DE19533379C2 - Verfahren zur Steuerung der Empfindlichkeit eines Radargerätes und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens - Google Patents
Verfahren zur Steuerung der Empfindlichkeit eines Radargerätes und Anordnung zur Durchführung des VerfahrensInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der
Empfindlichkeit eines Radargerätes nach dem Oberbegriff
des Patentanspruchs 1 und eine Anordnung zur Durchführung
des Verfahrens nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 5.
Die Erfindung ist insbesondere anwendbar auf ein Radar
gerät, das dem FM-CW-Prinzip ("Frequency Modulated Con
tinuous Wave") mit einer frequenzschwenkenden Antenne ar
beitet.
Entsprechend Fig. 1a besteht ein solches Radargerät aus
einer Sende-/Empfangsanordnung SE, die mit einer frequenz
schwenkenden Antenne A gekoppelt ist. Diese besteht bei
spielsweise aus einem Hohlleiter, der durch einen Hohl
leiterabschluß HA abgeschlossen ist. An den Hohlleiter
sind in vorgebbaren Abständen mehrere Sende-/Empfangs
strahler gekoppelt, beispielsweise durch eine sogenannte
Serienspeisung. Wird eine solche Antenne A in einem vor
gebbaren Frequenzbereich, beispielsweise im Bereich von
ungefähr 90 GHz, mit einem frequenzmodulierten Sendesignal
angesteuert, beispielsweise entsprechend einer Sägezahn
funktion, so entsteht entsprechend Fig. 1b ein Sendericht
diageramm (Strahlenkeule S), das in Abhängigkeit von dem
Modulationssignal räumlich geschwenkt wird. Dieses ist in
Fig. 1b durch einen Doppelpfeil dargestellt.
Eine solche Antenne A hat eine (Sende-/Empfangs-)Haupt
richtung, die räumlich in der Mitte der sogenannten
(Sende-/Empfangs-)Hauptkeule liegt. Seitlich neben dieser
sind im allgemeinen störende Nebenkeulen (Nebenzipfel)
vorhanden.
Es sollen lediglich diejenigen (Radar-)Ziele detektiert
werden, die von der Hauptkeule erfaßt werden. Elektrische
Signale, die auf einer Detektion durch die Nebenzipfel be
ruhen, werden als sogenannte Falschziele bezeichnet.
Bei dem (Sende-/Empfangs-)Richtdiagramm der Antenne A kann
man einen sogenannten Nebenzipfelabstand (Nebenzipfeldämp
fung) definieren, welcher den Dynamikbereich der Antenne
charakterisiert, das heißt der Bereich, in dem durch
Schwellenbildung Nutzsignale (zu detektierende Ziele) von
Störsignalen (Falschzielen, Clutter) unterscheidbar sind.
In der Sende-/Empfangsanordnung SE hat der dort vorhandene
Empfangspfad, insbesondere bei kostengünstig herstellbaren
Radargeräten, einen Empfänger, dessen elektrischer Dyna
mikbereich (Aussteuerbereich) kleiner ist als derjenige
der Antenne A.
Entsprechend Fig. 2a ist nun naheliegend, den Dynamikbe
reich D des Empfängers so zu legen, daß dieser die Anten
nensignale mit dem größtmöglichen Pegel noch ohne Über
steuerung verarbeiten kann. In Fig. 2a ist ein zu einem
(Echt-)Ziel Z gehörendes Antennensignal A(Z) dargestellt,
dessen Maximum die Obergrenze DO des Dynamikbereichs D
nicht erreicht. Eine solche Einstellung ist zweckmäßig,
damit noch eine geringe Aussteuerungsreserve AR vorhanden
ist, beispielsweise zur zuverlässigen Auswertung von Zie
len mit einem noch größeren Antennensignal als A(Z). Der
zu dem Ziel Z am Antennenausgang AG (Fig. 1a) meßbare Ne
benzipfelabstand ist in Fig. 2a mit N(Z) bezeichnet. Da,
wie erwähnt, die Antenne A einen größeren Dynamikbereich
besitzt als der Empfänger, liegt also dessen Dynamikunter
genze DU oberhalb der Nebenzipfelobergrenze NO. Bei einer
solchen Anordnung ist ein kleines Ziel Z1, das heißt ein
Ziel, dessen am Antennenausgang AG gemessener Pegel noch
über der Nebenzipfelobergrenze NO aber unterhalb der Dyna
mikuntergrenze DU liegt, in nachteiliger Weise von dem
Empfänger nicht detektierbar.
Zur Beseitigung dieses Nachteils ist es naheliegend, den
Dynamikbereich D des Empfängers dadurch zu vergrößern, daß
zwischen Antennenausgang AG und Empfängereingang EE (Fig.
1a) ein Kompressionsverstärker eingefügt wird. Entspre
chend Fig. 2b ist zwar mit einer solchen Maßnahme der re
sultierende Dynamikbereich DL wesentlich vergrößerbar. Er
kann letztendlich größer gleich dem maximalen Dynamikab
stand (maximaler Nebenzipfelabstand) der Antenne A sein.
Eine solche Maßnahme bewirkt aber in nachteiliger Weise,
daß die den Nebenzipfeln entsprechenden Signale nun in den
vergrößerten Dynamikbereich DL fallen und damit letztend
lich ebenfalls als (Falsch-)Ziele F ausgewertet werden
(Fig. 2b).
Eine Unterscheidung zwischen Falsch- und Echt-Zielen ist
zwar in der Radartechnologie bekannt, beispielsweise das
"Sidelobe Blanking", mittels einer Hilfskanal-Auswertung.
Derartige Verfahren sind aber in nachteiliger Weise auf
wendig und werden daher lediglich in großen Radaranlagen
verwendet.
Aus der DE 38 87 667 T2 ist ein Verfahren zur Steuerung
der Empfindlichkeit eines Radargeräts mit einer frequenz
schenkenden Antenne sowie einem nachgeschalteten Radaremp
fänger bekannt. Dabei erfolgt an dem Empfänger eine Ein
stellung seiner Empfindlichkeit in Abhängigkeit von dem zu
detektierenden Ziel.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein gat
tungsgemäßes Verfahren anzugeben, mit welchem in kosten
günstiger und zuverlässiger Weise sowohl große Zielechos
(Echosignale von gut reflektierenden Radar-Zielen), als
auch kleine Zielechos (Echosignale von schlecht refelktie
renden Radar-Zielen) und/oder ein nahezu gleichzeitiges
(benachbartes Auftreten von beiden erfaßt und ausgewertet
werden.
Der Erfindung liegt außerdem die Aufgabe zugrunde, eine
Anordung zur Durchführung des Verfahrens anzugeben.
Diese Aufgabe wird gelöst durch die in den kennzeichnenden
Teilen der Patentansprüche 1 und 5 angegebenen Merkmale.
Vorteilhafte Ausgestaltungen und/oder Weiterbildungen sind
den weiteren Ansprüchen entnehmbar.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbei
spielen näher erläutert unter Bezugnahme auf weitere sche
matisch dargestellte Figuren.
Es zeigen
Fig. 3, Fig. 4 schematisch dargestellte Diagramme zur Er
läuterung der Erfindung.
Die Erfindung beruht auf einer zeitabhängigen Empfindlich
keitssteuerung eines Empfängers, der unmittelbar an den
Antennenausgang AG (Fig. 1a) gekoppelt ist. Bei dieser
Empfindlichkeitssteuerung wird ausgenutzt, daß die zu der
verwendeten Antenne A (Fig. 1a) gehörenden elektrischen
Eigenschaften bekannt sind, insbesondere die Sende- und
Empfangs-Richtdiagramme. Diese sind durch die Bauart der
Antenne bedingt und beispielsweise durch Messungen fest
stellbar. Dabei sind beispielsweise der Verlauf der (Sen
de-/Empfangs-)Hauptkeulen sowie der Verlauf der zuge
hörigen Nebenzipfel meßbar. Daraus ist auch der maximal
erreichbare Nebenzipfelabstand bestimmbar. Dieser tritt
bei einem sehr großen Zielecho auf, das heißt, bei einem
sehr gut reflektierenden (Radar-)Ziel, das von der (Sen
de-/Empfangs-)Hauptkeule der Antenne in optimaler Weise
erfaßt wird. Aus dieser Messung sind außerdem die sogenannten
Breiten (3 dB-Breiten) der Sende- und Empfangs-
Hauptkeulen bestimmbar.
Weiterhin ist aus der Bauart des Radargerätes und/oder
durch Messung bekannt, in welchem Winkelbereich die Sen
de-/Empfangs-Hauptkeulen geschwenkt werden und mit welcher
Funktion der Winkelgeschwindigkeit diese Schwenkung er
folgt. So ist es beispielsweise zweckmäßig, einen vorgeb
baren Winkelbereich zeitlich periodisch abzutasten, also
entsprechend einer sogenannten Sägezahnfunktion. Mit die
ser wird das Sendesignal moduliert, so daß die Sendekeule
entsprechend geschwenkt wird (Fig. 1b). Entsprechendes
gilt für eine möglicherweise geschwenkte Empfangskeule.
Aus der Amplitude (Frequenzhub) der Sägezahnfunktion ist
der Winkelbereich bestimmbar und aus der Periodendauer
(Modulationsfrequenz) die Winkelgeschwindigkeit.
Aus der Bauart und/oder Messungen sind weiterhin die elek
trischen Eigenschaften des Empfängers bekannt, insbeson
dere dessen Dynamikbereich D.
Mit diesen Angaben ist eine zeitabhängige Empfindlich
keitssteuerung, vorzugsweise eine Verstärkungssteuerung
des Empfängers, herstellbar, deren Eigenschaften anhand
der Fig. 3a erläutert werden.
In Fig. 3a ist auf der Abszisse die Zeit t in willkürli
chen Einheiten aufgetragen. Dabei entspricht der darge
stellte Zeitabschnitt einem von der Winkelgeschwindigkeit
abhängigen Winkelabschnitt aus dem abzutastenden Winkelbe
reich (Fig. 1b). Es wird nun angenommen, daß in dem darge
stellten Zeitabschnitt (Winkelabschnitt), entsprechend
Fig. 2a, ein sehr großes Zielecho Z, dessen Maximum zu dem
Zeitpunkt t(Z) auftritt, und ein sehr kleines Zielecho Z1,
dessen Maximum zu dem Zeitpunkt t(Z1) auftritt, vorhanden
sind. Dabei entspricht das große Zielecho Z einem zu
detektierenden sehr gut reflektierenden (Radar-)Ziel und
das kleine Zielecho Z1 einem zu detektierenden schlecht
reflektierenden (Radar-)Ziel.
Auf der Ordinate der Fig. 3a ist der am Ausgang des Emp
fängers meßbare Empfangspegel EP in Dezibel (dB) aufgetra
gen. Dabei entspricht beispielsweise die obere Dynamik
grenze DO (des Empfängers) dem vorgebbaren Empfangspegel
0 dB, während der unteren Dynamikgrenze DU (des Empfängers)
der Empfangspegel -D zugeordnet ist.
Bei der Erfindung wird nun zum Zeitpunkt t(Z) die Empfind
lichkeit des Empfängers soweit verringert, das heißt um
den maximalen Dämpfungswert A, daß das Maximum M(Z) unter
halb der oberen Dynamikgrenze DO liegt, also ungefähr an
der Stelle M'(Z). Mit dieser Dämpfungseinstellung wird das
große Ziel Z in üblicher Weise ausgewertet, beispielsweise
mittels eines Radar-Prozessors. Dieser maximale Dämpfungs
wert A wird während des Zeitabschnitts b/2 aufrechterhal
ten, das heißt bis zu dem Zeitpunkt t(b2) (Fig. 3b). Dabei
entspricht der Zeitabschnitt b der bekannten Schwenkzeit
über den Bereich der Breite der Hauptkeule. Zu dem Zeit
punkt t(b2) erfolgt nun eine zeitabhängige Verringerung
des Dämpfungswertes bis zu einem vorgebbaren minimalen
Dämpfungswert B. Diese zeitabhängige Verringerung er
folgt mit einer Zeitfunktion E(N), welche der bekannten
Einhüllenden der Nebenzipfel entspricht. Während dieser
zeitabhängigen Verringerung der Dämpfung werden vorteilhafterweise
die Nebenzipfel immer unter der unteren
Dämpfungsgrenze DU gehalten und können dadurch nicht de
tektiert werden. Der minimale Dämpfungswert B ist so ge
wählt, daß die Obergrenze NO (Fig. 2a) der Nebenzipfel
immer unterhalb der unteren Dynamikgrenze DU liegt. Der
Dämpfungsverlauf wurde lediglich aus Gründen der Klarheit
erst ab dem Zeitpunkt t(Z) beginnend beschrieben. Aus Fig.
3b ist ersichtlich, daß schon vor dem Zeitpunkt t(Z) ein
zeitabhängiger Dämpfungsverlauf vorhanden ist, nur in der
umgekehrten zeitlichen Folge. Es entsteht also der in Fig.
3b dargestellte zeitabhängige Dämpfungsverlauf, der symme
trisch ist bezügich des Zeitpunktes t(Z). Damit ist si
chergestellt, daß auch ein Ziel mit kleinem Radarecho
entsprechend Z1 allein oder in unmittelbarer Nachbarschaft
zu einem Ziel mit einem großen Radarecho entsprechend Z
fehlerfrei und zuverlässig detektiert wird, ohne daß von
den Nebenzipfeln herrührende Falschziele erfaßt werden.
Eine solche zeitabhängige Einstellung der Dämpfung ent
sprechend Fig. 3b ist beispielsweise möglich mit einer An
ordnung gemäß Fig. 4. Diese zeigt die frequenzschwenkende
Antenne A mit Hohlleiterabschluß HA sowie Antennenausgang
AG. Diese ist im Empfangspfad der Sende-/Empfangsanordnung
an den Eingang eines regelbaren Vorverstärkers RV ange
schlossen, dessen Verstärkung zumindest regelbar ist über
einen Bereich entsprechend dem maximalen Dämpfungswert A.
Der regelbare Vorverstärker RV ist Bestandteil des Radar-
Empfängers E, der in üblicher Weise an den Radar-Signal
prozessor SP gekoppelt ist. Von diesem wird einerseits ein
Signal für den nachgeschalteten Radar-Prozessor DP erzeugt
und andererseits ein Signal für einen Regelprozessor RP,
welcher die Verstärkung des Vorverstärkers RV steuert,
entsprechend Fig. 3b.
Mit einer solchen Anordnung, wobei zumindest die Prozesso
ren SP, RP in digitaler Technologie aufgebaut sind, ist es
beispielsweise möglich, innerhalb eines empfangenen Radar-
Szenarios zunächst während einer vorgebbaren Anzahl von
Schwenkungen der Hauptkeule das Maximum M(Z) des Ziels mit
dem größten Radarecho zu bestimmen und dann davon aus
gehend den Dämpfungsverlauf entsprechend Fig. 3b einzu
stellen.
Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Beispiele
beschränkt, sondern sinngemäß auf weitere anwendbar, bei
spielsweise auf eine frequenzschwenkende Gruppenantenne,
bei der eine Vielzahl von Sende-/Empfangsstrahlern matrix
förmig angeordnet sind.
Claims (6)
1. Verfahren zur Steuerung der Empfindlichkeit eines Ra
dargerätes mit einer frequenzschwenkenden Antenne, wobei
die Antenne einen größeren Dynamikbereich besitzt als ein nachgeschalteter Radar-Empfänger und
an dem Empfänger eine von dem zu detektierenden Ziel abhängige Einstellung der Empfindlichkeit durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfindlichkeit in Abhängigkeit von der empfangenen Amplitude des Echosignals derart gesteuert wird,
daß bei einem großen Echosignal (Z), ein maximaler Dämpfungswert (A) eingestellt wird, so daß das Maximum (M(Z)) des großen Echosignals unterhalb der Dynamik obergrenze (DO) des Empfängers liegt,
daß der maximale Dämpfungswert (A) während der Schwenkzeit (b) der Hauptkeule über das dem großen Echosignal entsprechende große Ziel aufrechterhalten wird,
daß nach dem Abtasten des großen Zieles durch die Hauptkeule der Dämpfungswert zeitabhängig verringert wird auf einen minimalen Dämpfungswert (B),
daß der minimale Dämpfungswert (B) so gewählt ist, daß die Nebenzipfelobergrenze (NO) unterhalb der Dyna mikuntergrenze (DU) des Empfängers liegt, und
daß die zeitabhängige Änderung des Dämpfungswertes entsprechend der zeitabhängigen Änderung der Einhül lenden (E(N)) der Nebenzipfel erfolgt.
die Antenne einen größeren Dynamikbereich besitzt als ein nachgeschalteter Radar-Empfänger und
an dem Empfänger eine von dem zu detektierenden Ziel abhängige Einstellung der Empfindlichkeit durchgeführt wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Empfindlichkeit in Abhängigkeit von der empfangenen Amplitude des Echosignals derart gesteuert wird,
daß bei einem großen Echosignal (Z), ein maximaler Dämpfungswert (A) eingestellt wird, so daß das Maximum (M(Z)) des großen Echosignals unterhalb der Dynamik obergrenze (DO) des Empfängers liegt,
daß der maximale Dämpfungswert (A) während der Schwenkzeit (b) der Hauptkeule über das dem großen Echosignal entsprechende große Ziel aufrechterhalten wird,
daß nach dem Abtasten des großen Zieles durch die Hauptkeule der Dämpfungswert zeitabhängig verringert wird auf einen minimalen Dämpfungswert (B),
daß der minimale Dämpfungswert (B) so gewählt ist, daß die Nebenzipfelobergrenze (NO) unterhalb der Dyna mikuntergrenze (DU) des Empfängers liegt, und
daß die zeitabhängige Änderung des Dämpfungswertes entsprechend der zeitabhängigen Änderung der Einhül lenden (E(N)) der Nebenzipfel erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
zur Steuerung der Dämpfungswerte ein regelbarer Vorver
stärker (RV) verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, dadurch ge
kennzeichnet, daß die einzustellenden Dämpfungswerte in
einem (Radar-)Signalprozessor mit nachgeschaltetem Regel
prozessor (RP) ermittelt werden.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da
durch gekennzeichnet, daß als frequenzschwenkende Antenne
(A) ein Wellenleiter mit seriengespeisten Sende-/Empfangs
strahlern verwendet wird.
5. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennnzeichnet,
daß an den Ausgang (AG) der Antenne (A) ein regelbarer Vorverstärker (RV) angeschlossen ist,
daß bei dem Vorverstärker (RV) die Verstärkung mittels eines Regelkreises (RV, SP, RP) in Abhängigkeit von der Amplitude des Echosignals geregelt wird,
daß der Regelkreis (RV, SP, RP) einen Regelprozessor (RP) enthält, in welchem die elektrischen Eigenschaf ten der Antenne (A) gespeichert sind, und
daß die Verstärkung zusätzlich in Abhängigkeit von den elektrischen Eigenschaften der Antenne erfolgt.
daß an den Ausgang (AG) der Antenne (A) ein regelbarer Vorverstärker (RV) angeschlossen ist,
daß bei dem Vorverstärker (RV) die Verstärkung mittels eines Regelkreises (RV, SP, RP) in Abhängigkeit von der Amplitude des Echosignals geregelt wird,
daß der Regelkreis (RV, SP, RP) einen Regelprozessor (RP) enthält, in welchem die elektrischen Eigenschaf ten der Antenne (A) gespeichert sind, und
daß die Verstärkung zusätzlich in Abhängigkeit von den elektrischen Eigenschaften der Antenne erfolgt.
6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß
in dem Regelkreis (RV, SP, RP) ein digital arbeitender
Prozessor vorhanden ist zur Ermittlung der einzustellenden
Dämpfung.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995133379 DE19533379C2 (de) | 1995-09-09 | 1995-09-09 | Verfahren zur Steuerung der Empfindlichkeit eines Radargerätes und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE1995133379 DE19533379C2 (de) | 1995-09-09 | 1995-09-09 | Verfahren zur Steuerung der Empfindlichkeit eines Radargerätes und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE19533379A1 DE19533379A1 (de) | 1997-03-13 |
DE19533379C2 true DE19533379C2 (de) | 2002-11-21 |
Family
ID=7771709
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE1995133379 Expired - Fee Related DE19533379C2 (de) | 1995-09-09 | 1995-09-09 | Verfahren zur Steuerung der Empfindlichkeit eines Radargerätes und Anordnung zur Durchführung des Verfahrens |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
DE (1) | DE19533379C2 (de) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE10253808A1 (de) * | 2002-11-18 | 2004-07-29 | Daimlerchrysler Ag | Verfahren und Vorrichtung zur Erstellung eines Radarbildes mit einem frequenzmodulierten Dauerstrichradar |
US20220390554A1 (en) | 2019-11-26 | 2022-12-08 | Kyocera Corporation | Electronic device, method for controlling electronic device, and program |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3887667T2 (de) * | 1987-11-24 | 1994-05-19 | Thomson Trt Defense | Radioelektrischer Sensor zur Erstellung einer radioelektrischen Karte einer Landschaft. |
-
1995
- 1995-09-09 DE DE1995133379 patent/DE19533379C2/de not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE3887667T2 (de) * | 1987-11-24 | 1994-05-19 | Thomson Trt Defense | Radioelektrischer Sensor zur Erstellung einer radioelektrischen Karte einer Landschaft. |
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Publication number | Publication date |
---|---|
DE19533379A1 (de) | 1997-03-13 |
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