DE2055250C3

DE2055250C3 - Impulse transceiver with gate circuit for determining target objects within a limited close range

Info

Publication number: DE2055250C3
Application number: DE19702055250
Authority: DE
Inventors: Nils Erik Börje Dipl.-Ing. Göteborg Holmgren (Schweden)
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1969-11-06
Filing date: 1970-11-05
Publication date: 1976-09-02

Description

Gegenstand der Erfindung ist eine Sende- und Empfangseinrichtung mit von einem Impulsgenerator gesteuertem Impulssender und einer an den Empfänger angeschlossenen Gatterschaltung, der vom Impulsgenerator im Zeitpunkt des Endes des Sendeimpulses ein Impuls zugeführt wird, zur Ermittlung von reflektierenden Zielobjekten, die sich innerhalb eines begrenzten Entfernungsbereiches in der Nähe der Einrichtung befinden, wobei die Amplitude der reflektierten Impulse mit der Entfernung vom Zielobjekt absinkt.The invention relates to a transmitting and receiving device controlled by a pulse generator Pulse transmitter and a gate circuit connected to the receiver, which is generated by the pulse generator at the time of the end of the transmission pulse a pulse is supplied to determine reflective Target objects that are within a limited distance in the vicinity of the facility where the amplitude of the reflected pulses decreases with distance from the target object.

Zum Beispiel müssen Geschosse, die auf ein Flugzeug abgefeuert werden, auch dann zur Explosion gebracht werden können, wenn das Flugzeug nicht getroffen wurde, und wenn das Geschoß am Flugzeug in einer bestimmten Entfernung vorbeifliegt. Zu diesem Zweck werden verschiedene Arten von Einrichtungen benutzt, die Objekte innerhalb einer bestimmten Entfernung anzeigen. Diese Einrichtungen werden im allgemeinen als Nahzünder bezeichnet und können z. B. passiv und mit Detektoren ausgestattet sein, die fiir die Wärmestrahlung empfindlich sind, die z. B. von den Abgasflammen von Flugzeugen erzeugt wird, oder auch aktiv, d. h., sie bestehen aus einer Art von Radareinrichtung. Im letztgenannten Falle muß eine solche Radareinrichtung eine ungefähr konstante Empfindlichkeit Tür Echos von Zielobjekten haben, die sich innerhalb eines bestimmten Entfernungsbereiches in der Nähe der Radareinrichtung befinden, während andererseits die Radareinrichtung fiir Echos von Zielobjekten unempfindlich sein muß, die sich außerhalb des genannten Entfernungsbereiches befinden. Es ist ferner wesentlich, daß die ausgesendeten Radarsig.iale nicht über Umwege in die Signalauswertungskreise des Empfängers geraten. For example, projectiles fired at an aircraft must then also explode if the aircraft has not been hit and if the projectile on the aircraft is in flies by a certain distance. To this end, different types of facilities are used used to show objects within a certain distance. These facilities are in general referred to as a near fuze and can, for. B. be passive and equipped with detectors for the Thermal radiation are sensitive, z. B. is generated by the exhaust flames of aircraft, or else active, d. that is, they consist of some kind of radar device. In the latter case, such a radar device must be used have an approximately constant sensitivity door echoes from target objects that are within a certain range in the vicinity of the radar device, while on the other hand the radar device must be insensitive to echoes from target objects that are outside of said Distance range. It is also essential that the radar signals transmitted do not take detours get into the signal evaluation circuit of the receiver.

Bei Verwendung einer Impulsradareinrichtung können mit Hilfe einer Gatterschaltung im Empfänger (die zu einer bestimmten Zeit nach dem Aussenden eines Impulses gesperrt wird und keinen Impuls weiterleitei) Echosignale ohne Schwierigkeiten ausgesperrt werden. die von einem außerhalb eines bestimmten Entl'einungsbereichcs befindlichen Objekt reflektiert werden, während andererseits der Empfänger bei innerhalb dieses Entfernungsbereiches gelegenen Objekten eine stark entfernungsabhängige Empfindlichkeit aufweist. da die Amplitude d^r empfangenen Impulse mit der Entfernung des Zielobjektes rasch absinkt. Bei Impulsradaranlagen für größere Entfernungsbereiche wird nach einem dn sich bekannten Verfahren diese entfernungsabhängige Empfindlichkeit mit Hilfe eines im Empfänger vorgesehenen und der Zeit nach gesteuerten Vei stärkers kompensiert, welcher Verstärker seinen Verstärkungsgrad während der Zeit erhöht, in der die Impulsintervalle allmählich größer werden. Bei Nahzündern in Geschossen ist es schwierig, diese rasehe Einteilung des Verstärkers durchzuführen, die bei kleinen Entfernungen erforderlich ist. d. h. innerhalb kurzer Zeiten, so daß dieser Weg zu kostspielig wird und zu viel Platz erfordert.When using an impulse radar device, echo signals can be blocked out without difficulty with the aid of a gate circuit in the receiver (which is blocked at a certain time after the emission of a pulse and does not transmit any impulses). which are reflected by an object located outside of a certain delineation area, while on the other hand the receiver has a highly distance-dependent sensitivity in the case of objects located within this distance area. because the amplitude of the received pulses decreases rapidly with the distance from the target object. In pulse radar systems for larger distance ranges , this distance-dependent sensitivity is compensated according to a method known per se with the aid of a amplifier provided in the receiver and controlled over time, which amplifier increases its gain during the time in which the pulse intervals are gradually larger. With close fuses in projectiles, it is difficult to carry out this rapid division of the amplifier, which is necessary at short distances. ie within a short time, so that this route becomes too expensive and requires too much space.

Aufgabe der Erfindung ist daher, eine Impulsradareinrichtung zu schaffen, die eine konstante Empfindlichkeit fur Echosignale von Objekten aufweist, die sich innerhalb eines begrenzten Entferungsbereichs in der Nähe der Einrichtung befinden, während die Radareinrichtung für Echosignale von Objekten, die sich außerhalb dieses Bereiches befinden, im wesentlichen unempfindlich sein soll. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei Vorschaltung eines Tiefpaßfilters vor die Gatterschaltung das Tiefpaßfilter so bemessen ist. daß eine an der Hinterflanke des empfangenen Impulses vom Tiefpaßfilter bewirkte begrenzte Anstiegzeit zu einer Kompensation der entfernungsabhängigen Amplitude des Ausgangssignals der Gatterschaltung bei Reflexionen von Zielobjekten führt, die sich direkt bei der Einrichtung befinden, so daß die Einrichtung innerhalb des genannten Entferungsbereiches im wesentlichen eine konstante Empfindlichkeit und außerhalb des genannten Entfernungsbereiches im wesentlichen die Empfindlichkeit Null aufweist.The object of the invention is therefore to provide a pulse radar device to create that has a constant sensitivity to echo signals from objects that are within a limited range of the vicinity of the facility while the radar facility essentially insensitive to echo signals from objects that are outside this range should be. According to the invention, the object is achieved in that when a low-pass filter is connected upstream the low-pass filter is dimensioned in front of the gate circuit. that one on the trailing edge of the received Impulse from the low-pass filter caused a limited rise time to compensate for the distance-dependent Amplitude of the output signal of the gate circuit in the case of reflections from target objects, which leads are located directly at the facility, so that the facility is within the specified distance substantially constant sensitivity and substantially outside of said distance range the sensitivity is zero.

Durch die Erfindung wird vermieden, daß die ausgesendeten Impulse über Umwege die Signalauswertungskrcise des Empfängers erreichen.The invention avoids that the transmitted Impulses reach the receiver's signal evaluation crisis via detours.

Bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden an Hand der Zeichnungen ausführlich beschrieben. In den Zeichnungen ist diePreferred embodiments of the invention are described in detail with reference to the drawings. In the drawings is the

F i g. I eine Darstellung einer Kurve der Empfindlichkeit als Funktion der Entfernung bei bekannten Einrichtungen und bei einer Sende- und Empfangseinrichtung nach der Erfindung,F i g. I is a plot of a curve of sensitivity as a function of distance for known devices and with a transmitting and receiving device according to the invention,

F i g. 2 ein Blockschaltbild einer Sende- und Empfangseinrichtung nach der Erfindung und dieF i g. FIG. 2 shows a block diagram of a transmitting and receiving device according to the invention and FIG

F i g. 3 eine Darstellung der von der Sende- und Empfangseinrichtung ausgesendeten Impulse und derjenigen Impulse, die von Objekten aus verschiedenenF i g. 3 shows an illustration of the pulses transmitted by the transmitting and receiving device and those Impulses made by objects from different

Entfernungen reflektiert weiden.Distances reflected willow.

Die Fig. ! zeigt die Empfindlichkeit S" als Funktion der Entfernung r eines Zielobjektes pci verschiedenen Arten von Radareinnchtungen. wahrend die durchgehende kurve die angestrebten Merkmaie eines Nahzunders zeigt. Die Kurve A zeigt d:·? Empfindlichkeit jn. die bei einer herkömmlichen Impulsradaranlage erhalten wird. Bei diesen Anlagen vermindert sich die Empfindlichkeit bekanntlich mit uiem Quadrat der Entfernung. Die Kurve B zeigt die Empfindlichkeit, die bei einer Sperrung des Empfangers der Padareir.nchiung mittels .:111er Gatterschaltung erhallen wird, die nach Ablauf einer gewissen Ze:t gesperrt wird, die der Entfernung r. entspricht, die die außeivc Grenze des gewünschten Empfindlichkeitsbereiehes bildet. Innerhalb dieses Entfemungsbereiches bleibt die Empfindlichkeit nach wie vor veränderlich, und die an sich bekannten Verfahren /um Kompensieren dieser Veränderlichkeit sind für Nahzünder nicht geeignet, wie bereits erwähnt. Die Kurve Czeigt schließlich ein Beispiel iiir eine Charaktenstik. die mit der Sende- und empfangseinrichtung nach der Erfindung erhallen wird, die nunmehr in Verbindung mit den F i g. 2 und 1 beschrieben wird.The figure! shows the sensitivity S "as a function of the distance r of a target object pci different types of radar devices. while the continuous curve shows the desired characteristics of a near scale. The curve A shows d: ·? sensitivity jn. obtained with a conventional pulse radar system As is well known, the sensitivity decreases with the square of the distance. Curve B shows the sensitivity that is obtained when the receiver is blocked by means of a gate circuit, which is blocked after a certain time has elapsed Distance r. , Which forms the outer limit of the desired sensitivity range. Within this distance range, the sensitivity remains variable, and the methods known per se to compensate for this variability are not suitable for close-range detonators, as already mentioned. Curve C finally shows an example of a character st ik. which is echoed with the transmitting and receiving device according to the invention, which is now in connection with FIGS. 2 and 1 will be described.

Die F i g. 2 stellt ein Blocksehallbild dar für eine Sende- und Empfangseinrichtung mil einem impulsgesteii- ^ erten Sender T. an den die Antenne einer Impulsradaranlage angeschlossen ist. Der Sender wird von einem Impulsgenerator PG gesteuert, so dall der Sendeantenne periodisch Impulse zugeführt werden. Der Impulsgenerator steuert ferner eine Gatterschaltung G in Empfaiigsiei! der Einrichtung. Der Eingang der Gatterschaltung steht über ein Tiefpaßfilter LP mn einem Empfanger in Verbindung, der seinerseits mi: einer Empfangsantenne in Verbindung steht. d>e zugleich auch als Sendeantenne dienen k-'.rsn. ,isnn das söge- 3^ nannte Duplexsystem angewendet wird. Der Impulsgenerator PC oi'iiict ehe ^jaiterschaltung für den Durchlauf des Signals wahrend eines bestimmten kurzen Zeitiiitervalls am Ende des ausgesendeten Impulses, so daß ein empfangenes Signal zu den Auswertungskreisen des Empfängers geleitet werden kann. Werden die Grenz.frcquenz des Tiefpaßfilters und die Öffnungszeit der Gatterschaltung entsprechend gewählt, so kann eine Kompensation der entfernungsabhängigen Amplitude des Echosignals erzielt werden. Zugleich w ird die Gefahr beseitigt, daß die ausgesendeten Impulse über Umwege zwischen dem Sender und dem Empfänger die Signalauswertungskreise erreichen. Unter Hinweis auf die F i g. 3 wird nunmehr beschrieben, auf welche Weise das erreicht w ird.The F i g. 2 shows a block image for a transmitting and receiving device with a pulse-controlled transmitter T. to which the antenna of a pulse radar system is connected. The transmitter is controlled by a pulse generator PG so that pulses are periodically fed to the transmitting antenna. The pulse generator also controls a gate circuit G in receiver! the facility. The input of the gate circuit is connected via a low-pass filter LP mn to a receiver, which in turn is connected to a receiving antenna. d> e also serve as a transmitting antenna k - '. rsn. The so-called duplex system is used. The pulse generator PC oi'iiict ehe ^ jitter circuit for the passage of the signal during a certain short time interval at the end of the transmitted pulse, so that a received signal can be passed to the evaluation circuits of the receiver. If the limit frequency of the low-pass filter and the opening time of the gate circuit are selected accordingly, a compensation of the distance-dependent amplitude of the echo signal can be achieved. At the same time, the danger is eliminated that the transmitted impulses reach the signal evaluation circuits via detours between the transmitter and the receiver. With reference to the F i g. 3 how this is achieved will now be described.

Wie in der F i g. 3a dargestellt, wird zwischen den Zeitpunkten /> und {2 vom Sender Fein hochfrequenter Impuls ausgesendet, während im Zeitpunkt π der Gatterschaltung G vom Impulsgenerator PG ein Öffnungsimpuls zugeführt wird, wobei vorausgesetzt wird, daß im Empfänger eine Gleichrichtung und eine Ermittlung der Htilikurve erfolgt. Die F i g. 3b zeigt den Kriechoder Leckimpuls, der aus dem Empfänger auf Grund der Kriechstrompfade zwischen Sender und Empfänger erhalten wird. Dieser Impuls tritt daher im allgemeinen zugleich mit dem Sendeimpuls auf, uird jedoch vom Tiefpaßfilter LP im Vergleich zum Sendeimpuls etwas verzerrt, so daß er eine gewisse Anstiegs- und Abfallzeit aufweist. Der Zeitpunkt π sollte daher so gewählt werden, daß die Amplitude des Leckinipulses in diesem Zeitpunkt vernachlässigt werden kann. In den F i g. 3c bis 3f sind Impulse dargestellt, die den Empfänger nach der Reflexion von einem Zielobjekt erreichen, das sich sehr nahe bei dem Empfänger, in der Mitte des in Betracht kommenden Entfernungsbereichs bzw. außerhalb der äußersten Grenze des Entfernungsbereichs, befindet.As in FIG. 3a, between the times /> and {2 the transmitter Fein emits a high-frequency pulse, while at the time π the gate circuit G is supplied with an opening pulse from the pulse generator PG , it being assumed that a rectification and a determination of the Htilikurve takes place in the receiver. The F i g. 3b shows the creeping or leakage pulse that is obtained from the receiver on the basis of the creeping current paths between the transmitter and the receiver. This pulse therefore generally occurs at the same time as the transmission pulse, but is somewhat distorted by the low-pass filter LP compared to the transmission pulse, so that it has a certain rise and fall time. The time π should therefore be chosen so that the amplitude of the leakage pulse can be neglected at this time. In the F i g. 3c to 3f show pulses which reach the receiver after being reflected from a target object which is very close to the receiver, in the middle of the distance range in question or outside the extreme limit of the distance range.

Wie aus den Figuren zu ersehen ist, sinkt die Inipuishöhe mit der Entfernung vom Zielobjekt ab. Dieser Eflekt wird jedoch dadurch kompensiert, daß das Tiefpaßfilter LP bei den empfangenen impulsen eine gewisse Abfalizeit bestimmt. Wie aus den F i g. 3c bis 3e /u ersehen ist, weist die von der Gatterschaltung weitcrgeleitete Energie bei unterschiedlichen Entfernungen des Zielobjektes den gleichen Wert auf. Innerhalb des gesamten, in Betracht kommenden Entfernungsbereichs kann natürlich eine vollständige Kompensation nicht erreicht werden. Durch eine geeignete Wahl der Grenz.frequenz des Tiefpaßfilters und der Zeitspanne, während der die Gatterschaltung gesperrt ist. kann eine Empfindlichkeitscharakteristik erhalten werden, die sehr weitgehend der angestrebten Charakteristik für einen Nahzünder nach der F i g. 1 entspricht. Noch bessere Ergebnisse können erhalten werden, wenn der Impulssender 7"so eingerichtet wird, daß die Amplitude der ausgesendeten Impulse allmählich absinkt, so daß der große Anfangsteil des Impulses ermittelt wird bei der Ermittlung eines weit entfernten Zielobjektes, wonach der Ermittlungspunkt allmählich zu einem nachfolgenden Teil des Impulses verschoben wird, der mit kleiner werdender Entfernung des Zielobjektes kleiner wird.As can be seen from the figures, the Inipuisheight decreases with the distance from the target object. However, this eflect is compensated for by the fact that the low-pass filter LP determines a certain fall time for the received pulses. As shown in FIGS. 3c to 3e / u can be seen, the energy passed on by the gate circuit has the same value at different distances from the target object. Of course, complete compensation cannot be achieved within the entire distance range in question. By a suitable choice of the limit frequency of the low-pass filter and the period of time during which the gate circuit is blocked. a sensitivity characteristic can be obtained which largely corresponds to the desired characteristic for a close-range detonator according to FIG. 1 corresponds. Even better results can be obtained if the pulse transmitter 7 "is set up so that the amplitude of the transmitted pulses gradually decreases so that the large initial part of the pulse is detected when a distant target object is detected, after which the detection point gradually moves to a subsequent part of the impulse is shifted, which becomes smaller with decreasing distance of the target object.

Im Rahmen der Erfindung liegen auch Entfernungsmeßeinrichtungen, die im herkömmlichen Sinne keine Radareinrichtungen darstellen, z_. B. impulsgesteuerte Laserstrahl-Entfernungsmesser.The scope of the invention also includes distance measuring devices which, in the conventional sense, are not Represent radar facilities, z_. B. pulse controlled laser rangefinder.

Hierzu 2 Blatt ZeichnungenFor this purpose 2 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. Transmitting and receiving device with a pulse transmitter controlled by a pulse generator and a gate circuit connected to the receiver, which is supplied with a pulse from the pulse generator at the end of the transmission pulse, for the detection of reflective target objects that are within a limited distance range in the vicinity of the device, the amplitude of the reflected pulses falling with the distance from the target object, characterized in that when a low-pass filter (LP) is connected upstream of the gate circuit ^ Gj, the low-pass filter is dimensioned so that one on the trailing edge of the received pulse (F i g. 3b to 3f) the limited rise time caused by the low-pass filter leads to a compensation of the distance-dependent amplitude (B) of the output signal of the gate circuit in the case of reflections from target objects that are located directly at the device, so that the device is within the specified distance range (0 -n) in wes entlichen has a constant sensitivity (C) and, outside of said distance range, essentially has a sensitivity of zero.

2. Device according to claim 1, characterized in that the gate circuit (G) is kept open during a period of time (at n) which is substantially shorter. than the length (t \ -n) of the transmission pulse.

3. Device according to claim 1 or 2, characterized in that the amplitude of the pulses emitted by the pulse transmitter is gradually smaller, so that the signal obtained at the output of the gate circuit (G) further compensates for the distance dependency.