DE2221000C3

DE2221000C3 - Digitales Filter für dopplerfrequenzmodulierte Video-Signale zur Bewegtzielerkennung bei Radargeräten

Info

Publication number: DE2221000C3
Application number: DE19722221000
Authority: DE
Inventors: Harald 2800 Bremen Sikora
Original assignee: Philips Patentverwaltung GmbH
Current assignee: Philips Intellectual Property and Standards GmbH
Priority date: 1972-04-28
Filing date: 1972-04-28
Publication date: 1979-11-22
Also published as: DE2221000B2; DE2221000A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein digitales Filter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.

Für eine gute Herausfilterung der Signale der bewegten Ziele aus den Radarsignalen ist eine nahezu rechteckige Übertragungscharakteristik des Filters notwendig, die aber bei vertretbarem technischen Aufwand nur angenähert verwirklicht werden kann. In dem Buch von M. I. Skolnik »Radar Handbook«, McGraw-Hill 1970, sind eine Anzahl digitaler Filter mit untereinander unterschiedlichen Koeffizienten angegeben, die verschiedene Übertragungscharakteristiken aufweisen. Unter anderem ist darin auf den Seilen — 44 und 17-45 ein digitales Filter nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1 beschrieben, das eine dreigliedrige Verzögerungskette enthält.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein digitales Filter der eingangs genannten Art anzugeben, das bei einfachem Aufbau einen möglichst günstigen Kompromiß zwischen Übertragungscharakteristik und technischem Aufwand darstellt. Diese Aufgabe wird erfindungsg«- mäß durch die im kennzeichnenden Teil des Anspruchs angegebenen Maßnahmen gelöst. Dieses erfindungsgemäße Filter verwendet nur eine einzige Bewertungüschaltung, da Ausgänge der Verzögerungskette mit gleichen Koeffizienten vor der Bewertungsschaltung zusammengefaßt werden und außerdem zwei Koeffizienten den Wert 0 haben.

An Hand des in der Zeichnung dargestellten Blockschaltbildes Wird die Erfindung näher erläutert.

Eine Analog-Digital-Wandlerstufe AD erfühlt immer zur Taktzeit — den augenblicklichen Ampfer denwert des modulierten Eingangs-Video-Signals V)-für jedes Entfernungselement und liefert darüber eine dualkodierte Aussage, d. h. ein binäres Wort an die eigentliche Filteranardnung F. Diese errechnet aus dem Vorhandensein meihrerer Video-Empfangsperioden, wenn und wo ein so moduliertes Signal vorliegt, das auf ein echtes Flugziel hindeutet. Die Speicherung geschieht mit Hilfe von Schieberegistern SR1 bis SR 5, die eine fünfgliedrige Verzögerungskette bilden und die L-Jormationen in dualkodierter Form aufnehmen. Das Ein- bzw. Auslesen beginnt jeweils mit einer neuen Aussendung, die Haltedauer ist beliebig und hängt nur von einer wählbaren Empfangstotzeit ab.

Um schwache Betvegtzicle, die starken Festzeichen überlagert sind, wirksam zu entdecken, muß die Analog-Digital-Wandlung mit einer sehr großen Amplitudenauflösung erfolgen. Die hier beschriebene Analog-Digital- Wandlerstufc AD besteht aus acht vorzugsweise integrierten Kreisen ADW, die durch eine Logik LADW für Analog-Digital-Wandler zusammengefaßt werden.

Jeder Kreis AD What 32 Amplitudenstufen, die gesamte Stufe AD 256, was einer theoretischen Dynamik von 48 dB entspricht. Jeder Momentanwert der Eingangsspannung wird demnach in 256 Stufen quantisiert. Die kontinuierlich am Ausgang der Quantisiereinheit anliegende Dezimalzahi wird von einem Abfragespeicher aufgenommen und für die Dauer einer Taktimpulsperiode gespeichert Die Umcodierung in eine achtstellige Dualzahl erfolgt innerhalb einer Taktimpulsperiode.

Die Abtastfrequenz des Abfragespeichers muß so hoch gewählt werden, daß auch die Videoinformation mit der geringsten wirksamen Impulsbreite mindestens zweimal abgetastet wird.

Bei einer zu hohen Abtastfrequenz steigt allerdings die Speicherkapazität der nachfolgenden Schieberegister SR in der Filterstufe Flinear an.

Es wurde gefunden, daß es am vorteilhaftesten ist, wenn die Übertragungsfunktion mit

f = e"""²'_e "" ^1T — - (1 — e '""]

angesetzt wird, was durch Schieberegister-, Additions-Subtraktions-Einheiten und eine Multiplikationsschaltung realisiert werden kann.

Zunächst wird der Ausdruck _ (] - e ~ "" '^T) betrachtet.

Die Zahl 1 bedeutet ein unverzögertes, augenblicklich anstehendes Videosignal, von dem der Ausdruck e -*>** subtrahiert werden soll.

Der Ausdruck e j>"^5r kennzeichnet eine Verzögerungsstrecke ohne Übertragungsdämpfung, deren Gesamtverzögerung durch fünf hintereinandergeschaltete Verzögerungsleitungen mit der Verzögerungszeit T erreicht wird, wobei ω die laufende Kreisfrequenz bedeutet, d. h. Dopplerfrequenz, die durch den Frequenzgang des Digitalfilters mehr oder weniger Dämpfung erfährt (Betrag der Übertragungsfunktion). Jede dieser Verzögerungsleitungen verzögert das Eingangssignal um eine Radarzeile bzw, Radarimpulswiederholungszeit. Wenn ω = 2π f ist und T die

Impulswiederholzeit der Radaranlage, f_r =-ψ = der Impulswiederholungüfrequenz der Radaranlage ist, dann ergibt sich, daß der Betrag der Übertragungsfunk-

\ 1 3

tion an den Stellen U =*γ, 2 ft =-=rUfid 3 ft =-=-usw, Null

ist.

Zur Verwirklichung dient eine digitale Verzögerungsstrecke, die aus fünf hintereinandergeschalteten Schieberegistern SR1 bis SR 5 besteht, die das Signal um jeweils eine Radarzeile (e-J™⁷) verzögern. Die Subtraktion einer so fünffach verzögerten digitalen Information von der augenblicklich anstehenden Videoinformation Vigeschieht in der getakteten Subtraktionsstufe D 2.

Schließlich wird das Ergebnis noch mit dem Faktor 1/5 multipliziert, d. h. auf 1/5 gedämpft Dazu dient eine Multiplikationsschaltung M, die zwei Dualzahlen miteinander multiplizieren kann.

Nun wird der Ausdruck e -J·"^2r— e -J⁰¹³⁷ betrachtet.

Hier soll also ein um drei Radarzeilen verzögertes Signal von einem um zwei Radarzeilen verzögerten Signal subtrahiert werden. Die entsprechenden Informationen erhält man am Ausgang der zweiten und der

dritten Schieberegistereinheit (SR 2 bzw. SR 3), In einer getakteten Recheneinheit D1 wird diese Subtraktion durchgeführt
Um die gesamte Übertragungsfunktion

F =

_e-ja2T _ _e-ju3 Γ L (J _ _e-j<» 5Γ)

zu erhalten, wird eine weitere getaktete Recheneinheit D 3 (Addition/Subtraktion) vorgesehen, an deren Ausgang eine Digital-Analog-Wandlerstufe DA angeschlossen ist die das analoge Videosigna] Vo liefert

Ein Flugziel ist eine anlagensynchrone Folge von sich ändernden Dualzahlen bzw. Analogsignalen. Ihr zeitlicher Abstand zu den Sendeimpulsen zeigt die Zielentfernung an.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Aus einer mehrgliedrigen Vereögerungskeite ungerader Gliedzahl bestehendes digitales Filter für dopplerfrequenzmodulierte Videosignale zur Bewegtzielerkennung bei Radargeräten, wobei das Filter an den Ausgang einer Analog-Digital-Wandlerstufe angeschlossen und mindestens eine Subtraktionsstufe vorgesehen ist, wobei der Eingang und der Ausgang sowohl der gesamten Verzögerungskette wie auch des mittleren Verzögerungsgliedes je mit betragsmäßig den gleichen Koeffizienten bewertet und anschließend summiert werden, dadurch gekennzeichnet, daß bei fünfgliedriger Ausführung der Verzögerungskette (SR 1 bis SR 5) an den Eingang und Ausgang des mittleren Gliedes (SR 3) unmittelbar eine erste Subtraktionsstufe (D 1) und an den F'ngang und Ausgang der gesamten . Verzögerungskütte (SR 1 bis SR 5) unmittelbar eine zweite Subtraktionsstufe (D 2) angeschlossen ist und daß der Ausgang der ersten Subtraktionsstufe direkt und der Ausgang der zweiten Subtraktionsstufe über einen Bewerter (M) mit dem Faktor 1/5 mit ds:n Eingängen einer dritten Subtraktionsstufe (D 3) verbunden ist, deren Ausgang dasuigitale Ausgangssignal des Filters liefert.

2. Digitales Filter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Glieder der Verzögerungskette (SR 1 bis SR 5) aus Schieberegistern bestehen, von denen jeoes das Eingangssignal um eine Radarzeile verzögert.