DE1673363B2 - Rückstrahlortungsanlage mit Phasenumtast-Pulsmodulation und mit Geschwindigkeitsanalyse - Google Patents

Description

fc-fachL ^₁JJUU 7er Barkerfolge:

2. Anlage nach Anspruch 1, dadurch gekenn- . , 1

zeichnet, daß empfangsseitig eine zusätzliche Ver- +1 + 1 + 1 1 iti

n-fachung, wobei η = 2, 3, ... ist, der Frequenz ao ^^ Barkerfolge·

der Echosignale vorgesehen ist. +i + i + i-l-l-l + l-l-l + l-l.

13er Barkerfolge: _a5

Für derartige Barkerfolgen lassen sich ebenfalls leicht Optimalfilter bauen, die trotz langer Sendeimpulsdauer eine starke Impulskompression zur

Die Erfindung betrifft eine Rückstrahlortungsanlage 30 Folge haben, wie das folgende Beispiel zeigt. Dabei

zur Zielobjekt-Geschwindigkeitsanalyse mit Puls- geht aber die Dopplerinformation verloren,

modulation und Demodulation von Impulsen, z.B. F i g. 1 zeigt eine 13er Barkerfolge;

Barkerfolgen, bei der Phasenumtastungen der Sende- F i g. 2 zeigt eine Phasenmodulation einer Hoch-

■ ·. 2.7 ... _ , . . . . frequenz-Schwingung, die sendeseitig so vorgenommen

impulse mit -_fc-, wöbe, k = 2, 3, ... .st, verwendet ^ ^_{6 dJe HF}.f_chw;_{ngung mit der} Phase Null läuft,

wird, die nach Auswahlregeln für entfernungsauf- wenn der Zeitschrift der Barkerfolge +1 ist, und daß

lösende Optimalcodes in Verbindung mit empfangs- sie mit einer anderen definierten Phase läuft, wenn der

seitigen Optimalfiltern erfolgt, und mit Frequenz- Barkerschritt —1 beträgt;

analyse der Echosignale, gegebenenfalls als ZF-Signale. F i g. 3 zeigt das vollständige Sendesignal, das also

Bei der Rückstrahlortungstechnik, also im Falle *o aus 13 Schrittfolgen besteht;

elektromagnetischer Wellen der Radartechnik, im F i g. 4 zeigt das Signal auf der Empfangsseite

Falle von Wasserschallwellen der Sonartechnik, be- nach Durchlaufen eines Empfangskanals mit einem

steht stets die Schwierigkeit, bei Verwendung kurzer Optimalfilter. Man sieht sofort an der steilen Mitte,

Impulse eine genaue Entfernungsbestimmung und unge- daß sich ein solches Signal für eine hohe Entfernungs-

naue Dopplererkennung oder bei Anwendung langer 45 auflösung eignet

Impulse eine genaue Dopplererkennung und ungenaue Die Dopplerinformation ist, wie bereits erwähnt,

Entfernungsbestimmung in Kauf nehmen zu müssen. nicht mehr im Signal enthalten.

Das gilt insbesondere für die Sinustonimpulse. Die Forderung gleichzeitig guter Entfernungs- und

Auch bei Anwendung codierter Impulse, d. h. Doppler-Auflösung ist bei den bekannten Methoden

irgendwie frequenz- bzw. phasenmodulierter oder 50 nur im Kompromiß zu erzielen. Die mathematische

impulsgetasteter Signale, treten ähnliche Schwierig- Formulierung erfolgt durch die »ambiguityfunction«

keiten auf. Man verwendet codierte Signale in Ver- (P. M. Wood ward: »Probability and Informations

bindung mit Optimalfiltern auf der Empfangsseite Theory with Application to Radar«, Pergamon Press,

aus mehreren Gründen, z.B. um in einem zeitlich 1964, S. 119IT.). Eine andere Ausführung zeigt die

länger andauernden Impuls unter Ausnutzung der 55 NTZ 20 (1967), 4 (April), 218 bis 226. Hier werden

höchstmöglichen abstrahlbaren Intensität möglichst sendeseitig nur 180°-Phasenumtastungen vorgenom-

vie! Signalenergie unterzubringen oder um eine Ver- men, und empfangsseitig werden die Signale frequenz-

besserung des Nutz/Stör-Verhältnisses zu erzielen. analysiert.

Bekannter geworden sind Impulscodierungen mittels Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei

Frequenzmodulation mit kontinuierlich steigender 60 solchen Impulscodierungen, die eine hohe Entfer-

oder fallender Frequenz innerhalb der Impulsdauer. nungsauflösung mittels Optimalfilter ermöglichen, die

Auf der Empfangsseite werden dabei als Optimalfilter, Empfangsseite so auszubilden, daß auch eine gute

beschrieben in IRE Trans. 1T-6, 1960, S. 311 bis 329 Dopplererkennung gewährleistet ist.

(Turin G. L.: »An Introduction to Matched Filters«), Diese Aufgabe wird bei einer Anlage der eingangs

sogenannte »Impuls-Kompressions-Filter« eingesetzt, 65 genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß

die infolge der verschiedenen Laufzeiten für die ein- eine Empfängerstufe die Echosignale vor der Fre-

zelnen Frequenzen des Sendeimpulses eine zeitliche quenzanalyse in ihrer Frequenz ver-fc-facht.

Impulskompression bewirken, so daß trotz längerer In einer Weiterbildung des Erfindungsgedankens

3 ⁷ 4

wird empfangsseitig eine zusätzliche Ver-Ji-fachung Diese Frequenzverdopplung bewirkt folgendes:

der Frequenz der Echosignale vorgesehen. Dabei ist Liegt am Eingang während irgendeines Barker-

B = 2, 3, .... Schrittes die Spannung

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß die Entferaunpsauf lösung mittels 5 wg (q = A sin [(Üzf + <4a>Doppier) / + <pui\,
Optimalfilter einerseits hochgesetzt, andererseits aber

zusätzlich auf der Empfangsseite eine gute Doppler- wobei Qzf die Zwischen-Kreisfrequenz, ilcoDoppier

erkennung gewährleistet ist. die Kreisfrequenzänderung infolge des Doppler-

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der effekts, φ$) = 0 oder 180° je nach Barker-Schritt sind,

Zeichnung (F i g. 5) dargestellt. Sie zeigt eine Block- io so liegt am Ausgang die Spannung
schaltung zur Doppierausweitung der Signale.

Als Sendesignale werden phasenmodulierte HF- ua (q = B sin 2[(Qzf + ^««Doppler)«],
Schwingungen verwendet, die in Schritten einer

Barkerfolge mit der Bezugsphase Null moduliert sind, weil 2-0° = 0° und 2 ■ 180° = 360° ergibt

wenn der Barkerschritt +1 beträgt, und die mit der 15 Hinter der Frequenzverdopplerstufe 2 folgt dann

Bezugsphase 180° moduliert sind, wenn der Barker- eine übliche, an sich bekannte Frequenzauswertung,

scbritt —1 beträgt (Λ = 2). beispielsweise mit Hilfe eines Verstärkers 3 und einer

Diese Sendesignale werden nach Reflexion an Ob- Filterbank 4. Ebenso kann jeder andere an sich be-

jekten als Echos von bekannten Radar- bzw. Sonar- kannte Frequenzdiskriminator genommen werden.

Empfangsanordnungen empfangen, verstärkt, vor- ao Ebenso kann man die Phasenmodulation in den

gefiltert und üblicherweise auf eine geeignete ZF einzelnen Barker-Schritten so einordnen, daß bei +1

gemischt. die Phase Null moduliert wird und bei —1 die Phase

Diese ZF-Signale werden nach F i g. 5 aus dem 120° moduliert wird. Auf der Empfangsseite muß ZF-Verstärker 1 auf zwei Wegen weiterverarbeitet, man dann anstatt einer Verdoppelung eine Verdrei- und zwar einmal über das Optimalfilter 5 in der oben as fachung durchführen und kommt zum selben Ergeschilderten an sich bekannten Art und Weise zur gebnis.

Gewinnung des Empfangssignals nach F i g. 4, das Allgemein kann man die Modulation so durch-

die hohe Entfernungsauflösung gewährleistet, und führen, daß man beim Barker-Schritt +1 die Phase 0

zum anderen über einen Frequenzvervielfacher 2 _{moduliert beim} ßarker-Schritt -1 die Phase ~ und

zur Gewinnung der Dopplennformation. 30 ^K

Der Frequenzvervielfacher 2 wird insbesondere so daß man dann auf der Empfangsseite im Frequenzausgelegt, daß er die Frequenz verdoppelt oder auf vervielfacher den Wert der Frequenz auf den fe-fachen einen Wert 2 η hochgesetzt (« = 1, 2, 3 ...). (oder auch fc/i-fachen) Wert hochsetzt.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

3 Impulsdauer eine hohe Entfernungsauflösung möglich ■?A nio rjnnnlererkennung geht zunächst verloren. Patentansprüche: ^oSÄdJS^Äom-tioa ist dann e,n

1. Rücks^ahlortungsanlage zur ^ekt-Ge- ^ÄÄtÄgewcrden in

schwindigkeitsanalyse mit Pulsmodulation und 5 Eine andere ^.°'"^lr;^_räusche ;_n der englischen

DemoduSion von" Impulsen, ζ. Β Barkerfolgen ^ΖΓ^α^^^ΖΐΖ^^

bi d Ph Sdl J^JJ^

bei der Phasenumtastung der Sendeimpulse mit Jj^J^J^X £; .Modem Radar«, Wiley-

-=j-, wobei k = 2, 3, ... ist, verwendet wird, die Verlag, 1965, S. 274 und 285).

nachAuswahlregelnfürentfernungsaunösendeOpti- » Hier hat insbesondere Bijrk" solche quasi-

malcodes in Verbindung mit empfangsseitigen statistischen Schrittfolgen analysier^^ diedie fcigen

Optimalfiltern erfolg A mit Frequenzanalyse schaft ^'^ta^ aSS Ss wSentnc

der Echosignale, gegebenenfalls als Zwischen- Schritt τ - υ ein Maximumα >

frequenz-SigSle, dadurch gekennzeich- größer ist als fur alle ^£^eren Schritte

η et, daß eine Empfängerstufe (2) die Echosignale 15 Solche Schrittfolgen, im folgenden kurz »Barker-

vor der Frequenzanalyse (4) m ihrer Frequenz ver- folgen« genannt, sind z. ö..