DE2025627A1 - Impulsradarsystem zum Entdecken von bewegenden Zielen - Google Patents

Impulsradarsystem zum Entdecken von bewegenden Zielen

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DE2025627A1 DE19702025627 DE2025627A DE2025627A1 DE 2025627 A1 DE2025627 A1 DE 2025627A1 DE 19702025627 DE19702025627 DE 19702025627 DE 2025627 A DE2025627 A DE 2025627A DE 2025627 A1 DE2025627 A1 DE 2025627A1
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N V Hollandse Signaalapparaten, Hengelo (Niederlande)
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Description

Hi r·
N.V. HOLLANDSE SIGNAALAPPAHäTEM, Zuidelijke Havenweg 40» HENSELO (0), Niederlande
Iiipulsradarsystem zun Entdecken von bewegenden« Zielen.
Die Erfindung betrifft ein Impulsradarsystem.zum Entdecken von Bewegtzielen, welches System mit einem Sender zum Senden aufeinanderfolgender Impulse mit einer festen Impulsvfiederholungsperlode T, einem Empfänger zum kohärenten Detektieren der den erwähnten Impulsen entsprechenden Echos und einer an den Empfängerausgang angeschlossenen Vorrichtung versehen 1st, durch die,unter Verwendung mindestens eines Speichers zum Einführen einer festen Verzögerung und eines Differentialverstärkers,Echos vor« Festzielen oder Echos νοη Objekten mit geringer Radialgeschwindigkeit gelöscht werden.
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- P-
Impulsradarsysteme dieser Art sind bekannt. Öle Vorrichtung ^uin I/öschen von Echos von Festzielen, nachstehend kurz "Löschstufe" genannt, kann dabei unterschiedlich ausgebildet sein. In der einfachsten Form enthält die Löschstufe zwei Kanäle* die nit den kohärent detektierten Echos des Empfängers gespeist »erden, einen an den Ausgang Jedes der beiden Kanäle angeschlossenen Differentialverstärker und einen in einem dieser Kanäle vorgesehenen Speicher, der die durch diesen Kanal gehenden Echos gegenüber den durch den anderen Kanal ' gehenden Echos um eine .Dauer gleich einer Impulswlederhclungsperlode T verzögert. Dieser Si eicher kann dabei aus einem statischen Speicher, /..B. einem Register bestehen, oder aus einem nicht-statischen Speicher, wie 2.B. einem Trommelspeicher oder einer Verzögerungsleitung. Statt einer solchen einfachen Löschstufe wird in der Praxis häufig eine doppelte oder sogar dreifache Löechstufe verwendet. Diese Mehrfach· Löschstufen bestehen im Prinzip aus iwei oder mehr hintereinander geschalteten» einfachen Lösch«U.fen.
Die Wirkungsweise einer solchen einfachen oder mehrfachen Löschet^fe beruht auf der Subtraktion der Amplituden von periodisch in aufeinanderfolgenden Impuls-« 1ederholungsIntervallen auftretenden, kohärent deteXtierten Echos und auf der anscr.llessenden Different IaIverstärkung aus der. rifferen.-en. Ein dieser Wirkungsweise der Löschstufe anhaftender ernstlicher Heckteil besteht darin, dass ein nicht periodisch auftretenden Signal, ?.B. ein willkürliches Storsignal, nicht nur nicht unterdrückt wird, sondern sogar einige Male an Ausgang der Löschstufe auftritt. Bei einer einfachen Lotchstufe erfolgt dies zweimal, d.h. einmal unmittelbar, und einmal um eine Dauer T verzögert. Bei der in der Praxis häufig verwendeten doppelten
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Löschstufe erfolgt dies sogar dreimal! d.h. einmal unmittelbar, einmal um eine Deuer T verzögert und einmal um eine Dauer ?T \erzörert.
Die Erfindung bezweckt, ein Impulsradarsystem zu schaffen, bei dfm nicht nur alle Festzelchenechcs, sondern auch RlIe willkürlich auftretenden Störimpulse unterdrückt werden. Nach der Erfindung ist ein Impulsradarsystern der eingangsbeschriebenen Art zu diesem Zweck mit einer Vorrichtung zum Unterdrücken beliebig auftretender Störsignale versehen, die zwei an den Ausgang der erwähnten Loschstufe engeschlossene Kanäle und eine Koinzidenzschaltung, die an den Ausgang Jedes der beiden Kanäle angeschlossen ist, sowie einen Speicher in einem der beiden Kanäle enthält, welcher Speicher die durch diesen Kanal gehenden Echos und etwaige Störsignale gegenüber den durch den anderen Kanal geführten Signalen um eine Dauer verzögert, die ein ganzzahliges Vielfaches einer Impulswiederholungsperiode T grosser 1st als die Dauer der maximalen Verzögerung der Signale in der Lpsehstufe.
Die Erfindung und ihre Vorteile werden an Hand der Figuren näher erläutert, von denen
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer möglichen Ausführungsform eines Impulsradarsysterne nach der Erfindung und
Fig. ? eine Anzahl von Zeitdiagrammen zur Erläuterung der Wirkungswelse des in Flg. 1 dargestellten Impulsradarsystems zeigen.
In Fig. 1 bezeichnet 10 eine Radarantenne, die über ein Duplexgerät 11 an einen Sender 1? und einen Empfänger 1^J angeschlossen ist. Der Sender, der durch einen Magnetrongenerator gebildet wird, liefert mit Hilfe eines Impulsmodulators 14 aufeinander-
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folgende Impulse, deren feste Impulswiederholungsperiode T durch die Synehronisierimpulse eines Synchronisierimpulsgenerators 15 bestimmt wird, die dem erwähnten Impulsmodulator 14 zugeführt werden.
Der Empfänger Vj eignet sich zum kohärenten Detektieren der Echos, die den erwähnten gesendeten Impulsen entsprechen. Er enthält eine an den Ausgang des Duplexgerätes 11 angeschlossene Mischstufe 16, in der die empfangenen HP-Echosignale mit dem Ausgangssignal eines frequenzkonstanten Übertragers 17 gemischt werden. Das ZF-Ausgangssignal der Mischstufe 16 wird über einen Verstärker 18 einem phasenempfindlichen Detektor 19 zugeführt, der ausserdem als Bezugssignal das Ausgangssignal eines phasenstarr synchronisierten Oszillators 20 empfängt. Die Phase dieses Bezugssignals muss Jeweils beim Auftreten eines Sendeimpulses mit der Phase des Sendeimpulses synchronisiert werden. Dazu wird ein Teil des ausgesandten Signals in einer zweiten Mischstufe ?1 mit dem Ausgangssignal des frequenzkonstanten überl^gerers 17 gemisoht, welche Mischstufe ein ?F-Signal liefert, dessen Phase durch die Phase des Sendeimpulses bestimmt wird. Dieses ZF-Signal wird dem phasenstarr synchronisierten Oszillator so zugeführt, dass dieses zwangsweise die gleiche Phase annimmt·
Das Ausgangsvideosignal des phasenempfindlichen Detektors 19 ist dem Phasenunterschied zwischen den beiden Eingangssignalen H proportional. Die Echoe von Pestzielen bleiben stets konstant, während .die Echos von Bewegtzielen sich von Impuls ^u Impuls in der Amplitude,* entsprechend der Dopplerfrequenzverschiebung, ändern. Damit dem Videoausgangesignal des phaoenempfindHch*.n Detektors 19 die Dopplerinformation entnommen werden kann, werden, diese Signale einer
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Löschstufe 2ί? zugeführt. In der dargestellten Ausführungsform enthält diese zwei Kanäle ? und J5 und ©Inen am den Ausgang dieser Kanäle angeschlossenen Differentialverstärker 2J>. Der Kanal j enthält der Reihe nach einen Speicher in Form einer Verzögerungsleitung ?4, einen Verstärker 25 und einen Detektor 26. Der Kanal ? ist ein üblicher Kanal, Hr enthält nacheinander einen Abschwächer ^7» einen Verstärker und einen Detektor 29. Die im Kanal j> vorhandene Verzögerungsleitung besteht in der dargestellten Ausführungsform aus einer akustischen Verzögerungsleitung. Mit Rücksicht darauf enthält der den beiden Kanälen gemeinsame Eingangskreis einen.Modulator 30, einem einerseits das Ausgangssignal eines Signalgenerators β und andererseits die Videoauegangsaignale des phasen@rapfindlichen Etetektsrsi 19 -s'-ägefilhrt werden. Letztgenannt® Signal© werden ira Kodulator in ZF-SS®raal© umgewandelt» die ihrerseits durch den Usaforaes0,, der den Eingang der Ver^ögenirigaleitung bildet8 in ©kustisehe Signal© usigewaraielt werden. Der Ausgang de» Differentialverstärkers 23 ist einerseits an einen Doppelweg-Gleichrichter 3?, de? das bipolare Eingangssignal in ein unipolares uüwandelt,, und andererseits an eine St@aer©inii©lt 33 angeschlossen, die über die Leitung yi ein ZeitÄeuersijpaal für d@n Synchroniäisrimpulsgenerffitor I5 ^ιηκΙ über- die X^ittaiag 35 ©isse Spasimung für dl© automatische '/©retärtaTigsregeiung an den Verstärken 25 liefert.
Dl© Lljsehstwfe wirkt wie ein Fllters das die Gleiehstromkomponente von Festzielen isaterdrückt und dl© Weehselstrcss&csjpönente - von Bewegt2|«le« durchlässt» Di® dazu erforderliche Bearbeitung der Signale in der Löschstufe ^iPd an Hand u@r in FIg. 2 dargestellt©« Diagramm® ί bis 4 niäios» erläutert» Die Piagrass© soigea Mq «Issplituden als Punktion der Zeit, . = - -
Die unterschiedlichen Diagramme sind in Fig. 2 mit den gleichen Bezugs.: if fern wie die Kanäle in Fig. 1 bezeichnet, in denen diese Signale auftreten.
Im Diagramm 1 sind die vom Sender mit einer festen Impulswiederholungeperiode T gesendeten Impulse 1Ί, T?i, "V, 14*1» '51. und 1J1 angegeben.
Das Diagramm ? zeigt die Videosignale Im Kanal 2 am Eingang des Γ ifferer.tlalverstärkerE ~ Ά. Dabei entsprechen die Videosignale :"'1, ~Ty, Γ31, ~*1, 2$\ und Pt:1 den Reflexionen eines Festzieles und die Videosignale ?\2, 97?, ?*?,?*?, ?5? und ?62 den Reflexionen eines bewegenden Ziels, wa>irena das Videosignal St einem eintreffenden beliebigen Störimpuls entspricht.
Pas Diagram» 5 zeigt die Videosignal«·« die Im Kanal } air Eingang des Dlfferentialverstärkers auftreten. Die durch diesen Kanal geführten Videosignale erhalten eine Verzögerung mit einer Dauer gleich einer Impvlswioderholungsperlode T. In diesem Diagramm entsprecher, die Videosignale >1, 3J51, 51»1, ^ und 30' den Reflexioner, des Fest^iels und die Videosignale >T, J5?, *H2, ?& und ybe den Reflexionen d?s Bewegtziel·. Das Videosignal ?t entspricht dem obengenaiintfn Stbrimpuls.
Pas Diagramm ^ zeigt die Videosignale Im Kanal *♦ am Ausgang des Differential Verstärkers ~V Das Videosignal ·*Π entspricht %er Reflexion les Fc:**ilels; die .signale -+I?, HZZ, *X, WZgM1?*' und 4b? entsprechen der4 R< flex ionen des bewegenden Ziels. 3i« in den Kani-'ler, ? und · auftretenden Videoslgnele des Festciels werden vwr. Differer»- tialverstärker felöscht. Das d«ir Stö'rimpula entsprechende Videosignal St A-ird nicht unterdrückt, sondern tritt sogar zwei-nal am iusganj
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BADOFHÖIWAL
des Differentialverstärkers auf, wie aus"Diagramm 4 hervorgeht.
Ein besonders ^iinetiges und in jeder Hinsicht vorteilhafte .- Syst «sr. ergibt slcn, *enn es erfindungssernär? mit einer Vr-r^icntur.*.: .}£> (FIr. 1) /urn Unterdrücken von willkürlich auftretenden .?töriripulper. versehen wird, welche Verrichtung zwei an den Ausgang der Löschetufe angeschlossene Kanäle 5 und 6 und eine an den Ausgang dieser Kanäle angeschlossene Koinzidenzschaltung 57. sowie einen Speicher 3$ in einem der beiden Kanäle aufweist, welcher Speicher die durch diesen Kanal gehenden Signale um eine Dauer verzögert, die ein ganzzahliges Vielfaches einer Impulswlederholungsperiode grosser ist als die Dauer der maximalen Verzögerung der Signale in der Loschstul'e. In der dargestellten Ausführungsform bildet der Kanal 5 eine direkte Verbindung zwischen dem Ausgang des Oleichrichters 3? und eln»m Eingang der Koinzidenzschaltung 37. Der Kanal 6 bildet die Verbindung zwischen dem Ausgang des Gleichrichters 3? und einem Eingangskreis 4? der Koinzidenzschaltung 37. Der Kanal 6 enthalt der Reihe nach einen an den Ausgang des Gleichrichters 3? angeschlossenen Verstärker 39, einen Modulator 40, den Speicher 38 und einen Detektor 41, dessen Ausgang an den Eingangskreis der Koinzidenzschaltung 37 angeschlossen ist. Diese Koinzidenzschaltung lässt ein über den Kanal b zugeführtes Flgnal nur dann durch, wenn ihr durch eine monostabile Schaltung gebildeter Eingangskreis 4? von einem etrfa gleichzeitig auftretendes Ausgangsslgnul des Detektors 41 kurzzeitig von dem einen Gleichgewichtszustand in den anderen umgeschaltet wird.
Da die maximale Verzögerung der Signale in der Löschetufe der Dauer einer Impulsnlederholungsperiode T entspricht, 1st der
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im Kanal 6 des Impulsstörungsunterdrückers vorhandene Speicher 38 derart ausgebildet, dass er eine Verzögerung mit einer Dauer gleich ?T herbeiführt. Hierdurch wird erreicht, daas der ImpulsstÖrungsunterdrücker 36 beim Empfang von mindestens drei mit einem Zeitunterschied T auftretenden Videosignalen nur einen Ausgangsimpuls liefert. Da die Loschstufe 23 in der dargestellten ; Ausführungsform für Jeden empfangenen, beliebig auftretenden Störimpuls nicht mehr nls zwei mit einem Zeitunterschied T auftretende Videosignale St abgibt, werden diese vom Impulsstörungeunterdrücker .56 völlig unterdrückt.
In der dargestellten Ausführungsform besteht der Speicher 3& ebenso wie der Verzögerungskreis ?4 aus einer akustischen Verzögerungsleitung. Im Zusammenhang damit werden die Ausgangssignale des Gleichrichters 32» nach Verstärkung im Verstärker 39, dem Modulator 4o zugeführt, der ausserdem durch aie Leitung 43 das Auegangssignal des Signalgenerators 31 erhält. Der Modulator 40 wandelt die Ausgangsimpulse des Verstärkers 39 in ein ZP-Signal um, das der Verzögerungsleitung 38 zugeführt wird. Das Ausgangssignal der Verzögerungsleitung geht nach Detektion Im Detektor 41 dem Eingangskreis 4? der Koinzidenzschaltung 37 zu,
Der Impulsstörungsunterdriicker 3§_ lässt die einem Bewegtziel entsprechenden Videositpnale mit Ausnahme des ersten Videosignals durch und unterdrückt die Videosignale, die einem eintreffenden, willkürlichen Störimpuls entsprechen« Die Bearbeitung der Signale in · dem Impulsstörungsunterdrücker wird an Hand der in Fig. 2 dargestellten Diagramme 5 bis 7 näher erläutert.
BAD ORIGINAL
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Das Diagramm 5 -eigt die unipolaren Videosignale Im Kanal 5 an Zlngang der Koinzidenzschaltung 37· Das Videosignal 5'1 entspricht einer Reflexion des Festziels und die Videosignale 5^2, 5??» 53?» 5^? und 55? entsprechen den Reflexionen eines bewegenden Ziels, während die beiden Videosignale St einem eintreffenden, willkürlich auftretenden Störimpuls entsprechen.
Das Diagramm 6 zeigt die um eine Dauer von 27 verzögerten, im Kanal 6 auftretenden Signale am Eingangskreis Ί?. eier Koinzidenz schaltung 37. In dem Diagramm entsprechen die Signale b}2, 642, 65?, 662 den Reflexionen des Be^egtaiels und die Signale St den erwähnten Störimpulsen. Das Videosignal 6}1 entspricht einem Festziel.
Das Diagramm 7 zeigt die unipolaren Videosignale im Kanal 7 am Ausgang der Koinzidenzschaltung 37. We Videosignale 73?» 7^2, 75? und "j6?. entsprechen den erwähnten Reflexionen des bewegenden Zieles. Die in den Kanälen 5 und 6 auftretenden StörsIgnaie St und das Videosignal 6.51 werden von der Koinzidenzschaltung unterdrückt, da sie wegen der eingeführten Verzögerung nicht gleichzeitig an den Eingängen der Koinzidenzschaltung auftreten.
In der vorstehend beschriebenen Ausfuhrungsform ist der ImpulsstörungsunteiKirüeker der beim Radarsyst©a verwendeten einfachen· Loachstufe angepasst. Bei Verwendung ©iner Mehrfachlöschstufe muss der Bnpulsstöruingsunterdrüeker auch angepasst ti©rd@n, in dem Sinne, dass bei einer in der Löschstufe bewirkten rajäxiimien Verzögerung n.T die im Impuisstjörungsvmterdrüeker hervorgerufen® Verzögerung gleich (n + I)T sein muss, worin η eine ganz© Zahl und T gleich einer Impulswiederholungisperiod© ist.
Hr. sei darauf hingewiesen, dass die Verzögerung, in der Löscristufe und im Impulsstörungsunterdrücker auch mittels der gleichen Verzögerungsleitung eingeführt werden können, vorausgesetzt, dass die Leitung eine ausreichende Bandbreite aufweist, so dass mehrere Verzögerungskanäle gebildet werden können, die Je einen Teil der G»samtbandbreite beanspruchen.
SchilessHch sei noch bemerkt, dass die Erfindung sich ηich* auf die Verwendung eines nicht-Etatischen Speichers In Form einer akustischen Verzögerungsleitung beschränkt und daps mit gleichein Erfolg andere an sich bekannte Speicher, wie x.B. Trommelspeicher, anwendbar sind.
BAD ORfGfNAL 009887/1329

Claims (1)

  1. - AA -
    ■■■\:7J?T NT.PM'CH
    Impulsradarsystem .:ura Entdecken von bewegenden Zielen, welches System mit einem Sender r.um Senden aufeinanderfolgender TthuIsp mit einer festen Iir:puls.'.iederholungsp<?riodp T, einem Empfänger /.um kohärenten Detektieren der den erwähnten Irrp-iisen entsprechenden Echos und einer an den Ausgang des Empfängers angeschlossenen ersten Vorrichtung zum Tischen von Echos von Festiielen oder Echos von Objekten mit, geringer Radialfresch^indigkei»., jp.tpr Verwendung mindestens eines Speichers ^um Einführen einer festen Verzögerung und eines r:iffereritialverstarkers versehen Is.*., dadurch gekennzeichnet, dasr; das Radarsystem weiterhin mit einer Vorrichtung '.um Unterdrücken willkürlich auftretender Störsignale versehen ist, die z.-ifti an den Ausgang der erwähnten ersten Vorrichtung angeschlossene Kanäle und eine Koinzidenzschaltung enthält, die an den Ausgang 'pder aer beiden Kanäle angeschlossen ist, sowie einen .Speicher in einen, der beider, Kanäle, welcher Speicher die durch diesen Kanal gehenden Echos und etwaige Störsignale gegenüber den durch den anderen Kanal geführter. Signalen um eine Dauer verzögert, die ein ganzes Vielfaches alner Impulswiederhol^ngsperiode T prqsser ist al? die Dauer der maximalen Verzögerung der Sigr.alc in der erwärmten eisten Vorrichtung ist.
    009887/1329
    Leerseite
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