DE2244997C3 - Puls-Radarempfänger mit azimutaler Zielmittenbestimmung bei der Zielüberstreichung - Google Patents

Description

55

Die Erfindung bezieht sich auf einen Puls-Radarempfänger mit einer Einrichtung zur azimutalen ZielmiUenbestimmung bei einem infolge der Zielüberstreichung relativ lang dauernden Zielechosignal, wobei das empfangene Zielechosignal einer Verzögerungseinrichtung mit einer gegenüber der Dauer des Zielechosignals kurzen Verzögerungszeit zugeführt ist und das so verzögerte Zielechosignal und das unverzögerte Zielechosignal einer Vergleichsschaltung zugeführt sind, die ein kurzes, die Zielmitte festlegendes Ausgangssignal abgibt, wenn das unverzögerte Zielechosignal und das verzögerte Zielechosignal gleichzeitig die gleiche AmDlitude haben.

Bei Puls-Doppler-Radargeräten ist es bekannt, Verzögerungseinrichtungen zu verwenden, um Festziele auszublenden. Diese Verzögerungseinrichtungen haben eine Verzögerungszeit, die gleich der Periodendauer Tder Radarsendeimpulse ist

Es ist bekannt (Proc. IEE 107 B (I960), SuppL 19 (März), Seiten 36—46), bei Radargeräten einen Schwellenwert vorzusehen und bei Überschreiten dieses Schwellenwertes eine Zählschaltung in Tätigkeit zu setzen. Dies Zählschaltung wird beim Unterschreiten des Schwellenwertes angehalten, und es läßt sich aus der Zeitdauer, während der die Überschreitung des Schwellenwertes aufgetreten war, die Mitte des Zielechosignals bestimmen. Auf diese Weise können zwar bei relativ großem schaltungstechnischen Aufwand gegenüber der Unscharfe bei sehr breiten Echosignalen Verbesserangen bei der ZielmiUenbestimmung erzielt werden, wobei jedoch trotzdem relativ große Fehler auftreten. Diese Fehler sind vor allem dadurch bedingt, daß der Schwellenwert sehr nahe am Rauschpegel liegen muß und deshalb sowohl das Überschreiten des Schwellenwertes als auch das Unterschreiten des Schwellenwertes sehr stark von den jeweiligen Rauschspannungen im Zeitbereich des Überbzw. Unterschreitens abhängen. Besonders nachteilig ist, daß auch bei großen Zielamplituden der Einfluß dieser Fehler kaum geringer wird, da die Schwellenwertüberschreitung bei niedrigen Pegeln erfolgt Die Unsicherheit beim Über- bzw. Unterschreiten des Schwellenwertes bleibt dabei praktisch unverändert erhalten und damit auch der Fehler bei der ZielmiUenbestimmung.

Aus der DE-AS 10 35 709 ist es bekannt daß mittels einer Reihe gleicher Speichereinrichtungen einzelne Spannungswerte von Echosignalen integrierend gespeichert werden können. Hierzu ist die Öffnungszeit der Speichereinrichtungen entsprechend zu wählen. Um bei relativ langen Echosignalen das Maximum zu bestimmen wird u. a. vorgeschlagen, das Differentiationsverfahren oder eine Differenzbildung anzuwenden. Hierbei werden die in benachbarten Speichereinrichtungen enthaltenen Ladespannungen gegeneinander geschaltet und der Vorzeichenwechsel als Markierung der Zielmitte benutzt.

In allen Fällen werden die Ladespannungen zur Ermittlung des Vorzeichenwechsels aus dem Bereich des Maximums der Echosignale entnommen. Infolge der dort auftretenden geringen Amplitudenunterschiede wird die Zielmittenbestimmung relativ ungenau, wenn (was wegen der geforderten Genauigkeit notwendig ist) dicht aufeinanderfolgende Ladespannungswerte zum Vergleich herangezogen werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den Fehler bei der Zielmittenbestimmung möglichst klein zu halten und dieses Ziel mit möglichst geringem Aufwand zu erreichen. Gemäß der Erfindung, welche sich auf einen Radarempfänger der eingangs genannten Art bezieht, wird dies dadurch erreicht, daß die Verzögerungszeit so gewählt ist daß die gleichen Amplitudenwerte bei den beiden Zielechosignalen etwa bei der halben Maximalamplitude im Bereich der Rückflanke bzw. der Vorderflanke erreicht werden.

Anstelle einer Vergleichsmessung im Bereich des Amplitudenmaximums wird somit weit draußen im Bereich der Anstiegs- und der Abfallflanke etwa bei der halben Maximalamplitude gearbeitet. Dort ist die Amplitudenänderung wesentlich größer als beim Maximum und die graphisch gesehen durch »schleifende

Schnitte« bedingten Ungenauigkeiten sind weitgehend vermieden.

Durch diese Art der Zielmittenbestimmung tritt auch die bei Schwellenwertschaltungen auftretende Unsicherheit im Bereich des Schwellenwertes infolge der Rauschspannungsanteile nur noch verringert auf. Die damit beim Über- und Unterschreiten des Schwellenwertes sonst gegebenen Unsicherheiten sind somit weitgehend eliminiert Besonders vorteilhaft ist, daß mit zunehmenden Signal-Rausch-Abstand die Genauigkeit der ZielmiUcnbestimmung und damit der Peilung eines Zieles zunehmend verbessert wird.

Der Schaltungsaufwand ist sehr gering, weil lediglich eine Verzögerungseinrichtung mit entsprechender Verzögerungszeit benötigt wird. Diese kann in einfacher Weise z. B. durch einen Tiefpaß realisiert werden. Auch der bei der bekannten Mittenbestimmung durch Differentiation oder Differenzbildung bestehende Aufwand ist bei der Erfindung vermieden, weil weder Abtastproben erforderlich werden, noch deren Zahl und Amplitudengenauigkeit in das Meßergebnis eingeht

Es ist zweckmäßig, wenn gemäß einer Weiterbildung der Erfindung die Verzögerungseinrichtung so ausgelegt wird, daß das Echosignal in seiner Form möglichst unverzerrt übertragen wird.

Die Erfindung sowie Weiterbildungen der Erfindung sind anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 die Zieianzeige auf einem Bildschirm,

F i g. 2 den Verlauf eines Echosignals in Abhängigkeit von der Zeit,

Fig.3 den Verlauf eines verzögerten und eines unverzögerten Echosignals in Abhängigkeit von der Zeit,

Fig.4 das Blockschaltbild einer Einrichtung zur Zielmittenbestimmung.

In F i g. 1 ist der bei einem großen Echosignal auftretende »Zielblip« dargestellt Da der so von dem Zielechosignal überstrichene Winkelbereich z. B. bei einem Rundsichtradar zu groß ist, muß zur Peilschärfung eine Zielmittenbestimmung vorgenommen werden, um den Verlauf der diese Zielmitte angebenden Linie ZM gegenüber einer Bezugslinie N(z. B. Nordrichtung) festzulegen. Der zugehörige Winkel, welche die Zielmitte ZM mit dieser Bezugsrichtung N einnimmt, ist mit (f_m bezeichnet

In F i g. 2 ist als ausgezogene Linie der Verlauf eines mit Rauschen behafteten Echosignals El in Abhängigkeit von der Zeit t dargestellt Es ist ein Schwellenwert SWvorgesehen, der zum Zeitpunkt ta überschritten und zum Zeitpunkt tb unterschritten wird. Die Zielmitte ZM dieses Echosignals kann bekanntlich so bestimmt werden, daß der Zeitraum, der von ta bis tb vergeht, halbiert und zu ta hinzugezählt wird. Die Zeitpunkte ta und tb schwanken stark, je nachdem, wie die Rauschspannungen im Bereich des Unter- bzw. Überschreitens des Schwellenwertes SWverlaufen. Um dies zu verdeutlichen, wurde gestrichelt sowie strichpunktiert ein durch Rauschspannungen verursachter anderer Anstieg bzw. Abfall des Echosignals EI im Bereich des Schwellenwertes SlV eingezeichnet. Diese gestrichelte bzw. strichpunktierte Linien zeigen ohne weiteres, wie stark die Zielmitte steh verschieben würde, wenn z. B. die Rauschspannung so verlaufen würde, daß das Echosignal EI im Bereich des Schwellenwertes SW den durch die gestrichelte Linie gezeigten Verlauf haben würde.

In Fig.3 ist die Amplitude A eines ersten gleichgerichteten Echosignais EI und eines demgegenüber um eine Zeit τ verzögerten zweiten gleichgerichteten Echosignals EIV dargestellt Es handelt sich in beiden Fällen um die gleichen Echosignale. Als Zielmitte ZM wird der Zeitpunkt angenommen, an dem die Echosignale EI und EIV die gleiche Amplitude haben, also der Schnittpunkt der Kurven EI und EIV benutzt. Dies gibt zwar gegenüber der exakten Mitte des Echosignals EI eine Zeit- und damit Winkelverschiebung, die aber bei der Anzeige bzw. Auswertung als fester Wert berücksichtigt werden kann. Diese ebenfalls bekannte Art der Zielmittenbestimmung hat vor allem den Vorteil, daß im Gegensatz zur Schwellenwert-Zielmittenbestimmung nach Fig.2 die Rauschspannungsverteilungen im Bereich der sehr niedrigen Schwellenspannung nicht in die Genauigkeit eingehen und die Zielmittenbestimmung mit zunehmendem Signal-Rausch-Abstand immer genauer wird. Der Schnittpunkt ZM der beiden Signale EI und EIV wird durch entsprechende Wahl der Verzögerungszeit τ erfindungsgemäß so gelegt, daß er etwa bei der halben Maximalamplitude (Halbwert ή@) der Echosignale

liegt Die bei einer derartigen Zielmittenbestimmung auftretende mittlere Winkelverschiebung für ein bestimmtes Radargerät kann, z. B. durch Simulation, in einfacher Weise festgestellt und bei der Auswertung bzw. Anzeige im Sinne einer Kompensation berücksichtigt werden. Es wäre dann die Anzeige bzw. Auswertung um einen festen Winkelwert vorzustellen. Man kann auch die von der Antenne kommende Winkelinformation um eine die Verzögerung berücksichtigende Zeit nacheilen lassen.

In Fig.4 ist im Blockschaltbild der grundsätzliche Aufbau einer Einrichtung zur Zielmittenbestimmung dargestellt. Die vom Radarempfänger kommenden Echosignale, weiche vorteilhaft bereits ein Bewegtzeichenfilter durchlaufen haben, gelangen einmal unverzögert zu einer Vergleichsschaltung VS und einmal über eine Verzögerungseinrichtung VE, deren Verzögerungszeit τ beträgt Die Vergleichsschaltung gibt einen die Zielmitte signalisierenden schmalen Impuls ZMIaus, sobald das verzögerte Signal EIV und das unverzögerte Signal £7 nach F i g. 3 die gleiche Amplitude haben.

Vor der Vergleichsschaltung kann auch eine Schwellenschaltung vorgesehen sein, um Signale, die unterhalb eines Schwellenwertes liegen, von der Auswertung fernzuhalten.

Besonders zweckmäßig ist die Erfindung im Zusammenhang mit Rundsuchradargeräten anwendbar, wenn relativ lang dauernde Echosignale auftreten und die Winkelbestimmung ungenau ist. Letzteres ist besonders dann von Bedeutung, wenn ein Rundsuchradargerät z. B. zur Einweisung eines Zielverfolgungs- bzw. Feuerleitradars eingesetzt werden soll.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (8)

Patentansprüche:

1. Puls-Radarempfänger mit einer Einrichtung zur azimutalen ZielmiUenbestimmung bei einem infolge der Zielüberstreichung relativ lang dauernden Zielechosignal, wobei das empfangene Zielechosignal einer Verzögerungseinrichtung mit einer gegenüber der Dauer des Zielechosignals kurzen Verzögerungszeit zugeführt ist und das so verzögerte Zielechosignal und das unverzögerte Zielechosignal einer Vergleichsschaltung zugeführt sind, die ein kurzes, die Zielmitte festlegendes Ausgangssignai abgibt, wenn das unverzögerte Zielechosignal und das verzögerte Zielechosignal gleichzeitig die '5 gleiche Amplitude haben, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungszeit (v) so gewählt ist, daß die gleichen Ainplitudenwerte bei den beiden Zielechosignalen (EI und EIV) etwa bei der halben Maximalamplitude (AoIT) im Bereich der Rückflanke bzw. der Vorderflanke erreicht werden.

2. Puls-Radarempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungseinrichtung (VE) so ausgelegt ist, daß das Echosignal (EIV) in seiner Form möglichst unverzerrt übertragen wird.

3. Puls-Radarempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Verzögerungseinrichtung (VE) ein Tiefpaß vorgesehen ist

4. Puls-Radarempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangssignal (ZMI) der Vergleichsschaltung (VS) sehr kurz ist gegenüber der Dauer der Echosignale.

5. Puls-Radarempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Echosignale (EI) vor der ZielmiUenbestimmung ein Bewegtzeichenfilter durchlaufen haben.

6. Puls-Radarempfänger nach einem üer vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Vergleichsschaltung eine Schwellenschaltung (Schwellenwert SW)vorgesehen ist.

7. Puls-Radarempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die « Anwendung bei einem Rundsuch-Radargerät.

8. Puls-Radarempfänger nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die infolge der Verzögerung bei der ZielmiUenbestimmung auftretende Winkelverschiebung für das jeweilige Radargerät ermittelt und bei der Anzeige und/oder Auswertung kompensiert ist.