DE2222421C1 - Radarempfaenger mit Filtern und einem Begrenzer zur Stoerungsunterdrueckung - Google Patents

Description

Die Erfindung geht aus von einem Radarempfänger, insbesondere für ein Pulsdöpplerradargerät, mit einer Störungsunterdrückungsschaltung für Störsignale in

Form eines ersten Filters der Durchlaßbandbreite B, eines zweiten Filters mit gegenüber B kleiner Durchlaßbandbreite b und eines zwischengeschalteten Begrenzers, wobei eine Auswahl der Durchläßbandbreite B des ersten "Filters in bezug -auf das Störsignal vorgenommen wird.

Aus der Fig.3 der US-PS 34 65 336 ist ein Radärempfänger bekannt, bei dem eine Untefdrükkungsschältung für sogenannte »C]utter«-Störungen vorhanden ist. Hierzu ist ein einstellbares Bändpaßfilter vorgesehen, dem nach einem Detektor ein Tiefpaßfilter nachgeschaltet ist. Mittels eines in einem Nebenzweig liegenden speziellen Filters für die Cluttersignale werden aus dem Eingangssignal diese speziellen Signale äusgefiltert pnd daraus eine Steilgröße für das

einstellbare Bandpäßfilter gewonnen, worjei dessen untere Grenzfrequenz entsprechend verändert wird. Eine derartige Schaltung ist sehr aufwendig und bringt vor allem ^:bei steilen Filterflanken Schwierigkeiten mit sich, weil bei derartigen Filterschaltungen die Einstellbarkeit der 'unteren Grenzfrequenz nur schwer zu realisieren ist.

Aus der Beschreibungseinleitung der britischen Patentschrift 9 60 836 ist ein Radarempfänger mit einer Störunterdrückungsschaltung bekannt, welche einen ersten Verstärker mit sehr großem Durchlaßbereich aufweist und einen nachgeschalteten zweiten Verstärker, welcher demgegenüber einen sehr kleinen Durchlaßbereich hat. Treten bei einer derartigen Anordnung gleichzeitig Echosignale von interessierenden Zielen und Störsignale auf, so werden durch den wesentlich kleineren Durchlaßbereich des zweiten Verstärkers die Störsignale in gewissem Umfang geschwächt.

Die Schwächung der Störsignale kann dadurch noch verbessert werden, daß zwischen dem Netzwerk mit dem großen Durchlaßbereich und dem Netzwerk mit dem kleinen Durchlaßbereich ein Begrenzer vorgesehen wird. Das erreichbare Maß an Störungsunterdrükkung hängt dabei allerdings stark von der Zuordnung

ORIGINAL INSPECTED

der Durchlaßbandbreite der beiden Netzwerke ab. Da bei bekannten Radargeräten diese Netzwerke fest eingestellt sind, läßt sich eine optimale Unterdrückung der Störsignale nicht erreichen.

Moderne Radargeräte zur Tieffliegererfassung sind gewöhnlich so installiert, daß sie auch Ziele unterhalb des Horizonts — soweit sie nicht abgeschattet sind — entdecken können. Es ist bekannt, daß in einem solchen Fall der Empfang von starken Festzielechos nicht vermieden werden kann. Diese Radargeräte müssen daher eine wirksame Festzeichenunterdrückung und eine hohe Zielerkennbarkeit gegenüber Bodenechos (»SCV« = »sub clutter visibility«) aufweisen.

Dabei können sich durch eine starke Begrenzung Schwierigkeiten ergeben, weil dadurch die SCV beeinträchtigt wird, da die Bewegtziele geschwächt werden und die Anzeige von Bewegtzielen damit stark erschwert wird.

Die tiefe Lage des Begrenzungsniveaus (starke Begrenzung) beeinträchtigt beim Vorhandensein von Festzeichen die Entdeckbarkeit von Bewegtzielen.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den vorstehend geschilderten Schwierigkeiten in möglichst einfacher Weise zu begegnen und eine verbesserte Unterdrückung von Störsignalen bei gleichzeitig mögliehst geringer Beeinträchtigung der Nutzsignale zu erzielen. Erfindungsgemäß wird dies bei einem Radarempfänger der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß die gewünschte Durchlaßbandbreite des ersten Filters durch eine Messung der Zeitdauer des Ausgangsstörsignals bei verschiedenen Durchlaßbandbreiten derart bestimmt wird, daß die Zeit τ& während der am Ausgang des ersten Filters ein Störsignal auftritt, einen kleinstmöglichen Wert annimmt.

Das Optimum in der zeitlichen Dauer des Störsignals ist dadurch gegeben, daß bei kleiner werdender Bandbreite des ersten Filters die Dauer des Störsignals zunächst abnimmt, dann aber wieder zunimmt, weil bei abnehmender Bandbreite die Ausschwingzeit zunehmend ins Gewicht fällt. Durch die erfindungsgemäße Optimierung ist sichergestellt, daß die Dauer des Störsignals am Ausgang des ersten Filters möglichst klein ist.

Eine bevorzugte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Höhe der Begrenzungsspannung des Begrenzers so eingestellt wird, daß sich bei den jeweiligen Betriebsbedingungen die bestmögliche Störunterdrückung erreichen läßt. Diese Einstellung kann für die jeweilige Umgebung des Radargerätes bei der Aufstellung optimiert werden und berücksichtigt die jeweiligen Betriebsbedingungen, insbesondere die Festzeichenumgebung.

Vorteilhaft wird die Begrenzung so eingestellt, daß die Begrenzungsspannung so gewählt ist, daß die Störamplitude nach Durchlaufen des zweiten Filters unter einem Schwellenwert bleibt.

Dabei ist es in vielen Fällen zweckmäßig, daß der Schwellenwert fortlaufend so eingestellt wird, daß sich eine konstante Falschsignalrate ergibt. Damit folgt die Empfindlichkeit des Radargeräts zeitlich, z. B. azimutwinkelabhängig, der Störungs- und Festzeichenverteilung.

Die besten Ergebnisse bei der Störungsunterdrükkung lassen sich dadurch erzielen, daß die Änderungen der Bandbreiten und gegebenenfalls die Höhe der Begrenzungsspannung des Begrenzers stufenlos an die jeweiligen Eigenschaften des Störers angepaßt werden.

In manchen Fällen kann es zweckmäßig sein, den für eine stufenlose Änderung der Begrenzungsspannung und der Durchlaßbandbreite notwendigen Aufwand zu verringern und diese Änderung nur in Stufen vorzunehmen. Damit ist jedoch die Erzielung konstanter Falschsignalraten (»Falschalarmraten-CFAR«) nicht mehr in allen Fällen gewährleistet. Es ist möglich, die gewünschte »CFAR«-Funktion an einer anderen Stelle des Empfängers und mit anderen Mitteln sicherzustellen. Dies ist vielfach ohne zusätzlichen Aufwand möglich, vor allem dann, wenn bei dem betreffenden Radargerät bereits Einrichtungen zur Erzielung konstanter Falschsignalraten vorgesehen sind oder wenn derartige Einrichtungen mit einfachen Mitteln aufgebaut werden können. Ein Vorschlag für eine derartige einfache »CFAR«-Einrichtung ist in der deutschen Patentanmeldung P 22 09 571.2-35 beschrieben.

Für die Auffindung von Kriterien für die Einstellung der Filterbandbreite und der Begrenzung wird die Zeit gemessen, während der bei verschiedenen Durchlaßbandbreiten Störsignale am Filterausgang auftreten. Dieses Verfahren ist besonders einfach, wenn mehrere ,erste Filter parallel vorhanden sind, die für den Meßvorgang zunächst alle gleichzeitig angeschaltet sind. Es kann wünschenswert sein, daß diese Kriterien so beschaffen sind, daß sie sich zur Anwendung in einer automatischen Einstellvorrichtung eignen.

Das Begrenzungsniveau kann aus der Lage der »CFAR«-Schwelle abgeleitet werden. Die Einstellung der Bandbreite erfolgt zweckmäßig zeitlich vor der Einstellung der Begrenzung.

Einen besonderen Vorteil bringt die Störungsunterdrückung gemäß der Erfindung vor allem bei in der Frequenz gewobbelten Störern. Auch bei Pulsstörern mit kurzer Pulsdauer ist eine Verbesserung erzielbar. Bei andersartigen Störungen kann es zweckmäßig sein, die Störungsunterdrückungsschaltung nicht zu benutzen. Es ist daher zweckmäßig, die Störungsunterdrükkungsschaltung in einen Parallelkanal im Radarempfänger anzuordnen und diesen Parallelkanal an- und abschaltbar auszubilden.

Die Erfindung sowie Weiterbildungen der Erfindung sind anhand einer Zeichnung näher erläutert, bei der im Blockschaltbild der Aufbau eines erfindungsgemäßen Radargerätes dargestellt ist.

Mit einer Antenne A ist ein Sende-Empfangs-Schalter SE verbunden, welcher von einem Taktgeber ST gesteuert wird. Der Sendeteil ist mit SO bezeichnet. Die Empfangssignale gelangen zu einem Mischer M, dessen Überlagerungsoszillator mit EO bezeichnet ist. Die demodulierten Empfangssignale gelangen in der ZF-Lage zu drei parallelgeschalteten Bandpaßfiltern 5Pl, BP 2 oder BP 3. Durch den Schalter 51 wird festgelegt, welches Filter an den weiteren Empfangsteil angeschaltet wird. Diese Bandpaßfilter haben unterschiedliche Durchlaßbereiche, wobei die Zahl der Bandpaßfilter und deren Durchlaßbereiche so gewählt sind, daß sie an die Bandbreiten verschiedener, bei dem betreffenden Radargerät jeweils zu erwartender Störer angepaßt werden können. Im vorliegenden Beispiel sei angenommen, daß das Bandpaßfilter BPi einen sehr kleinen Durchlaßbereich Bi, z. B. von 1 bis 5 kHz, das Bandpaßfilter BP 2 einen größeren Durchlaßbereich B 2, z. B. von 1 bis 8 kHz und das Bandpaßfilter BP 3 den größten Durchlaßbereich B 3 von 1 bis 12 kHz aufweist. Ausgangsseitig sind die Bandpaßfilter BPi bis BP3 zusammengeschaltet, und es sind drei Gruppen von Verstärker- und Begrenzerkombinationen vorgesehen, welche mit Vi, BGi, V2, BG2 und V3, BG3

bezeichnet sind. In Fällen, in welchen ausreichend große Signalpegel bereits am Ausgang des Mischers M vorliegen, können die Verstärker Vi, V2 und V3 auch entfallen.

Vom Ausgang des Begrenzers BG1 ist eine Leitung abgezweigt, welche zu einem Dämpfungsglied Dt geführt ist. Eine weitere Leitung führt vom Ausgang des Begrenzers BG1 zu einem Dämpfungsglied D 2, und am Ausgang des Begrenzers BG 3 ist das Dämpfungsglied D 3 angeschaltet. Über einen Schalter 52 ist eines der Dämpfungsglieder an eine Einrichtung PE zur Umsetzung in die Videolage angeschlossen, auf die ein als zweites Filter arbeitender Tiefpaß TP folgt, dessen Durchlaßbereich b sehr klein ist gegenüber dem Durchlaßbereich B der Bandpaßfilter BPi bis BP3. Nachgeschaltet ist in bekannter Weise ein Festzeichenfilter mit nachfolgendem Gleichrichter und gegebenenfalls einer Nachintegrationsschaltung, wobei diese Teile zusammengefaßt in einem Block dargestellt und mit FGTV bezeichnet sind. Bei nicht stufenloser Änderung der Durchlaßbandbreite der eingangs vorgesehenen Bandpaßfilter ist gegebenenfalls eine Einrichtung zur Konstanthaltung der Falschsignalrate erforderlich, welche mit CFAR bezeichnet ist. Die Auswertung der empfangenen Signale erfolgt in einem Sichtgerät SG und/oder in einer hier nicht näher dargestellten Auswerteschaltung.

Tritt ein Störsignal auf, so wird in hier nicht näher dargestellter Weise durch Messung der Zeitdauer der Störsignale am Ausgang der Bandpaßfilter BPi bis BP 3 festgestellt, welcher Durchlaßbereich am günstigsten ist und daraufhin von einer diese Informationen erhaltenden Steuereinrichtung ASE, wie gestrichelt angedeutet, durch Betätigen der Schalter S1 und 52 das jeweilige Bandpaßfilter und die zugehörige Begrenzungsspannung eingeschaltet. Wenn eine kleine Begrenzung benötigt wird, kann die Begrenzungsspannung sehr niedrig gehalten werden. In diesen Fällen genügt es,

s nur den Begrenzer BGi zu verwenden und die Signalspannung am Ausgang des Dämpfungsgliedes D1 abzunehmen. Die Dämpfungsglieder D1 mit D 3 dienen im übrigen dazu, unabhängig von der jeweiligen Begrenzung und der jeweils eingestellten Verstärkung

ίο stets die gleiche Ausgangsspannung an den Kontakten des Schalters 52 zur Verfügung zu stellen. Damit ist sichergestellt, daß die weitere Auswertung der Signale in den nachfolgenden Schalteinrichtungen unabhängig von der jeweiligen Begrenzung stets in gleicher Weise erfolgt.

Zur Erzielung einer stärkeren Begrenzung werden die Begrenzer BG1 und BG 2 aktiviert und der Schalter 52 an den Ausgang des Dämpfungsgliedes D 2 angeschlossen. Bei der höchsten Begrenzung sind alle drei Begrenzerstufen BG1, BG 2 und BG 3 aktiviert, und das Ausgangssignal wird durch entsprechende Einstellung des Schalters 52 vom Dämpfungsglied D 3 abgenommen.
Auf diese Weise ist sichergestellt, daß eine gute Störungsunterdrückung erzielt ist. Durch entsprechende Abstimmung der Bandbreite B einerseits mit einer passenden Begrenzungsspannung andererseits wird die Störungsunterdrückung optimiert.

Die durch die stufenweise Änderung der Durchlaßbandbreite u.U. eintretende Beeinträchtigung der Falschsignalrate wird durch die CFAR-Einrichtung vor der Auswertung bzw. Anzeige der Empfangssignale wieder beseitigt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (14)

Patentansprüche:

1. Radarempfanger, insbesondere für ein Pulsdopplerradargerät, mit einer Störungsunterdrükkungsschaltung für Störsignale in Form eines ersten Filters der Durchlaßbandbreite B, eines zweiten Filters mit gegenüber B kleiner Durchlaßbandbreite buna eines zwischengeschalteten Begrenzers, wobei eine Auswahl der Durchlaßbandbreite B des ersten Filters in bezug auf das Störsignal vorgenommen wird, dadurch gekennzeichnet, daß die gewünschte Durchlaßbandbreite des ersten Filters (BP \,BP2, BPS) durch eine Messung der Zeitdauer des Ausgangsstörsignals bei verschiedenen Durchlaßbandbreiten derart bestimmt wird, daß die Zeit fa während der am Ausgang des ersten Filters (BPi, BP2, BPS) ein Störsignal auftritt, einen kleinstmöglichen Wert annimmt.

2. Radarempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Höhe der Begrenzungsspannung des Begrenzers (BGi, BG 2, BG S) so eingestellt wird, daß sich bei den jeweiligen Betriebsbedingungen die bestmögliche Störungsunterdrückung erreichen läßt.

3. Radarempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Begrenzungsspannung so gewählt ist, daß die Störamplitude nach Durchlaufen des zweiten Filters (TP) unter einem Schwellenwert bleibt.

4. Radarempfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß der Schwellenwert fortlaufend so eingestellt wird, daß sich eine konstante Falschsignalrate ergibt.

5. Radarempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine eigene Auswahl- und Steuereinrichtung (ASE) vorgesehen ist, in welcher die Störsignale analysiert werden, und daraus die gewünschte Durchlaßbandbreite Bbestimmt wird.

6. Radarempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Änderung der Durchlaßbandbreite B des ersteh Filters (BPA, BP% BPS) und gegebenenfalls der Begrenzungsspannung des Begrenzers (BG I₁ BG 2, BG S) in Stufen vorgenommen wird.

7. Radarempfänger nach Anspruch 6, dadurch .gekennzeichnet, daß parallel mehrere erste Filter (BPi bis BPS) mit unterschiedlichen Durchlaßbandbreiten vorgesehen sind, von denen jeweils das mit der dem gewünschten Wert am nächsten liegenden Durchlaßbandbreite eingeschaltet wird.

8. Radarempfänger nach Anspruch 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die wegen der stufenweisen Anpassung der Durchlaßbandbreite und/oder Begrenzungsspannung gegebenenfalls veränderten Falschalarme durch zusätzliche Maßnahmen auf den ursprünglichen Wert gebracht wird.

9. Radarempfänger nach Anspruch 2 oder einem der nachfolgenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Reihe von Begrenzern (BGi, BG2, BGS) vorgesehen sind, zwischen denen jeweils Leitungen' abgezweigt sind, welche zu parallelen Anschlußklemmen führen, an denen die Signale mit der gewünschten Begrenzung abgenommen werden können.

10. Radarempfänger nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß in den einzelnen Leitungen Dämpfungsglieder (Di, D2, DS) vorgesehen sind, derart, daß an den Ausgängen der'Leitungen jeweils die gleichen Signalpegel zur Verfügung stehen.

11. Radarempfänger nach einem der Ansprüche 6 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die durch die stufenweise Veränderung der Begrenzungsspannung und der Durchlaßbandbreite bedingte Änderung der Fälschsignalrate durch eine eine konstante Falschsignalräte liefernde Einrichtung {»CFAR«) sichergestellt ist.

12. Radarempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Störungsunterdrückungsschaltung in einem Parällelkanal des Radarempfängers angeordnet ist, welcher bei Bedarf an- bzw. abschaltbar ist.

13. Radarempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Anwendung bei in der Frequenz gewobbelten Störsignälen.

14. Radarempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Filter (BPi bis BPS) als Bandpaßfilter und das zweite Filter als Tiefpaßfilter (TP) ausgebildet ist.