DE1763897A1 - Geraet zur erkennung von impulsfolgen, insbesondere fuer ein impuls-doppler-radar - Google Patents

Description

DR. ING. ERNST MAIER

PATENTANWALT
MÜNCHEN - 22
WIOENMAYERSTR. 5

A 31268 den 2. September 19ö8

EM/Haß

Messrs. Sanders Associates, Inc., 95 Canal St., Nashua, New Hampshire OJOöO, U.S.A.

Gerät zur Erkennung von Impulsfolgen, insbesondere für ein Impuls-Doppler-Radar

Ein Impuls-Doppler-Radar mit hoher Auflösung unter Verwendung von Codesignalen benutzt nach dem heutigen Stand der Technik Phasenumkehrschalter zur Korrelation einer Empfangssignalwellenform mit einem verzögerten Muster des Sendecode^ zur Entfernungsbestimmung sowie einen digitalen Doppler-Rechner zur Korrelation des Doppler-Empfangssignals mit verschiedenen ausgewählten Doppler-Signalformen.

Nach der Auflösung der Entfernungsmessung werden die Muster der dopplermodulierten Signale in einer Magnetkernmatrix gespeichert und dann in einen Korrelator eingegeben, der aus einer Anzahl von Summierschaltungen besteht, die Jeweils auf das Vorhandensein einer be-309 821/0365

stimmten Signalwellenform, nämlich einer bestimmten Dopplerfrequenz abgestimmt sind. Diese Schaltungsanordnung erfordert eine Vielzahl von Baugruppen, insbesondere zur Entfernungsauflösung. Trotzdem werden' in einer solchen Anordnung die an einem Zielkörper reflektierten Einzelsignale des Code nicht mit dem höchstmöglichen Wirkungsgrad verarbeitet.

Aufgabe der Erfindung ist die Erhöhung der Auflösung bei Verwendung einer möglichst geringen Anzahl von Schaltkreisen» Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß einem Speicher einerseits eine Eingabeeinrichtung zur Einspeisung der Impulsfolge mit einer Taktfrequenz entsprechend der vorgegebenen konstanten Wjaderholungsperiode vorgeschaltet und andererseits über einen Ausleseteil ein Korrelationsnetzwerk aus Bauelementen, die in Abhängigkeit von der Polarität und Wiederholungsperiode der Impulsfolge ausgelegt sind, nachgeschaltet ist.

Durch Korrelation wird die Vielzahl der Stellensignale im wesentlichen auf ein einziges Stellensignal komprimiert, womit man einen hohen Korrelationsgewinn erzielt.

Die Erfindung ist im folgenden anhand der Impuls-Doppler-Radartechnik erläutert. In einer solchen Anordnung be-

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steht die Sendewellenform aus drei pseudostatistischen Code. Nach Wunsch kann man auch zwei oder mehr als drei Code anwenden. Der erste Code ist ein Code mit hoher Schrittfolge in Form von 10 Stellensignalen mit einer Taktfrequenz von 100 MHz, wobei jeder Einzelimpuls 10 nsec lang ist, was einem 1,5-Meter-Entfernungsintervall entspricht. Damit bestimmt jeder Stellenimpuls ein 1,5-Meter-Rahmenintervall. Mit 10 Stellenimpulsen des Codes kann man also die Entfernung auf 1,5 Meter inner- A halb eines 15-Meter-Rahmens auflösen.

Der zweite Code mit mittlerer Taktfrequenz liefert eine Modulation des ersten Codes und umfaßt 50 Stellen; damit ist eine Entfernungsauflösung auf eine Genauigkeit von 15 Metern in einem Entfernungsrahmen von 750 Metern möglich.

Der dritte Code mit niedriger Taktfrequenz moduliert die Gesamtwellenform und umfaßt 240 Stellenimpulse; damit

ist eine Entfernungsauflösung in einer Genauigkeit von " 750 Metern innerhalb eines Entfernungsrahmens von 180 km möglich.

Jeder Stellenimpuls des von einem Zielkörper reflektierten Empfangscode enthält in Amplitude, Frequenz und Phase ein Informationselement hinsichtlich Entfernung und Dopplereinfluß des Zielkörpers. Dadurch kann man leicht eine an einem Zielkörper reflektierte Wellenform

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unter Verwendung eines Korrelationscode korrelieren, der aus dem Sendecode durch Zeitverzögerung für die Entfernungsbestimmung und durch Phasenumkehr in entsprechenden Zeitpunkten zur Dopplerbeeinflussung des Code abgeleitet ist. Ein solcher Korrelator liefert '

einen langen Impute für daa richtige Signal (hinsieht- , \

lieh Entfernung, Dopplerfrequenz und Dopplerphase) und ein Störsignal für alle anderen Zielkörper in anderen Entfernungen und mit anderen Dopplereinflüssen· ^;

Die Entfernungs- und Dopplerkorrelation kann unter Verwendung einer orthogonalen Speichermatrix erfolgen. ;

■ ■ .- . ■ ■ ' . ί

Diese Matrix dient zur Speicherung des beeinflußten Code \

in einem zweidimensionalen Bahnen· Es erfolgt dann ein

Auslesen in eine entsprechende Korrelationematrix, die \

den beeinflußten Code mit ausgewählten Code vergleicht, -

die jeweils ein kombiniertes Entfernungs-Doppler-Signal I

darstellen. I

Der erste Code mit hoher Taktfrequenz wird komprimiert

und in 10 Entfernungsrahmentorschaltungen mit jeweils .'

funterschiedlicher Verzögerung eingespeist, so daß man ·

innerhalb der Rahmentorschaltung jeweils einen Korrelat ionsgewinn,10:1 erhält. Da dieser Code ständig wieder- / holt wird, treten die Zielkörper innerhalb des Entfer- '

nungsrahmens mehrdeutig alle 100 nsec oder alle 15 Meter auf. Der zweite Code moduliert dann den ersten Code in 100 nsec-Perioden, und der dritte Code moduliert den

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zweiten Code in 5000-nsec-Perioden. Dieser Code muß eine Dauer von mindestens 500 Stellen haben, da er mindestens 10 msec dauern soll, damit man die gewünscht en Doppler-Signale mit 100 Hz Bandbreite erkennen kann. Da der gewünschte Eindeutigkeitsbereich des Code 180 km beträgt, braucht dieser Code nur 240 Stellen lang sein. Zur Erfüllung der Bandbreitebedingungen kann er auf 500 Stellen verlängert oder 2 1/12-mal wiederholt werden.

Die Ausgangs spannungen der Entf ernungsrahnientorschaltungen werden gedehnt und in gesonderte Zeilenleiter der orthogonalen Speichermatrix eingegeben, die im ßahmen einer Ausführungsform 2000 Vertikalleiter umfassen kann. Die 2000 Vertikalleiter werden mit 200 kHz (der Wiedernolungsperiode des dritten Code) abgefragt, und der Empfangscode wird in die Matrix innerhalb 10 msec eingelesen. Nunmshr kann jeder Zeilenleiter die Wellenform eines Zielkörpers enthalten, dessen Entfernung in einem jeden 750-m-Intervall festgelegt ist, doch das einzelne Intervall ist innerhalb des Gesamtrahmens mehrdeutig. Wenn die Ausgangs-Korrelationsmatrix für den Entfernungscode des ersten Intervalls zusätzlich für Doppler-Kornbinationen eingestellt ist, werden Zielkörper innerhalb des ersten Interval Irahmens angezeigt, wenn der betreffende Zeilenleiter für diesen Entfernungsrahmen innerhalb der leseperiode abgefragt wird.

WeriE der maximale Entfernungsbereich 180 km beträgt, hat man 240 mehrdeutige 750-m-Rahmenintervalle. Für jedes Rahmenintervall muß eine verschiedene Gruppe von Ent-

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ft " ■ , , ₇' ■ . ' ■■'■ :,: ■ '■■■ . '

~⁶~

feruungs- und Dopplercode innerhalb des !Correlators vermascht sein. Die Zeilenleiter mit der Peinentfernungsauflösung werden nacheinander in Proportionalkerne ausgelesen, durch welche die Entfernungs- und Dopplercode gefädelt sind. Wenn 100 Dopplercode pro Entfernungscode notwendig sind, müssen in jedem Rahmenintervall 100 Vermaschungen verarbeitet werden. Infolgedessen umfassen 100 χ 240 » 24 000 Vermaschungen alle Entfernungs- und Doppler-Wellenformen zwischen 0 und 180 km.

Für einen 180-km-Entfernungsbereich eines Impuls-Doppler-Radars sind nach der herkömmlichen Technik 120 000 Entfernungsleiter mit Phasenschaltern, Verstärkern und Begrenzern erforderlich, gegenüber 500 Leitern; gegenüber 36 000 000 Kernen im Rahmen der bekannten Technik benötigt man nach der Erfindung nur 1 000 000 Kerne.

Die überraschenden Vorteile der Erfindung liegen in einer merklichen Vergrößerung des Dynamikbereichs der Anordnung hinsichtlich der Auflösung verschiedener Zielkörper gegenüber einer Störung durch Doppler-Einflüsse und ferner in einer wesentlich wirkungsvolleren Technik zur Ausnutzung der in einer Binärimpulsfolge enthaltenen Information nach Reflexion an einem Zielkörper. Die Erfindung stellt somit eine verbesserte Auswerteschaltung für ein Impuls-Doppler-Radar mit hoher Auflösung zur Verfügung. Man kann mit der Erfindung die gewünschten Signale innerhalb eines bestimmten Intervallrahmena nachweisen, wobei größere

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unerwünschte Signale durch Dopplerabtrennung ausgeschieden werden· Die Erfindung ermöglicht eine sehr schnelle Überprüfung aller möglichen Entfernungs- und Doppier-Bereiche für Zielkörper. Die Erfindung liefert ferner einen Digital-Korrelator mit einer wesentlich höheren Ausnutzung der einzelnen Bauelemente. Sowohl für die Entfernungs- als auch für die Doppler-Information erfolgt gleichzeitig eine Korrelation innerhalb der orthogonalen Matrix.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die anliegende Zeichnung erläutert, die ein Blockschaltbild sines Geräts nach der Erfindung mit einer Speichermatrix und einem Entfernungs-Doppler-Korrelator zeigt.

In einem bekannten Impuls-Doppler-Radar setzt sich die Sendesignalwellenform aus drei pseudostatistischen Code zusammen. Der erste Code mit hoher Pulsfrequenz besteht aus 10 Zeichen. Jedes Zeichen des Code besteht aus einem m zehn nsec dauernden Impuls. In demoetrachteten Ausführungsbeispiel umfaßt dieser Code drei aufeinanderfolgende positive 10 nsec Impulse, darauf zwei negative 10-nsec-Impulse, vier positive 10-nsec-Impulse und schließlich einen negativen 10-nsec-Impuls. Dieser erste Code wird ununterbrochen wiederholt. Da alle Einzelimpulse eine Breite von 10 nsec haben, entsprechen sie einem Entfernungsintervall von 1,5 λ· Weil der erste Code aus 10 Einzelimpulsen besteht, ergibt sich für jeden Impuls eine

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Mehrdeutigkeit innerhalb eines 1^-m-Intervalls. Der erste Code wird durch einen zweiten Code getastet. Dieser zweite Code besteht aus 100-nsec-Impulsen und moduliert den ersten Code in der Weise, daß derselbe wechselweise unverändert oder mit Phasenumkehr erzeugt wird. Der erste Code bleibt also entweder in seinem Ursprungszustand (+++--++++-) oder in umgekehrtem Zustand ( ++——-+). Der zweite Code umfaßt 50 Stellen

und wird ebenfalls wiederholt. Dieser zweite Code liefert eine mehrdeutige Entfernungsauflösung auf 15 m in jedem 750-m-Entfernungsintervalle, so daß man in Verbindung mit dem ersten Code eine eindeutige Entfernungsauflösung auf 1,5 * in jedem 750-m-Intervall erhält. Damit man eine Entfernungeauflösung in einem Entfernungsrahmen von etwa 180 km erhält, braucht man einen dritten Code, der die 750-m-Mehrdeutigkeit auflöst. Für diesen Code sind 24-0 Stellen erforderlich entsprechend 180 km : 750 m. Das Gesamt-Codesignal besteht also aus dem ersten Code, der durch den zweiten Code moduliert ist, der seinerseits durch den dritten Code moduliert ist. Diese Gesamtwellenform wird im Sender auegesandt, dessen Einzelheiten hier nicht erläutert sind, der jedoch aus bekannten Baugruppen besteht, die nicht zum Gegenstand der Erfindung gehören.

Die Figur zeigt ein Gerät zur Verarbeitung der Empfangswellenformen, damit man die Entfemungs- und Doppler-Signale der erfaßten Zielkörper erhält. Die Eingangs-

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Signalwellenform für das Gerät, die am Ausgang einer Mischstufe 10 abgenommen werden kann, liegt an einem Fernsehverstärker 12 an, der die negativen und positiven Impulse des Empfangssignals verstärkt.

Das Ausgangssignal des Fernsehverstärkers 12 auf der Leitung 14 wird dann teilweise korreliert oder gepreßt, indem man eine passive Korrelationstechnik zur Ausscheidung des ersten Code in folgender Weise anwendet:

Die Signalwellenform wird einen Verbindungspunkt 16 M

einerseits unmittelbar über eine Leitung 18 und andererseits über eine Gruppe von Verzögerungsstufen 20 ... 36 und eine Mehrzahl von Umkehrstufen 38 .». 42 zugeführt. Die Verzögerungsstufen 20 ... 36 des vorliegenden Ausführungsbeispiels haben jeweils eine Verzögerungszeit von 10 nsec entsprechend dem Zeitabstand zwischen aufeinanderfolgenden Einzelimpulsen des ersten Code. Die Umkehrstufen 38 ... 42 sind den Verzögerungsstufen 24, 26 und 36 entsprechend der vierten, fünften und zehnten Zifferstelle

des ersten Code nachgeschaltet, d.h. den mit umgekehrter ~ Polarität auftretenden Zifferstellen. Aufgabe der Verzögerungsstufen 20 ... 36 und der Umkehrstufen 38 ... 42 ist die Einspeisung eines Signals in dem Verbindungspunkt 16 Mit einer erheblichen Amplitude entsprechend dem Empfang des ersten an einem Zielkörper reflektierten Code, Dje Ziffersignale dieses Code werden einander stufenweise überlagert, so daß man einen 10-nsec-Impuls im wesentlichen mit zehnfacher Amplitude gegenüber hinein Zi.ff erimpuls,

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jedoch nur in der Bauer eines Zifferimpulses erhält. Das Signal am Verbindungspunkt 16 wird dann zu einer Vielzahl von Entfernungsrahmentorschaltungen 44- ... über eine Gruppe von Verzögerungsstufen 64 ·.. 80 geführt. Dieselben besitzen im Rahmen des vorliegenden Ausführungsbeispiels wiederum eine Verzögerungszeit von 10 nsec entsprechend der Zeit zwischen aufeinanderfolgenden Einzelimpulsen des ersten Code für die 1,5-m-Stufen. Die Torschaltungen 44 ... 62 werden durch einen Entfexungsrahmengenerator 82 getastet, der diese Torschaltungen jeweils für eine Dauer von 10 nsec während eines jeden 100-nsec-Intervalls auftastet. Ein Ausgangesignal einer jeden Torschaltung 44 ... 62 zeigt die Erfassung eines Zielkörpers an, der innerhalb eines 15— m-Entfernungsintervalls auf eine 1,5-m-Stufe festgelegt ist.

Die Ausgangswellenformen der Torschaltungen 44 ... 62 werden dann in einer Gruppe von Dehnungsschaltungen ... 102 gedehnt. An eine jede Torschaltung 44 ... 62 ist eine Dehnungsschaltung angekoppelt. Die Dehnungsschaltungen dehnen die 10-nsec-Impulse um einen Faktor 10 zwecks Erzeugung von 100-nsec-Impulsen. Die hierdurch erzielte Bandbreitenverringerung ermöglicht den Einsatz einer aktiven Korrelationstechnik zur Entfernung des zweiten Code. Selbstverständlich könnte man wiederum eine passive Korrelationstechnik anwenden. An jede Entfernungsrahmentorschaltung ist über je eine Dehnungsschaltung

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84 ... 102 eine Vielzahl von Phasenumkehr schaltern 108,-... 108₁₀, 11O₁ ... 11O₁₀, 1^₁ ... 112_1O angekoppelt. Die Anzahl dieser Schaltergruppen entspricht der Stellenanzahl des zweiten Code, also im Rahmen des vorliegenden Ausführungsbeispiels sind 50 Gruppen von Phasenumkehrschaltern vorhanden. Ein Phasenumkehrschalter einer jeden Gruppe ist jeweils an eine jede Dehnungsstufe angekoppelt, so daß man insgesamt 500 Schalter benötigt. Die Phasenumkehrschalter 108,,, 11O₁ ... 11S₁ sind an die Dehnungsstufe 84 angekoppelt. Die Phasenumkehrschalter 108o» 110~ ... 112q sind an die Dehnungsstufe 86 angekoppelt, usw.. Diese Phasenumkehrschalter sind ferner an die Stufen eines Schieberegisters 104 angeschlossen. 10 Phasenumkehrschalter 108,. ... 1Oe₁Q sind mit der Stufe 1 des Schieberegisters 104 gekoppelt, 10 Phasenumkehrschalter 11O₁ ... 11O₁₀ mit der Stufe 2 des Schieberegisters 104, usw., schließlich 10 Phasenumkehrschalter 112₁ ... 112₁₀ mit der Stufe 50 des Schieberegisters 104. Die Stufenzahl des Schieberegisters entspricht der Stellenzahl des zweiten Code, also im Rahmen des vorliegenden Ausführungsbeispiels 50· Das Schieberegister 104 wird durch einen Taktgeber 106 geschaltet, der mit der Wiederholungsfrequenz des zweiten Code, also mit 10 MHz arbeitet. Dadurch erhält man an den Ausgängen der Phasenumkehrschalter 108, 110 ... 112 eine Zwischenauflösung der Entfernung entsprechend 1,5 ι innerhalb eines 750-m-Entfernungsintervalls.

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Die Ausgänge der Phasenumkehrschalter 108, 110 ... 112 sind an die horizontalen Zeilenleiter H1 ... H5OO eines orthogonalen Matrixspeichers 114 angeschlossen. Jeweils ein Zeilenleiter ist mit einem Phasenumkehrschalter verbunden, so daß die Matrix 5Ö0 Zeilenleiter ertiält. >

Die ^Matrix besitzt 2 000 vertikale Spaltenleiter VI··.. V2000 und enthält Jeweils Magnetkerne 116 an einer Jeden Kreuzungsstelle eines Zeilenleiters H mit einem Spaltenleiter V, so daß eine Million Zifferstellen ge- ;

A speichert werden können. Lediglich im Rahmen des Ausführungsbeispiels ist die Matrix 114 mit einer Kapazität für 500 Signalwellenformen dargestellt; mehr oder weniger Signalwellenformen können dadurch verarbeitet werden, daß man eine entsprechende Anzahl von Zeilenleitern hinzufügt oder wegnimmt. Jeder Kern 116 ist mit einem zugehö- f rigen Spaltenleiter V1 ... V2000 gekoppelt. Auch die Anzahl von 2000 Spaltenleitern gibt lediglich ein Beispiel; ; die Anzahl der Spalten kann in Abhängigkeit von dem ge- < wünschten Korrelationsgewinn vergrößert werden. ]

r ι

Eine Signalwellenform wird gespeichert, d.h. in einem \

Kern 116 festgehalten, wenn derselbe gleichzeitig durch > ein Eingangssignal auf einem Zeilenleiter H und durch '

einen Schreibimpuls vonseiten eines Schreibabfragetreibers 118 auf dem betreffenden Spaltenleiter V erregt ;|

wird. Dieser Schreibabfragetreiber dient zur Einspeisung von Schreibimpulsen nacheinander in die vertikalen Spaltenleiter mit der Taktfrequenz der Eingangesignale

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und besteht aus einem einfachen Impulsgenerator mit einem Schieberegister. Anpassungsstufen 120 zur Einstellung der Eingangssignale auf einen gewünschten Pegel sind bekannt und daher nicht im einzelnen dargestellt. Die Anpassungsstufen können Verstärker, Begrenzer usw. umfassen.

Die in die Kerne 116 des Matrixspeichers 114 eingeschriebene Information stellt die Entfernungsauflösung auf eine Genauigkeit von 1,5i innerhalb eines 750-m-Intervalls dar. Jeweils ein 1,5-m-Entfernungsintervall ist in einem jeden Zeilenleiter des Matrixspeichers 114 festgehalten, z.B. in dem Zeilenleiter H1 das erste 1,5-m-Intervall innerhalb eines 750-m-Intervalls, auf dem Zeilenleiter H2 das Intervall zwischen 1,5i und 3 m des 75O~m-Intervalls, bis zu der Maximalreichweite des Radargeräts, z.B. 180 km. Diese Information wird innerhalb des Matrixspeichers 114 festgehalten und kann mit hoher Taktgeschwindigkeit in einen Korrelator 132 ausgelesen werden«

Dieser Korrelator 132 ist an die Spaltenleiter des Matrixspeichers 114 angeschlossen und umfaßt eine Vielzahl von Maschennetzwerken 122 aus Magnetkernen 124, die durch eine entsprechende Vielzahl von Maschenleitern 126 so vermascht sind, daß man die angelegten Signale diskriminieren kann. Die Kerne 124 des Maschennetzwerks 122 des Korrelators 132 sind so miteinander vermascht, daß sie

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die zu erfassenden Signale algebraisch summieren, so daß man ein maximiertes Ausgangssignal des Maschennetzwerks

,ί

erhält, wenn das zugeordnete, zu erkennende Signal angelegt ist. Nach der bevorzugten Ausführungsform sind die Magnetkerne kleine Bingkerne mit einer linearen Transformatorkennlinie. Da eine Umschaltung der Kerne innerhalb des Maschennetzwerks nicht notwendig ist, sind vertikale Treiberverstärker sowie Umkehrverstärker nicht notwendig. Zwar sind Ringkerne bevorzugte Speicherelemente, doch kann man auch jedes andere Element mit einer vielstufigen Kennlinie unter entsprechender Abwandlung der Schaltung verwenden.

Die Zeilenleiter H1 ... H500 des Matrixspeichers 114 werden nacheinander durch einen Leseabfrageschreiber 128 abgefragt und die entsprechenden Signale an den Korrelator 132 angelegt. Wenn ein genügend großer Leseimpuls an einem Zeilenleiter anliegt, werden die Magnetkerne der betreffenden Zeilen, die zuvor in ihren "eins"-Zustand eingestellt worden sind, entmagnetisiert und in dem ¹¹NuIl"-Zustand zurückgestellt. Dies,bedeutet eine zerstörende Auslesung, die Pulse auf die zugehörigen Spaltenleiter abgibt. Diese Impulse werden dann durch die Maschennetzwerke 122 summiert. Magnetkerne im "Null"-Zustand (die durch Eingangssignale nicht erregt sind) bleiben unbeeinflußt von dem Leseimpuls, so daß kein Signal auf den betreffenden Spaltenleitern erscheint. Wenn die Kenngrössen eines von den Zeilenleitern abgenommenen Signals

mit einer bestimmten Maschenführung übereinstimmen, 309821/0365

ergibt sich ein überhöhtes Ausgangssignal an dem betreffenden Maschennetzwerk. An einem Ausgang 130 erscheint ein großer Impuls für ein als richtig erkanntes Signal (hinsichtlich Entfernung, Doppler-Einfluß und Doppler-Fhase) und Störsignale erscheinen für alle anderen Zielkörper in anderen Entfernungsbereichen.

Die Seme 124 der Maschennetzwerke 122 sind durch Maschenleiter vermascht, so daß sie eine Korrelation für bestimmte Signalwellenformen ergeben. Die Kerne der Maschennetzwerke sind in positivem Sinn mit positiven Signalanteilen und in negativem Sinn mit negativen Signalanteilen verknüpft, so daß man Jeweils eine entsprechende Korrelation erhält. Die Maschennetzwerke sind so angeordnet, daß die Kerne ein Abbild des dritten Sendecode ergeben, wobei dieser dritte Sendecode entsprechend der durch die Entfernung bedingten Zeitverzögerung und entsprechend der Phasenumkehr an entsprechenden Stellen durch den Doppler-Effekt abgewandelt ist. Λ

Die in einem bestimmten Korrelator 132 erforderliche Anzahl von Maschennetzwerken 132 hängt von der möglichen Anzahl von zu erwartenden Entfernungs- und Doppler-Kombinationen ab. In dem dargestellten Ausführungsbeispiel beträgt die Anzahl der 750-m-Intervalle zur Bedeckung des 180-km-Rahmens 240. Diese Anzahl 240 muß mit der Anzahl unterschiedlicher Doppler-Wellenformen, die unterschieden werden sollen, also bspw. 100, multipliziert werden. Infolgedessen stellt jedes Maschennetz-

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werk eine unterschiedliche Entfernung- und Doppler-Wellenform oder eine Kombination einer Entfernungs- und Doppler-Wellenform dar, die alle voneinander verschieden sind; man hat einerseits unterschiedliche Entfemungs-Wellenformen für das gleiche Doppler-Muster und andererseits unterschiedliche Doppler-Muster für denselben Entfernungs-Bereich·

Da jeder Zeilenleiter H sehr schnell in das gleiche Maschennetzwerk ausgelesen werden kann, bestimmt der vermaschte Code unzweideutig die Entfernung für jeden der 500 Zeilenleiter der Matrix. Mit einer Auslesezeit von bspw. 1/usec für einen Zeilenleiter benötigt man insgesamt nur 500/usec zur Auslesung des gesamten Speichers und damit zur Bestimmung aller Entfernungs- und Doppler-Kombinationen, die innerhalb eines 180-km-Gesamtbereiche bei einer 1,5-m-Entfernungsauflösung und einer 100-Hz-Dopplerauflösung möglich sind. Die in den Matrixspeicher eingeschriebenen Signale müssen mit einer Taktfrequenz entsprechend dem dritten Code eingeschrieben werden, damit jeder Zifferwert «tea in dem Matrixspeicher die Polarität der betreffenden angegebenen Codestelle hat, wenn ein Zielkörper in der entsprechenden Entfernung vorhanden ist. Zur Synchronisierung der Doppler-Signale muß der Code mit der Taktfrequenz des dritten Code eingeschrieben werden; die Integrationszeit muß der gewünschten Dopplerauflösung entsprechen. Wenn bspw. das

mit
Einschreiben/einer Taktfrequenz von 100 kHz erfolgt und eine Integrationszeit von <1 msec gewünscht wird, muß man 100 Spaltenleiter für die Einschreibung vorsehen.

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Im Rahmen des dargestellten Ausführungsbeispiels erfolgt das Einschreiben mit einer taktfrequenz von 200 kHz und einer Integrationszeit von 10 msec, so daß 2000 Spaltenleiter und 2000 Speicherstellen für die Code- und Doppler-Wellenform auf jedem Zeilenleiter notwendig sind. Doch die Länge des Code braucht nicht 2000 Zifferstellen zu betragen. Der Code muß nur solange sein, wie es für eine eindeutige Entfernungsauflösung notwendig ist, also entsprechend dem maximalen Entfernungsbereich. Wenn bspw. ^ der maximale Entfernungsbereich etwa 180 km mit einem mehrdeutigen Entfernungsrahmen von 750 m beträgt, ist ein Code mit nur 240 Zifferstellen erforderlich.

Das erfindungsgemäße System hat einen Korrelationsgewinn von etwa 60 dB (1 Million Ziffersignale sind durch Korrelation zu einem einzigen Ziffersignal komprimiert).

Die Erfindung ist im vorstehenden anhand eines Impuls-Doppler-Radars beschrieben. Doch kann der Erfindungsgedanke auch für andere Anwendungsgebiete der Signalver- ' arbeitungstechnik ausgewertet werden.

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Claims (20)

Patentansprüche

1. Gerät zur Erkennung von Impulsfolgen aus Impulsen bestimmter Polarität mit vorgegebener konstanter Wiederholungsperiode, dadurch gekennzeichnet, daß einem Speicher (114) einerseits eine Eingabeeinrichtung zur Einspeisung der Impulsfolge mit einer Taktfrequenz entsprechend der vorgegebenen konstanten Wiederholungsperiode vorgeschaltet und andererseits über einen Ausleseteil (128) ein Korrelationsnetzwerk (132) aus Bauelementen, die in Abhängigkeit vpn der Polarität und Wiederholungsperiode der Impulsfolge ausgelegt sind, nachgeschaltet ist.

2. Gerät nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen orthogonalen Matrixspeicher mit einer Vielzahl zeilen- und spaltenweise angeordneter zweiwertiger Logikelemente, wobei jeweils ein Zeilenleiter (H1, H2 ...) die Logikelemente jeder Zeile und ein Spaltenleiter (V1, V2 ...) die Logikelemente jeder Spalte miteinander verbindet·

3. Gerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrelationsnetzwerk mindestens eine Gruppe von Bauelementen mit einem Vielstufenverhalten zur Erzeugung positiver oder negativer Signale in Abhängigkeit von den aus der Matrix ausgelesenen Impulsfolgen enthält.

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4. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 3 zur Verarbeitung von Signalwellenformen aus mehr als einem Code, gekennzeichnet durch eine Eingangsstufe (10, 12), durch ein Teilkorrelationsnetzwerk im Anschluß an diese Eingangsstufe zur Korrelierung der Signalwellenform bis auf einen Code, durch einen Speicher (114) zur Speicherung der teilkorrelierten Signalwellenform und durch ein Korrelationsnetzwerk (132), das auf die teilkorrelierte Wellenform anspricht.

5. Gerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilkorrelationsnetzwerk eine erste Vielzahl von in ^eihe geschalteten Verzögerungsleitungen (20 ... 36) gleich der um eins verminderten Stellenzahl des auszuscheidenden Code, eine Vielzahl von an bestimmte Verzögerungsleitungen und/oder die Eingangsstufe angekoppelte Umkehrstufen (38 ... 42), ferner eine zweite Vielzahl von in Reihe geschalteten Verzögerungsleitungen (64 ... 80) gleich der um eins verminderten Anzahl des auszuscheidenden Code im Anschluß an die Eingangsstufe, die Umkehrstufen und die übrigen Verzögerungsleitungen der ersten Gruppe, eine Vielzahl von Torschaltungen (44 ... 62) gleich der Stellenzahl des auszuscheidenden Code, die jeweils mit der Eingangsstufe und mit der zweiten Vielzahl von Verzögerungsleitungen verbunden sind, sowie eine Schaltung (82) zur öffnung der Torschaltungen jeweils während ausgewählter Zeitintervalle umfaßt.

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6. Gerät nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit in der ersten und zweiten Vielzahl jeweils dem Zeitabstand zwischen aufeinanderfolgenden Einzelimpulsen des zu korrelierenden Code gleich ist.

7· Gerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die mit Umkehrstufen verbundenen Verzögerungsleitungen und/oder die entsprechende Eingangsstufe Codestellen des zu korrelierenden Code mit entgegengesetzter Polari-™ tat entsprechen.

8. Gerät nach einem der Ansprüche 5 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das ausgewählte Zeitintervall der Impulsbreite eines Einzelimpulses des zu korrelierenden Code gleich ist·

9. Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 7» dadurch gekennzeichnet, daß das Teilkorrelatjiionsnetzwerk ein Schieberegister (104), einen an den Eingang des Schiebe-

W registers angeschlossenen Taktgeber (106) und eine Vielzahl von Gruppen von Phasenumkehrschaltern (108^, 108g 112^j₀) umfaßt, wobei jede Schaltergruppe an einen Abgriff des Schieberegisters angeschlossen ist.

10. Gerät nach Anspruch 9« dadurch gekennzeichnet, daß die Anzahl der Abgriffe des Schieberegisters (104) der Steilenzahl des zu korrelierenden Code gleich ist.

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11. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß Koppelstufen zum Anlegen der teilkorrelierten Wellenform an die orthogonale Speichermatrix vorgesehen sind.

12. Gerät nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die teilkorrelierten Signalwellenformen an die Zeilenleiter der Matrix angeschlossen sind und daß ein Schreibabfragetreiber (118) mit den Spaltenleitern verbunden ist und jeweils nacheinander Schreibimpulse an die einzelnen Spaltenleiter anlegt, deren Taktperiode mit der Erzeugungsperiode des nichtkorrelierten einen Code gleich ist.

13. Gerät nach Anspruch 12, gekennzeichnet durch bistabile Logikelemente in Form von Magnetkernen.

14. Gerät nach einem der Ansprüche 4 bis 13» dadurch gekennzeichnet, daß das Korrelationsnetzwerk (132) Gruppen vielwertiger Elemente enthält, wobei jede Gruppe im wesentlichen eine Vielzahl gleichzeitig auftretender Impulse

1 summiert, die der Polaritätskennlinie als Zeitfunktion

nur einer bestimmten Signalwellenform entsprechen.

15. Gerät nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die vielwertigen Elemente Ringkerne mit einer linearen Transformatorkennlinie sind.

16. Gerät nach einem der Ansprüche 1 bis 15 für einen Impuls-Doppler-Radar, wo die Sendewellenform aus einem ersten Code besteht, der durch mindestens einen weiteren Code moduliert ist, wobei jeder Code verschiedenen Ent-

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fernungslntervallen entspricht, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilkorrelationsnetzwerk aus der von einem Zielkörper reflektierten Wellenform alle mit Ausnahme. eines Code ausscheidet, so daß man eine Feinbereichsauflösung mit Vieldeutigkeit für die Grobbereichs-Entfernungsintervalle erhält.

17· Gerät nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, daß das Teilkorrelationsnetzwerk Zusatzschaltstufen jeweils für einen jeden weiteren Code der Sendewellenform bis zu der um zwei verminderten Gesamtzahl der Code umfaßt.

18. Gerät nach Anspruch 16 oder 17, dadurch gekennzeichnet, daß die teilkorrelierten Signalwellenformen eine Intervallauflösung innerhalb eines mehrdeutigen Grobentfernungsintervalls aufweisen und durch den Dopplereffekt moduliert sind.

19· Gerät nach einem der Ansprüche 16 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß das Korrelationsnetzwerk eine Vielzahl von Vermaschungsnetζwerken aus vielwertigen Bauelementen enthält, die. entsprechend einer bestimmten Ent— fernungs-Doppler-Kombination vermascht sind.

20. Verfahren zur Entfemungs- und Dopplerauflösung der von einem Zielkörper empfangenen Signalwellenform aufgrund einer Sendewellenform aus einem ersten Code, der durch einen oder mehrere Code moduliert ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfangswellenform zunächst zur Ausscheidung aller Code mit Ausnahme eines Code teil-

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korreliert wird, daß die teilkorrelierten Signalwellenformen gespeichert werden und daß die gespeicherten Signalwellenformen mit vorgegebenen Vergleichswellenformen korreliert werden, die verschiedene Entfernungsbereich- und Dopplerkombinationen darstellen.

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L e e r s e i t e