DE2036175B2 - Schaltungsanordnung in einem puls-doppler-radargeraet zur feststellung von echos bewegter flugkoerper - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Schaltungs- wert-Schaltstufen sich eine optimale Empfindlichkeit anordnung in einem Puls-Doppler-Radargerät zur der Schaltungsanordnung ergibt,
Feststellung von Echos bewegter Flugkörper, bei der An Hand der Zeichnung wird im folgenden ein das Empfang-Dopplersignal ein die Dopplerfrequen- Ausführungsbeispiel einer erfindungsgemäßen Schätzen durchlassendes Bandpaßfilter durchläuft, in 60 tungsanordnung erläutert.

einem anschließenden Dopplersignal-Verstärker ver- Fig. 1 zeigt dabei ein Blockschema einer Schalstärkt und sodann Über wenigstens drei separate, tungsanordnung in einem Puls-Doppler-Radarsystem aneinander anschließende Bandfilterkanäle mit zur Feststellung von Echos bewegter Flugkörper; in Oleichrichter- und Schwellenwert-Schaltstufen an Fig. 2 ist eine Variante der Logikschaltung der eine Logikschaltung geleitet wird, welche beim 65 Fig. 1 dargestellt; in

Ansprechen einer gegenüber der Zahl der Bandfilter- F i g, 3 sind die drei Ausgangsspannungen der

kanäle geringeren maximalen Anzahl von Schwell- Detektoren in Funktion der Dopplerfrequenz sowie

wert-Schaltstufen ein Ausgangssignal abgibt. die Bezugsspannungen dargestellt.

Das Papplerfilter 1 in Fig. I weist einen Durch- gezeichnete Spannung UP 1 bzw. IJDl, Die von tlun liiüliereicli auf, der sicli von einer Frequenz ent- Beziigsspannungsquellen 13, 14, 15 erzeugten Besprechend der kleinsten Fluggeschwindigkeit bis zu zugsspannungen V13, U14 und U15 sind vergleichseinei Frequenz entsprechend der halben Puls- weise in dasselbe Diagramm eingezeichnet,
repetitionsfrequenz erstreckt, Sobald ein bewegter 5 Die Schaltungsanordnung gemäß Fig. 1 funk-Flugkürper vom Radarsystem erfaßt ist, erscheint tioniert nun folgendermaßen:
am Ausgang des Dopplerfilters 1 ein Doppler- Es sei zunächst angenommen, daß am Eingang des signal Vl. Zur Verstärkung des Dopplersignals V1 Dopplerfilters 1 kein Dopplersignal, sondern lediglich ist ein Dopplerverstärker 2 vorgesehen. Dieser steht eine in den vorhergehenden Stufen (z. B. Zwischenmit einer Schaltung 3 zur Konstanthaltung des ver- io frequenz-Verstärker) verursachte Rauschspannung stärkten Dopplersignals V 2 in Verbindung. In dieser vorhanden ist. Die im Durchlaßbereich des Doppler-Schaltung ist eine Vergleichsschaltung 24 vorhanden, filters liegenden Komponenten der Rauschspannung deren erster Eingang mit dem Ausgang eines Detek- gelangen an den Eingang des Dopplerverstärkers 2 tors 23 zur Erzeugung einer der Amplitude des ver- und werden in diesem verstärkt. Am Eingang der stärkten Dopplersignals Vl proportionalen Gleich- 15 Regelschaltung 3 liegt nun diese verstärkte Rauschspannung U 23 in Verbindung steht und deren zweiter spannung, so daß der Detektor 23 eine Gleichspan-Eingang an einer Bezugsgleichspannungsquclle 25 nung U 23 abgibt. Die Vergleichsschaltung 24, welche angeschlossen ist. Der eine Regelspannung U3 ab- die Gleichspannung i/23 mit der Bezugsspannung gebende Ausgang der Vergleichsschaltung24 ist auf t/25 vergleicht, erzeugt eine Regelspannuug t/3, den Regelspannungseingang des Dopplersignal-Ver- ao welche bewirkt, daß die om Dopplerverstärker 2 stärkers 2 geführt. verstärkte Rauschspannung άΛ eine vorbestimmte

Am Ausgang des Dopplersignal-Verstärkers 2 sind Amplitude geregelt ist.

drei Bandpaßfilter 4, 5, 6 parallelgeschaltet, deren Die Bandpaßfilter 4, 5 und 6 übertragen die im Durchlaßbereiche unmittelbar aneinander anschlie- betreffenden Durchlaßbereich liegenden Rauschßen und zusammen den Durchlaßbereich des Dopp- 25 Spannungskomponenten zu den Detektoren?, 8, 9. lerfilters 1 überdecken. Jedem Bandpaßfilter4 bzw. 5 In diesen werden die Gleichspannungen USl, US8, bzw. 6 ist eine Gleichrichterstufe 7 bzw. 8 bzw. 9 US 9 durch Gleichrichtung der Rauschspaiinungen und ein Schmitt-Trigger 10 bzw. 11 bzw. 12 nach- erzeugt. Die Größe der erzeugten Gleichspannungen geschaltet, der eine Steuerspannung U10 bzw. i/11 USl, USH, US 9 ergibt sich aus dem Anteil an der bzw. U 12 abgibt, sobald dessen Eingangssignal U 7 30 gesamten Rauschspannung, der vom jeweils vorge- bzw. U8 bzw. U9 die von einer Bezugsspannungs- schalteten Bandpaßfilter übertragen wird. Bei der quelle 13 bzw. 14 bzw. 15 abgegebene Schwellen- Aufteilung des vom Dopplerfilter 1 übertragenen spannung L'13 bzw. U14 bzw. U15 übersteigt. Die Rauschfrequenz-Spektnims auf drei Bandpaßfilter Ausgänge der Schmitt-Trigger 10, 11, 12 sind auf mit drei gleich breiten Durchlaßbereiclien werden Eingänge einer Logikschaltung 16 geführt, die beim 35 durch die Detektoren 7, 8, 9 drei gleich große Gleich-Vorhandensein von wenigstens einer, jedoch hoch- spannungen UST, US 8 und US 9 erzeugt. Diese stens zwei Schmitt-Trigger-Ausgangsspannungen Gleichspannungen sind i/3"mal kleiner als die Spant/10, Uli, Uli eine Ausgangsspannung U16 ab- nung 1/23, die aus der Rauschspannung mit dem gibt. gesamten Rauschspektrum erzeugt wird. Diese Rein der Logikschaltung 16 ist ein erstes bzw. ein 40 duktion des Rauschpegels erklärt sich folgenderzweites UND-Tor 17 bzw. 21 vorhanden, auf dessen maßen: Bei der Aufteilung des Rauschfrequenzseparate Eingänge die Ausgänge der Schmitt-Trigger Spektrums auf η Bandpaßfilter mit gleich breiten 10. 11, 12 direkt bzw. über Negationsglieder 18, 19, Durciilaßbereichen sinkt die Rauschleistung am 20 geführt sind. Die negierten Ausgänge der UND- Ausgang jedes Filters auf den n-ten Teil. Die Tore 17, 21 sind mit je einem separaten Eingang 45 Rauschspannung sinkt dann bekanntlich auf den eines weiteren UND-Tors 22 verbunden. yTj-ten Teil.

In der F i g. 2 ist eine Variante der Logikschal- Die Schwellenspannungen U13, U14, U15 sind tunglö der Fig. 1 dargestellt. Es ist ein erstes bzw. so gewählt, daß sie oberhalb der durch die Rauschzweit-is Äquivalenztor 26 bzw. 27 vorhanden, des- spannungen erzeugten Gleichspannungen t/57, US 8, sen Ausgang auf einen direkten bzw. einen inver- 50 US 9 liegen. Von den Schmitt-Triggern 10, 11, 12 tierten Eingang eines ODER-Tores 29 geführt ist. werden in diesem Falle keine Steuerspannungen Das erste Äquivalenztor 26 ist über den einen Ein- erzeugt. Die drei Eingänge der Logikschaltung 16 gang mit dem Ausgang des ersten Schmitt-Triggers sind spannungslos. In diesem Zustand erscheint am 10 und über den anderen Eingang mittels eines negierten Ausgang des UND-Tores 21 eine Span-Negationsgliedes 28 mit dem Ausgang des zweiten 55 nung. Am Ausgang des zweiten UND-Tores 17 isc Schmitt-Triggers 11 verbunden. Das zweite Äqui- keine Spannung vorhanden, so daß das UND-Tor 22 valenztor 27 steht über je einen Eingang mit dem sperrt. Es wird kein Ausgangssignal U16 abgegeben. Ausgang des zweiten und dritten Schmitt-Triggers Sobald nun aber das Radarsystem ein bewegtes 11,12 in Verbindung. Ziel erfaßt, trifft am Eingang de* Dopplerfllters 1 ein In der Fig. 3 sind die Ausgangsspannungen der 60 Dopplersignal ein. Dieses wird vom Doppierfilter 1 Detektoren 7, 8, 9, 23 in Funktion der Doppler- übertragen und dem Dopplerverstärker 2 zugeführt, frequenz jü dargestellt. Das verstärkte Dopplersignal Vl gelangt an die Ein-Solange am flingang nur eine Rauschspannung, gänge der Bandfilter 4, S, 6 und ebenfalls zur Regeljedoch kein Dopplersignal vorhanden ist, stellen sich schaltung 3. In dieser wird mittels eines Detektors die Spannungswerte US 7, USS, US 9 ein, die sich 65 23 das verstärkte Dopplersignal V 2 gleichgerichtet durch die Gleich.irhtung der Rauschspannungen er- und der Vergleichsschaltung 24 zugeführt. Die Vergeben. Ist jedoch ein Dopplersignal mit der Frequenz gleichsschaltung 24 vergleicht die Oleichspannung fDl bzw. fDl vorhanden, so ergibt sich die ein- t/23 mit der Bezugsspannung t/25 und gibt ein

Regelsigral U 3 ab, das das verstärkte Doppicrsignal Vl auf den vorbestimmten Wert regelt. Der Rauschanteil der Spannung Vl wird dadurch vermindert.

Es sei angenommen, das Dopplersignal weise eine Frequenz /D1 auf, die im Durchlaßbereich des Bandpaßfilters S liegt. Der durch das Bandpaßfilter S übertragene Anteil der Spannung V1 gelangt zum Detektor 8, der nun eine diesem Anteil proportionale Gleichspannung U 8 liefert. Diese Gleichspannung V 8 übersteigt die Schwellenspannung V14, so daß der Schmitt-Trigger 11 kippt und eine Steuerspannung U11 an die Logikschaltung 16 abgibt.

Die Steuerspannung V11 gelangt zum UND-Tor 17 und an das Negationsglied 19. Die anderen beiden Eingänge der Logikschaltung 16 sind spannungslos. In diesem Zustand liegt an den negierten Ausgängen der UND-Tore 17 und 21 Spannung. Da nun an beiden Eingängen des UND-Tores 11 Spannung vorhanden ist, erscheint eine Ausgangsspannung U16, die das Entdecken eines bewegten Flugkörpers anzeigt.

Bei der Verwendung der in Fig. 2 angegebenen Variante der Logikschaltung 16 spielt sich die Ausgabe der Ausgangsspannung U16 folgendermaßen ab:

Die Steuerspannung U11 gelangt an das Negationsglied 28 und auf einen Eingang des Äquivalenztores 27. Die Steuerspannung U11 hat auf das Äquivalenztor 27 keinen Einfluß, da an dessen zweitem Eingang keine Spannung vorhanden ist. Am Ausgang des Negationsgliedes 28 verschwindet die Spannung, so daß nun beide Eingänge des Äqui-

valenztores 26 spannungsfrei sind. Das. Äquivalenztor 26 gibt eine Spannung an das ODER-Tor 29 ab, so daß am Ausgang der Logikschaltung 16 eine Ausgangsspannung U16 erscheint.
Beim Auftreten eines Dopplersignals mit einer

Frequenz jD 1, die in den überlappenden Teilen der Durchlaßbereiche der Bandpaßfilter 4 und S liegt, sind an den Ausgängen der Detektoren 7 und 8 Spannungen U 7 und U 8 vorhanden. Diese übersteigen die Schwellenspannungen 1713 und U14, so daß

ao die Schmitt-Trigger lO und 11 kippen. Die Logikschaltung erhält in diesem Falle an zwei Eingängen Spannung. Bei diesem Zustand liefert die Logikschaltung 16 ebenfalls eine Ausgangsspannung U16.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

2387

Claims (3)

1. ι ?

   Bei Puls-Doppler-Radarsystemen kann das Em-

   Piitentanspriiche: decken eines bewegten Flugkörpers direkt angezeigt

   oder zum Ein- bzw. Ausschalten weiterer Geräte

   L Schaltungsanordnung in einem Puls-Doppler- benutzt werden. Die Information, daß ein bewegter Radargerät zur Feststellung von Echos bewegter 5 Flugkörper entdeckt ist, wird durch das Erscheinen Flugkörper, bei der das Empfangs-Dopplersignal eines Dopplersignals ausgelöst,
   ein die Dopplcrfrequenzen durchlassendes Band- Bei einer bekannten Schaltung (USA.-Patentpaßfilter durchläuft, in einem anschließenden schrift 2» 140 486) wird diese Information durch das Dopplersignal-Verstärker verstärkt und sodann Überschreiten eines bestimmten Schwellenwertes über wenigstens drei separate, aneinander an- io ausgelöst. Das Dopplersignal gelangt über mehrere schließende Bandfilterkanäle mit Gleichrichter- parallelgeschaltete Bandpaßfilter auf Schwellen- und Schwellenwert-Schaltstufen an eine Logik- wertschalter, welche beim Überschreiten des Schwelschaltung geleitet wird, welche beim Ansprechen lenwertes ansprechen. Durch das Aufteilen des einer gegenüber der Zahl der Bandfilterkanäle Dopplersignai-Spektrums auf mehrere aneinander geringeren maximalen Anzahl von Schwellenwert- 15 anschließende Bandfilterbereiche wird das Signal-Schaltstufen ein Ausgangssignal abgibt, da- Rausch-Verhältnis des Dopplersignals verbessert,
   durch gekennzeichnet, daß die Aus- Diese Schaltung hat aber den Nachteil, daß sie gangsspannung des Dopplersignal-Verstärkurs (2) nicht mehr richtig funktioniert, sobald neben dem mittels eine; Konstanthalteschaltung (3) auf einen Echo des bewegten Flugkörpers gleichzeitig auch solchen konstanten Wert geregelt wird, daß 20 Festzeichenechos empfangen werden, durch deren die in ihm enthaltene Rauschspannung ohne häufig große Amplitude ein vorangehender Zwischen-Dopplersignal in jedem Bandfilterkanal (4, 5, 6) frequenz-Verstärker so stark zurückgeregelt werden nabe unterhalb des Schaltschwellenwertes der kann, daß Zielechos nicht mehr ausgewertet werden betreffenden Schwellenwert-Schaltstufen (10, 11, können.
   12) liegt. 25 Der vorliegenden Erfindung Hegt die Aufgabe
2. 2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, zugrunde, eine Schaltungsanordnung zu schaffen, bei dadurch gekennzeichnet, daß in der Logikschal- der der Einfluß von Festzeichenechos weitgehend tung (16) ein erstes und ein zweites UND-Tor ausgeschaltet ist.

   (17 bzw. 2V vorhanden sind, auf deren separate Die erfindur»gsgemäße Schaltungsanordnung ist

   Eingänge die Ausgänge der Schmitt-Trigger (10, 30 dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangsspannung

   11, 12) direkt bzw. über Negationsglieder (18, des Dopplersignal-Verstärkers mittels einer Kon-

   19, 20) geführt sind, und daß die negierten Aus- stanthalteschaltung auf einen solchen konstanten

   gänge der UND-Tore (17 bzw. 21) mit je einem Wert geregelt wird, daß die in ihm enthaltene

   separaten Eingang eines weiteren UND-Tores Rauschspannung ohne Dopplersignal in jedem

   (22) verbunden sind. 35 Bandfilterkanal nahe unterhalb des Schaltschwellen-
3. 3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, wertes der betreffenden Schwellenwert-Schaltstufen dadurch gekennzeichnet, daß in der Lneikschal- liegt.

   tung (16) ein erstes und ein zweites Äquivalenz- Bei der neuen Schaltungsanordnung wird die tor (26 bzw. 27) vorhanden sind, deren Aus- Amplitude des mittels der Konstanthalteschaltung gänge auf einen direkten bzw. einen invertierien 40 geregelten Dopplersignal-Verstärkers immer auf Eingang eines ODER-Tores (29) geführt sind, einen konstanten Wert geregelt. Die Echosignale von daß das erste Äquivalenztor (26) über den einen bewegten Flugköioern werden bei gleichzeitigem Eingang mit dem Ausgang des ersten Schmitt- Auftreten von starken Festzeichen im Zwischen-Triggers (10) und über den anderen Eingang frequenz-Verstärker nur wenig verstärkt, da durch mittels eines Negationsgliedes (28) mit dem Aus- 45 die Festzeichen eine große, die Verstärkung mingang des zweiten Schmitt-Triggers (11) verbun- dernde Regelspannung erzeugt wird. Das daraus den ist und daß das zweite Äquivalcnztor (27) resultierende kleine Dopplersignal wird im Dopplerüber je einen Eingang mit dem Ausgang des signal-Verstärker entsprechend mehr verstärkt und zweiten und dritten Schmitt-Triggers (11 und 12) auf den vorbestimmten konstanten Wert gebracht, in Verbindung steht. 50 Es ergibt ",ich der Vorteil, daß die durch die Festzeichen im Zwischenfrequenz-Verstärker praktisch unterdrückten Signale trotzdem ausgewertet werden können, weil durch die Verstärkung im Dopplersignal-Verstärker bis auf einen Rauschspannungswert 55 nahe unterhalb des Schwellenwertes der Schwellen-