DE2133068A1 - Radarsystem mit Festzeichenloeschung - Google Patents

Description

Unser Zeichen: P 2118

PLESSEY HANDEL UND INVESTMENTS AG
6300 Zug, Schweiz
Gartenstrasse 2

Radarsystem mit Festaeichenlöschung

Die Erfindung bezieht sich auf Radarsysteme mit Pestzeichenlöschung (moving target indicator = MTI).

Ein Radarsysten mit Festzeichenlöschung ist so ausgeführt, daß es die von bewegten Zielen stammenden Echos von den von Pestzielen stammenden Echos unterscheidet, damit eine Darstellung geliefert wird, die nur bewegte Ziele anzeigt. Solche Systeme können so ausgebildet sein, daß sie digital oder analog arbeiten.

Bei Radarsystemen mit Pestzeichenlöschung werden Impulse ausgesendet, die mehrere Trägerfrequenzelemente enthalten, und die auf Grund dieser Sendeimpulse empfangenen Echos, die von einem bewegten Ziel reflektiert werden, weisen eine Doppler-Phasenverschiebung auf, die nicht vorhanden ist, wenn das Ziel stillsteht. Bei einer gebräuchlichen , Ausführungsform enthalten die Radarsysteme mit Pestzeichenlöschung einen begrenzenden Zwischenfrequenzverstärker, der verstärkte Echosignale einem Phasendetektor zuführt, der die Phase der Echosignale mit der Phase eines von einer

Lei/Ba

109882/1361

frequenzkonstanten Quelle gelieferten Signals vergleicht und ein bipolares Ausgangssignal liefert, wena eine Phasenverschiebung zwischen den empfangenen Echos und dem Signal der frequenzkonstanten Quelle vorhanden

Auf diese Weise liefert der Phasendetektor ein Ausgangssignal, das sowohl die von Festzielen reflektierten Echos als auch die von bewegten Zielen reflektierten Echos enthält, da die Echos beider Zielarten eine Phasenverschiebung aufweisen, wobei aber die Echos von bewegten Zielen durch eine schwankende Phasenverschiebung gekennzeichnet sind.

Ferner ist eine Löschstufe vorgesehen, die nur diejenigen Auagangssignale des Phaseüdetektors durchläßt, deren Phase in wenigstens zwei aufeinanderfolgenden Impulsen verschieden ist. Wenn also ein Impuls Ausgangssignale enthält, die von Festzielen und von bewegten Zielen reflektiert sind,liefert die Löschstufe nur einAusgangssignal, das demjenigen .Susgangsslgnalen des Phasendetektors entspricht, die im Vergleich zu den entsprechenden Signalen des vorhergehenden Impulses phasenverschoben sind und daher das Vorhandensein eines bewegtenZiels anzeigen sollten. Das Ausgangssignal der Löschstufe wird einem Zweiweg-Gleichrichter zugeführt, der ein unipolares Ausgangssignal liefert, das verstärkt wird und das unipolare Videosignal darstellt.

Bei Systemen der zuvor beschriebenen Art enthält die Löschstufe wenigstens eine Verzögerungs-Sabtraktions-Anordnung, bestehend aus einer Subtraktions- oder Vergleichsschaltung, der zwei Ausgangssignale des Phasendetektors zugeführt werden, die gegenseitig um die Folgeperiode der Radarimpulse verzögert sind. Die Subtraktionsschaltung gibt somit jedesmal dann ein Ausgangssignal ab, wenn die im Abstand einer Folgeperiode der Radarsendeimpulse aufeinanderfolgenden

109882/1361

Ausgangssignale de3 Phasendetektors verschiedene Amplituden haben. Eine Subtraktionsschaltung der erwähnten Art bewirkt also effektiv einen Vergleich zwischen zwei Signalen, and sie liefert ein Ausgangssignal, wenn diese Signale eine Ämplitudendifferenz· aufweisen. Zur Erzielung einer besseren Löschung können zwei Verzögerungs-Subtraktions-Anordnungen dieser Art in Kaskade geschaltet werden, und es kann eine Rückkopplung vorgesehen werden.

Das Ausgangssignal der zuvor" erwähnten Löechstufe wird, wie bereits erwähnt, einem Zweiweg-Gleichrichter zugeführt,

damit ein unipolares Videosignal erhalten wird, und dieses ' unipolare Videosignal wird normalerweise integriert, damit das Signal-Rauschverhältnis verbessert wird, und eine bessere Unterscheidung von nichtsynchronen Störirapulsen, d.h. von Impulsen, die nicht mit der Impulsfolgefrequenz des Radarsenders auftreten, ermöglicht wird.

Bekanntlich können nichtsynchrone Impulse in ein Radarsystem mit Festzeichenlöschung der zuvor beschriebenen Art gelangen, und in einem System mit in Kaskade geschalteten Verzögerungs-Subtraktions-Anordnungen können diese Impulse infolge des Rückkopplungssystems einen Umlauf-oder Nachklingeffekt verursachen. Dieser Nachklingeffekt hat die J Folge, daß dem Integrator eine Folge von Störimpulsen mit der Radarfolgefrequenz zugeführt wird, die somit einen hervorstechenden Störeffekt ergeben und höchst unerwünscht sind.

Solche Störimpulse ergeben sich oft aus dem Betrieb mehrerer Radarsysteme im gleichen Gebiet, da die Echoimpulse eines Systems als Störimpulse von einem anderen System empfangen werden.

Nach der Erfindung ist ein Radarsystem mit Festzeichenlöschung, das eine Löechstufe mit einer Verzögerungs-Subtraktions-Anordnung enthält, dadurch gekennzeichnet,

109882/1361

daß ein Signal oder Signale, die einer Subtraktionsschal·tung der Löschstufe zugeführt werden, beim Überschreiten einer vorbestimmten Amplitude zur Betätigung von Gatterschaltungen verwendet werden, über welche Ausgangssignale der Subtraktionsschaltung übertragen werden, damit Störsignale gesperrt werden.

Vorzugsweise sind äie Varzögerungs-Subtraktions-Anordnungen in Kaskade geschaltet, und es werden Rückkopplungen angewendet, wobei die Gatterschaltungen nur mit der ersten der beiden in Kaskade geschalteten Anordnungen verbunden sind.

Die Gatterschaltungen können zwei Schwellenstufen enthalten, die jeweils mit einem Eingang der Subtraktiοns schaltung verbunden sind, und die Ausgangssignale der Schwellenstufen können den Eingängen eines Antivalenz-Gatters zugeführt werden, dessen Ausgangssignal an ein Sperrgatter angelegt wird, das in Serie in den Ausgangskreis der Subtraktionsschaltung eingefügt ist. Wenn bei dieser Anordnung nur ein Eingang der Subtraktionsschaltung ein Signal empfängt, das einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, auf den die Schwellenstufen eingestellt sind (wodurch ein nichtsynchrones Signal dargestellt ist), wird das Sperrgatter betätigt, und die Übertragung des Stör impulses in dem System wird vermieden.

Gemäß einer anderen Ausführungsform können die Schwellenschaltungen mit den Eingängen eines Und-Gatters verbunden sein, dessen Ausgangssignal einem negierten Sperrgatter zugeführt wird, das in Serie mit dem Ausgang der Subtraktionsschaltung verbunden ist.

Bei dieser Anordnung wird das negierte Sperrgatter zur Übertragung der A us gangs Signa Ie der Subtraktionsachaltung nur dann geöffnet , wenn an den beiden Eingängen der Subtraktionsschaltung gleichzeitig Impulse vorhanden sind, die den Schwellenwert übersteigen.

109882/1361

Die Erfindung wird an Hand der Zeichnung beispielshalber beschrieben. Darin zeigen:

Pig.1 ein Blockschema eines Teils eines Radarsystems mit Pest Zeichenlöschung, das Verzögerungs-Subtraktions-Anordnungen enthält und

Pig.2 das Blockschema eines nach der Erfindung ausgeführten Radarsystems mit Pestzeichenlöschung.

In der Zeichnung sind die Blöcke, die gleiche Punktionen ausführen, mit den gleichen Bezugszeichen versehen. '

Das in Pig.1 gezeigte System enthält einen Empfänger 1, der einen Phasendetektor aufweist, dessen Ausgangssignal von der Differenz zwischen der Phase eines empfangenen Radarechosignals und der Phase eines Bezugsfrequenzsignals abhängt. Somit erzeugt der Empfänger Signale sowohl für Pestziele als auch für bewegte Ziele. Aufeinanderfolgende Signale , die von einem bewegten Ziel stammen, sind jedoch durch anterschiedliche Phasenverschiebungen und daher durch unterschiedliche Amplituden am Ausgang des Empfängers 1 gekennzeichnet. Die AusgangsSignale des Empfängers 1 werden dem einen Eingang einer Subtraktion3- |

schaltung 3 direkt und dem anderen Eingang der Subtraktionsschaltung 3 über ein Verzögerungsglied 2 zugeführt,dessen Verzögerungsdauer gleich dem Kehrwert der Polgefrequenz der Radarsendeimpulse ist. Es ist somit zu erkennen, daß die Subtraktionsschaltung 3 dann ein Ausgangssignal abgibt, wenn die beiden ihren Eingängen gleichzeitig zugeführten Signale verschiedene Amplituden haben.Dies tritt dann ein, wenn Echosignale empfangen werden, die von einem bewegten Ziel stammen, doch kann es auch dann vorkommen, wenn Störsignale empfangen werden.

109882/1361

Bei der in der Zeichnung dargestellten Anordnung sind zwei Verzögerungs-Subtraktions-Anordnungen A und B in Kaakade geschaltet (obgleich dies nicht unbedingt notwendig ist), und es sdnd Rückkopplungskreise zwischen verschiedenen Stufen der Schaltung vorgesehen, wobei die Rückkopplungssignale in Addierschaltungen 5 und einer Steuerschaltung 4 vereinigt werden. Die Steuerschaltung 4 kann bei eiiaesi Analogsystem einfach zwei Verstärker enthalten, die so beschaffen sind, daß sie die Rückkoppluagsbadingung erfüllen, während bei einem digitalen System digitale Schaltungen vorgesehen sein können, damit eine entsprechende Funktion erhalten wird. Das Ausgangssignal der in Kaskade geschalteten Verzögerungs-Subtraktions-Anordnungen wird einem Zweiweg-Gleichrichter 6 zugeführt, und das Ausgangssignal des Zweiweg-Gleichrichters 6 wird zu einem Integrator 7 übertragen, dem normale Radarsignale ohne Pestzeichenlöschung von ejbem normalen Radar empfänger 8 zugeführt werden. Der Integrator dient zur Verbesserung des Signal-Rauschverhältnisses der empfangenen Signale und trägt zur Unterscheidung von nichtsynchronen Störimpulsen bei, d.h.' von Störitnpulsen, die nicht mit der Impuls folge frequenz des Radargeräts auftreten. Die Arbeitsweise des Integrators hängt in einer dem Fachmann bekannten Weise davon ab, ob es sich um ein digitales System oder .um ein Analogsystem handelt.

Damit eine zusätzliche Unterscheidung von nichtsynchroneη Störsignalen erreicht wird, wird die in Fig.2 gezeigte Anordnung verwendet. Bei dieser Anordnung werden in einer ersten Verzögerungs-Subtraktions-Anordnung A die Eingangssignale der Subtraktionsschaltung 3 über Schwellengatter und ein Gatter 10 einer Sperrschatung 11 zugeführt, die im Ausgangskreis der Subtraktionsschaltung 3 der ersten Verzögerungs-Subtraktions-Anordnung A liegt.

109882/1361

Bei einer Ausführungsform kann das Gatter 10 ein Antivalenz-Gatter sein. Wenn bei dieser Anordnung ein Störsignal an dem einen oder dem anderen Eingang der Subtraktionsschaltung 3 (jedoch nicht ao beiden Eingängen) auftritt und einen vorbestimmten Schwellenwert übersteigt, der in den Schwellengattern 9 eingestellt ist, wird dem Sperrgatter 11 ein Signal zugeführt. Auf dieses Signal hin wird das Sperrgatter 11 geschlossen, damit die Übertragung der Störimpulae in dem System verhindert wird.

Bei einer anderen Ausführungsform ist das Gatter 10 ein (

Und-Gatter, und das Gatter 11 ist ein negiertes Sperrgatter. Bei dieser Ausführungsform gibt das Und-Gatter 10 nur dann ein Aisgangssigna 1 zum Öffnen des negierten Sperrgatters 11 ab, wenn an den Eingängen dar Subtraktionsschaltung 3 gleichzeitig Signale auftreten, die den vorbestimmten Schwellenwert übersteigen; dadurch wird die Übertragung von synchronen Impulsen in dem System, zugelassen.

Die zuvor beschriebene Anordnung eignet sich hervorragend für die Unterdrückung von nichiisynchronen Impulsen in herkömmlichen Radarsystemen mit Pestzeichenlöschung. Sie kann jedoch auch bei gleichfalls bekannten Radarsystemen mit a

Pestzeichenlöschung verwendet werden, bei denen gleich- ™

phasige Signale und um 90° phasenverschobene Signale (I-Signale und Q-Signale) nach einem time-sharing-Prinzip behandelt werden, wobei Einrichtungen vorgesehen sind, die eine Koinzidenz oder Nichtkoinzidenz entweder zwischen I-Signalen und verzögerten I-Signalen oder zwischen I-Signalen und verzögerten Q-Signalen oder zwischen Q-Signalen und verzögerten Q-Signalen oder zwischen Q-Signalen und verzögerten I-Signalen dadurch feststellen, daß die Dauer des beim Überschreiten des Schwellenwerts erzeugten Signalsverlängert, wird, damit die folgende Taktperiode erfaßt wird. ■ ·*; ■:·". ·· *: "'. % -Ir d«

109882/1361

2133D68

Es können natürlich verschiedene Abänderungen an dem beschriebenen System vorgenommen werden. Beispielsweise kann das Sperrgatter in irgendeinem anderen geeigneten Teil des Systems angeordnet werden.

Patentansprüche

109882/1361

Claims (9)

1. Patentansprüche

   Radarsystem mit Festze icheulöschung, das eine Löschstufe mit einer Yerzögerungs-Subtraktions-Anordnung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß ein Signal oder Signale, die einer Subtraktionsschaltung der Löschstufe zugeführt werden, beim Überschreiten einer vorbestimmten Amplitude zur Betätigung von Gatterschaltungen verwendet werden, über welche Ausgangssignale der Subtraktionsschaltung übertragen werden, damit Störsignale gesperrt werden.
2. 2. Sadarsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

   die Gatterschaltungen auf das Vorhandensein oder Fehlen von (

   gleichzeitigen Signalen , die eine vorbeabimmte Amplitude überschreiben und von aufeinanderfolgenden Echosignalen abgeleitet werden, die mit der Radarfolgefrequenz auftreten und unterschiedliche Phasen haben, wodurch angezeigt wird, daß sie von einem bewegten Ziel stammen, derart ansprechen, daß weitere, von diesen gleichzeitigen Signalen abgeleitete Signale zu einem Signal weg für den Zweck einer Radarvideodarstellung zugelassen und andere, dem gleichen Signalweg zugeführte Signale gesperrt werden.
3. 3. Radarsystem nach Anspruch 2, gekennzeichnet durch einen Phasendetektor, der die eine Eingangsklemme einer Sub- j traktionsschaltung der Löschstufe direkt und die andere Eingangsklemme dieser Subtraktionsschaltung über eine Verzögerungsschaltung speist, die eine Verzögerung verursacht, die im wesentlichen dem Kehrwert der Radarfolgefrequenz entspricht, und durch Gatterschaltungen, die nur auf gleichzeitig an den beiden Klemmen der Subtraktionsanordnung vorhandene, eine vorbesbimmte Amplitude übersteigende Signale derart ansprechen, daß dem Signalweg nur die von den gleichzeitigen Signalen abgeleiteten weiteren Signale zugeführt werden, die von der Subtraktionsnchaltung für die Radarvideodarstellung geliefert werden.

   109882/1361
4. 4. Radarsystem nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,

   daß die Gatterschaltungen zwei Schwellenstufen enthalten, die mit der einen bzw. der anderen Klemme der Subtraktionsschaltung verbunden sind und nur auf Signale ansprechen, die die vorbestimmte Amplitude übersteigen.
5. 5. Radarsystem nach Anspruch 1 oder 2, gekennzeichnet durch einen Phasendetektor, der die eine Eingangsklemme einer Subtraktionsschaltung der Löschstufe direkt und die andere Eingangafclemme dieser Subtraktionsschaltung über eine Verzögerungsschaltung speist, die eine Verzögerung verursacht, die im wesentlichen dem Kehrwert der RadarfoIge frequenz entspricht, und durch Gatter schaltungen, die nur auf ein an der einen oder anderen Klemme der Subtraktionsschaltung vorhandenes, eine vorbestdmmte Amplitude übersteigendes Signal derart ansprechen, daß sie Signale sperren, die dem Signalweg von der Subtraktionsschaltung zugeführt werden.
6. 6. Radarsystem nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Gattersnhaltungen ein Und-Gatter enthalten, das auf die gleichzeitigen Signale anspricht, um.ein negiertes Sperrgatter zu öffnen und dadurch die weiteren Signale zu dem Signalweg zuzulassen.
7. 7. Radarsystes nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Sattersohaltungeo ein Antivalenz-Gatter enthalten, das nur auf ein Signal anspricht, das der einen oder anderen Klemme der Subtraktionsschaltung zugeführt wird, damit dieses Signal zur Betätigung eines Sperrgatters im Signalweg durchgelassen wird.
8. 8. Radarsyste© nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch, gekennzeichnet, daßawei Löschstufen mit Verzögerungs-Subtraktions-Anordnungen mit Rückkopplungen zwischen äen Sufen in Kaskade geschaltet sind, und

   109882/1361

   öaß die Gatterschaltungen mit der ersten der im Signal weg in Kaskade geschalteten Lösfchstufen verbunden sind.
9. 9. Radarsystem nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß gleichphasige und um 90° phasenverschobene Signale (I-und Q-Signale) nach einem time-sharing-Prinzip behandelt werden, und daß Anordnungen vorgesehen sind, die eine Koinzidenz oder Nichtkoinzidenz entweder zwischen I^Signalen und verzögerten I-Signalen oder I-Signalen und verzögerten Q-Signalen oder Q-Signalen und verzögerten Q-Signalen oder Q-Signalen und verzögerten I-Signalen dadurch feststellen, daß die Dauer des beim Überschreiten des Schwellenwerts erzeugten Signals verlängert wird, damit die folgenden Taktperioden erfaßt werden.

   109882/1361

   Leerseite