DE1766925C1 - Impuls-Radaranordnung mit Rauschbegrenzungsschaltung im ersten von zwei Empfangskanaelen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Radaranordnung mit einem zwei Kanäle zum Empfang von Echosignalen aufweisenden Radar­ empfänger, wobei der erste Kanal eine aus einer Serien­ schaltung eines Breitbandfilters, eines Begrenzers und eines Schmalbandverstärkers bestehende, Störsignale mit einer Impulslänge, die kleiner als die der ausgesandten Radarimpulse ist, unterdrückende Rauschbegrenzungsschaltung und der zweite Kanal ein Schmalbandfilter der gewünschten Empfängerbandbreite aufweist und wobei ferner eine Ein­ richtung zur Auswahl jeweils eines der Kanäle vorgesehen ist.

Derjenige Kanal, der die auch als "Dicke-Fix"-Kreis bezeich­ nete Serienschaltung eines Breitbandfilters, eines Begren­ zers und eines Schmalbandverstärkers enthält, verringert die Wirkung von Störsignalen in der Form von wiederkehren­ den gepulsten Signalen beträchtlich, sofern deren Impuls­ längen kurz sind im Verhältnis zu denen der ausgesendeten Radarimpulse. Bei Abwesenheit von Störungen erzeugt je­ doch dieser Dicke-Fix-Kreis eine Herabsetzung des Signal- Rausch-Verhältnisses im Vergleich zum normalen Kanal. Dieser normale Kanal wird verwendet, wenn keine Störung vorliegt. Es muß jedoch stets eine Entscheidung entweder durch eine Bedienungsperson oder durch einen Abfühlkreis getroffen werden, ob eine Störung vorhanden ist oder nicht, und es muß dann der jeweils geeignete Kanal in Betrieb ge­ setzt werden. Um unnötige schlechte Ergebnisse zu vermei­ den, wird der Dicke-Fix-Kanal gewöhnlich erst dann einge­ schaltet, wenn die Störung über einen bestimmten Pegel liegt. Die Bestimmung, ob die Störung über oder unter einem bestimmten Pegel liegt, ist für eine Bedienungsperson jedoch praktisch unmöglich, wenn sie diese Entscheidung nur an Hand einer Bildröhre treffen muß. Sogar wenn eine besondere Panorama-Darstellung ("PPI") für jeden der beiden Kanäle vorgesehen ist, bereitet es in der Praxis erhebliche Schwie­ rigkeiten zu entscheiden, welcher der beiden Kanäle jeweils eingeschaltet werden soll. Sogar durch besonders geschulte Bedienungspersonen können falsche Entscheidungen nicht ver­ hindert werden.

Wegen der Schwierigkeiten, die eine Bedienungsperson beim Treffen der jeweils richtigen Entscheidung hat, wurde ver­ sucht, automatische Einrichtungen vorzusehen, die sicherstel­ len, daß jeweils derjenige Kanal eingeschaltet wird, der zu der jeweils gegebenen Zeit die besten Ergebnisse erbringt. Diese vorgesehenen Anordnungen haben jedoch den Nachteil, daß der jeweilige Kanal stets für die gesamte Dauer einer Radarperiode gewählt wird und damit wiederum eine optimale Nutzung der beiden zur Verfügung stehenden Kanäle nicht er­ reicht werden kann.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine Radaranordnung der ein­ gangs definierten Art so auszubilden, daß unter weitgehen­ der Ausschaltung von Störungen stets eine optimale Auswer­ tung der an den beiden Kanälen zur Verfügung stehenden In­ formationen ermöglicht wird.

Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß die Einrichtung zur Kanalauswahl folgende Teile umfaßt: ein immer nur das größte der an seinen Eingängen anliegen­ den Signale durchlassendes ODER-Glied mit zwei Eingängen, denen jeweils die Ausgangssignale eines der beiden Kanäle zugeführt sind, ein im zweiten, das Schmalbandfilter enthaltenden Kanal liegendes Sperrgatter und eine das Auftreten unterschiedlich vieler Signalimpulse in den bei­ den Kanälen feststellende Abfühlschaltung, die das Sperrgatter steuert, um den zweiten Kanal für eine nachfolgende Radar­ periode zu blockieren, falls während der jeweils vorange­ gangenen Periode der Unterschied zwischen der Zahl der im zweiten Kanal und der Zahl der im ersten Kanal aufgetrete­ nen Signalimpulse einen vorgegebenen Wert überschreitet.

Zwar ist es bereits bekannt (DE-AS 12 13 900), in einer Kanal­ auswahleinrichtung ein ODER-Glied vorzusehen, das jeweils das größte der ihm zugeführten Signale durchläßt. Auch sind Zwei-Kanal-Radarempfänger bekannt (GB-PS 9 60 836 und US-PS 32 18 556), bei denen einer der Kanäle durch ein Sperrgat­ ter blockierbar ist. Schließlich ist in der FR-PS 12 38 903 eine Abfühlschaltung beschrieben, die die Anzahl der Empfangs­ signale pro Radarperiode zählt. Diesen Druckschriften ist aber weder die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabenstellung noch ein Hinweis auf die im Hauptanspruch niedergelegte, zur Lösung dieser Aufgabe dienende Gesamtanordnung entnehmbar.

Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen niedergelegt.

Die Erfindung wird im folgenden beispielsweise an Hand der Zeichnung beschrieben, welche ein Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung wiedergibt.

Nach der Zeichnung werden einem Eingangsverstärker 1 die ankommen­ den Radarsignale zugeführt, von wo aus die verstärkten Aus­ gangssignale an zwei Kanäle 2 und 3 gelangen. Der erste Kanal 2 umfaßt eine von einem sogenannten Dicke-Fix-Kreis gebil­ dete Rauschbegrenzungsschaltung 4, einen logarithmischen Ver­ stärker 5 und einen Impulslängen-Diskriminator 6.

Der zweite Kanal 3 ist ein normaler Empfängerkanal mit einem Schmalband- ZF-Verstärker oder einem Schmalbandfilter 7 der gewünschten Empfängerbandbreite, einem logarithmischen Verstärker 8 und einem Impulslängen-Diskriminator 9.

Die Kanäle 2 und 3 speisen die beiden Eingänge eines ODER-Gliedes (ODER-Gatters) 10. Der Kanal 2 ist ausgehend von dem Impulslängen- Diskriminator 6 direkt an einen Eingang des ODER-Gliedes 10 angeschlossen, während der Kanal 3 ausgehend von dem Impuls­ längen-Diskriminator 9 über ein Sperrgatter 11 an den ande­ ren Eingang des ODER-Gliedes 10 angeschlossen ist. Die Im­ pulslängen-Diskriminatoren 6 und 9 sind außerdem an die Ein­ gänge eines Abfühlkreises 12 angeschlossen, welcher zur Steue­ rung des Gatters 11 dient. Der Ausgang des ODER-Gliedes 10 ist an ein nicht dargestelltes PPI oder an eine andere Dar­ stellungs- oder Auswerteanordnung angeschlossen.

Die Rauschbegrenzungsschaltung 4 arbeitet in bekannter Weise und umfaßt ein Breitbandfilter, an das sich eine Begrenzungsschaltung und ein Schmalbandverstärker anschließen. Der Verstärker hat eine Bandbreite, die gleich der des ZF-Verstärkers 7 in dem normalen Kanal ist. Die Rauschbegrenzungsschaltung dient dazu, Störungen in der Form von kurzdauernden Impulsen mit hoher Amplitude, d. h. von Impulsen, welche in bezug auf die Länge der empfangenen Radar-Echoimpulse kurz sind, auf ein Minimum herabzusetzen. Derartige kurze Impulse gelangen - wenn sie niedrige Amplitude haben - mit verringerter Amplitude durch das Filter des Schmalbandverstärkers in die Rauschbegrenzungsschaltung, weil die begrenzte Bandbreite dieses Filters schnelle Anstiegszeiten verhindert und der kurze Impuls in die Länge gezogen wird sowie einen viel niedrigeren Spitzenwert er­ reicht. Impulse mit großer Amplitude können das Filter ver­ anlassen, gedämpft zu schwingen, so daß die Spannung an dem Ausgang des Filters fortgesetzt ansteigt, nachdem der ange­ legte Impuls aufgehört hat. Unter diesen Umständen kann der Ausgangsimpuls aus dem Schmalbandverstärker eine beträcht­ liche Amplitude und eine erhöhte Länge aufweisen, so daß er mit den gewünschten Radar-Echoimpulsen vergleichbar ist. Das Breitbandfilter in der Rauschbegrenzungsschaltung kann mit den schnellen Anstiegs- und Abfallzeiten dieser kurzen Impulse Schritt halten, und diese gelangen durch das Filter, ohne daß sie viel verlängert werden. Die Begrenzungsschaltung schnei­ det jedoch die Spitzen dieser kurzen Impulse in einem sol­ chen Ausmaß ab, daß sie kein gedämpftes Schwingen hervor­ rufen können und daher durch den Schmalbandverstärker in der Amplitude verringert werden. Durch Verwendung einer Rauschbegrenzungsschaltung können die kurzen Störimpulse demgemäß auf eine sehr niedrige Amplitude verringert wer­ den, so daß sie nicht mehr die Darstellungs- bzw. Auswerte­ anordnung in irgendeinem störenden Ausmaß beeinträchti­ gen.

Der normale (zweite) Kanal 3 besitzt einen Schmalbandverstärker 7, der ähnlich demjenigen ist, welcher in der Rauschbegren­ zungsschaltung im Kanal 2 eingebaut ist. Dieser setzt die Amplituden der kurzen Impulse mit geringer Amplitude herab. Kurze Impulse mit großer Amplitude können jedoch ein ge­ dämpftes Schwingen des Schmalbandfilters 7 hervorrufen, was die Erzeugung von Impulsen von beträchtlicher Länge und Amplitude an seinem Ausgang zur Folge hat. Wenn die kurzen Impulse mit hoher Amplitude, welche das Filter 7 gedämpft zu schwingen veranlassen, bei hoher Frequenz vorkommen - und wenn sie Störimpulse sind, kommen sie üblicherweise bei hoher Frequenz vor - wird das gedämpfte Schwingen des Schmalband­ verstärkers oder Filters 7 kontinuierlich, und demgemäß wird ein kontinuierliches Wellen-Ausgangssignal an den logarith­ mischen Verstärker 8 geliefert. Gewünschte ankommende Si­ gnale werden daher überdeckt durch dieses kontinuierliche Signal. Es wird so verhindert, daß Impulse zu dem ODER- Glied 10 gelangen und angezeigt werden. Impulse mit ge­ ringer Frequenz, von kurzer Dauer und hoher Amplitude erzeugen am Ausgang des Schmalbandverstärkers oder -filters 7 Impulse, welche mit den gewünschten Radarechos vergleichbar sind. Derartige Impulse würden von gewünschten Zielechos nicht unterscheidbar sein, wenn sie zu der Darstellungs- bzw. Auswerte­ anordnung gelangen.

Die Kombination der Einheiten 10, 12 und 11 setzt die Zahl der falschen Signale, die zu der Darstellungs- bzw. Auswerte­ anordnung von dem Ausgang des ODER-Gliedes 10 gelangen, auf ein Minimum herab. Das ODER-Glied 10 ist so ausgelegt, daß an seinen Ausgang das größere der Si­ gnale, die an seinen beiden Eingängen auftreten, gelangt. Bei Vorliegen von Hochfrequenz-Störimpulsen kurzer Dauer und von hoher Amplitude wird nur ein kontinuierliches Wel­ lensignal von dem Kreis 7 an den logarithmischen Verstärker 8 geliefert, und es werden keine feststellbaren Impulse an das ODER-Glied 10 entlang des Kanals 3 gelangen. Unter diesen Umständen beseitigt die Rauschbegrenzungsschaltung die kurzen Störimpulse wie oben beschrieben, und nur die ge­ wünschten Echoimpulse oder Störimpulse von vergleichbarer Dauer werden durch das ODER-Glied 10 zu der Darstellungs- bzw. Auswerteanordnung durchgelassen, da diese Impulse eine höhere Amplitude haben als die Signale, die am Kanal 3 erscheinen. Die Störung kann mit Störflecken-Signalen zusam­ menfallen, die z. B. von Hügeln oder Wolken empfangen werden. Derartige Signalamplituden können den Begrenzungspegel des Kanals 2 übersteigen und somit diesen Kanal überdecken. Un­ ter diesen Bedingungen können gewünschte Echos durch den Kanal 3 gelangen, wenn die Störintensität nicht zu hoch ist und daher diese Impulse durch das ODER-Glied 10 zu der Dar­ stellungs- bzw. Auswerteanordnung gelangen.

Wenn jedoch die Störimpulse kurzdauernde Impulse hoher Ampli­ tude, welche bei niedriger Frequenz vorkommen, sind, können die falschen Echoimpulse auf dem Kanal 3 an dem Eingang des Sperrgatters 11 erscheinen. Nur Impulse von sehr verringer­ ter Amplitude werden auf Kanal 2 am ODER-Glied 10 erscheinen, da die Rauschbegrenzungsschaltung - wie beschrieben - im wesent­ lichen diese Impulse beseitigt. Bei Fehlen irgendwelcher weiterer Maßnahmen würden diese Impulse auf Kanal 3 zu der Darstellungs- bzw. Auswerteanordnung gelangen. Die Abfühlschaltung 12, welche von den Impulslängen-Diskriminatoren 6 und 9 abgeleitete Eingangsgrößen empfängt, ist jedoch so ausgelegt, daß sie das Sperrgatter 11 unter diesen Umständen steuert. Diese Abfühlschaltung 12 stellt die Anzahl falscher Echos fest, die auf Kanal 3 ankommen. Wenn diese Anzahl während einer Radar- Impulsperiode einen vorbestimmten Wert überschreitet, sperrt die Abfühlschaltung 12 das Gatter 11 für die nächste Radarperiode. Die Abfühlschaltung 12 kann z. B. einen Entladungskreis umfassen, dem von einem der Impulslängen-Diskriminatoren abgeleitete Impulse von einer Polarität und von dem anderen Impulslängen-Diskri­ minatoren abgeleitete Impulse der entgegengesetzten Polarität zugeführt werden. Impulse, die gleichzeitig auf beiden Kanälen erscheinen und daher wirkliche Echos darstellen, löschen inso­ weit einander aus, als der Ladungskreis betroffen ist, wohin­ gegen Impulse, die nur auf Kanal 3 erscheinen, die in dem Speicherkreis gespeicherte Ladung ansteigen lassen. Der La­ dungskreis wird verwendet, um das Sperrgatter 11 dadurch zu steuern, daß es für die nächste Radarperiode geschlossen wird, wenn die gespeicherte Ladung einen vorherbestimmten Wert über­ schreitet.

Die Impulslängen-Diskriminatoren 6 und 9 sind wirksam gegen ungewünschte Stör-Rauschimpulse mit einer Dauer länger als die übertragene Radarimpulslänge. Die logarithmischen Ver­ stärker 5 und 8 bewirken die Stabilisierung des mittleren Rauschpegels.

Bei der dargestellten Anordnung wird die Rauschbegrenzungsschaltung 2 verwendet, um Hochfrequenz-Kurzimpulsstörungen nur für denjenigen Teil einer Radarperiode zu verhindern, wel­ cher im wesentlichen frei von großen Störflecken-Signalen ist, während der Ausgang aus dem normalen Kanal 3 während der anderen Teile der Radarperiode zu der Darstellungs- bzw. Auswerteanordnung gelangt. Auch der normale Kanal 3 wird (durch das Gatter 11) gesperrt, wenn eine kurze Impulsstö­ rung geringer Frequenz vorkommt. Die Anwesenheit einer der­ artigen Störung wird für einen kurzen Teil jeder Periode fest­ gestellt und die Anzeige wird verwendet, um das Sperrgatter 11 für die folgende Radarperiode zu schließen.

Da der Eingangsverstärker 1, welcher den Hauptteil des intern er­ zeugten elektrischen Rauschens bewirkt, das Rauschen in beide Kanäle einführt, ist das Rauschen in den beiden Kanälen 2 und 3 in großem Ausmaß kohärent. Daher summieren sich die Rauschsignale, welche an die Eingänge des ODER-Gliedes 10 zu der gleichen Zeit wie die Signale angelegt werden, nicht, da vergleichbare Rauschspitzen im wesentlichen gleichzeitig in beiden Kanälen vorkommen und nur die höhere Rauschspitze übertragen wird. Wenn getrennte Eingangsverstärker verwendet wür­ den (einer in jedem Kanal), würden die Rauschsignale inkohärent, und die Rauschspitzen in einem Kanal könnten gleichzeitig mit den Rauschtälern in dem anderen Kanal auftreten. Weil das ODER- Glied 10 das größere Signal, das zu irgendeinem Augenblick vorliegt, durchläßt, könnte es eine effektive Summierung der beiden Rauschsignale hervorrufen. Jedoch verhindert die Ver­ wendung des gemeinsamen Eingangsverstärkers 1 weitgehend diesen Summierungseffekt.

Claims (5)

1. Radaranordnung mit einem zwei Kanäle zum Empfang von Echo­ signalen aufweisenden Radarempfänger, wobei der erste Kanal eine aus einer Serienschaltung eines Breitbandfilters, eines Begrenzers und eines Schmalbandverstärkers bestehende, Störsignale mit einer Impulslänge, die kleiner als die der ausgesandten Radarimpulse ist, unterdrückende Rausch­ begrenzungsschaltung und der zweite Kanal ein Schmalbandfilter der gewünschten Empfängerbandbreite aufweist und wobei fer­ ner eine Einrichtung zur Auswahl jeweils eines der Kanäle vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Kanalauswahl folgende Teile umfaßt:
ein immer nur das größte der an seinen Eingängen anliegen­ den Signale durchlassendes ODER-Glied (10) mit zwei Ein­ gängen, denen jeweils die Ausgangssignale eines der beiden Kanäle (2, 3) zugeführt sind, ein im zweiten, das Schmal­ bandfilter (7) enthaltenden Kanal (3) liegendes Sperrgatter (11) und eine das Auftreten unterschiedlich vieler Signal­ impulse in den beiden Kanälen (2, 3) feststellende Abfühl­ schaltung (12), die das Sperrgatter (11) steuert, um den zwei­ ten Kanal (3) für eine nachfolgende Radarperiode zu blockie­ ren, falls während der jeweils vorangegangenen Periode der Unterschied zwischen der Zahl der im zweiten Kanal (3) und der Zahl der im ersten Kanal (2) aufgetretenen Signalimpulse einen vorgegebenen Wert überschreitet.

2. Radaranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die beiden Kanäle (2, 3) über einen gemeinsamen Eingangsverstärker (1) mit den empfangenen Echosignalen gespeist sind.

3. Radaranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß jeder der Kanäle (2, 3) einen Impuls­ längen-Diskriminator (6, 9) umfaßt, der so ausgebildet ist, daß er die Impulse von größerer Dauer als die ausgesendeten Radarimpulse eliminiert.

4. Radaranordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeich­ net, daß die Abfühlschaltung (12) einen Ladungskreis umfaßt, der mit von dem Impulslängen-Diskriminator (6) im ersten Kanal (2) abgeleiteten Impulsen einer Polarität und mit von dem Impulslängen-Diskriminator (9) im zweiten Kanal (3) ab­ geleiteten Impulsen der entgegengesetzten Polarität gespeist und so angeordnet ist, daß er das Sperrgatter (11) betätigt, wenn die Spannung in dem Ladungskreis einen vorherbestimmten Wert überschreitet.

5. Radaranordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jeder der beiden Kanäle (2, 3) einen logarithmischen Verstärker (5, 8) umfaßt.