DE2166591C3 - Puls-Doppler-Radarempfanger mit Wichtung der Echoimpulse vor dem Bewegtzeichenfilter - Google Patents

Description

In F i g. 1 sind die Amplituden A von Impulsen Al fälschlicherweise ein Festziel aLs Bewegtziel angezeigt

bis An eines vom Radarempfänger aufgenommenen wird.

Impulszuges dargestellt. In dieser Form können sie Die zur Verbesserung der Festzielunterdrückung

vor dem Eingang des Bewegtzeichenfilters auftreten, günstigste Wichtung ist eine Wichtung nach
wenn z. B. durch Umschaltung der Antennencharak- 5

teristik die Antenne in ihrer neuen Richtung voll auf _L_IjL\¹

ein größeres Festziel gerichtet ist. Der Abstand e ^ - '

zwischen den einzelnen Impulsen beträet T=-,-, , . _-, ,- ~ , _T , .... „

^y - Sp wobei TZ die Dauer des Impulszuges ist, der bei / = 0

wobei fp = lmpulsfolgefrequenz des Radargerätes ist. io beginnt. !Eine technisch besonders gut realisierbare

Die Umhüllende der einzelnen Impulse Al bis An Wichtung ist eine Wichtung nach (sin λ/)² mit / = 0

ist mit L bezeichnet und gestrichelt dargestellt. Sie am Anfang des Impulszuges und

steigt im Bereich lies ersten Impulses A 1, d. h. z. B.

nach der Umschaltung der Richtcharakteristik, sehr _π

steil an und fällt nach dem letzten Impuls An, d. h. 15 * = ~z~z; >

am Ende der Zielbeleuchtungszeit TZ (TZ = Zeit, ^T

während der die Richtcharakteristik der Antenne in

eine bestimmte Richtung zeigt und dabei gegebenen- wobei ZT der Zielbeleuchtungszeit entspricht. Dann

falls auf ein bestimmtes Ziel gerichtet ist), sehr steil treten Anstiegs- und Abfallflanken auf, wie sie sonst

ab. Bei \ erschiedenen Zielen in jeweils einer Richtung 20 etwa bei der Zielüberstreichung durch stetig bewegte,

muß eine entfernungsmäßige Trennung der zugehöri- z. B. rotierende, Radarantennen vorkommen.

gen Echosignale gewährleistet sein. Bei dem Blockschaltbild nach F i g. 3 ist eine An-

Nach Durchlaufen eines Laufzeit-Bewegtzeichen- tennenanordnung mit umschaltbarer Richtcharaktefilters. wie es näher an Hand von F i g. 3 erläutert ristik vorgesehen, wobei zur Vereinfachung der Darwird, treten (wenn die Impulse AI bis An von einem 25 stellung nur zwei derartige Richtcharakteristiken ge-Festziel herrühren) noch zwei Impulse auf, die dick zeichnet und mit 2 und 3 bezeichnet sind. Als Antennen ausgezogen zusätzlich in F i g. 1 dargestellt und mit können in diesem Zusammenhang bevorzugt soge- Al und An bezeichnet sind. Der Impuls A'l entsteht nannte »Phased-Array«-Antennen verwendet werden, dadurch, daß im Laufzeit-Bewegtzeichenfilter beim d. h. aus einer Reihe von Einzelstrahlern bestehende Auftreten des Impulses A 1 in der zugehörigen Ver- 30 Anordnungen, bei denen durch Phasenvariation eine zögerungseinrichtung noch kein Signal vorhanden ist nicht stetige Strahlschwenkung vorgenommen werden und deshalb die Übertragung ungeschwächt erfolgt. kann. Die Steuerung der Richtcharakteristiken der Aus diesem Grund ist der Impuls Al in seiner Ampli- Antenne 1 erfolgt von ei;«er Umschalteinrichtung 4 tude praktisch unverändert und entspricht in seinem aus, und zwar meist nach einem vorgegebenen Pro-Vorzeichen dem Impuls A1 vor dem Laufzeit-Bewegt- 35 gramm. Der Antenne 1 ist ein Sende-Empfangszeichenfilter. Der Impuls A'n entsteht dagegen am Schalter 5 nachgeschaltet, der von einem Taktgeber 6 Ende der Impulsreihe gegenüber dem Impuls An um aus gesteuert wird und im Sendefall den Sender 7 an die Zeit T verzögert dadurch, daß in der Verzögerungs- die Antenne 1 anschaltet. Die Empfangssignale geeinrichtung noch der Impuls An vorhanden ist, wäh- langen zu einer Mischstufe 8, deren Überlagerungsrend ein korrespondierender unverzögerter Impuls 40 oszillator (»coho«) mit 9 bezeichnet ist, und werden in nicht mehr auftritt. Alle übrigen Impulse werden durch der Videolage (kohärent) einem Analog-Digitaldas Laufzeit-Bewegtzeichenfilter gelöscht, d.h. an Wandler Il zugeführt. Am AusgangdesAnalog-Digitaldessen Ausgang zu Null gemacht. Wandlers haben die Signale die in F i g. 1 dargestellte

Wenn dem Laufzeit-Bewegtzeichenfilter eine Schwelle Form (Abtastproben). Es ist jedoch darauf hinzunachgeschaltet wird, deren Wert in F i g. 1 mit ± W 45 weisen, daß die Erfindung auch im Rahmen der Verbezeichnet ist. so überschreiten die Impulse A'l und arbeitung von Analog-Signalen angewandt werden A'n diese Schwelle, was dazu führt, daß diese Signale kann. In einer .Multiplikationsstufe 12 werden die als Bewegtzielsignale angezeigt werden, während sie in Empfangssignale nach einem vorgegebenen Programm Wirklichkeit von einem Festziel herrühren. Auch bei mit den Wichtungskoeffizienten multipliziert. Diese Kammfiltern höherer Ordnung, die nicht nach dem 5° Wichtungskoeffizienten können entweder aus einem Laufzeitprinzip arbeiten, können durch den steilen Speicher 13 entnommen werden, wo sie nach einem Anstieg der Umhüllenden Frequenzkomponenten ge- festen Programm gespeichert sind, oder aber, wie gebildet werden, die in den Durchlaßbereich fallen und strichelt dargestellt, durch einen Rechner 14 bestimmt Bewegtziele vortäuschen. werden. Sowohl der Speicher 13 als auch der Rechner

In F i g. 2 ist die Amplitude A einer Impulsfolge 55 14 werden zweckmäßig von der Umschalteinrichtung 4

nach F i g. 1 dargestellt, bei der die einzelnen Impulse aus gesteuert, weil Beginn und Ende der Wichtung

einer Wichtung unterworfen worden sind. Die ent- sowie die Zeitdauer der Wichtung davon abhängig

sprechenden Wichtungskoeffizienten sind dabei so sind, wie die Umschaltung der Richtcharakteristik der

gewählt, daß der erste Impuls A1 und der letzte Antenne 1 erfolgt. Die gewichteten Empfangssignale

Impuls An in ihrer Amplitude A am meisten und die 60 nach F i g. 2 gelangen nach der Multiplizierstufe 12

nachfolgenden bzw. bei der Abfallflanke die voran- zu einem Laufzeit-Bewegtzeichenfilter 15, das zwei

gegangenen Impulse zunehmend weniger geschwächt Übertragungswege aufweist, von denen der erste

werden. Dadurch wird die Differenz aufeinander- direkt zu einer Summierstufe 16 geführt ist, während

folgender Impulse jedenfalls so klein, daß sie unter der zweite über eine Verzögerungseinrichtung 17

der Ansprechschwelle ± W bleibt, und auch am An- 65 läuft, deren Verzögerungszeit T = l/fp beträgt. Das

fang und am Ende des Impulszuges treten keine den Signal wird anschließend vorzeichenmäßig in einer

Impulsen A'I und A'n nach F i g. 1 entsprechenden Umkehrstufe 18 invertiert und dann der Summier-

ImDulse auf. Dadurch ist sichergestellt, daß nicht stufe 16 zugeführt. Dadurch werden Festzeichen stark

geschwächt und Bewegtzeichen praktisch ungedämpft übertragen. Am Ausgang des Laufzeit-Bewegtzeichenfilters 15 ist ein Digital-Analog-Wandler 19 vorgesehen, dem ein Tiefpaß-Integrationsfilter 20 und eine Schwellenstufe 21 nachgeschaltct sind. Signale, welche den Schwellenwert der Schwellenstufe 21 überschreiten, werden einer Anzeige- oder Auswertccinrichtung 22 zugeführt.

Es ist zweckmäßig, wenn das Ergebnis der Wxhtung in seiner Wortlänge um einige bit genauer dargestellt wird, als der Wortlänge des Analog-Digital-Wandlers 11 entspricht. Dadurch kann das Rundungsrauschen infolge der Wichtung kleiner gehalten und im Ergebnis das Signal-Rausch-Verhältnis weitgehend unverändert gehalten werden. Bei einer (sin <x/)²-Wichtung kann z. B. das Signal-Rausch-Verhältnis um etwas mehr als 4 dB verbessert werden, wenn das Ergebnis der digitalen Wichtung um 2 bis 3 bit genauer dargestellt wird als die ursprüngliche Bit-Zahl des Analog-Digital-Wandlers 11. Dabei ist jedoch darauf zu achten, daß das .Laufzeit-Bewegizeichenfilter 15 bzw. jedes weitere hier noch 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-Verhäitnis fällt dann besonders ins Gewicht, wenn die verwendeten Ana!og-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

An Stelle einer multiplikativen Zuführung der Wichtungskocffizienten zu den einzelnen Amplitudenwerten A1 bis An nach F i g 1 kann auch eine andere, z. B. vorteilhaft eine substraktive Verknüpfung vorgesehen werden, d.h., die Amplitudenwerte A1, A2 usw. werden um bestimmte Werte verringert. Dies ist besonders dann zweckmäßig, wenn die Signale nicht in digitaler, sondern in analoger Form verarbeitet werden.

Der Vorrat an Wichtungskoeffizienten und damit der Bedarf an Speicherplätzen im Speicher 13 läßt sich dadurch verringern, daß nicht jeder Wichtungskoeffizient mit seinem vollen Wert gespeichert vird, sondern nur der Anfangs-Wichtungskoeffizient (z. B. für den Amplitudenwert A1 nach F i g. 1) mit seinem vollen Wert gespeichert und von den nachfolgenden Wichtungskoeffizienten jeweils nur die Differenz gegenüber dem ■vorangegangenen Wert eingespeichert ist. Es genügt dann, bei der Verarbeitung jeweils aufeinanderfolgende Koeffizientenwerte aufzuaddieren (bei der Anstiegsflanke) bzw. voneinander zu subtrahieren (bei der Abfallflanke), um dadurch zu den einzelnen Wichtungskoeffizienten zu gelangen.

Besonders einfache Möglichkeiten für die Ausgestaltung des Speichers 13 für die Wichtungskoeffizienten ergeben sich, wenn die Wichtungsfunktion symmetrisch iit. Es genügt dann, nur die eine Hälfte der Gesamtwichtungsfunktion zu speichern, während die andere Hälfte aus der vorhandenen Wichtungsfunktion abgeleitet werden kann und lediglich den umgekehrten Verlauf aufweist, z. B. an Stelle eines Anstiegs einen Abfall. Damit läßt sich der Speicherbedarf gegebenenfalls etwa um die Hälfte verringein.

™ Da jeweils für bestimmte Zielbeleuchlungszeiten andere Wichtungskoeffizienten erforderlich werden, wird bei Umschaltung der Antennencharakteristik in diesen Fällen gleichzeitig auch die Umschaltung auf andere Wichtungskoeffizienten im Speicher 13 vorgenommen. Diese Umschaltung kann auch richtungsabhängig erfolgen, nämlich dahingehend, daß für bestimmte räumliche Ausrichtungen der Richtcharakteristik der Antenne 1 andere Wichtungskoeffizienten vorgesehen werden als für andere Richtungen. Dadurch können bestimmte Bereiche, in denen starke Festzieie vorhanden sind, anders behandelt werden als solche Bereiche, in denen solche Festziele nicht oder nur in schwacher Form auftreten. Zwischen der Umschaltung der Richtcharakteristik der Antenne 1 und der Umschaltung der Wichtungskoeffizienten sowohl im Speicher 13 als auch gegebenenfalls im Rechner 14 besteht ein Synchronismus.

Bei der Verwendung eines Rechners 14 wird da; Rechnerprogramm ebenfalls, soweit erforderlich, ir Abhängigkeit von den verschiedenen Zielbe'ieuchtungs zeiten bzw. verschiedenen räumlichen Ausrichtunger der Richtcharakteristik entsprechend geändert, unc die jeweiligen Wichtungskoeffizienten werden für jed< Einstellung neu berechnet und zur Verarbeitung be reitgestellt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (7)

Die Erfindung bezieht sich auf einen Puls-Doppler- Patentansprüche: Radarempfänger mit einem Bewegtzeichenfilter zur Festzeichenunterdrückung, bei dem von Festzielen

1. Puls-Doppler-Radarempfänger mit einem Be- kommende Echoimpulse, deren Umhüllende eine steile wegtzeichenfilter zur Festzeichenunterdrückung, 5 Anstiegs- und/cder Abfallflanke aufweist, vor dem bei dem von Festzielen kommende Echoimpulse, Eingang des Bewegtzeichenfilters einer Wichtung mn deren Umhüllende eine steile Anstiegs- und/oder verschiedenen, in einem Speicher enthaltenen Wich-Abf allflanke aufweist, vor dem Eingang des Bewegt- tungskoeffizienten unterworfen werden, so daß die zeichenfilters einer Wichtung mit verschiedenen, in steilen Anstiegs- und/oder Abfallflanken der Umeinem Speicher enthaltenen Wichtungskoeffizienten i° hüllenden der Echoimpulse abgeschwächt werunterworfen werden, so daß die steilen Anstiegs- den.

und/oder Abfallflanken der Umhüllenden der Es ist bekannt, bei Puls-Doppler-Radarempfängern Echoimpulse abgeschwächt werden, dadurch Bewegtzeichenfilter (Dopplerfilter, »MTI«-Filter) zu gekennzeichnet, daß nur der Anfangs- verwenden, welche eine Schwächung von Festzielwichtungskoeffizient mit seinem vollen Wert, da- 15 Echosignalen bewirken, während Bewegtziel-Echogegen von den folgenden Wichtungskoeffizienten signale praktisch ungeschwächt übertragen werden, jeweils nur die Differenzwerte aufeinanderfolgender Nach dem Bewegtzeichenfilter ist üblicherweise eine Wichtungskoeffizienten gespeichert sind (in 13), Schwellenschaltung vorgesehen, welche nur noch und daß diese Differenzwerte für die Erzeugung Signale zur Anzeige gelangen läßt, welche einen vorder vollen Wichtungskoeffizienten jeweils in einer 20 gegebenen Schwellenwert überschreiten. Diese Signale Bereitstellungsstufe aufeinanderfolgend addiert bzw. werden dann als Bewegtziel-Echosignale bewertet. Als subtrahiert werden (in 13). Laufzeit-Bewegtzeichenfilter ausgebildet arbeiten die

2. Puls - Doppler - Radarempfänger nach An- Bewegtzeichenfilter so, daß jeweils ein um eine Impulsspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß bei be- folgeperiode T verzögerter und ein unverzögerter züglich Anstiegs- und Abfallflanke symmetrischer 25 Echoimpuls gegeneinandergeschaltet werden. Daneben Wichtungsfunktion die Symmetrie des Verlaufs sind als Bewegtzeichenfilter auch Kammfilter höherer der Koeffizienten ausgenutzt und nur die eine Ordnung bekannt, welche im Bereich von Vielfachen Hälfte der symmetrischen Gesamt-Wichtungs- der Pulsfolgefrequenz fp Polstellen aufweisen,
funktion gespeichert ist, während die andere Hälfte Bei einem sehr steilen Anstieg und/oder Abfall der aus der vorhandenen abgeleitet wird. 30 Umhüllenden der Echoimpulse eines Festzieles kann

3. Puls-Doppler-Radarempfänger nach einem es vorkommen, daß am Ausgang des Bewegtzeichender vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- filters Echosignale auftreten, welche die Schwelle zeichnet, daß in Abhängigkeit von der durch die überschreiten, obwohl sie von Festzielen herrühren. Umschaltung der Antennencharakteristik (2, 3) Derartige sehr steile Anstiegs- und/oder Abfallflanken der Radarantenne (1) gegebenen Zielbeleuchtungs- 35 können vor allem bei der nicht stetigen Umschaltung zeit (ZT) die Wichtungskoeffizienten verändert sind. bzw. Änderung der Richtcharakteristik einer Radar-

4. Puls-Doppler-Radarempfänger nach einem antenne auftreten. Daneben besteht auch die Möglichder vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- keit, daß bei sehr schnell rotierenden Radarantennen zeichnet, daß die Wichtungskoeffizienten in Ab- mit seh«- schmaler Strahlungskeulc die Umhüllende hängigkeit von der räumlichen Ausrichtung der 40 der einzelnen Echoimpulse bei einem Festziel sehr steil Richtcharakteristik (2,3) der Radarantenne (1) ge- ansteigen kann.

ändert sind. Aus der deutschen Auslegeschrift 12 85 578 ist es

5. Puls-Doppler-Radarempfänger nach einem bekannt, Echoimpulse mit steiler Anstiegs- und/oder der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- Abfallflanke vor dem Eingang des Bewegtzeichenzeichnet, daß für verschiedene Zielbeleuchtungs- 45 filters einer Wichtung mit verschiedenen Wichtungszeiten (ZT) bzw. Ausrichtungen der Radaran- koeffizienten zu unterwerfen, um diese steilen Flanken tenne (1) verschiedene Koeffizientensätze zur Ver- abzuschwächen.

fügung gestellt werden, die in getrennten Speichern Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den

vorhanden sind und deren Umschaltung synchron Aufwand für die Speicherung der Wichtungskoeffi-

mit der Antennenumschaltung erfolgt. 5" zienten möglichst klein zu halten. Gemäß der Erfin-

6. Puls-Doppler-Radarempfänger nach einem dung wird dies dadurch erreicht, daß nur der Anfangsder vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- wichtungskoeffizient mit seinem vollen Wert, dagegen zeichnet, daß ein Rechner (14) vorgesehen ist, von den folgenden Wichtungskoeffizienten jeweils nur welcher in Abhängigkeit von verschiedenen Ziel- die Differenzwerte aufeinanderfolgender Wichtungsbeleuchtungszeiten bzw. verschiedenen räumlichen 55 koeffizienten gespeichert sind, und daß diese Differenz-Ausrichtungen der Richtcharakteristik (2, 3) nach werte für die Erzeugung der vollen Wichtungskoeffivorgegebenen Wichtungsfunktionen die Wich- zienten jeweils in einer Bereitstellungsstufe aufeinandertungskoeffizienten jeweils neu berechnet und zur folgend addiert bzw. subtrahiert werden.
Verarbeitung bereitstellt. Die Erfindung sowie Weiterbildungen der Erfindung

7. Puls-Doppler-Radarempfänger nach einem 60 sind an Hand von Zeichnungen näher erläutert,
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- Es zeigt

zeichnet, daß eine Einrichtung (4) zur Steuerung F i g. 1 ein Impuls-Zeitdiagramm von Echoim-

der Richtcharakteristik (2, 3) der Radarantenne (1) pulsen vor der Wichtung,

vorgesehen ist, die gleichzeitig die Steuerung der F i g. 2 ein Impuls-Zeitdiagramm von Echoim-Wichtungskoeffizienten bzw. der hierfür vorge- 65 pulsen nach der Wichtung,

sehenen Speicher (13) oder Rechner (14) über- F i g. 3 das Blockschaltbild eines Radargerätes mit nimmt. Wichtung der Empfangssignale als Ausführungsbeispiel der Erfindung.