DE2159105C3 - Puls-Doppler-Radarempfanger mit Wichtung vor einem Digital-Bewegtzeichenfilter - Google Patents

Description

30 länge verarbeiten können.

Dadurch kann das Rundungsrauschen infolge der Wichtung kleiner gehalten und im Ergebnis das Si-

Die Erfindung bezieht sich auf einen Puls-Doppler- gnal-Rausch-Verhältnis weitgehend unverändert ge-Radarempfänger mit einem Bewegtzeichenfilter zur halten werden. Bei einer (sin \ f)"^w»chtung kann Festzeichenunterdrückung, bei dem von Festzielen 35 z.B. das Signal-Rausch-Verhältnis um etwas mehr kommende Echoimpulse, deren Umhüllende eine als 4 dB verbessert werden, wenn das Ergebnis der steile Anstiegs- und/oder Abfallflanke aufweist, vor digitalen Wichtung um 2 bis 3 bit genauer dargestellt dem Eingang des digital arbeitenden sowie als Lauf- wird als die ursprüngliche bit-Zahl des Analog-Digizeit-Filter ausgebildeten Bewegtzeichenfilters und tal-Wandlers. Da das Bewegtzeichenfilter bzw. jedes nach dem Analog-Digital-Wandler einer Wichtung 40 weitere noch vorgesehene Digitalfilter so ausgelegt ist, mit verschiedenen Wichtungskoeffizienten unterwor- daß es die erhöhte bit-Zahl auch verarbeiten kann, fen werden, so daß die steilen Anstiegs- und/oder nützt man die Auflösung des Analog-Digital-Wand-Abfallflanken der Umhüllenden der Echoimpulse ab- lers immer voll aus. Das auf diese Weise verbesserte geschwächt werden. Signal-Rausch-Verhältnis fällt dann besonders ins

Es ist bekannt, bei Puls-Doppler-Radarempfängern 45 Gewicht, wenn die verwendeten Analog-Digital-Bewegtzeichenfilter (Dopplerfilter, »MTI«-Filter) zu Wandler an der Grenze der technischen Realisierbarverwenden, welche eine Schwächung von Festziel- keit liegen und eine hohe Digitalisierungsquote aufEchosignalen bewirken, während Bewegtziel-Echo- weisen.

signale praktisch ungeschwächt übertragen werden. Die Erfindung sowie Weiterbildungen der Erfin-

Nach dem Bewegtzeichenfilter ist üblicherweise eine 50 dung sind an Hand von Zeichnungen naher erläutert. Schwellenschaltung vorgesehen, welche nur noch Si- Es 7eigt

gnale zur Anzeige gelangen läßt, welche einen vorge- l· i g. 1 ein Impuls-Zeit-Diagramm von Echoimpul-

gebenen Schwellenwert überschreiten. Diese Signale sen vor der Wichtung,

werden dann als Bewegtziel-Echosignale bewertet. F i g. 2 ein Impuls-Zeit-Diagramm von Echoimpul-

AIs I lufzeit-Bewegtzeichenfilter ausgebildet arbeiten 55 sen nach der Wichtung.

die Bewegtzeichenfilter so, daß jeweils ein um eine F i g. 3 das Blockschaltbild eines Radargerätes mit

«Tipulsfolgeperiode T verzögerter und ein unverzö- Wichtung der Empfangssignale als Ausführungsbeigerter Echoimpuls gegeneinandergeschaltet werden. spiel der Erfindung.

Daneben sind als Bewegtzeichenfilter auch Kammfil- in Fig. 1 sind die Amplituden A von ImpulsenA 1

ter höherer Ordnung bekannt, welche im Bereich von 60 bis A η eines vom Radarempfänger aufgenommenen Vielfachen der Pulsfolgefrequenz }_p Polstellen auf- Impulszuges dargestellt. In dieser Form können sie weisen. vor dem Eingang des Bewegtzeichenfilters auftreten,

' Bei einem sehr steilen Anstieg und/oder Abfall der wenn z. B. durch Umschaltung der Antennencharak-Umhüllenden der Echoimpulse eines Festzieles kann teristik die Antenne in ihrer neuen Richtung voll auf es vorkommen, daß am Ausgang des Bewegtzeichen- 65 ein größeres Festziel gerichtet ist. Der Abstand zwi-

Derartige sehr steile Anstiegs- und/oder Abfallflanken /„ = Impulsfolgefrequenz des Radargerätes. Die Um-

3 * 4

hüllende der einzelnen Impulse A 1 bis A η ist mit U ten Anstiegs- und AbfaUflaoken auf, wie sie sonst bezeichnet und gestrichelt dargestellt. Sie steigt im etwa bei der Zidüberstreichung durch stetig bewegte, Bereich des ersten Impulses A1, d. h. zum Beispiel z. B. rotierende Radarantennen vorkommen,
nach der Umschaltung der Richtcharakteristik, sehr Bei dem Blockschaltbild nach F i g. 3 ist eine Anstefl an und fällt nach dem letzten Impuls An, d.h. 5 tennenanordnung mit umschaltbarer Richtcharakteam Ende der Zielbeleuchtungszeit TZ (TZ = Zeit, ristik vorgesehen, wobei zur Vereinfachung der Darwährend der die Richtcharakteristik der Antenne in stellung nur zwei derartige Richtcharakteristiken geeine bestimmte Richtung zeigt und dabei gegebenen- zeichnet und mit 2 und 3 bezeichnet sind. Als falls auf eil bestimmtes Ziel gerichtet ist), sehr steil Antennen können in diesem Zusammenhang bevorab. Bei verschiedenen Zielen in jeweils einer Rieh- io zugt sogenannte »Phased-Array«-Antennen verwentung muß eine entferaungsmäßige Trennung der zu- det werden, d. h. aus einer Reihe von Einzelstrahlem gehörigen Echosignale gewährleistet sein. bestehende Anordnungen, bei denen durch Phasen-

Nach Durchlaufen eines Laufzeit-Bewegtzeichen- variation eine nicht stetige Strahlschwenkung vorgefilters, wie es näher an Hand von F i g. 3 erläutert nommen werden kann. Die Steuerung der Richtwird, treten (wenn die Impulse A 1 bis A η von einem »5 Charakteristiken der Antenne 1 erfolgt von einer Um-Fcstziel herrühren) noch zwei Impulse auf, die dick schalteinrichtung 4 aus, und zwar meist nach einem ausgezogen zusätzlich in F i g. 1 dargestellt und mit vorgegebenen Programm. Der Antenne 1 ist ein A'l und A'η bezeichnet sind. Der Impuls A'l ent- Sende-Empfangs-Schalter5 nachgeschaltet, der von steht dadurch, daß im Laufzeit-Bewegtzeichenfilter einem Taktgeber 6 aus gesteuert wird und im Sendebeim Auftreten des Impulses A 1 in der zugehörigen »o fall den Sender 7 an die Antenne 1 anschaltet. Die Verzögerungseinrichtung noch kein Signal vorhanden Empfangssignale gelangen zu einer Mischstufe 8, ist und deshalb die Übertragung ungeschwächt er- deren Überlagerungsoszillator (»Kohärenzoszillator«) folgt. Aus diesem Grund ist der Impuls A'l in seiner mit 9 bezeichnet ist, und werden in der Videolage Amplitude praktisch unverändert und entspricht in (kohärent) einem Analog-Digital-Wandler 11 zugeseinem Vorzeichen dem Impuls A 1 vor dem Lauf- 35 führt. Am Ausgang des Analog-Digital-Wandlers zeit-Bewegtzeichenfilter. Der Impuls A'η entsteht da- haben die Signale die in Fig. 1 dargestellte Form gegen am Ende der Impulsreihe gegenüber dem Im- (Abtastproben). In einer Multiplikationsstufe 12 werpuls A η um die Zeit T verzögert dadurch, daß in der den die Empfangssignale nach einem vorgegebenen Verzögerungseinrichtung noch der Impuls An vor- Programm mit den Wichtungskoeffizienten multiplihanden ist, während ein korrespondierender unverzö- 30 ziert. Diese Wichtungskoeffizienten können entweder gerter Impuls nicht mehr auftritt. Alle übrigen Im- aus einem Speicher 13 entnommen werden, wo sie pulse werden durch das Laufzeit-Bewegtzeichenfilter nach einem festen Programm gespeichert sind, oder gelöscht, d. h. an dessen Ausgang zu Null gemacht. aber, wie gestrichelt dargestellt, durch einen Rech-

Wenn dem Lauteeit-Bewegtzeichenfilter eine ner 14 bestimmt werden. Sowohl der Speicher 13 als Schwelle nachgeschaltet wird, deren Wert in F i g. 1 35 auch der Rechner 14 werden zweckmäßig von der mit ± W bezeichnet ist, so überschreiten die Impulse Umschalteinrichtung 4 aus gesteuert, weil Beginn und A'l und A'η diese Schwelle, was dazu führt, daß Ende der Wichtung sowie die Zeitdauer der Wichtung diese Signale als Bewegtzielsignale angezeigt werden, davon abhängig sind, wie die Umschaltung der Richtwährend sie in Wirklichkeit von einem Festziel her- charakteristik der Antenne 1 erfolgt. Die gewichterühren. 4» ten Empfangssignale nach F i g. 2 gelangen nach der

In F i g. 2 ist die Amplitude A einer Impulsfolge Multiplizierstufe 12 zu einem Laufzeit-Bewegtzeinach F i g. 1 dargestellt, bei der die einzelnen Impulse chenfilter IS, das zwei Übertragungswege aufweist, einer Wichtung unterworfen worden sind. Die ent- von denen der erste direkt zu einer Summierstufe 16 sprechenden Wichtungskoeffizienten sind dabei so geführt ist, während der zweite über eine Verzögegewählt, daß der erste Impuls A 1 und der letzte Im- 45 rungseinrichtung 17 läuft, deren Verzögerungszeit puls A η in ihrer Amplitude A am meisten und die T = I //„ beträgt. Das Signal wird anschließend vornachfolgenden bzw. bei der Abfallflanke die vorange- zeichenmäßig in einer Umkehrstufe 18 invertiert und gangenen Impulse zunehmend weniger geschwächt dann der Summierstufe 16 zugeführt. Dadurch werwerden. Dadurch wird die Differenz aufeinanderfol- den Festzeichen stark geschwächt und Bewegtzeichen gender Impulse jedenfalls so klein, daß sie unter der 5o praktisch ungedämpft übertragen. Am Ausgang des Ansprechschwelle ± W bleibt, und auch am Anfang Laufzeit-Bewegtzeichenfilters IS ist ein Digital-Ana- und am Ende des Impulszuges treten keine den Im- log-Wandler 19 vorgesehen, dem ein Tiefpaß-Integrapulsen A'\ und A'η nach Fig. 1 entsprechenden tionsfilter 20 und eine Schwellenwertstufe 21 nachge-Impulse auf. Dadurch ist sichergestellt, daß nicht schaltet sind. Signale, welche den Schwellenwert der fälschlicherweise ein !Festziel als Bewegtziel angezeigt 55 Schwellenwertstufe 21 überschreiten, werden einer wird. Anzeige- oder Auswerteeinrichtung 22 zugeführt.

Die zur Verbesserung der Festzielunterdrückung Das Ergebnis der Wichtung wird in seiner Wortgünstigste Wichtung ist eine Wichtung nach lange um einige bit genauer dargestellt, als der Wortlänge des Analog-Digital-Wandlers 11 entspricht. Da-

-Π.~^ΓΖ Υ 6o durch kann das Rundungsrauschen infolge der Wich-

^e 1 tung kleiner gehalten und im Ergebnis das Signal-Rausch-Verhältnis weitgehend unverändert gehalten

wobei TZ die Dauer des Impulszuges ist, der bei werden. Bei einer (sin α f)²-Wichtung kann z. B. das

t — 0 beginnt. Eine technisch besonders gut realisier- Signal-Rausch-Verhältnis um etwas mehr als 4 dB

bare Wichtung ist eine Wichtung nach (sinai)² mit 65 verbessert werden, wenn das Ergebnis der digitalen

, - 0 am A-*, ta „np_ol*u_ges und . - -fr. wo- ^TSÄ^hfrMaÄ^wj! bei ZT der Zielbeleuchtungszeit entspricht. Dann tre- lers 11. Dabei ist jedoch darauf zu achten, daß das

Laufzeit-Bewegtzeichenfilter 15 bzw. jedes weitere hier nock vorgesehene Digitalfilter die erhöhte bit-Zahl auch verarbeiten kann. Man nützt also die Auflösung des Analog-Digital-Wandlers 11 immer voll aus| Das auf diese Weise verbesserte Signal-Rausch-Verhältnis fällt dann besonders ins Gewicht, wenn die verwendeten Analog-Digital-Wandler an der Grenze der technischen Realisierbarkeit liegen und eine hohe Digitalisierungsquote aufweisen. Die vorstehend geschilderten Vorteile sind nur dann zu erreichen, wenn die Wichtung nach dem Analog-Digital-Wandler 11 vorgenommen wird.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (2)

können vor allem bei der nicht stetigen Umschaltung Patentansprüche: bzw. Änderung der Richtcharakteristik einer Radar antenne auftreten. Daneben besteht auch die Mog-

1. Puk-Doppler-Radarempfänger mit einem lichkeit, daß bei sehr scfcnell rotierenden Radar-Bewegtzeichenfilter zur Festzeichenunterdrük- 5 antennen mit sehr schmaler Strahlungskeule d.e Umkung, bei dem von Festzielen kommende Echo- hüllende der einzelnen Echoimpulse bei einem Festirapulse, deren Umhüllende eine steile Anstiegs- ziel sehr steil ansteigen kann.

_Mnd/oder Abfallflanke aufweist, vor dem Eingang Aus der deutschen Auslegescnnft 1 285 S«Bte$

des digital arbeitenden sowie als Laufzeit-Filter bekannt, Echoimpulse mit steiler Anstiegs- "nd/oder ausgebildeten Bewegtzeichenfilters und nach dem io Abfallflanke vor dem Eingang des Bewegtzeichenfü-Analog-Digital-WaBdler einer Wichuing mil ver- ters und nach einem Analog-Digital-Wandler einer »chiedenen Wichtungskoefnzienten unterworfen Wichtung mit verschiedenen Wichtungskoeffizienten werden, so daß die steilen Anstiegs- und/oder zu unterwerfen, um die steilen Anstiegs- und/oder Abfallflanken der Umhüllenden der Echoimpulse Abfallflanken abzuschwächen. Zusätzlich ist es aus •bgeschwächt werden, dadurch gekenn- 15 der britischen Patentschrift 1 192 290 und aus der I e i c h η e t, daß das Ergebnis der Wichtung in USA.-Patentschrift 3 404 399 bekannt, das Bewegtfeiner Wortlänge um einige bit genauer darge- zeiehenfuter als digital arbeitendes Laufzeit-Filter «teilt ist, als der Wortlänge des Analog-Digital- auszubilden. .

Wandlers (11) entspricht, und daß das Bewegt- Durch diese Wichtung tntt aber ein Rundungszeichenfilter (15) und gegebenenfalls nachfol- ao rauschen auf, welches das Signal-Rausch-Verhältnis gende Digitalfilter so ausgelegt sind, daß sie die verschleiert. Der vorliegenden Erfindung hegt die durch die Wichtung vergrößerte Wortlänge ver- Aufgabe zugrunde, das Rundungsrauschen möglichst arbeiten können. gering zu halten. Gemäß der Erfindung wird dies

2. Puls-Doppler-Radarempfänger nach An- dadurch erreicht, daß das Ergebnis der Wichtung in spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Ana- a₅ seiner Wortlänge um einige bit genauer dargestellt ist, log-Digital-Wandler (11) mit möglichst hoher als der Wortlänge des Analog-Digital-Wandlers entAuflösung arbeitet. spricht, und daß das Bewegtzeichenfilter und gegebenenfalls nachfolgende Digitalfilter so ausgelegt sind, daß sie die durch die Wichtung vergrößerte Wort-