert veranschaulicht, h ■ ■ Video peaks and illustrates the one and the threshold value, h ■ ■

nachfolgende Verarbeitung der Video-Spitzenwerte 65 F i g. 4 das Diagramm der Bezugssignale, die zursubsequent processing of the video peak values 65 F i g. 4 shows the diagram of the reference signals used for

erschweren würde. Erzeugung eines genauen Bezugspegels dienen, undwould make it difficult. Serve to generate an accurate reference level, and

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch F i g. 5 das Blockschaltbild der in F i g. 1 veran-According to the invention, this object is achieved by FIG. 5 shows the block diagram of the in FIG. 1 caused

gelöst, daß die eingangs genannte Vorrichtung zur schaulichten Bezugspegel-Steuereinheit. -solved that the aforementioned device for the illustrative reference level control unit. -

Das in F i g. 1 dargestellte Blockschaltbild veranschaulicht die Eingangsschaltung für die in F i g. 2 schematisch dargestellte Detektorgruppe. Wie oben angedeutet, ist es zum Zwecke der Erläuterung am besten, die Erfindung in Verbindung mit einem logarithmischen Radarempfänger zu beschreiben, obwohl die Erfindung auch bei anderen Radarempfängern verwendet werden kann.The in Fig. 1 illustrated block diagram the input circuit for the in F i g. 2 schematically represented detector group. As above indicated, for purposes of illustration it is best to use the invention in conjunction with a logarithmic To describe radar receivers, although the invention is also used in other radar receivers can be.

Der Eingang des in F i g. 1 dargestellten logarithmischen Empfängers 10 kann wahlweise an einer Antenne 12 angeschaltet werden, um von der Antenne Hochfrequenzsignale zu empfangen. Der Empfänger enthält übliche Hochfrequenz-, Misch- und Gleichrichtungsschaltungen, um Radarsignale mit Videofrequenz zu erzeugen, wie es in dieser Technik bekannt ist. Diese Signale können auch als die Video-Ausgangssignale des Empfängers bezeichnet werden. Die Vidco-Ausgangssignale des logarithmischen Empfängers 10 werden in einem Videoverstärker 14 verstärkt, der mit einer Schaltung 16 verbunden ist, die als Spitzenwertdetektor und Synchronisator bezeichnet ist. Dieser Schaltung 16 werden auch Taktsignale zugeführt, die T) von einer nicht dargestellten Taktsignalquelle des Systems geliefert werden. Die Funktion des Detektors 16 besteht grundlegend darin, den Spitzenwert der Video-Echosignale, die während jeder Systemzeitperiode oder jedes Intervalls, die bzw. das beispielsweise ein Entfjrnungsbin darstellen kann, festzustellen und über die Ausgangsleitung 19 den in F i g. 2 dargestellten Detektoren zuzuführen. Diese Signale werden im folgenden als Video-Spitzenwerte bezeichnet.The entrance of the in F i g. 1 shown logarithmic Receiver 10 can optionally be connected to an antenna 12 to get from the antenna Receive radio frequency signals. The receiver contains standard radio frequency, mixer and rectification circuits to generate radar signals at video frequency as is known in this art. These signals can also be used as the video output signals of the recipient. The Vidco output signals of the logarithmic receiver 10 are amplified in a video amplifier 14 with a circuit 16 called a peak detector and synchronizer. This Circuit 16 is also fed clock signals that T) from a clock signal source, not shown, of the system to be delivered. The function of the detector 16 is basically to detect the peak value of the video echo signals, the one during each system time period or interval that is, for example, a removal bin can represent, determine and via the output line 19 the in F i g. 2 detectors shown to feed. These signals are referred to below as video peaks.

Der Spitzenwertdetektor 16 kann aus einem »Boxcar«-Detektor bestehen, der außer dem Ausgangsvideo des Verstärkers 14 während jeder Systemzeitperiode ein Taktsignal empfängt. Wie aus der Radartechnik bekannt, ist solch ein Detektor in der Lage, ein Ausgangssignal zu liefern, das für den Spitzenwert der Signale charakteristisch ist, die ihm während jeder Systemzeitperiode zugeführt werden. Am Ende jeder Periode wird der Detektor zurückgestellt, damit er auf die Signale anspricht, die ihm während der folgenden Zeitperiode zugeführt werden. Das Ausgangssignal des Spitzenwertdetektors 16 wird weiterhin einer Bezugs- ~.v pegel-Steuereinheit 59 als Bezugsvideo zu einem Zweck ^y zugeführt, der im folgenden noch erläutert wird.The peak value detector 16 can consist of a "box car" detector which, in addition to the output video of the amplifier 14, receives a clock signal during each system time period. As is known in the radar art, such a detector is capable of providing an output signal which is characteristic of the peak value of the signals applied to it during each system time period. At the end of each period the detector is reset to respond to the signals applied to it during the following period of time. The output signal of the peak value detector 16 is also fed to a reference level control unit 59 as reference video for a purpose ^y , which will be explained in the following.

Zum Zwecke der Erläuterung sei im folgenden angenommen, daß unter normalen Arbeitsbedingungen das Video-Ausgangssignal des Verstärkers 14 dem Logarithmus des Eigangssignals von der Antenne 12 gemäß der Beziehung 0,1 V/'db proportional ist. Es sei weiterhin angenommen, daß unter normalen Betriebsbedingungen der Detektor 16 die Verstärkung 1 hat. Infolgedessen: hat eine Zunahme der vom logarithmischen Verstärker 10 empfangenen Signale um 1 db eine Zunahme von 0,1 V am Ausgang des Detektors 16 zur Folge. Der effektive Rauschpegel wird auf 1 V eingestellt. Infolgedessen hätte ein Signal, das 3 db über dem effektiven Rauschen liegt, 1,3 V und ein Signal, das 6 db über dem Rauschen liegt, 1,6 V.For the purpose of explanation it is assumed in the following that that under normal working conditions the video output of amplifier 14 is the logarithm of the input signal from antenna 12 is proportional to 0.1 V / 'db according to the relationship. Be it also assume that detector 16 has gain unity under normal operating conditions. As a result: has an increase of 1 db in the signals received by logarithmic amplifier 10 an increase of 0.1 V at the output of the detector 16 result. The effective noise level is set to 1V set. As a result, a signal 3 db above the effective noise would have 1.3 V and a Signal that is 6 db above noise, 1.6 V.

Wie aus Fi g. 1 ersichtlich, enthält die Schaltung weiterhin einen Digital-Analog-Wandler 20, um den Detektoren nach F i g. 2 über die Ausgangsleitung 22 einen analogen System-Schwellenwert zuzuführen, der eine Funktion der Digitalsignale ist, die er von einer Schwellenwert-Steuereinheit 23 empfängt. Die Funktion dieser Schwellenwert-Steuereinheit besteht darin, den System-Schwellenwert so einzustellen, daß eine konstante, vorbestimmte Fehlalarmrate für 3-db-Treffer vorliegt. Dies bedeutet eine solche Einstellung des System-Schwellenwertes, <Iaß die Häufigkeit, mit der 3 db über dem Rauschen des Systems liegende Video-Spitzenwerte während eines ausgewählten Intervalls empfangen werden, eine ausgewählte Häufigkeit nicht überschreitet. Derartige Steuereinheiten oder -schal-, tungen, die zur Ausführung solcher Funktionen ge-, eignet sind, sind in der Radartechnik-bekannt. Ein Beispiel für eine solche Schaltung zur Steuerung einesAs shown in Fig. 1 contains the circuit furthermore a digital-to-analog converter 20 in order to provide the detectors according to FIG. 2 via the output line 22 apply an analog system threshold which is a function of the digital signals it receives from a Threshold control unit 23 receives. The function of this threshold control unit is to adjust the system threshold so that a constant, predetermined false alarm rate for 3-db hits is present. This means such a setting of the system threshold value, <Iaß the frequency with which Video peaks 3 db above system noise during a selected interval received does not exceed a selected frequency. Such control units or -schal-, lines that are suitable for performing such functions are known in radar technology. A Example of such a circuit for controlling a

ίο Schwellenwertes als Funktion einer "Zielauffassung ist aus der USA.-Patentschrift. 3 214 754 bekannt.ίο Threshold value as a function of a "goal perception." from the USA patent. 3,214,754 known.

In Fi g. 2 ist eine Gruppe von sieben Detektoren Dl bis Dl schematisch dargestellt. Die Anzahl der Detektoren wurde nur zum Zwecke der Erläuterung auf sieben begrenzt. Der Detektor Dl wird über die Leitung 18 vom Spitzenwertdetektor 16 (F ig. 1) mit dem Video-Spitzenwert und über die Leitung 22 mit dem System-Schwellenwert versorgt. Er vergleicht die beiden Werte und liefert ein Wahr-A.üsgangssighaI,-wenn der Video-Spitzen wert gleich oder größer ist als der System-Schwellenwert. ...".■·In Fi g. 2, a group of seven detectors Dl to Dl is shown schematically. The number of detectors has been limited to seven for illustrative purposes only. The detector Dl is supplied with the video peak value via the line 18 from the peak value detector 16 (FIG. 1) and with the system threshold value via the line 22. It compares the two values and provides a true output signal if the video peak value is equal to or greater than the system threshold value. ... ". ■ ·

Der System-Schwellenwert wird von der Schwellenwert-Steuereinheit 23 grundsätzlich so eingestellt, daß er 3 db über dem Rauschpegel des Systems liegt. Daher ist das Ausgangssignal des Detektors DX nur dann wahr, wenn der Video-Spitzenwert 3 db über dem Rauschpegel des Radarsystems liegt. Solch ein Wahr-Ausgangssignal kann als 3-db-Treffer betrachtet werden. Bei einer Ausführungsform der Erfindung werden die Wahr-Ausgangssignale des Detektors Z) Γ gezählt, um die Häufigkeit oder Rate der 3-db-Treffer zu zählen. Diese Zählung wird ihrerseits dazu benutzt, den System-Schwellenwert so zu- verändern^ daß eine Fehlalarmrate von 3-db-Treffern einen gewünschtenThe system threshold value is basically set by the threshold value control unit 23 so that it is 3 db above the noise level of the system. Therefore, the output of the detector DX is only true if the video peak value is 3 db above the noise level of the radar system. Such a true output can be considered a 3 db hit. In one embodiment of the invention, the true output signals of the detector Z) Γ are counted in order to count the frequency or rate of the 3-db hits. This count is in turn used to change the system threshold value so that a false alarm rate of 3-db hits is a desired one

Wert nicht überschreitet." ; ■■'■';;:"*:*'.'^■.,*".·.".·'■ ~;\ Value does not exceed. "; ■■ '■';;:" *: * '.' ^ ■., * ". ·.". · '■ ~; \

Entsprechend werden auch die Detektoren Z)2 bis Dl mit dem Video-Spitzen wert unddemSystem-Sch wellenwert versorgt. . Sie liefern Wahr-Ausgangssignale, wenn sich der Video-Spitzenwert 6 bzw, 9, 12, 28, 27Correspondingly, the detectors Z) 2 to Dl with the video peak value unddemSystem-Sch be supplied wave value. . They deliver true output signals when the video peak value is 6 or 9, 12, 28, 27

oder 39 db über dem Rauschpegel befindet, jeder der Detektoren Dl bis Dl enthält einen Operationsverstärker 30, dessen Eingang mit jeder der beiden Leitungen 18 und 22 über einen gesonderten Widerstand Rl verbunden ist. Der Ausgang des Verstärkers ist unmittelbar mit dem Stelleingang S eines Flipfiops (F'F)32 und mit dessen Rückstelleingang R unter Zwischenschaltung eines Negators (I) 33 verbunden! Der Wahr-Ausgang des Flipfiops bildet den Ausgang des Detektors. Ein Widerstand R/ und zwei Dioden 34 und 35 bilden die Rückkopplungsschleife des; Operationsverstärkers 30. -;i "^: :■;:'/:"^f Λor 39 db above the noise level, each of the detectors Dl to Dl contains an operational amplifier 30, the input of which is connected to each of the two lines 18 and 22 via a separate resistor Rl . The output of the amplifier is directly connected to the control input S of a flip-flop (F'F) 32 and to its reset input R with the interposition of an inverter (I) 33! The true output of the flip-flop forms the output of the detector. A resistor R / and two diodes 34 and 35 form the feedback loop of the; Operational amplifier 30 - i ^": ■;: '/:" ^f Λ

Die Flipfiops der Detektoren sind getaktet, d. h., sie werden in nicht näher dargestellter Weise durch Taktsignale aktiviert, damit sie auf die Signale an ihren R- und 5-Eingängen reagieren, so daß alle Detektoren gleichzeitig Ausgangssignale liefern, "die die relative Amplitude des Video-Spitzenwertes in bezug auf das Rauschen anzeigen. Es ist zu beachten, daß, sobald einer der Detektoren ein Wahr-Ausgangssignal liefert, auch die Ausgangssignale aller vorhergehenden Detektoren wahr sind. Wenn beispielsweise der Video-Spitzenwert wenigstens· 12 db, aber weniger als 18 db'über dem Rauschen liegt, dann ist das Ausgangssignal des Detektors Z)4 wahr. Weiterhin sind auch die Ausgangssignale der Detektoren D3 und Dl wahr, weil ihre Ausgangssignale dann wahr.sind, wenn der Video-Spitzenwert das effektive Rauschen um wenigstens 9 bzw. 6 db übersteigt.The flipfiops of the detectors are clocked, that is, they are activated in a manner not shown by clock signals so that they react to the signals at their R and 5 inputs, so that all detectors provide output signals at the same time, "which the relative amplitude of the video Note that if any of the detectors provides a true output, then the outputs of all previous detectors will also be true db 'is above the noise, then the output signal of the detector Z) 4 is true. Furthermore, the output signals of the detectors D3 and Dl are also true because their output signals are true when the video peak value exceeds the effective noise by at least 9 or Exceeds 6 db.

Die Ausgangssignale der Detektoren Dl bis Dl können einer, nicht dargestellten Wählschaltung zugeführt werden, deren Funktion es ist, den höchstbezifferten Detektor . anzuzeigen, dessen Ausgangssignal währ ist, um dadurch den Bereich in db über dem Rauschen anzuzeigen, in dem sich der Video-Spitzenwert befindet. Diese. Information kann ihrerseits verarbeitet werden, um das Verhältnis eines solchen Video-Spitzenwertes zu einem Radarziel festzustellen. Die Information kann aber auch in einen Digitalcode für eine Zieldatenverarbeitung umgesetzt, werden. Die vorliegende Erfindung ist darauf gerichtet, Detektor-Ausgangssignale zu liefern, die genau angeben, wieviel db der Video-Spitzenwert über dem effektiven Rauschen.liegt, nicht aber auf die Mittel zur Verwertung solcher Ausgangssignale.The output signals of the detectors Dl to Dl can be fed to a selector circuit, not shown, the function of which is the detector with the highest number. whose output is steady, thereby showing the area in db above the noise where the video peak is located. This. Information, in turn, can be processed to determine the ratio of such a video peak to a radar target. However, the information can also be converted into a digital code for target data processing. The present invention is directed to providing detector output signals which indicate exactly how many db the video peak is above the effective noise, but not the means for utilizing such output signals.

Die Eingänge der Verstärker 30 der Detektoren Dl bis D7 sind weiterhin über jeweils einen der WiderständeJJ2 bis Rl mit einer Eingangsklemme 41 verbunden, über die den Detektoren ein genau geregelter Bezugspegel zugeführt wird. Die Werte der Widerstände Rl bis Rl sind so gewählt,'daß die Ausgahgssignale der Detektoren nur dann wahr sind, wenn die Video-Spitzenwerte den System-Schwellenwert um eine bestimmte Anzahl db überschreiten. So ist beispielsweise im Detektor Dl der Wert des Widerstandes Rl in bezug auf Rl so gewählt, daß nur darin, wenn der Video-Spitzenwert 6 db über dem effektiven Rausehen oder 3 db über dem System-Schwellenwert liegt, der Ausgang von Dl wahr ist. Entsprechend ist im Detektor Ü3 der Wert von A3 so gewählt, daß nur dann, wenn der Video-Spitzenwert 9 db über dem Rauschen liegt, d. h. 6 db über dem System-Schwellenwert, das Ausgangssignal von 03 wahr ist. ■ ' -■.■■■ ,. ' . ' ■ .; ·'.'■ ·'■ ■;■'; ' ". The inputs of the amplifier 30 of the detectors Dl to D 7 are further respectively connected to one of the WiderständeJJ2 to Rl to an input terminal 41, via which the detectors a precisely controlled reference level is supplied. The values of the resistors R1 to R1 are chosen so that the output signals of the detectors are only true when the video peak values exceed the system threshold value by a certain number db. For example, in the detector Dl the value of the resistor Rl with respect to Rl is chosen so that the output of Dl is true only when the video peak value is 6 db above the effective noise level or 3 db above the system threshold value. Correspondingly, the value of A3 in the detector U3 is selected so that the output signal of 03 is true only when the video peak value is 9 db above the noise, ie 6 db above the system threshold value . ■ '- ■. ■■■,. '. '■.; · '.' ■ · '■ ■; ■';'".

Die Funktion jedes der Detektoren Dl bis Dl kann mathematisch durch die folgende Gleichung ausgedrückt werden:The function of each of the detectors Dl to Dl can be expressed mathematically by the following equation:

•sum — • sum -

Video-Spitzenwert
Rl Video peak
Rl

System-Schwellenwert Rl Bezugspegel
Rx System threshold value Rl reference level
Rx

(1)(1)

In dieser Gleichung ist χ -· 2,3 usw. entsprechend der Ziffer des Detektors Dl, £>3 usw. Das Ausgangssignal des Detektors ist wahr, wenn l_sum größer ist als Null. Aus der obigen Gleichung ergibt sich durch die Multiplikation jedes Gliedes mit Λ1In this equation χ - · 2.3 etc. corresponding to the digit of the detector Dl, £> 3 etc. The output of the detector is true if l _{sum is} greater than zero. From the above equation, multiplying each term by Λ1 results

R1 R 1

£khj» — Λ1 ·/sum = Video-Spitzenwert — System-Schwellenwert - Bezugspegel > 0. (2)£ khj »- Λ1 · / sum = video peak value - system threshold value - reference level > 0. (2)

■··■■■ - ■■ - . ■' ■ " ■ . . . Rx ■ ■ .·'..-■ ·· ■■■ - ■■ -. ■ '■ "■ ... Rx ■ ■ . ·' ..-

Durch richtige Wahl der Werte von Ä2 bis Rl in bezug auf Ri und den Bezugspegel können demnach die .Detektoren Dl bis Dl so eingestellt werden, daß sie nur dann Wahr-Ausgangssignale liefern, wenn sich der Video-Spitzenwert um eine bestimmte db-Zahl über dem effektiven Rauschpegel liegt.By correctly choosing the values from Ä2 to Rl with respect to Ri and the reference level, the detectors Dl to Dl can therefore be set so that they only deliver true output signals when the video peak value is above a certain db number the effective noise level.

Zu Zwecken der Erläuterung sei der System-Schwellenwert, der gemäß der obigen Annahme 3 db über dem Rauschpegel liegen soll, mit V₁ und das Ausgangssignal des Spilzenwertdetektors pro db des Video-Echosignals als A bezeichnet. Dann ist das Ausgangssignal von Dl nur dann währ, wenn der Video-Spitzenwert gleich V₁ ■■ 3A ist. denn es ist Dl so ausgebildet, daß er ein Wahr-Ausgangssignal nur dann liefert, wenn der Video-Spitzenwert 6 db über dem Rauschpegel oder 3 db über dem System-Schwellenwert liegt.For purposes of explanation, the system threshold value, which according to the above assumption should be 3 db above the noise level, is denoted by V ₁ and the output signal of the mushroom value detector per db of the video echo signal is denoted as A. Then the output signal of Dl is only permanent when the video peak value is equal to V ₁ ■■ 3A . because Dl is designed so that it only supplies a true output signal if the video peak value is 6 db above the noise level or 3 db above the system threshold value.

Der Pegel V₁ _r 3/f kann als Definition des Schwellenwertes des Detektors Dl betrachtet werden. Der Schwellenwert für die anderen Detektoren ist in der Tabelle nach Fig. 3 aufgeführt, auf die hier Bezug genommen wird. . ■ ...The level V ₁ _r 3 / f can be viewed as a definition of the threshold value of the detector Dl . The threshold value for the other detectors is listed in the table of FIG. 3, to which reference is made. . ■ ...

Gemäß dem Vorstehenden kann die Gleichung (3) für den Detektor D1 wie folgt angeschrieben werden:According to the above, equation (3) for detector D1 can be written as follows:

stant wäre, könnte den Detektoren an der Klemme 41 ein konstanter Bezugspegel zugeführt werden. Wenn beispielsweise A konstant 0,1 V/db betrüge, könnte ein konstanter Bezügspegel V_x erzeugt und Rl im Detektor Dl so gewählt werden, daßwould be constant, a constant reference level could be fed to the detectors at terminal 41. If, for example, A were constant 0.1 V / db, a constant reference level V _{x could be} generated and Rl in the detector Dl selected so that

Rl RlRl Rl

V_x-= 3(0,1) = 0,3 V. V _x - = 3 (0.1) = 0.3 V.

fs«;» ="- »Ι' -■- 3.4 — V₁ — ' Bezugspegel .fs «;» = "-» Ι '- ■ - 3.4 - V ₁ -' Reference level.

5555

-- 2>A -- 2> A -

R-,R-,

Bezugspegel > Q.Reference level> Q.

Es ist so ersichtlich, daß die Genauigkeit des Detektors D2, mit der er ein Wahr-Ausgangssignal liefert, wenn sich der Video-Spitzenwert 6 db über dem Rauschen oder 3 db über dem System-Schwellenwert befindet, von der Genauigkeit von A oder den V/db abhängt, die der logarithmische Empfänger 10, der Verstärker 14 und der Spitzenwertdetektor 16 (F i g. 1) liefert. Wenn A unter allen Betriebsbedingungen kon-It can thus be seen that the accuracy of detector D 2 with which it provides a true output when the video peak is 6 db above the noise or 3 db above the system threshold is on the accuracy of A or the V / db provided by logarithmic receiver 10, amplifier 14 and peak detector 16 (FIG. 1). If A under all operating conditions

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65 Entsprechend könnte im Detektor D3 der Widerstand R3 so gewählt werden, daß (RI/R3) V_x = 6(0,1) =- 0,6 V usw. In der Praxis liegen diese Bedingungen jedoch nicht vor, weil die Gesamtverstärkung oder die Beziehung V/db des Empfängers 10, Verstärkers 14 und Spitzenwertdetektors 16, also die Größe A, Schwankungen unterliegt. Infolgedessen kann der Bezugspegel keine konstante V_x sein, sondern muß vielmehr steuerbar sein. . 65 Correspondingly, the resistor R3 in the detector D3 could be selected so that (RI / R3) V _x = 6 (0.1) = -0.6 V etc. In practice, however, these conditions do not exist because the overall gain or the relationship V / db of the receiver 10, amplifier 14 and peak value detector 16, that is to say the quantity A, is subject to fluctuations. As a result, the reference level cannot be a constant V _x , but rather must be controllable. .

Zum Zwecke dieser Steuerung wird· die Verstärkung V/db des Empfängers 10, Verstärkers 14 und Spitzenwertdetektors 16 periodisch überprüft, um Abweichungen von der Verstärkung A festzustellen, die als Normalverstärkung betrachtet wird, und dementsprechend den der Klemme 41 zugeführten Bezugspegel zu verändern.For the purpose of this control, the gain V / db of the receiver 10, amplifier 14 and peak value detector 16 is periodically checked in order to determine deviations from gain A , which is regarded as normal gain, and to change the reference level supplied to terminal 41 accordingly.

Zur Erläuterung dieser Steuerung wird auf die F i g. 1 und 4 Bezug genommen, von denen Fi g. 4 ein Diagramm zweier Bezugssignale darstellt. Zur Überwachung der Verstärkung A wird zwischen zwei vorgewählten Zeitpunkten zugeordneten Video-Echosignalen eine Bezügs^Signälquelle40 (Fig. 1) mit Hilfe eines Schalters 42 mit dem Eingang des Empfängers 10 verbunden. Der Schälter 42, der zum Umschalten von HF-Signalen geeignet ist, verbindet den Empfänger 10 entweder.mit der Antenne 12 oder der Sigrialquelle 40. Wenn die Sighalquelle 4Ö angeschlossen ist, ersetzt sie die Antenne und führt dem Empfänger Signale bekannter Amplitude zu. Die Signalquelle 40 kann auchTo explain this control, reference is made to FIGS. 1 and 4, of which Fi g. Figure 4 is a diagram of two reference signals. To monitor the gain A , a reference signal source 40 (FIG. 1) is connected to the input of the receiver 10 with the aid of a switch 42 between two preselected times associated with video echo signals. The switch 42, which is suitable for switching RF signals, connects the receiver 10 either to the antenna 12 or to the signal source 40. When the signal source 40 is connected, it replaces the antenna and supplies signals of known amplitude to the receiver. The signal source 40 can also

Claims

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with the receiver 10 via a suitable directional will. All clock signals for the boxcar detectors are

coupler must be connected. in a known manner from a not shown

Regardless of the type of connection between the clock signal source supplied to the system,
the signal source 40 and the receiver 10 supplies the In the meantime, the subtracter 52c pulls the source 40, when the connection is made, the 5 output signal. of the detector 52a from the output receiver 10 successively two pulses of the same signal from the detector 52b . The output signal of duration and of known exact level, e.g. subtracter, which is fed to an input of a differential mode of 6 and 26 db via a certain known amplifier 53. is for the. Difference th level. "In FIG. 4, the two pulses are denoted by between the peak output signals of the detector digits 46 and 47. Both have the io tors 16 characteristic of the pulses 46 and 47, the same duration Z ₁ and are due to the time span /, separated! under the above assumed normal conditions. this is 2 V as a function of the two reference. another input of the differential technique! pulses by the peak detector 16 produced off stärkers 53 is connected to a terminal ^54! input signal, which in Fig. 1 referred to as reference video is supplied with a fixed potential, which is in the -for-., Is supplied to the reference level control unit 50, 15 example is 2 V. The output signal of its output with the terminal 41 (F i g. 2) connectedness differential amplifier 53 may, in turn, by a comparison is the; '.: ■ be stronger 55 amplifies the output signal of.

The control unit 50 compares representing the controlled reference level of the two, Derden Detek reference pulses 46 and 47 (F ig. 4) dependent training factors Dl to DL to the terminal 41 (F i g. 2) access signals of the detector 16, by passing the output 20. . ,. ■■ ■ ;.
signal for the pulse 46 of. the output for If the gain per db in the senses chain is subtracted from pulse 47. The unit 50 stores ger 10, amplifier 14 and detector 16 the expected Pj) or maintains the difference until a further pulse pair has a value when the two input signals of the difference are fed to the receiver 10 from the source 40. renzverstarkers 53 equal, so that the detectors a

Since the difference between the pulses 46 and 47 25 is supplied to the normal reference level. Every deviation

20 db, the difference between the amplification values per db of normal should

, output signals of the detector 20 times the normal but a difference between the two input

gain per dB. If, for example, signals from amplifier 53 result in the

As assumed above, the gain per db 0.1 V output signal of the amplifier 55 affects the

the difference should be 20 (0.1) = 2 V. 30 Reference level to compensate for the changes in

If the difference is 2 V, the control unit adjusts the gain per db. That means,

50 assign a normal reference level to the detectors. that in the above relationships, according to which, for example,

If, however, the difference deviates from 2 V, which indicates the sum IA - R \\ Rl for the detector Dl

shows that the gain per db in the receiver (reference level) chain must be equal to or greater than zero,

ger 10, amplifier 14 and detector 16 from normal 35, any change in A by a corresponding change

deviates, the control unit 50 sets the reference level change in the reference level is compensated. As a result-

accordingly a. . this is provided by the detectors according to the invention

One embodiment of the control unit 50 is detailed information about the peak values F i g in the arrangement. 5 shown in more detail. When the video echo signals with respect to the noise level guide form according to FIG. 5, the peak value 40 of the system, regardless of changes in the detector 16, contains a boxcar detector, which is determined by the gain per db of the input circuit,
ker 14 receives the amplified video signal. As above, it should be emphasized again that the mention in the absence of a boxcar detector should clocked and loading controlled reference signal detectors correct arrival \ beginning of each system period deferred gave about the db-number to which a video-peak be, for example, at the beginning of each distance 45 exceeds the effective noise, only then delivers, bin in order to deliver the peak value of the video signal if the gain per db of the receiver 10 received by the amplifier 14 and the detector 16 during such a distance bin is constant. will. The box car detector of the circuit 16 is, however, since in practical cases this condition is not met in the same way at the beginning of the reference pulses 46 and generally not, the detectors are only scanned at 47 in order to provide the unit 50 with the reference video for each application of the to deliver the controlled operation of the two reference pulses described above. Zugspegels is able to provide precise information.

The control unit 50 contains two box car detectors. Accordingly, a new circuit has been described, 52a and 51b, which both receive and display the reference video, which have a digital display via the Amgen. It is assumed that the detector 52a sensed the amplitude of the peak value of the video signals that were triggered at the beginning of the reference pulse 46 at the end of a selected system time period after the supply of the pulse 46 assigned to it, in db with respect to the effective noise ^: nete reference video by the output signal of the level delivers. The digital display is in the form of tector 52 a is shown, which is fed to one input of true or false output signals of a lot of a subtracter 52 c. Analog is the number of detectors. Each detector delivers a true at the beginning of the reference pulse 47 of the detector 51b 60 output signal only when the video peak is controlled by a clock signal so that it is the second value by one db number above the noise level, th input of the subtracter 52c an output signal which is assigned to the specific detector.
which represents the reference video associated with pulse 47. The output signals of the detectors 52a. Patent claims:
and 51b remain for the depending on the im- 65

Pulsen 46 and 47 generated reference video character- 1. Device for quantizing the by one

stisch, up to a following time a second pulse radar receiver delivered video signals after

pair supplied to the receiver by the source 40 time and amplitude with a device for

generation of signals called video peak values, which are assigned to predetermined distance intervals and have a constant amplitude equal to the maximum amplitude of the video signal reached in this distance interval, and with a number of threshold value detectors which are set to different threshold values and to which the video peak values are fed and which at An output signal, supply, is exceeded in each case given threshold value; characterized thereby that it comprises a circuit arrangement (40, 42, 50) for periodically measuring the total gain of the radar receiver (10, 14) and the device (16) for generating the video peak values, which generates a signal characteristic of the total gain , and that this signal is fed to the threshold value detectors (Dl to D 7) as a common reference level and causes such a shift in the threshold values; that the output signals of the threshold value detectors are a function of the amplitude of the RF echo signals which is independent of the overall gain.

2. Device according to claim 1, characterized in that the threshold value detectors (Dl to Dl) are supplied with a further signal, which is characteristic of the effective noise level of the radar receiver (10-14) and is called a system threshold value, and each of the threshold value detectors supplies an output signal, when the video peak value supplied to it exceeds the effective noise level by a certain db number.

3. Apparatus according to claim 1 or 2, characterized in that the circuit arrangement a source (40) for two reference signals (46 and 47) is determined to determine the signal amplification Amplitudes, a switch (42) that controls the feeding of the signals to the radar receiver (10, 14) enables, and a control unit (50) comprises the output signal of the device (16) for Generation of the video peak values is fed when the two reference signals are fed to the radar receiver, and the reference level as a function of this output signal, ν; '

4. Apparatus according to claim 3, characterized in that the control unit (50) has a first detector (52a) for storing the video peak value generated in dependence on the first reference signal (46) and a second detector (52Z>) for storing the in dependence on the second reference signal (47) generated video peak value that a subtracter (52c) is connected to the two detectors (52ö and 52b) , the output signal of which is characteristic of the response of the radar receiver (10, 14) to a signal , the size of which is equal to the difference between the two reference signals, 'and that an arrangement (53, 54, 55) is connected to the subtracter (52c) which generates the reference level as a function of the output signal of the subtracter (52c).

5. Apparatus according to claim 4, characterized in that the first and the second detector (52ö and 52Z ”) each formed by a clocked sampling and storage circuit (“ boxcar ”detector) and the difference between the two reference signals (46 and 47) in db as a whole Number is expressible.

1 sheet of drawings