DE2141589B2 - Radarsystem mit festzeichenunterdrueckung unter rauschechogesteuerter phasenkorrektur der kohaerenten bezugsschwingung - Google Patents

Radarsystem mit festzeichenunterdrueckung unter rauschechogesteuerter phasenkorrektur der kohaerenten bezugsschwingung

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DE2141589B2 DE19712141589 DE2141589A DE2141589B2 DE 2141589 B2 DE2141589 B2 DE 2141589B2 DE 19712141589 DE19712141589 DE 19712141589 DE 2141589 A DE2141589 A DE 2141589A DE 2141589 B2 DE2141589 B2 DE 2141589B2
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Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Radarsy stein mit Festzeiehenunierdrückung im Empfänger, bei welchem die \on Zielobjekten reflektierten Echosignale mindestens zweier aufeinanderfolgender Ablastinten alle bezüglich ihres jeweiligen Dopplerfrcqueivgelu'.lics /ur Unterscheidung der einzelnen Zielobjekie miteinander verglichen werden und welches einen Bezugsschwingungsoszillalor. der während jedes Abtasiiniersalls eine Bezugsschwingung erzeugt, die mit derjenigen des zugehöriuen Sendesignals phasenkohäreni ist. weiter einen Phasenschieber, welcher an l\cu Ausgang des Bezugsschwingungsos/illators angeschlossen ist und die Phasenlage der Bezugsschwingung in Abhängigkeit von einem dem Phasenschieber /ugeführten Korrektursignal verändert, sowie eine rauschechogesteuerte Fcsi/eichen-Eösch- haltung aufweist, die durch die Ke/imsseliwiiiüun'j. gesteuerte, mit 90 unterschiedlichem Phasenwinkel arbeitende Phasendctektoreinlichuim; enthält, wobei das Phasenschieber-Korrekiursiiinal vom Au-gang der Löschschaltung während jeweils eines solchen ausgewählten Teiles jedes Ab-
2 !4I
u,-.lintervalis stammt, in welchem Rauscheehosignalc auftreten. Radarsysteme dieser Art sind aus der Veroirentlielumt! »Radar Handbook-: von Skolnik. McGraw-Hill 1970. Seite 17-33, Fig. 30. bekannt.
Die Löschschaltung des Radarsysiems nach dem Stand der Technik enthält in z\ve; zueinander parallelen Zweigen cinnv.l einen Phasendeiektor. ί·ι welchem ein Phasenvergleich aufeinanderfolgender Echosignale erfolgt und zum anderen einen Phasendetektor, in weichem der Vergleich eines Echosignals mit einem vorausgegangenen Echosignal er.'olgt. dem eine zusätzliche 90 -Phasenverschiebung erteilt worden ist. Durch diesen Schaltungsaufbau soll vermieden werden. dalA das Radarsystem gegenüber denjenigen ZielobjeHen blind ist. welche eine Radialkomponente der Geschwindigkeit haben, die eine Doppierv ersehiebung entsprechend einei halben Periode tier Bcz'.igssehwingung ergibt.
Nachteil!!? ist bei dem bekannten System, daß die Schaltung niclitlineare Schaltungselemente enthält und daher die Anwendung digitaler Schaltungstechniken und die Vereinfachung des Schaltungsaufbau*. Schwierigkeiten bereiten.
Aus d«.r deutschen Auslegesehrifl 1 285 578 ist es feiner bekannt, ein Radar-Echosignal innerhalb eines limpfangsintcvalls in eine Vielzahl von Hinziiimpulsen aufzulösen, bezüglich der Amplituden der Einzelimpulse eine Analog-Digital-Umsetzung vorzunehmen, die Digitalwerte zu speichern und einen Vergleich einander entsprechender, aufeinanderfolgender Ein/elimpulse unter Rückverwandlung in Analogsignale vorzunehmen, wobei die Änderung der Amplitude der einander entsprechenden Hinzelimpulse auf eine Dopplerverschiebung in dem zugehörigen Entfernungsbereich hindeutet. Eine Rauschcchounterdr'ckung in der eingangs kurz beschriebenen Art und Weise ist aber bei der zuletzt betrachteten, bekannten Schaltung nicht möglich.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, bei einem Radarsystem der eingangs beschriebenen Art unter Verwendung digitaler Schaltungstechnik das Rauschecho-Unterdrückungsmaximum der Löschschaltung auf den Mittelwert der Dopplerfrequenz auf Grund von Rauschecho innerhalb eines bestimmten Entfernungsabschnittes einstellen zu können, wobei die Löschung im wesentlichen unabhängig von der Dopplergeschwindigkeit der jeweiligen Echosignalquelle durchgeführt werden soll.
Die genannte Aufgabe wird erfmdungsgemäß dadurch gelöst, daß der Phasenschieber digital steuerbar ist. wobei die Phasendetektoreinrichtungen in an sich bekannter Weise eingangsseitig mit einem zum Echosignal während jedes Abtastintervalls analogen Signal und mit einer der vom Ausgang des Kohärenzoszillators stammenden, um 90 unterschiedlich phasen verschobenen Bezugsschwingungen beaufschlagt sind, daß die Phasendctektorcinrichtungen so ausgebildet sind, daß sie ausgangsseitig zwei Gruppen von Videosignalen darbieten, deren eine dem jeweiligen Betrag und deren andere dem jeweiligen Vorzeichen des Phasenunterschiedes der eingangsseitig eingegebenen Signale entspricht, daß weiter vom Ausgang der Phasendetektoreinrichtungen die Videosignale der beiden genannten Gruppen jeweils getrennt digitalen Signalverarbeitungsschaltungen zugeführt sind, welche ausgangsseitig zum einen jeweils den Phasenunterschied zwischen einander entsprechenden Echosignalen aufeinanderfolgender Ab-
iigitalen Speichereinriclitungen \om Ausgang der imeuratorschaltuneen derart zugeführt ist. daß die
lasiipterwille aimebende digitale lehlersignalc und zum anderen das Vorzeichen dieses Phasenunterschiedes angebende digitale Fehlersignale an eine Multiplikationsschaltung abgeben, in welcher einander entsprechende digitale Fehlersignale der erstgenannten Art und der zweiten Art miieinandei multipliziert werden, so daß am Ausgang der Mtiltiplika'Jonsschallung digitale Signale abnehmbar sind, die sowohl Größe" als auch Vorzeichen des Phascn-Unterschiedes zwischen einander entsprechenden Echosignalen aufeinanderfolgender Abtasiintervalle angeben, daß diese digitalen Signale digitalen Inteuratorschaltunsien zugeführt sind, die während des jeweils ausgewählten Teiles jedes Abtastinten alls, in
welchem die Rauschechosignale auftreten, einschal 1-bar sind und das digitale Korrektursignal entsprechend dem Mittelwert der Ausgangssignak dev Mulliplikationsschaltung während des usgewählten Teiles des Abtastinten alls bilden. d;..< wiederum
digit
Integratorschaliungi
gespeicherten Signale während des nachfolgenden Abtastinten „!Is dem digital steuerbaren Phasenschieber zuleitbar sind.
Zweckmäßige Ausgestaltungen eines derartigen Radars\ stems bilden Gegenstand der Patentansprüche 2 und 3.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die Zeichnung näher
erläutert, in welcher ein Blockdiagramm eines Radarsystems mit Festzeichenunterdrückung gezeigt ist.
' Zunächst sei bemerkt, daß zur Erläuterung der Einfachheit halber ein teilweise kohärent arbeitendes Impuls-Doppler-Radarsystem ausgewählt wurde.
um die Arbeitsweise der erfindungsgemäße;! Schaltung aufzuzeigen. Das gezeigte Radarsystem enthält also einen Zeitimpulsgencrator 11. einen Auslöseimpulsgenerator 13 für das gesamte System, einen Sender 15. einen Duplcxcr 17" und eine Antenne 19.
Diese Bauteile können bekannter Konstruktion sein und eine bekannte Wirkungsweise besitzen. Jedenfalls wird periodisch ein gebündelter Strahl elektromagnetischer Energie (nicht dargestellt) ausgesandt, um ebenfalls nicht dargestellte Zielobjekte, welche in den Strahlengang gelangen, abzutasten. Echosignale, welche ebenfalls nicht eingezeichnet sind und welche von einigen oder sämtlichen Zielobjekten herrühren, werden von der Antenne 19 aufgenommen i'nd erfahren, nachdem sie den Duplexer 17 durchlauten haben, eine Hctcrodynverstärkung in einem Mischer 21 unur Verwendung eines Bezugssignals von einem stabilen Oszillator 23. Die in solcher Weise erzeugten zwischcnfrequenten Schwingungen durchlaufen pinen Zwischcnfrcqucnzverstärker 25. welcher in üblicher Weise diese Signale auch begrenzen kann. Ein Teil der elektromagnetischen Energie am Ausgang des Senders 15 wird mittels eines Richtungskoppler 27 abgezweigt und in einem Mischer 29 ebenfalls mit dem Bezugssignal des stabilcn Oszillators 23 hete.odyn überlagert. Das so erzeugte Signal wird nach entsprechender Tastung und Filterung in einer hier nicht wiedergegebenen Weise einem Kohärenzoszillator 31 zugeführt. Das /\usgangssignal des Kohärenzoszillators ist dann in bekannter Weise zu den Sendeimpulsen phasenkohärent.
Der Ausgang djs Zwischenfrequenzverstärkers 25 wird in der aus der Zeichnung ersichtlichen Weise
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aufgeteilt und dann den nicht naher bezeichneten durchlaufen dann Entfernungsbcreichsschaller 49. 51. Eingängen eines Echosignal-Phascndctcktors 33 und welche vorzugsweise wahrend unterschiedlicher Abcines Dopplcrvcrschiebungs-Richtungsdetcktors 35 schnitte im Laufe jedes Abtaslintervalls vermittels aufcepräct. Auch das zuletzt genannte Bauteil ist ein eines verzögerten Auslöseimpulses auf Durchlaß ge-Phasendctcklor. Die jeweils anderen Eingänge der 5 schaltet werden, der jeweils von einer Schaltung ver-Phascndelcktorcn 33 und 35 empfangen das phasen- änderbarer Verzögerungszeit 53 bzw. 55 bezogen kohärente Signal vom Ausgang des Kohärenzoszilla- wird, um die Signale in den gewünschten linlfertors 31 nach Durchleitung dieses Ausgangssignals nungsbereichsabschnitten oder -zellen zu tasten. So durch einen digitalen Phasenschieber 37, wobei im kann beispielsweise der Schalter 49 derart auf Durch-Falle der Zuführung dieses Signals zu dem Phasen- io laß geschaltet werden, daß er Bodtnrauschcchodetektor 33 ein W-Phasenschieber 39 vorgeschal- signale (geringe Entfernung) zu dem digitalen Intetet ist. grator 57 durchläßt, während der Schalter 51 so er-
Die Ausgangssignale von dem Phasendetektor 33, regt werden kann, daß er Rauschechosignale auf welche die Form bipolarer Videosignale haben, gc- Grund von Niederschlagen (große Entfernung) zu langen zu einem Analog-Digital-Umsetzer 41 bei- 15 dem digitalen Integrator 57/1 durchläßt. Hinter spielsweise bekannter Bauart. Der in dem Umsetzer jedem Entfernungsbereichsschalter ist das Digital-41 zu treibende technische Aufwand hängt von der signal am Ausgang des jeweiligen Integrators ein Anzahl von Stellen ab, die an den zu verarbeitenden Maß für die in dem jeweiligen Entfernungsabschnitt digitalen Zahlen interessieren, d. h. von dem ge- gemessene mittlere Phasendifferenz zwischen der Bewünschten Auflösungsvermögen. Die jetzt in digitaler 20 zugsschwingung von dem Kohärenzoszillator 31 und Form vorliegenden Signale werden, wie aus der dem entsprechenden Echosignal in dem zugehörigen. Zeichnung zu ersehen ist, in eine digitale Löschschal- ausgewählten Entfernungsabschnitt. Das digitale tung 43 eingespeist. Die Ausgangssignale des letzt- Ausgang^signal des digitalen Integrators 57 wird in genannten Schaltungsteiles sind in bekannter Weise einen Integrationsspeicher 59 eingegeben, welcher Signale entsprechend der Differenz zwischen den 25 einfach ein Schieberegister sein kann. Am Ende Echosignalen aufeinanderfolgender Abtastintervalle. jedes Abtastintervnlls, d. h. nnch jedem Zeitinter-Es sei hier aber bemerkt, daß in Abwesenheit einer vall, in welchem der Integrationsspeicher 59 wieder Korrektur des Ausgangssignals des Kohärenzosziüa- neu gefüllt wird, werden die übergabe-Torschaiter tors 31 nur eine Löschung von Echosignalen ent- 61 mittels eines UND-Schaltgliedes 63 erregt, welsprechend feststehenden Zielobjekten erfolgt. Weiter 30 ches hierzu durch komplementäre Ausgangssignale sei festgestellt, daß bei der Schaltung, so weit sie von den Entfernungsbereichsschaltern 49 und 51 bebisher beschrieben ist, die Richtung der Doppler- aufschlagt werden muß, um den Inhalt des Integraverschiebung auf Grund eines bewegten Zielobjektes tionsspeichers 59 auf das Steuerregister 65 zu überunbekannt ist. tragen. Das Ausgangssignal des letzteren wird in den
Diese beiden zuletzt beschriebenen Schwierigkeiten 35 digitalen Phasenschieber 37 eingegeben, so daß diewerden durch die nun zu erläuternde Korrektur- ser Phasenschieber die Phasenlage der Bezugsschwinschaltung beseitigt. Der Ausgang des Dopplerver- gung des Kohärenzoszillators 31 in eine Richtung schiebungs-Richtungsdetektors 35 wird einem Analog- verschiebt, welche zu einer Verminderung der Fre-Digital-Umsetzer 45 zugeführt. Dieser Umsetzer be- quenzdifferenz zwischen der Bezugsschwingung und sitzt eine einzige Stelle und erzeugt entweder eine 40 den Echosignalen führt, die während eines Abtast-EINS oder eine NULL abhängig von der Phasenlage intervalls empfangen werden. Nach mehreren Abzwischen dem jeweiligen Signal am Ausgang des tastungen, deren Zahl von den gewählten Parametern Zwischenfrequenzverstärkers 25 und dem Signal am innerhalb der soeben beschriebenen Korrekturschal-Ausgang des Kohärenzoszillators 31 nach Durchlauf tung abhängig ist, wird der Frequenzunterschied mit durch den digitalen Phasenschieber 37. 45 Bezug auf diejenigen Zielobjekte zu NULL, deren
Man erkennt sogleich, daß wegen der Einschaltung Geschwindigkeit der mittleren Dopplergeschwindig-
des 90°-Phasenschiebers 39 in die Zuleitung zu dem keit der Zielobjekte in dem betreffenden Entfer-
Phasendetektor 33 beispielsweise eine EINS am Aus- nungsabschnitt entspricht.
gang des Analog-Digital-Umsetzers 45 eine innerhalb Zur Vervollständigung des gezeigten Radardes Phasendetektors festgestellte Phasendifferenz der 50 systems ist der Au ^ang 'ier digitalen Löschschaltung Signale zwischen 0 und 180° anzeigt, während eine 43 noch über ein«".! Digital-Analog-Umsetzer 67 mit NL'LL eine Phasendifferenz dei Signale zwischen einem Auswertgerät 64 verbunden. Letzteres kann 180 und 360° signalisiert. Mit anderen Worten, eine beispielsweise ein gebräuchliches Anzeigegerät sein, EINS oder NULL am Ausgang des Analog-Digital- das nicht gelöschte Signale, d. h. Signale von beUmsetzers 45 gibt den jeweiligen Richtungssinn der 55 wegten Zielobjekten, zur Anzeige bringt.
Steigung der Signalkurve am Ausgang des Phasen- Während die Erfindung am Beispiel eines teildetektors 33 an. weise kohärent arbeitenden Impuls-Radarsystems
Die digitalen Richtungs- oder Vorzeichcnsignalc mit einer Löschschaltung für zwei Impulse erläutert vom Ausgang des Umsetzers 45 und die Differenz- worden ist. kann die Erfindung beispielsweise auch signale vom Ausgang der digitalen Löschschaltung 43 60 in Radarsystemen verwendet werden, die kohärent werden zusammen einer digitalen Multi^likations- strahlen. Man erkennt, daß der digitale Phasenschaltung 47 aufgeprägt. Die Multiplikationsschal- schieber in gleicher Weise in Reihe mit dem Betung 47 arbeitet als Polaritätsumschalter in Abhän- zugsschwingungsoszillator eines solchen Radargjgkeit von uem Zustand am Ausgang des Analog- systems gelegt werden kann, um genauso wie bei Digital-Umsetzers 45 und beseitigt dadurch die Zwei- 65 dem oben beschriebenen System eine schrittweise deutigketi des Diffcrcnzsignals am Ausgang der digi- Korrektur des A.usgangssignals zu erreichen. Auch talen Löschschaltung 43. Die Digitalsignale vom können die Merkmale der Erfindung in Systemen Ausgang der digitalen Multiplikationsschaltung 47 mit einer Mehrimpuls-Löschschaltung eingesetzt
werden. Nachdem außerdem hier vorgeschlagen ist, ein Signal entsprechend dem Richtungssinn ••'.es Ausgangssignals des l'hasendetektors abzuleiten, kann ein solches Signal unter Verwendung üblicher Scha! tungstechnik so weiterverarbeitet werden, das fest-
gestellt werr'en kann, ob dem jeweils erfaßten Objekt eine Dopplergeschwindigkeit entsprechend einer Frequenzerhöhung oder einer Frcquenzemiedrigung der Schwingungen zugeordnet ist. wenn eine solche Feststellung erwünscht ist.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
309525/32

Claims (3)

Patentansprüche:
1. Radarsysiem mil Festzeichenunlerdrückung im Empfänger, bei welchem die von Zielobjekten reflektierten Echosignale mindestens zweier aufeinanderfolgender Abtastintervalle bezüglich ihres jeweiligen Dopplerfrequenzgehaltes zur Unterscheidung der einzelnen Zielobjekte miteinander verglichen werden und welches einen Bezugsschwingungsoszillator. der während jedes Abiastinlervalls eine Bezugsschwingung erzeugt, di" mit derjenigen des zugehörigen Sendesignals phasenkohärent ist, weiter einen Phasenschieber, welcher an den Ausgang des BezugsschwingungsoszilUiturs. angeschlossen ist und die Phasenlage der Bc/ugssehv\living in Abhängigkeit von einem dem Phasenschieber zugeführten Korrektursignal verändert, sowie eine rauschechogesteuerte Fest-/eichen-Lösehschallung aufweist, die durch die Be/ugssehwingung gesteuerte, mit 90 unterschiedlichem Phasenwinkel ai' -eitende Phasendetektoreinnehumg enthält, wobei das Phasenschieber-Korrektursiiinal vom Ausgang der Löschschaltung wahrend jeweils eines solchen ausgewählten Teiles jedes Abtastintervalls stammt, in welchem Rauschechosignale auftreten, d a d u r c h g e k e : η /. e i c h η e t. daß der Phasenschieber (37) digital steuerbar ist. wobei die Phasendeiektoreinriehumgen (33. 35) in an sich bekannter Weise eingangsseilig mi' einem zum Echosignal während jedes Abtastintervalls analogen Signal und mit einer der vom Ausgang des Kohärenzos/illalors (31) stammenden, um 9(1 unterschiedlich (39) phasenv erschollenen (37) Bc/ugssehw indungen beaufschlagt sind, daß die Phaseiuleiekloieinrichtungen so ausgebildet sind, daß sie ausgangsseitig zwei Gruppen von Vidcos'mnalen darbieten, deren eine dem jeweiligen Betrag und deren andere dem jeweiligen Vor/eichen des PhaseiHinterschiedes der eingangsseitig eingegebenen Signale entspricht, daß weiter von1 Ausgang der Phasendetekloreinrichlungen die Videosignale eier beiden genannten Gruppen jeweils «eirennt digitalen Signalverarbeilungsschallungcii (41. 43: 45) /uiieführl sind, welche ausüaiiüsseiliii /um einen jeweils den Phasenunicrsd.ied /vMschen einander entsprechenden Echosignalen auieiiiandei folgender Abtastinterv alle angebende digitale I clilci-ignalc und /um anderen !.la- \ι>ι/eichen dieses l'hasenuntersehiede-· an-jvlvniL- il-iitale ί ehlersignale an eine Mu1U-i'lil-aliiinssi-iKi'luiii: (47) abgeben, in welciier ci-i- -U1Li ei1'-p--.-eilende digitale Lehlersignale der .-:-· J. D i:\ .1 υ \M und del /weikn Alt milein .Hide; iiiuliipli/ie; 1 weiden, -n daß am Au-uaivj .lei '-.Uiliiplikaiionsschallung iligila!.· Signale abü ·. ■'. ι i 11Ί -. ι! -i;h1. ilv -.iiv.iihl (i''i'.!'.e als auch \ οι ■ e:■ !:eii de- Pl-a-eiiU!\: .·;--.ciuede·- /wischen ein .•.!Μ-; en! -.[·!■--chemie:! rchn-i'jiialen aufeinander-'.|-.-e"i^i :\\ la-.linlei\ alle angeben, dall dies·.-lü'Jialen Signale Iniegratorschallungen (57. 57.1) /ui j'.iiln , ■!·.!. die wähie:Hl lies jeweils au-'jc-wä!ii:..n I. . ■ ile- Abiastinlervalls. jn welchem lh. Ka. chechosiLüia'e ai.lireien. einschalibar I4'1 5!) -in;! und da- digitale Korrek'ursignal ■ πι- ',M-ei.l.eiui dein Mittelwert der AusgangssiiMiale ^ΪM1■!inliLatiunssehaltιln■J während de- ai:
gewählten Teiles des Abtastintervalls bilden, das wiederum digitalen Speichereinrichtungen (59, 59A) vom Ausgang der Integratorschaltungen derart zugeführt ist, daß die gespeicherten Signale während des nachfolgenden Abtastintervalls dem digital steuerbaren Phasenschieber (37) zuleithar sind.
2. Radarsystem nach Anspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die mit 90" unterschiedlichem Phasenwinkel arbeitenden Phasendeiektoreinrichtungen (33, 35) zwei Phasendetektoren mit je zwei Eingängen und einen an den Ausgang des di'ital steuerbaren Phasenschiebers (37) angeschlossenen 90 -Phasenschieber (39) enthalten, wobei die zu den jeweiligen Echosignalen analogen Sirnale je einem der Eingänge der Phasendetckioren zugeleitet sind, während die jeweils zu dem betreffenden Zeitpunkt vorhandenen, vom Ausgang des Kohärenzoszillators stammenden, um l)() unterschiedlich phasenverschobenen Bezugsschwingungen vom Ausgang des digitalen Phasenschiebers (37) bzw \om Ausgang des 90 Phasenschiebers den noch freien Eingängen der Phasendetektoren geführt sind.
3. Radarsystem nach Anspruch 1 oder 2. dadurch gekennzeichnet, daß die digitalen Signalverarbeitungsschaltungen (41, 43; 45) einen ersten Analog-Digital-Umsetzer (41). der nacheinander auf die Videosignale der ersten Gruppe anspricht und Digitalzahlen entsprechend diesen Videosignalen darbietet, ferner eine digitale Löschschaltung (43). die aufeinanderfolgend auf die Digilalzahlen während aufeinanderfolgender Abtastintervalle anspricht und das erstgenannte digitale Fehlersignal erzeugt, und schließlich einen /weiten Anolag-Digital-Umsetz-r (45) enthält, der jeweils auf die Videosignale der zweiten Gruppe anspricht und Digkalzahlen erzeugt, welche den zweitgenannten digitalen Fehlersignalen entsprechen.
DE2141589A 1970-08-24 1971-08-19 Radarsystem mit Festzeichenunterdrückung unter rauschechogesteuerter Phasenkorrektur der kohärenten Bezugsschwingung Expired DE2141589C3 (de)

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