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Bei der bekannten Vorrichtung werden demnach die Videosignale, abgesehen
von der Speicherung, in rein analoger Form verarbeitet. Die Analog-Digital-Umsetzung
und die anschließende Rückumsetzung der Digitalsignale in Analogsignale bedeutet
einen erheblichen technischen Aufwand, der allein dadurch gerechtfertigt wird, daß
eine Speicherung digitaler Signale zuverlässiger ist und eine eindeutigere Zuordnung
der Signale ermöglicht als eine Speicherung von Analogsignalen. Wird jedoch ein
analoger Speicher verwendet, so könnten die beiden Umsetzer entfallen, weil sie
für die einzige Verarbeitung der Signale keine Bedeutung haben, sondern lediglich
Hilfsgeräte darstellen, die den Einsatz eines digitalen Speichers ermöglichen. Schließlich
erfolgt bei der bekannten Vorrichtung die Eliminierung der von Störobjekten
stammenden
Signale (»Clutter«) ausschließlich mit Hilfe der Dopplerfilter, so daß diese Dopplerfilter
beispielsweise durch die von Festzielen stammenden, häufig sehr starken Signale
in hohem Maße überlastet sind.
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Demgegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, bereits vor
der Auswertung der Signale in der Dopplerfilterbank eine möglichst weitgehende Aussiebung
von Clutter zu erreichen, um insgesamt die Unterdrückung solcher unerwünschten Signale
zu verbessern. Zugleich sollten diese zusätzlichen Maßnahmen möglichst weitgehend
in Digitaltechnik Anwendung finden, um die bekannten Nachteile analoger Signalverarbeitung,
wie Verstärkerdrift, Toleranzen der verwendeten Bausteine und Alterungseffekte,
möglichst auszuschalten.
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Diese Aufgabe wird nach der Erfindung dadurch gelöst, daß dem Analog-Digital-Umsetzer
zur Vorweg-Störfleckenverminderung eine Löschschaltung mit wenigstens einer Löschstufe
nachgeschaltet ist, die die Differenz der binär codierten digitalen Signale bildet,
die jeweils dem gleichen Entfernungsintervall aufeinanderfolgender Entfernungsabtastungen
zugeordnet sind, und daß zwischen der Löschschaltung und den Speichermitteln ein
Durchlauf-Wählgatter angeordnet ist, das den Speichermitteln nur diejenigen digitalen
Signale zuführt, die Entfernungsabtastungen angehören, deren digitale Signalwerte
in der Löschschaltung vollständigen Differenzbildungen unterworfen werden können,
und diejenigen digitalen Signale zurückhält, die Entfernungsabtastungen angehören,
die auf Grund einer ausgewählten begrenzten Anzahl von Sendeimpulsdurchläufen in
der Löschschaltung keinen vollständigen Differenzbildungen unterworfen werden können.
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Die erfindungsgemäße Vorrichtung hat den Vorteil, daß durch die Anwendung
der Digitaltechnik die Probleme, die sich bei Anwendung der Analogtechnik zur Clutterunterdrückung
aus der Verstärkerdrift, Ungenauigkeiten in der Verzögerung und des Verstärkungsabgleiches
ergeben, weitgehend ausgeschaltet sind. Darüber hinaus wird durch die erfindungsgemäße
Vorrichtung die Verbreiterung des Clutterspektrums vermieden, die sich sonst aus
der Tatsache ergibt, daß die erfindungsgemäße Vorrichtung ebenso wie bekannte Vorrichtungen
von einem Vergleich der Signale Gebrauch macht, die während einer endlichen Anzahl
von Entfernungsabtastungen erhalten werden.
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Die Erfindung wird im folgenden an Hand des in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiels näher beschrieben und erläutert. Bei der folgenden Beschreibung
werden die einer Entfernungsabtastung zugeordneten Videosignale auch als »Videodurchlauf«
und die Zeitspanne, in die die Videosignale der jeweils gemeinsam zu verarbeitenden
Entfernungsabtastungen fallen, als »Verweilzeit« bezeichnet. In der Zeichnung zeigt
Fig. 1 das Blockschaltbild eines bekannten Systems mit Entfernungstoren und Dopplerfilterbänken,
Fig. 2 ein Blockschaltbild der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Clutterunterdrückung,
Fig. 3 Diagramme zur Erläuterung der Erfindung, Fig. 4 das Blockschaltbild der Löschstufe
der Vorrichtung nach Fig. 2, Fig. 5 Diagramme zur Erläuterung der Signalauswahl
im Durchlauf-Wählgatter der Vorrichtung nach Fig. 2, Fig. 6 das Blockschaltbild
des datenverarbeiten-
den Gerätes der Vorrichtung nach Fig. 2 und F i g. 7 ein Zeitdiagramm
zur Erläuterung des zeitlichen Ablaufes der Vorgänge bei der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
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Zum besseren Verständnis der Erfindung wird zunächst an Hand F i
g. 1 eine bekannte Vorrichtung erläutert, bei der das vom nicht dargestellten Radarempfänger
zugeführte Videosignal 12 eines Durchlaufes der Entfernung nach unterteilt und dann
bezüglich der enthaltenen Dopplerfrequenzen gesiebt wird. Das Videosignal 12 in
Form eines Analogsignales wird einem Satz Entfernungstoren RGl bis RGn zugeführt,
deren Durchlaßzeit jeweils ö beträgt. Die Tore schließen während des ganzen Intervalles
zwischen zwei Radarimpulsen, die mit einer bestimmten Impulsfolgefrequenz, kurz
als PFF bezeichnet, dicht aneinander an. Jedes Entfernungstor speist eine gleiche
Bank von Doppler-Filtern F1 bis F,, die zum Herauslösen der Zielsignale dienen.
In jedem der ausgewählten Entfernungsintervalle vorliegende Ziele werden an ein
Ziel-Aufzeichnungsgerät 15 weitergeleitet, in dem die Ziele aufgezeichnet oder auf
jede beliebige bekannte Weise dargestellt werden.
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Diese bekannte Art der Speisung einer Bank von Doppler-Filtern und
Detektoren durch jedes der Entfernungstore ist nur bei Systemen mit einer hohen
PFF durchführbar, so daß nur wenige Entfernungstore zu überprüfen und infolgedessen
nur wenige Doppler-Filterbänke erforderlich sind. In Suchsystemen mit niedriger
oder mittlerer PFF wird jedoch die benötigte Anzahl an Entfernungstoren und Filtern
übermäßig groß. Beispielsweise würden bei einem System mit einer PFF von 2 kHz und
einer Impulsbreite von 0,5 us eintausend Entfernungstore benötigt und es müßte jedem
Entfernungstor eine eigene Doppler-Filterbank folgen. Ein solches System würde zu
kompliziert und kostspielig, um noch praktisch verwirklichbar zu sein.
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Gemäß der Erfindung wird jedoch die Notwendigkeit, jedem der Entfernungstore
eine eigene Doppler-Filterbank folgen zu lassen, eliminiert. Dies geschieht durch
die Anwendung der Digitaltechnik, mit deren Hilfe eine Serie analoger Abtastsignale
in Digitalzahlen oder Digitalsignale umgewandelt wird, die in solcher Weise gespeichert
werden, daß einer einzigen Bank von Doppler-Filtern eine Folge von Gruppen von Digitalsignalen
zugeführt werden kann, von denen jede Gruppe das Radar-Videosignal darstellt, das
aus einer bestimmten Entfernung in einer Reihe von Analog-Durchläufen empfangen
wurde. Weiterhin wird nach der Erfindung eine digitale Löschtechnik dazu benutzt,
den Clutter wesentlich zu reduzieren, der einen Teil des Radarvideo bildet, um die
Signale hervorzuheben, die von den aufzufassenden Zielen empfangen werden.
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Fig. 2 zeigt das Blockschaltbild eines digitalen Gerätes zur Clutter-Ausblendung
nach der Erfindung.
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Wie ersichtlich, weist es einen Analog-Digital-Umsetzer 20 auf, dem
das Radarvideo in Form eines Analog-Durchlaufes 12 vom Radarempfänger zugeführt
wird. Das Ausgangssignal des Umsetzers 20, der von einer Zeitsteuerungsschaltung
22 gesteuert wird, ist eine Serie digitaler, mehrere Bit umfassender Zahlen, die
mit einer Abtastfrequenz gebildet werden, die durch die Frequenz der Abtast-Taktsignale
bestimmt ist, die dem Umsetzer 20 über die Leitung 23 von der Zeitsteuerschaltung
22 zugeführt werden.
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Die Zeitsteuerschaltung 22, bei der es sich um einen Präzisions-Quarzoszillator
handelt, liefert die Abtast
-Taktsignale in einer Abtastfolge, die
gleich der Breite der Impulse ist, die von dem nicht dargestellten Radarsender mit
einer bestimmten Impulsfolgefrequenz fr ausgesendet werden. Auch diese Frequenz
kann durch die Zeitsteuerschaltung 22 bestimmt werden. Unter der Annahme, daß jeder
mit der Impulsfolgefrequenz f, ausgesendete Impuls eine Impulsbreite ö aufweist,
werden die Abtast-Taktsignale mit einer Abtastfrequenz L geliefert, die mindestens
gleich 1/6 ist. Infolgedessen ändert sich das Ausgangssignal des Umsetzers 20, bei
dem es sich um eine Digitalzahl handelt, während jedes Abtastintervalles einmal,
und es stellt jede Digitalzahl das Radarvideo aus einem anderen Entfernungsintervall
dar.
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Es sei angenommen, daß während einer ausgewählten Verweilzeit T Radarimpulse
P1 bis Po zu den Zeiten t, bis t9 mit einer Impulsfolgefrequenz f, und einer Impulsbreite
b ausgesendet werden, wie es in Fig. 3 dargestellt ist. Es versteht sich, daß auf
jeden ausgesendeten Impuls Energie von Zielen und anderen Quellen reflektiert wird,
die vom Radarempfänger empfangen und in Radar-Videosignale oder Analog-Durchläufe
umgewandelt werden, wie sie in Fig. 3 c durch die Kurven Sl bis S9 dargestellt sind.
Da angenommen wird, daß das empfangene Video während jeden Intervalles b aus einem
anderen Entfernungsintervall stammt, liefert gemäß der Erfindung die Zeitsteuerschaltung
22 Abtast-Taktsignale mit einer Frequenz 1lb während jeder Impulsperiode lief,.
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Demnach ist das Ausgangssignal des Umsetzers 20 während jeder Impulsperiode
eine Gruppe von Digitalzahlen, von denen jede ein anderes Entfernungsintervall repräsentiert.
In Fig. 3b stellen die Linien bis bis tln die Zeiten während der Impulsperiode zwischen
t1 und t2 dar, zu denen dem Umsetzer 20 Abtast-Taktsignale zugeführt werden, um
den Analog-Durchlauf Sl in eine Gruppe von Digitalzahlen umzusetzen, von denen jede
das Videosignal zum Durchlauf S1 aus einer anderen Entfernung darstellt.
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Gegenwärtig sind Umsetzer verfügbar, die in der Lage sind, bei einer
Folgefrequenz von 5 MHz Signale mit einer Genauigkeit von 8 Bit und mit geringerer
Genauigkeit bei noch höheren Folgefrequenzen umzusetzen. Eine Genauigkeit von 8
Bit stellt einen linearen Dynamik-Bereich von 48 dB dar.
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Die digitalen Ausgangssignale des Umsetzers 20 werden durch eine
digitale Löschschaltung 24 und ein Durchlauf-Wählgatter 26 einem datenverarbeitenden
Gerät 30 zugeführt. Eine Aufgabe des datenverarbeitenden Gerätes besteht darin,
die Digitalsignale zu speichern, die von dem Umsetzer 20 in jeder gegebenen Verweilzeit
von bestimmten Durchläufen gebildet werden. Außerdem soll das datenverarbeitende
Gerät die Digitalsignale aus den verschiedenen, ausgewählten Durchläufen herauslösen,
die das Video aus der gleichen Entfernung darstellen, und diese Signale einer Doppler-Filterbank
zuführen, die der Filterbank 13 nach Fig. 1 entspricht. Demnach hat das datenverarbeitende
Gerät eine doppelte Funktion, indem es ausgewählte Durchläufe jeder Verweilzeit
in digitaler Form speichert und die Digitalsignale entfernungsmäßig einer einzigen
Filterbank zuleitet.
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Die Operationen des datenverarbeitenden Gerätes 30 beim Speichern
der Durchläufe und der entfernungsgemäßen Weiterleitung der Signale sowie die Operationen
des Durchlauf-Wählgatters 26 werden von der Zeitsteuerschaltung 22 gesteuert. Die
Funktion des Durchlauf-Wählgatters 26, die im folgenden
noch im einzelnen beschrieben
werden wird, kann kurz als Begrenzung der digitalisierten Durchläufe, die dem datenverarbeitenden
Gerät 30 zugeführt werden, auf die gegebene Verweilzeit definiert werden und hat
den Zweck, den Effekt der Verbreiterung des Clutter-Frequenzspektrums zu vermindern,
der durch eine endliche statt einer unendlichen Verweilzeit bedingt ist.
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Die digitale Löschschaltung 24 hat die Aufgabe, in jedem vom Umsetzer
20 dem datenverarbeitenden Gerät 30 zugeführten Digitalsignal die Clutter-Komponente
im wesentlichen zu löschen. Diese Aufgabe wird von einer oder von mehreren in Serie
geschalteten Löschstufen erfüllt. Jede Löschstufe enthält Mittel, um eine Verzögerung
mit der Dauer wenigstens eines Durchlaufes zu bewirken, so daß das Videosignal der
gleichen Entfernung aus benachbarten Durchläufen verglichen werden kann. Für diesen
Zweck werden häufig digitale Verzögerungsleitungen benutzt; jedoch ist die Erfindung
nicht auf deren Verwendung beschränkt. Es können auch andere digitale Speicheranordnungen
benutzt werden. Bei der in Fig. 4 als Blockschaltbild dargestellten Ausführungsform
der digitalen Löschschaltung 24 sind zwei Löschstufen 32 und 34 vorgesehen. die
zwischen dem Umsetzer 20 und dem Wählgatter 26 in Serie geschaltet sind. Die erste
Löschstufe 32 enthält einen Subtrahierer 32a und eine Durchlauf-Verzögerungsleitung
32b, die beide von dem Umsetzer 20 gespeist werden. Das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung
32b wird einem zweiten Eingang des Subtrahierers 32a zugeführt. Die Verzögerungsleitung
32b liefert eine Verzögerung um die Dauer eines Durchlaufes. Daher wird das Ausgangssignal
der Verzögerungsleitung 32b, das das digitale Video aus einer bestimmten Entfernung
im vorhergehenden Durchlauf darstellt. dann digital von der Zahl am Ausgang des
Umsetzers subtrahiert, die von der gleichen Entfernung im gegenwärtigen digitalisierten
Durchlauf stammt. Die Differenz, die das Restsignal einer einzigen Löschschaltung
darstellt, wird dem Subtrahierer 34a und der Verzögerungsleitung 34b der zweiten
Löschstufe 34 zugeführt, deren Ausgangssignal das Restsignal beider Schaltungen
ist.
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Es versteht sich, daß die Subtrahierer 32a und 34a sowie die Verzögerungsleitungen
32b und 34b digitale Anordnungen sein können, weil das vom Umsetzer 20 gelieferte
Signal digital ist. Weiterhin muß, weil das Signal des Umsetzers 20 eine mehrere
Bit umfassende Zahl ist, in jeder Löschstufe eine eigene Verzögerungsleitung und
ein eigener Subtrahierer für jedes Bit vorgesehen sein. Wenn beispielsweise das
Signal des Umsetzers acht Bits umfaßt, wird in der ersten Löschstufe ein Satz von
acht parallelen Verzögerungsleitungen, beispielsweise magnetostriktiven Leitungen,
benötigt. Da durch den Löschvorgang in der ersten Löschstufe 32 der Dynamikbereich
des eingegebenen Ziel- und Cluttersignals reduziert worden ist, kann die Anzahl
paralleler Bits, die der Schaltung 34 zugeführt wird, reduziert werden. Bei einer
Clutter-Löschung von 18 dB in der ersten Löschstufe 32 kann die Anzahl der Bits
für den dynamischen Bereich von 8 auf 5 reduziert werden, so daß in der zweiten
Löschstufe 34 nur fünf parallele Verzögerungsleitungen 34b benötigt werden. Da der
dynamische Bereich des Videosignals in der zweiten Löschstufe weiter reduziert wird,
kann deren Ausgangssignal von einem vier Bit umfassenden Digitalsignal gebildet
werden, dessen Amplitude im Takt der Abtastfrequenz 1/6 Änderungen
aufweist.
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Weiterhin werden keine Präzisions-Verzögerungsleitungen benötigt,
weil die Signale in der Löschschaltung sich nur einmal während jeder Impulsbreite
b ändern und daher die Genauigkeit der Verzögerungsleitungen 32b und 34b nur innerhalb
der Hälfte dieses Intervalles zu liegen braucht. Die Signalamplituden werden durch
die Digitalzahl wiedergegeben, so daß keine Notwendigkeit für einen Abgleich der
Verstärkung der Parallelkanäle besteht. Weiterhin versteht es sich, daß an Stelle
der Anordnung nach Fig. 2, bei der der Umsetzer 20 der Digitalzahlen verarbeitenden
Löschschaltung 24 vorausgeht, die das Radarvideo darstellenden Analogdurchläufe
zuerst Analog-Löschstufen zugeführt werden könnten, die dann von einem Analog-Digital-Umsetzer
gefolgt wären. In diesem Falle brauchte der Digital-Umsetzer nur für eine geringere
Anzahl von Bit ausgelegt zu sein als der Digital-Analog-Umsetzer 20 der dargestellten
Schaltungsanordnung.
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Oben wurde die Funktion des Durchlauf-Wählgatters 26 kurz dahingehend
erläutert, daß es die digitalisierten Durchläufe einer gegebenen Verweilzeit auszuwählen
hat, die dem datenverarbeitenden Gerät 30 zuzuführen sind, um die durch den endlichen
Charakter der Verweilzeit bedingte Verbreiterung des Clutter-Frequenzspektrums klein
zu halten. Zum besseren Verständnis der Wirkung einer endlichen Verweilzeit auf
das Frequenzspektrum der Clutter-Signale wird auf Fig. 5 Bezug genommen. Wenn eine
unendliche Verweilzeit angenommen wird, also ein unendlicher Zug von Sendeimpulsen
mit der Impulsfolgefrequenz fr, dann kann das Radarvideo aus jeder Entfernung durch
Signale dargestellt werden, deren Amplitude eine Funktion der Clutter- und Zielechos
sind, die von dem Radarempfänger während jedes Durchlaufes empfangen werden. In
Fig. 5 a stellen die Linien 41 bis 46 die Amplituden von Signalen dar, die aus einer
Entfernung RT während der Durchläufe Sn bis Ss empfangen werden und Teil einer unendlichen
Serie von Durchläufen sind, wie es durch die Zeichenx und + oo angedeutet ist. In
Fig. 5 a stellt die Linie 48 die Umhüllende der Clutter-Komponente jedes Signals
dar, die im wesentlichen von einer Gleichspannung mit einer Clutter-Modulationskomponente
gebildet wird, während die Ziel-Modulationskomponente jedes Signals eine Modulation
um die Linie 48 bildet, wie es durch die Linie 49 angezeigt ist. Das Frequenzspektrum
der Clutter- und Zielsignale, die in einer unendlichen Serie von Durchläufen empfangen
werden, ist in Fig. 5 b dargestellt, in der die Linien 51 den Hauptzipfel des Clutter-Frequenzspektrums
und die Linien 52 das Zielfrequenzspektrum darstellen.
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Wie aus Fig. 5b ersichtlich, sind sowohl die Clutter- als auch die
Zielfrequenzlinien auseinandergezogen, was, wie der Fachmann weiß, auf die Relativbewegung
der angestrahlten Fläche und andere Faktoren zurückzuführen ist. Das Auseinanderziehen
der Clutter-Frequenzlinien kann auf die innere Clutter-Bewegung, verschiedene Doppler-Frequenzen
innerhalb der angestrahlten Bodenbereiche infolge der Radarbewegung und auch auf
die Drehung der Radarantenne zurückgeführt werden. Andererseits kann die Verbreiterung
der Zielfrequenzlinien auf eine Ziel-Szintillation zurückzuführen sein. In Fig.
5 b sind ebenso wie in den Fig. 5 d, 5 f und 5 g die Frequenz auf der Abszisse und
die Amplituden auf der Ordinate
aufgetragen.
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Durch die Verwendung einer Löschschaltung, wie der oben beschriebenen
Löschstufe 24, kann der Clutter-Effekt bedeutend reduziert werden, wie es in Fig.
5 c angegeben ist, in der die Amplituden der dort dargestellten Linien nur die Zielmodulation
um das durch die Linie 48 angedeutete Niveau der Clutter-Amplitude darstellen. Das
Clutter-Frequenzspektrum wird wie in Fig. 5 d dargestellt beeinflußt, aus der ersichtlich
ist, daß die Amplituden der Clutter-Linien 51 des Hauptzipfels stark reduziert sind,
wodurch das Ziel/Clutter-Amplitudenverhältnis bedeutend verbessert ist.
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Wie oben angegeben, beziehen sich die Fig. 5 a bis 5 d auf die Situation
bei unendlicher Verweilzeit.
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Wenn jedoch die Verweilzeit- endlich ist, was in Fig. durch den Pfeil
TD an gedeutet ist, so daß die Linien 41 bis 46 die Signalamplituden in einer endlichen
Folge von Durchläufen angeben, enthält das Clutter-Frequenzspektrum außer dem Hauptzipfel
51 auch Nebenzipfel 51a, 51b und 51c, die jedem Hauptzipfel 51 zugeordnet sind,
wie es Fig. 5 f zeigt.
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Wie ersichtlich, liegen einige der Nebenzipfel im Bereich des Zielfrequenzspektrums.
Weiterhin sind auch ihre Amplituden groß genug, um die Ziele praktisch zu überdecken,
so daß die Unterscheidung der Ziele vom Clutter höchst schwierig wird. Die Verwendung
einer Löschschaltung würde nur die Hauptzipfel 51 reduzieren, wie es durch die Linien
51x angedeutet ist, jedoch die Seitenzipfel 51a, 51b und 51c nicht merklich beeinflussen.
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Die Wirkung einer endlichen Verweilzeit auf die Verbreiterung des
Clutter-Frequenzspektrums kann durch eine Auswahl der zu verarbeitenden Durchläufe
stark vermindert werden. Kurz gesagt können die durch die Linien 41, 42, 45 und
46 veranschaulichten Durchläufe, also die ersten und die letzten beiden Durchläufe
in einer endlichen Verweilzeit, in der Löschschaltung 24 nur teilweise gelöscht
werden. Aus diesem Grunde werden sie ausgeblendet, so daß nur diejenigen Durchläufe
verwendet werden, die ein Teil einer unendlichen Serie von Durchläufen, also einer
unendlichen Verweilzeit zu sein scheinen. Bei der Ausführungsform nach den Fig.
3 und 4, bei der die Löschschaltung 24 zwei Löschstufen und die Verweilzeit T neun
Impulse P1 bis P9 umfaßt, die zu den Durchläufen S1 bis S9 führen, kann angenommen
werden, daß ein stationärer Zustand vor dem Durchlauf S3 erreicht wird und nur die
Durchläufe S3 bis S, vollständig in der Löschschaltung 24 gelöscht werden. Dies
liegt daran, daß bei der Verwendung zweier Löschstufen einem Durchlauf zwei Durchläufe
vorausgehen und zwei Durchläufe folgen müssen, damit er vollständig gelöscht werden
kann. Daher wird das Durchlauf-Wählgatter 26 von der Zeitsteuerschaltung 22 (Fig.
2) so gesteuert, daß es nur den ausgewählten digitalisierten Durchläufen einen Eintritt
in das datenverarbeitende Gerät 30 gestattet. Bei dem obigen Beispiel bleibt das
Gatter 26 bis zur Zeit t3 geschlossen, wenn die ersten Signale des Durchlaufes S1
von der Löschschaltung 24 zur Verfügung gestellt werden, und bleibt nur bis zur
Zeit t8 offen.
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Wenn die Löschschaltung 24 nur eine einzige Löschstufe enthielte,
könnte das Wählgatter 26 von der Zeit t2 bis t9 geöffnet sein, um den Durchläufen
S2bis S3 den Durchtritt zu gestatten, und die Übertragung der partiell gelöschten
Durchläufe S1 und S9 sperren. Durch eine Sperrung der Verarbeitung nur
teilweise
gelöschter Durchläufe werden, wie aus Fig. 5g ersichtlich, sowohl die Hauptzipfel
51 als auch die Nebenzipfel 51a, 51b und 51c durch den Löschvorgang erheblich reduziert,
so daß das Ziel; Clutter-Amplitudenverhältnis bedeutend erhöht und damit die Zielfeststellung
erheblich verbessert wird.
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Aus dem Vorhergehenden ist ersichtlich, daß der Analog-Digital-Umsetzer
20, die Löschschaltung 24 und das Durchlauf-Wählgatter 26 die folgenden Funktionen
ausführen: Der Umsetzer 20 setzt jeden Analog-Durchlauf in eine Gruppe mehrere Bit
umfassender Zahlen oder Digitalsignale um, von denen jede bzw. jedes das Radarvideo
aus einem anderen von benachbarten Entfernungsintervallen darstellt. Die Löschschaltung
24 vermindert den Dynamikbereich des Clutter- und Zielechos umfassenden Signals,
indem der Clutter-Effekt im wesentlichen gelöscht wird. Das Durchlauf-Wählgatter
26 wählt die digitalisierten Durchläufe aus, die zu verarbeiten sind, um der Verbreiterung
des Clutter-Frequenzspektrums entgegenzuwirken, die durch die endliche Verweilzeit
bedingt ist. Bei dem oben beschriebenen Beispiel wurde angenommen, daß jedes Ausgangssignal
des Umsetzers 20 acht Bits umfaßt. Wegen der Verminderung des Dynamikbereiches der
Signale braucht jedoch das Digitalsignal, das dem datenverarbeitenden Gerät 30 zugeführt
wird, nur noch vier Bits zu umfassen.
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Es wird nunmehr auf Fig. 6 Bezug genommen, die ein Blockschaltbild
des Teiles des datenverarbeitenden Gerätes 30 darstellt, das zur Verarbeitung eines
Bits des ihm zugeführten, vier Bit umfassenden Signals dient. Die gleichen Schaltungen
werden dazu benutzt, die anderen drei Bits zu verarbeiten. Das datenverarbeitende
Gerät 30 enthält für jedes Bit eine Reihe von in Serie geschalteten Verzögerungsleitungen,
die in Fig. 6 mit 61 bis 65 bezeichnet sind. Die Anzahl der Leitungen gleicht der
Anzahl der ausgewählten Durchläufe. Da oben angenommen worden ist, daß während der
Verweilzeit neun Durchläufe erfolgen und die ersten sowie die letzten beiden von
dem Durchlauf-Wählgatter 26 unterdrückt werden, sind in Fig. 6 nur fünf Verzögerungsleitungen
dargestellt.
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Jede Verzögerungsleitung ist lang genug oder weist eine Anzahl von
Bits auf, die gleich der Anzahl von Digitalzahlen ist, in die jeder Durchlauf unterteilt
ist, d. h. gleich der bei einem Durchlauf abgetasteten Entfernungsintervalle.
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Der Ausgang jeder Verzögerungsleitung ist mit einem Schieberegister
66 verbunden, dessen Bitzahl gleich der Anzahl der Verzögerungsleitungen ist. Sowohl
das Schieberegister 66 als auch die Verzögerungsleitungen 61 bis 65 werden von der
Zeitsteuerschaltung 22 (Fig. 2) gesteuert. Die Verzögerungsleitungen werden veranlaßt,
die von dem Durchlauf-Wählgatter 26 zugeführten Digitalsignale mit der Abtastfrequenz
1/8 aufzunehmen, so daß jedes Signal das Video mit unterdrücktem Clutter aus einer
anderen Entfernung darstellt. So werden beispielsweise, nachdem das Durchlauf-Wählgatter
26 zur Zeit t3 (Fig. 3 b) befähigt worden ist, den digitalisierten und gelöschten
Durchlauf S3 (Fig. 3 c) zu übertragen, Signale gespeichert und fortlaufend mit der
Abtastfrequenz 1/8 nach rechts verschoben. Unter der Annahme, daß jeder Durchlauf
in eintausend Entfernungsintervalle unterteilt worden ist, umfaßt jede Verzögerungsleitung
eintausend Bits, so daß nach einem Intervall von 1000 b nach der Zeit t3 der digitali-
sierte
Durchlauf S3 in der Leitung 61 gespeichert ist.
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Die digitalisierten Durchläufe schreiten in den Verzögerungsleitungen
ständig fort, so daß zur Zeit t7 + 1000 b die digitalisierten Durchläufe S3 bis
S7 in den Leitungen 65 bis 61 gespeichert sind.
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Wenn alle ausgewählten digitalisierten Durchläufe S3 bis S, in den
Verzögerungsleitungen 61 bis 65 gespeichert sind, steuert die Zeitsteuerschaltung
22 das Schieberegister 66 über die Leitung 68 an, so daß beim nächsten Abtast-Taktsignal
das Ausgangssignal jeder der Leitungen einem anderen Bit des Registers 66 zugeführt
wird. Demnach werden die Ausgangssignale der Leitungen 61 bis 65 in den Bits B61
bis B, 5 des Registers 66 gespeichert.
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Aus dem Vorhergehenden ergibt sich, daß die Ausgangssignale der verschiedenen
Verzögerungsleitungen die digitalisierten Videosignale aus verschiedenen Durchläufen,
aber vom gleichen Entfernungsintervall darstellen. Die Übertragung der Signale zum
Schieberegister 66 erfolgt parallel. Nachdem die Signale auf das Register 66 übertragen
worden sind, wird es mit genügend hoher Geschwindigkeit betrieben, um seinen Inhalt
in einen Digital-Analog-Umsetzer 70 auszulesen, bevor der Verzögerungsleitung das
nächste Taktsignal zugeführt wird. Demnach wird zwischen den Abtast-Taktsignalen
das Ausgangssignal des Digital-Analog-Umsetzers 70 von Analogsignalen gebildet,
die das Radarvideo darstellen, das während der ausgewählten Durchläufe aus einem
bestimmten Entfernungsintervall empfangen wurde. Da die Daten in den Verzögerungsleitungen
61 bis 65 mit der Abtastrate fortschreiten, ändern sich ihre Ausgänge in jedem Abtastintervall
b einmal. Zu Beginn jedes Intervalles wird das Schieberegister mit den Signalen
gefüllt, die das Videosignal aufeinanderfolgender Durchläufe in jeweils einem anderen
Entfernungsintervall darstellen. Vor dem Ende dieses Intervalles werden die Signale
serienweise aus dem Register ausgelesen. Infolgedessen kann der gesamte Lesevorgang
für die ausgewählten Durchläufe einer endlichen Verweilzeit in der Zeit eines einzigen
Durchlaufes vorgenommen werden.
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Bei einem System mit einer Impulsbreite ö von 0,5 ps und einer Speicherung
von zwanzig ausgewählten Durchläufen müßte das Schieberegister mit einer Taktrate
von 40 MHz arbeiten, was bei dem gegenwärtigen Stand der Digitaltechnik möglich
ist. Die Lesegeschwindigkeit kann jedoch halbiert werden, indem eine weitere Einheit
mit Verzögerungsleitungen hinzugeführt wird und jedes zweite Entfernungsintervall
ausgelesen wird. Allgemein kann die Lesegeschwindigkeit auf den Wert 11M vermindert
werden, wenn M Verzögerungsleitungs-Einheiten vorgesehen werden und jedes M-te Entfernungsintervall
ausgelesen wird.
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Wie oben angegeben, dient die in Fig. 6 dargestellte Schaltung des
datenverarbeitenden Gerätes 30 nur zur Speicherung und Weiterleitung eines der vier
Bits des Signals, das von dem Wählgatter 26 zugeführt wird, und es werden deshalb
vier solcher Schaltungen benötigt, und es wird der Digital-Analog-Umsetzer 70 gleichzeitig
mit vier Bits gespeist, die von Schieberegistern gleich dem Schieberegister 66 zugeführt
werden. Das analoge Ausgangssignal des Digital-Analog-Umsetzers 70 wird einer Doppler-Filterbank
zugeführt, die in bekannter Weise die Zielfeststellung vornimmt.
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Es ist ersichtlich, daß während jedes Abtastintervalles
ö
das Ausgangssignal der vier Schieberegister eine Gruppe von vier Bit umfassenden
Digitalsignalen ist, die das Video aufeinanderfolgender Durchläufe aus dem gleichen
Entfernungsintervall darstellen. Die Signale aus aufeinanderfolgenden Entfernungsintervallen
werden als Signalgruppen während aufeinanderfolgender Abtastintervalle zugeführt.
Daher kann eine einzige Doppler-Filterbank dazu benutzt werden, die Signale aus
verschiedenen Entfernungen in aufeinanderfolgenden Abtastintervallen zu analysieren.
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Es kann eine einzige Filterbank unabhängig davon benutzt werden, wie
groß die Anzahl der Entfernungsintervalle bei jedem Durchlauf ist, da die Signale
aus jedem Entfernungsintervall aller Durchläufe einer gegebenen Verweilzeit den
Filtern serienweise zugeführt werden. Diese Fähigkeit ist höchst vorteilhaft, denn
sie erfordert nur die Anwendung einer einzigen Filterbank, unabhängig davon, wie
groß die Anzahl der abgesuchten Entfernungsintervalle oder wie niedrig die Impulsfolgefrequenz
ist.
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Da das Ausgangssignal des Digital-Analog-Umsetzers 70 eine Serie
von Signalgruppen ist. von denen jede Gruppe das Videosignal eines anderen Entfernungsintervalles
in einer Folge aufeinanderfolgender Durchläufe ist, kann es wünschenswert sein,
die Amplituden der Lesesignale zu bewerten, um weiterhin die Verbreiterung des Clutterspektrums
in den Ziel-Doppler-Filtern zu vermindern, die durch die endliche Verweilzeit bedingt
ist. Die Bewertung kann in üblicher Weise mit einem hohen Grad an Genauigkeit bewirkt
werden, indem ein Digitalsignal-Bewertungsspeicher 72 vorgesehen wird, in dem verschiedene
Bewertungsfaktoren gespeichert sind. Der Speicher 72 wird von der Zeitsteuerschaltung
22 so gesteuert, daß diese Faktoren mit der gleichen Rate serienweise ausgelesen
werden, mit der die Signale aus dem Register 66 ausgelesen werden. Das Ausgangssignal
des Speichers 72 wird einem Digital-Ana-
log-Umsetzer 74 zugeführt, der die digitalen
Bewertungsfaktoren aus dem Speicher 72 in Analogsignale umsetzt, die die Arbeitsweise
des Digital-Analog-Umsetzers 70 steuern, so daß jedes Analog-Ausgangssignal das
Produkt des vier Bit umfassenden Digitalsignals von den vier Schieberegistern 66
und des Bewertungsfaktors aus dem Speicher 72 ist.
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Das zeitliche Zusammenwirken der verschiedenen Teile der erfindungsgemäßen
Vorrichtung kann am besten an Hand Fig. 7 erläutert werden, in der die Linien t1
bis t9 den Zeitpunkt angeben, an dem die Sendeimpulse ausgesendet werden.
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Die Linien tia bis tln, t2a bis t2n und so fort stellen die Abtast-Taktsignale
dar, die dazu benutzt werden, die Digitalisierung jedes Videodurchlaufs im Analog-Digital-Umsetzer
20 (Fig. 2) zu steuern. Die Linien toffnen und tschließen stellen die beiden Signale
dar, die dem Durchlauf-Wählgatter 26 zugeführt werden, damit es die Signale passieren
läßt, die die Durchläufe einer scheinbar unendlichen Verweilzeit darstellen Wenn
die Verzögerungsleitungen 61 bis 65 (Fig. 6) mit den digitalisierten Durchläufen
S3 bis S, gefüllt sind, was nach der Zeit t8 der Fall ist, weil dann die Signale
aus der Leitung 65 ausgetaktet werden, dann werden bei jeder Abtast-Taktperiode
dem Schieberegister 66 (F i g. 6) Schieberegister-Taktsignale tJ zugeführt, damit
aus dem Schieberegister die Signale serienweise ausgelesen werden, die ihnen parallel
von den Leitungen 61 bis 65 zugeführt worden sind. In Fig. 7 sind nur fünf Taktsignale
ts dargestellt, weil das dargestellte Schieberegister mit fünf Bits dargestellt
ist.
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Bei von dem dargestellten Ausführungsbeispiel abweichenden Vorrichtungen
nach der Erfindung kann das digitale Ausgangssignal des Registers 66 (Fig. 6), anstatt
im Umsetzer 70 in ein Analogsignal umgewandelt zu werden, bevor es der Doppler-Filterbank
zugeführt wird, auch unmittelbar verarbeitet werden.