DE2020775A1 - Hochfrequenzempfaenger zur Erfassung von Impulssignalen - Google Patents

Description

Dipl.-Ing, Egon Prinz Dr. Gertrud Hauser

Dipl.-Ing, Gottfried Leiser

Patentanwälte

Telegramms: Labyrinth München "

Telefon: 03 15 10 Postscheckkonto: Mönchen 117078

8000 MUnchen 60, Ernsbergerstrasso 19

2 8, April 1370

Unser Zeichen: T 876

THOMSON-CSF
10.1, Boulevard Murat, Paris l6e/Frankreich

Hochfrequenzempfänger zur Erfassung von ImpulsSignalen

Die Erfindung bezieht sich auf Empfänger zur Erfassung von wiederkehrenden Hochfrequenzimpulsslgnalan ₃ inabesondere auf Impulsradarempfängerj in welchen die Nutzsignale mit Rauschsignalen und anderen Störsignalen vermischt aufgefangen werden*

Bu/ku

Bei

0 0 9 8 4 6/1622

Bel bekannten Anlagen werden nach Verstärkung und gegebenenfalls Frequenzumsetzung, Piltrierung und Demodulierung die Signale im allgemeinen Integriert, d. h., daß die von den Videofrequenzkreisen in um T getrennten Zeltintervallen abgegebenen Signale, wobei T die Folgeperlode der Nutzimpulssignale ist, mehr oder weniger vollständig addiert werden.

Diese Integration bewirkt eine Verminderimg der Höhe der meisten Störsignale bezüglich der Höhe der Nutzsignale, wobei die ersteren im allgemeinen nicht wiederkehren oder wenigstens, wenn sie wiederkehren, Im allgemeinen nicht die gleiche Folgefrequenz besitzen wie die Nutzsignale.

Unter den so erhaltenen Signalen oder "integrierten Signalen" verbleiben jedoch noch Störsignale mit grosser Höhe, die insbesondere aus dem Rauschen stammen.

Diese Störslgnale bilden falsche Informationen, deren mittlere Anzahl je Zeiteinheit für eine rationelle Aus-Wertung begrenzt werden muß. Diese Begrenzung wird erhalten, Indem die am Ausgang des Integrators abgegebenen Signale nach unten begrenzt werden.

Wenn im übrigen alle Bedingungen gleich sind, ist die Kleinstwertbegrenzungsschwelle umso niedriger, je höher die Faisehalgnalwahrseheinliehkeit 1st. Nun muß der Schwellwert auf den minimal zulässigen Wert eingeregelt werden, um einen übermäßigen Verlust an aohwsehen Signalen au vermelden.

Ms 009846/162 2 ra_D ORIGINAL

Die mittlere Amplitude dieser falschen Informationen 1st im wesentlichen zufällig und daher muß man den Schwellwert konstant regeln oder eine automatische Steuerung des Verstärkungsfaktors erzielen.

In beiden Fällen ermöglicht die Geschwindigkeit der Veränderungen dieser Amplitude nicht stets, die Falschsignalwahrschelnllchkelt konstant zu halten.

Ziel der Erfindung ist die Schaffung eines Hochfrequenzempfängers mit konstanter statistischer Falschsignalzahl unabhängig von der Höhe der aufgefangenen Signale.

Die Erfindung schafft infolgedessen einen Hochfrequenzempfänger zur Erfassung von Impuls Signalen mit bestimmter Folgeperiode f , mit einer Anordnung zum Empfang der wiederkehrenden Signale, die eine Detektorschaltung enthalten kann, und mit einer Integratoranordnung für die wiederkehrenden Signale, der ein Kleinstwertbegrenzer nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß er zwischen der Empfangsanordnung und der Integrationsanordnung eine Anordnung zur .Erzeugung eines Signals U enthält, welches auf den Eingang des Integrators unabhängig vom Absolutwert der Höhe des aufgefangenen Signale gegeben wird und von trigonometrischen Funktionen des Phasenwinkels *P zwischen zwei Vektoren if und Ψ abhängt, die als Resultierende A=H + J2 und B :£ - JS definiert sind, wobei £ ein der Summe der Signale S(t) und S(t+dt) entsprechender Vektor ist, S(t) und S(t+dt) den aufgefangenen Signalen in den Zeitpunkten t und t+dt entsprechen, dt in.der gleichen

(jCfienordnung ■00 9 84 6V 16 2 2

-¹I-

Größenordnung liegt wie £ , Δ ein der Differenz der Signale S(t) und S(t+dt) entsprechender Vektor ist, J2 ein von Δ durch Drehung um (T/2 im trigonometrischen Sinn abgeleiteter Vektor ist und die Vektoren ΐ und Ja aufeinander senkrecht stehen, wenn die Signale S(t) und S(t+dt) vorher demoduliert worden sind.

Praktisch nimmt man für U einfache Funktionen, Vorzugsweise die Cosinusfunktion allein oder die Sinusfunktion allein.

Da das Signal U vom Absolutwert der Amplituden der Signale S(t) und S(t+dt) unabhängig 1st, kann die Kleinstwertbegrenzungsschwelle fest sein.

Die zufälligen Störsignalen entsprechenden integrierten Signale sind umso schwächer bezüglich der Nutzsignale, Je größer die Anzahl von Integrationsperioden ist. Praktisch genügt es, die Integration über einige zehn Perioden durchzuführen.

* Bei Empfängern, In welchen die verfügbaren Signale S(t) und S(t+dt) sich auf einer genügend tiefen Zwischenfrequenz f* befinden, können die algebraischen Summen S(t) + s(t+dt) und S(t) - S(t+dt) direkt in der Zwischenfrequenz gebildet werden, wenn f. ein Vielfaches von l/dt ist oder im gegenteiligen Fall nach Phasenverschiebung des einen Signals. Das Signal U kann sodann einfach erhalten werden, indem man auf die beiden Eingänge eines Amplitudenphasendetektors Jeweils die beiden Summen nach Begrenzung und gegebenenfalls Phasen

verschiebung 9846/1622

verschiebung der einen um If/2 gibt, wenn man U = sinV¹ zu erhalten wünscht. »

Wenn die Signale SCt) und S(t+dt) dagegen in Videofrequenz zur Verfügung stehen, kann man gegebenenfalls jeweils zwei in Phase stehende Hilfsträgerwellen der gleichen Frequenz entweder direkt mit diesen Signalen oder mit S+S¹ und S-S' modulleren. Das Signal U kann sodann wie vorher mit Hilfe eines Amplltudenphasendetektors erhalten werden.

Das Signal U = sinf wird Null für S(t) = S(t+dt). Wenn das Signal S(t) als Punktion von t eine symmetrische Einhüllende mit einem Maximum auf der Symmetrieachse aufweist, die beispielsweise im wesentlichen dreieckig ist, so ist die U als Punktion der Zelt darstellende Kurve eine ungerade Funktion von (t-t ), welche Null wird für t = t , wobei t der die Symmetrieachse definierende Augenblickswert von t ist. Diese Kurve hat In der Umgebung von Null ein analoges Verhalten wie die Fehlerkurve einer Zielverfolgungsanlage. Der erfindungsgemäße Empfänger mit konstanter Palschslgnalwahrscheinlichkeit hat daher den zusätzlichen Vorteil, daß er ohne zusätzliche Einrichtung für die Zielverfolgung aus der Entfernung verwendbar ist. Es"genügt dabei, das Ausgangssignal des Integrators auszuwerten.

Anhand der Figuren wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen

Figur 1 ein Beispiel für eine vom erflndungsgemäßen Empfänger erfaßte Signalform,

Figur 2 009846/1622

Figur 2 ein der Erläuterung dienendes Vektordiagramm,

Figuren 3 und ¹J Beispiele für im erfindungsgeraäßen Empfänger erzeugte Signale,

Figur 5 das Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Empfängers,

| Figur 6 ein die in Figur 5 weggelassenen Einzelheiten zeigendes Blockschaltbild einer Ausführungsform der Erfindung,

Figur 7 ein die in Figur 5 weggelassenen Einzelheiten zeigendes Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung und

Figur 8 ein Blockschaltbild einer als elektromagnetischer Empfängerdetektor ausgebildeten Ausfuhrungsform der Erfindung.

Zur Erläuterung des Grundgedankens wird die Erfindung " für den Fall eines Empfängers einer elektromagnetischen Detektoranlage beschrieben, welche Im wesentlichen rechteckige Impulse mit der Breite V bei der konstanten Folgefrequenz F_r aussendet. Der Empfänger muß sodann unter den empfangenen Signalen diejenigen feststellen, welche auf Echos von ausgesandten Impulsen beruhen. Die diese Echos zurückwerfenden Ziele werden vom Strahlenbündel des Senders während einer bestimmten Zeit T_o getroffen, die von der Breite des Bündels und der Breite des Ziels abhängt, wenn diese nicht ver-

nachläiBlgbar 009846/1622

nachlässigbar ist. Die N = T_Q · F_r Echos eines Ziels werden in einer Filteranordnung verarbeitet, deren innere Kennlinie sich mehr oder weniger derjenigen eines "Optimalfilters¹' annähert. Bei einem bekannten Empfänger ergibt eine Integration während der Zeit T₀ ein Signal, dessen Energie für jedes Entfernungsquantum mit einem festen Schwellwert verglichen wird. Man setzt fest, daß es sich um ein Echo handelt, wenn d__er Schwellwert überschritten wird. Dieser Schwellwert wird durch eine in Abwesenheit von Nutzechos durchgeführte Messung bestimmt: Er wird derart eingestellt, daß man eine mittlere Anzahl von Falschinformationen, eine sogenannte Falschslgnalwahrscheinllchkelt, erhält, die bei der Benutzung der Anlage zulässig ist.

Da sich Jedoch die mittlere Höhe des Rauschpegels während der Benutzung ändert und zufällige äußere Rauschsignale sich häufig demselben überlagern, ändert sich die Falschsignalwahrscheinlichkeit, da der Schwellwert wenigstens während der Dauer der Folgeperiode fest ist.

Beim erfindungegemäßen Empfänger wird das Ausgangssignal des Optimalfilters nicht direkt integriert. Es wird ein Hilfssignal U erzeugt, welches vom relativen Wert der in sich um ein bestimmtes Zeitintervall unterscheidenden Zeltpunkten aufgefangenen Signale abhängt, Jedoch von deren Absolutwerten unabhängig ist. Dieses Signal wird über N Folgeperioden integriert. Wenn es von zufälligen Störsignalen stammt, ist es statistisch Null (oder wenigstens sehr schwach): Die Kleinstwertbegrenzung auf die H8he eines festen Schwellwerts ist

Jetzt 009846/1622

Jetzt gerechtfertigt, da das mittlere Rauschen in Jedem Zeitpunkt auf eine konstante statistische Höhe gebracht wird.

Figur 1 zeigt als Funktion der Zeit t das Signal S(t) am Ausgang des "Optimalfilters" in dem betrachteten . Fall von rechteddgen Echoimpulsen mit der Dauer T.

Je nachdem^ob das Filter ein Videosignal oder ein Zwi-" sehenfrequenzsignal liefert, entspricht das Signal einer der Einhüllenden ABC oder AB¹C mit der Breite 2 X oder auch der modulierten Trägerwelle mit der Einhüllenden ADCB¹.

Diese Darstellung ist natürlich theoretisch. Tatsächlich hat die Einhüllende nicht genau die Form eines V, sondern eine mehr abgerundete Form, wobei für die Erläuterung das wesentliche darin besteht, daß sie symmetrisch mit Hull-stellen an den Enden und einem Maximum auf der Symmetrieachse ausgebildet ist.

Die Form dieses Signals bleibt im wesentlichen für Jedes der N Echos des gleichen Ziels gleich. Seine Amplitude ist eine Funktion der Amplitude des Signals am Filtereingang*

Ein Rauschsignal oder allgemeiner ein Störsignal kann zufälligerweise während einer Folgeperiode am Ausgang des Filters ein analoges Signal entstehen lassen, aber dieses wird sich im allgemeinen nicht während einer anderen Folgeperiode wiederholen.

Zunächst 009846/1622

Zunächst wird die Erfindung unter der Annahme beschrieben, daß das ausgewertete Signal demoduliert ist. Sodann wird gezeigt, wie die Erfindung ebenfalls anwendbar ist, wenn dieses Signal ein Zwischenfrequenzsignal ist/ ..- ';..-. ;-;■

S = S(t) sei der Wert des Signals im Zeitpunkt t und S¹ a s(t+dt) sei der Wert im Zeitpunkt t+dt, wobei dt in der gleichen Größenordnung liegt wie Tj .

Wenn man mit £ die Summe S+S¹ und mit Δ die Differenz S-S¹ bezeichnet, ist das erfindungsgemäß erzeugte Hilfssignal U eine trigonometrische Punktion des Winkels Ψ zwischen zwei Vektoren T* =T? + lf]£ und T-J* = X*- JT^ Wobei Σ und J"2T zwei aufeinander senkrecht stehende Vektoren jeweils mit der Amplitude X und Έ , wie in Figur 2 gezeigt, sind.

Die vorzugsweise gewählten Punktionen sind die Punktionen sln*P und cos *Φ , welche man sehr leicht erhält, wie weiter unten erläutert, insbesondere die Punktion sin *f , welche besondere Vorteile bietet.

Die Figuren 3 und ¹I stellen cos ψ und sin*f als Punktion der Zeit für den Fall dt = f dar, wobei die ausgewerteten Signale die in Figur 1 dargestellte Form besitzen» Das Signal cos Ψ 1st Null für ItI > l'C/2l .

Auf jeden Fall wird festgehalten₉ daß die sin *P und''"cos Ψ als Funktion der Zeit darstellenden Kurven aufgezeichnet sind, indem als Abszisssnnullpunktder Zeitpunkt "ge-

ίο

normen wird, In dem die beiden Werte S und 3' "gleich eindj d» h»«, uenn die Probewerte bezüglich der Syimnetrieaehse des Signals symmetrisch entnommen sind»

In dem betrachteten Fall lassen sieh sin ^%9 und qöbΨ folgendermaßen ausdrücken:

am ψ * ^ö " ^s

eosf

S'² + S²

Vielter unten werden dl© allgemeinen Ausdrücke für slnf und cos ψ angegeben

aueh an. diesen verelnfaehten Aua^ücken l&ßt sich bereits ersehen, daß:

- das Signal sin ¹P in allen Fällen ein algebraisches Signal ist, wobei das Signal eoa ψ nur swel verschiedene Polaritäten aufweisen kann, wenn dies auch für S und S¹ zutrifft, mit anderen Worten, wenn man mit Videosignalen mit zwei Polaritäten arbeitet; -

- über mehrere Polgeperloden 1st der Mittelwert des Signals sin -P für die Störsignale Null, wenn solche vorhanden sind; tatsächlich sind dia Mittelwert© S² und S¹*" durch DeJ
Ihre -Differenz Null;

S² und S¹*" durch Definition gleich und daher ist

- ii -

- Über mehrere Folgeperioden ist, wenn das Videosignal zwei Polaritäten besitzt, der Mittelwert von cos Y für das thermische Rauschen Null, wobei dieses am Ende der Zelt T vollständig ausgeschaltet ist.

Dagegen kann es für bestimmte andere Störsignale nicht Null sein. Man sucht daher das Signal sinΨ auszuwerten.

Das Nutzsignal wird daher durch Integration von N Signalen erhalten, welche N aufeinanderfolgenden FolgeperJaden entsprechen. Für die Echos erhält man am Eingang des Integrators N mal das gleiche Signal. Der Rauschabetand wird daher, grob gesagt, im Verhältnis /n~ vergrößert.

In jedem Fall hat unter der Voraussetzung, daß die spektrale Breite des Rauschens wenigstens gleich dem Durchlaßbereich dee Empfängers 1st, das integrierte Signal für die Störeignale einen statistisch konstanten Mittelwert, was eine Festlegung des Schwellwerts ein für alle mal ermöglicht.

Wenn dagegen die spektrale Breite der Störsignale geringer ist als der Durchlaßbereich des Empfängers, wobei N₁ die Anzahl von nicht unabhängigen Probewertentnahmen der Störsignale 1st (und N. kleiner ist als N), ist der Nutzslgnal-Störsignalabstand nach der Integra

tion in der Größenordnung von vHJ—- : daher erhöht sich de

1 Palschßignaltahl bei gleichem Schwellwert. Man kann dem ab-

helfen 009846/1622

N helfen, indem man entweder im Verhältnis —rj— die

Bestrahlungszeit des Ziels erhöht oder eine Sender-Empfängeranlage mit schnell veränderlicher Frequenz verwendet, welche eine Dekorrellerung der Störsignale von einer Folgeperiode zur nächsten gestattet.

Figur 5 zeigt das Prinzipschaltbild eines erfindungsgemäßen Empfängers.

Die von der Antenne A aufgefangenen und, wie gezeigt, gegebenenfalls im Eingangsblock oder eigentlichen "Empfangsblock" 51 verarbeiteten Signale werden auf eine Anordnung 52 gegeben, welche im Zeitpunkt t+dt an ihrem Ausgang 521 die im Zeitpunkt t empfangenen Signale und an ihrem Ausgang 522 die im Zeitpunkt t+dt empfangenen Signale abgibt. An den Ausgängen 521 und hat man daher jeweils die Signale S bzw. S¹. Diese Signale werden in der Anordnung 53 verknüpft, welche an den zwei Ausgängen 531 und 532 die Signale A=S+S'+j(S-S¹) und B=S+S^! - J(S-S¹) erzeugt.

Die Phase ψ zwischen diesen letzteren Signalen wird in der Anordnung 5^ gemessen, welche das eine Funktion dieser Phase darstellende Signal U erzeugt.

In der Anordnung 55 werden die Signale U integriert, welche mit der Folgeperiode des Senders der betrachteten elektromagnetischen Detektoranlage auftreten. Das integrierte Signal wird in der Anordnung 56 auf einen kleinsten Wert begrenzt. Am Ausgang 57 erhält man das Nutzsignal bei statistisch konstanter Falschsignalzahl.

Das 009846/1622

Das oben beschriebene Schaltbild 1st sehr allgemein.

Je nach der Form, in welcher die Signale am Ausgang der Anordnung 51 abgegeben werden, wobei diese Form im wesentlichen von der Art dieser Anordnung abhängt, die keinen Teil der vorliegenden Erfindung darstellt, sind die folgenden Vorrichtungen auf verschiedene Weise ausgeführt. „

Entweder der Empfangsblock 51 liefert ein Videosignal: dann gilt das ausführliche Schaltbild der Figur 6. Der Block 52 enthält zwei Probenschalter 61, 62, welche mit einer relativen Versetzung von dt durch einen Taktgeber 63 mit der Folgefrequenz der Anlage gesteuert werden, sowie eine Verzögerungsleitung 64 mit dem Kennwert dt, d, h. bei dem beschriebenen Beispiel V , welche in Reihe mit einem der Probenschalter liegt.

Der Block 53 enthält zwei Modulatoren 65 und 66, welche mit dem gleichen, beispielsweise bei 2 MHz schwingenden Oszillator 6? gekoppelt sind und welchen ein an sich bekannter Operator 68 naehgesehaltet ist, der aus einer Kombination von Widerständen und Kondensatoren besteht und die Summen S(l+j) + S^!(l-j) und S(I-J) + S'(1+J) bildet.

In dem bevorzugten Fall, daß U = sinY gesetzt wird, enthält der Block 54 zwei gleiche Begrenzungsverstärker 609 und 610, wobei dem einen ein Phasenschieber 611 mit der Phasenverschiebung .Jf'/2- und ein Phasenamplitudendetektor 6l2 vor- oder naehgesehaltet ist, dessen Ausgang

den

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den Integrator 55 speist, der in an sich bekannter Weise vorteilhaft in Form einer Schleife verwirklicht sein kann, welche ein Additionsglied 613 mit zwei Eingängen enthält, dessen einer Eingang mit dem Ausgang des Detektors 612 gekoppelt 1st, dessen Ausgang mit einem Ende einer Verzögerungsleitung 6l4 mit dem Kennwert T * 1/F gekoppelt ist, deren anderes Ende gleichzeitig mit einem Kleinstwertbegrenzer 56 und mit dem Eingang eines Verstärkers 615 mit einem Verstärkungsfaktor in der Nähe von 1, Jedoch unterhalb 1, gekoppelt 1st, wobei dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang des Additionsgliedes gekoppelt ist.

Oder der Empfangsblock gibt ein Zwischenfrequenzslgnal ab: In diesem Fall kann die Anordnung 52 einfach, wie In Figur 7 gezeigt, eine Anordnung 71, welche die Signale in den Zeltpunkten t und t+dt zeitlich zusammenfallen läßt, und gegebenenfalls eine Anordnung 72 zur Phasenabgleichung enthalten, die gegebenenfalls eine Hegelanordnung enthält, da die Trägerfrequenz der Signale im allgemeinen nicht ein Vielfaches von l/dt 1st. In diesem Fall enthält die Anordnung 53 nur den Operator 68, welcher direkt durch die Ausgangssignale der Anordnung 52 gespeist wird.

Wenn die Phasenregelung der Signale nicht vollständig durchgeführt 1st, so wird aus den Ausdrücken für sin f und cos vf :

2 2

LA ■ S¹* - S^

[(S'² - S²)² * 2 S²S'²! und

cos

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COBf = ^2SS

[(S'² -S²)²+ S²S-²J¹⁷² '

2 2 wobei die Nenner nur gleich S + S¹ sind, wenn S und S' in Phase sind. Diese Signale weisen die gleichen Vorteile auf wie die oben genannten Signale, was die Ausschaltung der StOrsignale betrifft.

Das Schaltbild der Figur 7 ist sehr allgemein.

In Figur 8 1st ein Empfänger einer elektromagnetischen Impulsdetektoranlage mit FlxechounterdrUckung und Entfernungskanälen dargestellt, und zwar einer sogenannten kohärenten Anlage, d, h. bei welcher die ausgewerteten Echos entweder von durch Zerlegen der gleichen Trägerwelle ausgesandten Impulsen stammen oder festgestellt werden, indem als Bezugswert für jedes Echo ein Signal verwendet wird, das In Phase mit der Trägerwelle des ausgesandten Impulses steht, von welchem es stammt. Der Empfänger enthält sodann in an sich bekannter Weise nach dem Block 51, welcher in diesem Fall Signale mit innerer Frequenz oder mit Videofrequenz liefert, eine bestimmte Anzahl M von parallelen Entfernungskanälen, deren Eingangstorschaltungen 81.1, 81.2 ... 8l.M nacheinander während aneinandergrenzender Zeitintervalle mit der Dauer T durch Öffnungsimpulse geöffnet werden, die durch die allgemeine Synchronisationsanordnung 200 der Anlage synchronisiert werden.

"S.

Jeder dieser Kanäle enthält ein Fixechosperrfilter 83.1, 83*2» ··· 83*M. :

Die 009846/1622

Die Ausgangssignale zweier aufeinanderfolgender Kanäle sind hypothetisch um X gegeneinander versetzt und man gruppiert die aufeinanderfolgenden Ausgangskanäle paarweise, wobei das Ausgangssignal des Sperrfilters eines Kanals gleichzeitig das Signal S dieses Kanals und das Signal S¹ des folgenden Kanals bildet, (M-I) Operatoren 68., wie der in Figur 7 dargestellte Operator 68, die mit 68.1, 68.2 ... 68.(M-I) bezeichnet sind, sind mit ihren Eingängen Jeweils mit den Ausgängen der Filter 83.1 bzw. 83(1+1) gekoppelt.

Wenn die Signale am Ausgang der Anordnung 51 Zwischenfrequenz aufweisen, sind (M-I) Anordnungen 52.1, 52.2,... 52.(M-I), welche gleich der Anordnung 52 in Figur 7 sind, vor Jedem Operator angeordnet.

Jeder Operator gibt auf die beiden entsprechenden Ausgänge 8. und 9, die oben definierten Signale A und B.

Die Ausgänge 8. werden fortlaufend durch den elektronischen Umschalter 100, der von der Anordnung 200 gesteuert wird, mit dem Begrenzungsverstärker 69 gekoppelt. Gleichermaßen werden die Ausgänge ^. fortlaufend synchron mit den Ausgängen 8. durch einen elektronischen Umschalter 101 mit dem Begrenzungsverstärker 620, der dem obigen gleich ist, gekoppelt. Die beiden Verstärker werden, wie oben, mit dem Phasenamplitudendetektor 612 gekoppelt, und zwar einer derselben über den Phasenschieber 611 mit einer Phasenverschiebung von Tf/2, wenn man, wie ee bevorzugt wird, die Funktion sin Ψ gewählt hat.

Das 009846/162 2

Das Ausgangssignal des Detektors 612 wird auf den Eingang eines Umschalters 102 mit (M-I) Ausgängen gegeben, welcher mit den obigen synchron 1st, sotiaß die Integration der Signale U, welche jeweils unterschiedlichen Entfernungskanälen entsprechen, richtig durchgeführt wird. Zu diesem Zweck ist jeder Ausgang des Umschalters 102 mit einer Integratoranordnung 55.· gekoppelt, welcher eine Speicheranordnung 12. vorgeschaltet 1st.

Um zu bestimmen, ob ein Nutzecho vorliegt oder nicht, wird in der Anordnung 56 das Signal U jedes Kanals mit dem vorbestimmten Schwellwert verglichen, wobei ein Umschalter 103 zwischen die Anordnung 56 und die Ausgänge der Integratoren 55. geschaltet 1st,

Falls die Ausgangssignale der Sperrfilter demoduliert sind oder für ein richtiges Arbeiten der Phasendetektorschaltung zu geringen oder gegenseitig zu verschiedenen Dopplerfrequenzen entsprechen, ist es wie beim Fall der Figur 6 erforderlich, die Signale abzutasten und mit denselben eine Hilfsträgerwelle zu modulieren. Jedes Entfernungsquantum muß daher in Zeitintervallen abgetastet werden, welche in der Größenordnung der Dekorrelationszeit des thermischen Rauschens liegen, wie es am Ausgang der Sperrfilter auftritt, was bedeutet, daß sie in dem üblichen Fall, in welchem der Durchlaßbereich eines Sperrfilters bezüglich der Folgefrequenz F_p klein ist, unterhalb T = l/F liegen.

Beispielsweise findet für T = 200 ps und M = 20 die Messung

jedes

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jedes Kanals während einer unterhalb 10 üs liegenden Dauer statt und die Frequenz der Hilfswelle kann gleich 20 MHz genommen werden.

Das Anwendungsgebiet der Erfindung ist sehr weit, da es alle Fälle eines Empfangs von mit störenden Rauschsignalen vermischten, wiederkehrenden Impulssignalen umfaßt, d. h. Insbesondere zahlreiche Empfänger von Flugnavigationsanlagen und Raumüberwachungsanlagen.

übrigens wird bemerkt, daß die Erfindung nicht allein auf Empfänger von Signalen mit konstanter Folgeperiode anwendbar ist. Es genügt tatsächlich, daß die vom gleichen Ursprung aufgefangenen Signale gemäß einer bekannten Folgefunktion auftreten.

Dies 1st Insbesondere bei Doppelsignalen der Fall, welche häufig In elektromagnetischen Detektoranlagen zur Unterdrückung der sogenannten "Blindzonen¹¹ verwendet werden.

Schließlich wird festgestellt, daß bei einer Anlage mit beweglichem Entfernungsfenster zur Verfolgung eines Ziels die Erfindung gleichzeitig die Erfassung ces Ziels unter vorteilhaften Bedingungen gestattet, da die Falschsignalzahl konstant ist und daher die "Echoanwesenheits-" Funktion optimal 1st. Zur Durchführung der Verfolgung genügt es daher, wenn die Anwesenheit eines Echos durch ein Signal an der Klemme 57 einmal angezeigt 1st, das am Eingang des Kleinstwertbegrenzers 56 abgenommene Signal sin Ψ als Falschsignal der Regelschleife für die Ver

schiebung 009846/162 2

-.19 -

Schiebung des Fensters auszuwerten, wobei dieses letztere richtig angeordnet 1st, wenn sin *f = O ist.

Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Ausführungsformen beschränkt. Insbesondere kann die Verzögerung dt sich von T unterscheiden.

Patentansprüche

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Claims (1)

1. Patentansprüche

   (1. Hochfrequenzempfänger zur Erfassung von Impulssignalen mit bestimmter Folgeperiode X , mit einer Anordnung zum Empfang der wiederkehrenden Signale, die eine Detektorschaltung enthalten kann, und mit einer Integratoranordnung für die wiederkehrenden Signale, der ein Kleinstwertbegrenzer nachgeschaltet ist, dadurch gekennzeichnet, daß er zwischen der Empfangsanordnung und der Integrationsanordnung eine Anordnung zur Erzeugung eines Signals U enthält, welches auf den Eingang des Integrators unabhängigem Absolutwert der Höhe des aufgefangenen Signals gegeben wird und von trigonometrischen Punktionen des Phasenwinkels *f zwischen zwei Vektoren Tv undT> abhängt, die als Resultierende X* = T*+ J2T* und "B* = T^-ITE* definiert sind, wobei ~Σ; ein der Summe der Signale S(t) und S(t+dt) entsprechender Vektor ißt, S(t) und S(t+dt) den aufgefangenen Signalen in den Zeitpunkten t und t+dt entsprechen, dt in der gleichen Größenord-„ _u. , Δ ein der Differenz der Signale

   S(t) und S(t+dt) entsprechender Vektor ist, J2* ein von Zr durch Drehung um 1Γ/2 im trigonometrischen Sinn abgeleiteter Vektor ist und die Vektoren Σ und J2ST aufeinander senkrecht stehen, wenn die Signale S(t) und S(t+dt) vorher demoduliert worden sind.

   2. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   die

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   4AvU iiHü' ^r-iii**"

   die Anordnung zur Erzeugung des Signals U einen Operator mit zwei Eingängen, eine Anordnung zum Aufgeben der Signale S = S(t) und S¹ s S(t+dt) auf diese beiden Eingänge in Form von modulierten Trägerwellenabschnitten, wobei der Operator zwei Ausgänge besitzt, welche jeweils die Signale A = (S +S') + j (S- S¹) und B = (S + S') - j (S - S¹) abgeben, zwei Begrenzungsverstärker, welche jeweils mit den zwei Ausgängen des Operators gekoppelt sind, und einen Phasenamplitudendetektor aufweist, dessen Eingänge jeweils mit den Ausgängen der Begrenzungsverstärker derart gekoppelt sind, daß man ein Signal U gleich einem der Werte sin ^ und cos Ψ erhält.

   3. Empfänger nach Anspruch 2, in welchem die aufgefangenen Signale zunächst auf Yideofrequenz umgesetzt werden, gekennzeichnet durch zwei Probenschalter, welche an diesen Signalen Paare von Probewerten entnehmen, wobei die beiden Probewerte eines Paars in sich um dt unterscheidenden Zeitpunkten entnommen werden, eine Anordnung, welche die beiden Probewerte jedes Paars zeitlich zusammenfallen läßt, und zwei Modulatoren, welche vom gleichen Oszillator gespeist werden und jeweils zwei Trägerwellen mit den beiden Probewerten des gleichen Paars modulieren, wobei die Ausgänge der Modulatoren jeweils mit den Eingängen des Operators gekoppelt sind.

   ¹I, Empfänger nach Anspruch 2, in welchem die aufgefangenen Signale in Form von modulierten Trägerwellenabschnltten geliefert werden, gekennzeichnet durch einen direkten

   Kanal BADORIGWAL 009846/16 22

   Kanal und einen um dt verzögerten Kanal, welche mit den zwei Eingängen des Operators gekoppölt sind, wobei die aufgefangenen Signale in die beiden Kanäle gegeben werden.

   5· Empfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß einer der Kanäle einen Phasenschieber enthält.

   6. Empfänger nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch eine Phasenregelanordnung, welche mit den Kanälen gekoppelt ist und den Phasenschieber steuert.

   7. Empfänger nach einem der Ansprüche 2 bis 6 zur Erfassung der von beweglichen Zielen zurückgeworfenen Echos, wenn diese die im wesentlichen rechteckigen, Wiederkehr renden Impulse mit der Breite T eines Sendes einer elektromagnetischen Detektoranlage empfangen, wobei dieser Empfänger eine Pilteranordnung, welche die Signale mit der Breite % in Signale mit einer im wesentlichen V-förmlgen Einhüllenden mit der Breite lX umwandelt, und M (ganze Zahl größer 1) Entfernungskanäle enthält, welche nacheinander während anelnandergrenzenden Zeitintervallen mit der Länge T geöffnet sind, wobei jeder Kanal ein Sperrfilter für Pixechos enthält, dadurch gekennzeichnet, daß er (M-I) Operatoren enthält, wobei ein Operator mit dem beliebigen Rang i fi = 1,2 ...(M-I3 durch die Kanäle mit dem Rang i + 1 gespeist wird und die (M-I) Operatoren jeweils das Signal A abgegebende erste Ausgänge und das Signal B abgegebende zweite Ausgänge aufweisen, daß zwei Umschalter derart synchronisiert sind, daß nacheinander der eine die ersten Ausgänge

   009846/162.2

   der Operatoren mit einem der Begrenzungsverstärker und der andere die zweiten Ausgänge des Operators mit dem anderen Begrenzungsverstärker koppelt, daß er (M-I) Integratorschaltungen enthält, wobei ein Integrator mit dem Rang i den Kanälen mit dem Rang i und i + 1 zugeordnet ist, daß ein mit den beiden obigen synchroner Umschalter den Ausgang des Phasendetektors nacheinander mit den (M-I) Integratoren koppelt, und daß ein weiterer Umschalter nacheinander die Ausgän-

   den ge der Integratoren mitTKleinstwertbegrenzer koppelt.

   8. Empfänger nach Anspruch 7, in welchem die Signale am Ausgang der Sperrfilter Zwischenfrequenz aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen den Ausgängen von zwei aufeinanderfolgenden Sperrfiltern mit dem Rang i und i + 1 und den Eingängen des Operators mit dem Rang i Jeweils (M-I) Koinzidenz- und Phasenregelanordnungen eingeschaltet sind.

   9. Empfänger nach Anspruch 7, in welchem die Signale am Ausgang der Sperrfilter Videofrequenz aufweisen, dadurch gekennzeichnet, daß er am Ausgang jedes Sperrfilters einen Probewertnehmer enthält.

   10. Empfänger nach einem der Ansprache 1 bis 6, welcher zur Zusammenarbeit mit einer elektromagnetischen Impulsdetektoranlage bestimmt ist, die ein bewegliches Empfangsfenster «ur Verfolgung eines Ziels und eine Regelschleife für die Lage des Fensters bezüglich eines Fehlersignals aufweist, dadurch gekennzeichnet, daß das erzeugte Signal U das Signal sin Y 1st und daß das SignalU direkt als Fehlersignal verwendet wird.

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