DE2247877A1

DE2247877A1 - Empfaenger fuer entfernungsmessungsimpulsradargeraete

Info

Publication number: DE2247877A1
Application number: DE19722247877
Authority: DE
Inventors: Remy Tabourier
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1971-10-01
Filing date: 1972-09-29
Publication date: 1973-04-12
Also published as: JPS5141320B2; GB1366792A; NL7213047A; FR2154362B1; FR2154362A1; US3810177A; JPS4844088A; IT969455B; DE2247877C2

Description

Empfänger für Entfernungsmessungs-Impulsradargerate

Die Erfindung betrifft Empfänger für Entfernungsmessungs-Impulsradargeräte. Diese Geräte mit Mehrfachbündelantennen für die Bestimmung einer Richtung werden im Allgemeinen als Zielverfolgungsgeräte verwendet, wobei die Richtung mit Hilfe von Summen- und Differenzsignalen bestimmt wird, die aus den EmpfangsSignalen gebildet werden, die den. verschiedenen Bündeln entsprechen.

Die bekannten Empfänger dieser Art enthalten Eingangsempfangs schaltungen,, die ein Summensignal Σ zu einem yerstärker mit veränderlicher Verstärkung (Summensignalverstärker) und ein Differenzsignal Δ zu einem zweiten Verstärker mit veränderlicher Verstärkung · (Differenzsignalverstärker) liefern. An die Ausgänge der beiden Verstärker ist ein Synchrondemodulator angeschlossen, sowie

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eine Verstärkungsregelschaltung, die Insbesondere eine Vergleichsschaltung für den Vergleich der Amplitude des verstärkten Summensignals mit der Amplitude eines festen Bezugssignals und eine VerstärkungsSteuerschaltung enthält, die das gleiche Steuersignal zu den beiden Verstärkern liefert.

Aus der FR-PS 1 477 715 ist es bekannt, einen einzigen Zwischenfrequenzverstärker mit Verstärkungsregelung zu verwenden und die Signale des Suramenkanals und des Differenzkanals über diesen Zwischenfrequenzverstärker durch Anwendung des bekannten Zeitmultiplexverfahrens zu übertragen. Diese Lösung ist aber bei im Impulsbetrieb arbeitenden Systemen nur dann anwendbar, wenn die Impulse kohärent sind, das heißt aus der gleichen Trägerwelle ausgetastet sind.

Das Ziel der Erfindung ist die Schaffung einer Empfangsschaltung, die auch für Systeme mit nichtkohärenten Impulsen anwendbar ist und darüberhinaus noch den Vorteil aufweist,daß sie einen einfacheren Betrieb ergibt, der woniger Storsignale einführt. Die Erfindung beruht auf der Feststellung, daß die Pegeländerungen von η aufeinanderfolgenden EmpfangsSignalen, die vom "gleichen Ziel stammen, ausreichend klein sind, daß es zulässig ist, In den Empfangsschaltungen für diese Signale den gleichen Verstärkungsfaktor beizubehalten; die für die automatische Verstärkungsregelung angewendeten Pegelmessungen werden dann nur tfei einem Impuls vorgenommen, jedoch mit einer Periode, die größer als die Periode der Impulse ist. Ferner wird diese Messung an dem durch den differenzsignal-

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verstärkten Stimmen signal durchgeführt.

Zu diesem Zweck enthält der Empfänger nach der Erfindung wenigstens eine Umschaltvorrichtung, die bewirkt, daß das für die automatische Verstärkungsregelung bestimmte Summen~ signal während jeweils einer von η Folgeperioden über den Differenzsignalverstärker übertragen wird.

Natürlich kann das Differenzsignal selbst aus nehreren Differenz:Signalen in an sich bekannter Weise durch Zeitmultiplexierung gebildet sein.

Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Darin zeigen:

!ig. 1 das Prinzipschema eines Summen-Differenz-Empfängers bekannter Art,

Fig. 2 das allgemeinste Prinzipschema eines Empfängers nach der Erfindung,

Fig. 3, 4j 5 Blockschaltbilder von verbesserten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Empfängers,

Fig. 6 ein Ausführungsbeispiel eines Bestandteils des Empfängers von Fig. 5 und

Fig. 7 ein Diagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Schaltung von Fig. 6.

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In der folgenden Beschreibung wird angenommen, daß das Summensignal Σ und das Differenzsignal D, die von der bzw. den Antennen aufgefangen worden sind, Buvor in herkömmlicher Weise behandelt worden sind (Frequenzumsetzung, konstante Vorverstärkung, Entfernungsselektion usw.)·

Sie werden dann, wie in Fig. 1 dargestellt ist, jeweils einem Verstärker A^ bzw. Ap zugeführt, deren Vor Stärkungsfaktoren g* und g_? steuerbar sind, und die möglichst gleiche Kennlinien haben. An diese Verstärker ist ein Synchrondemodulator D angeschlossen, der an der Klemme U das Video-Entfernungsmeßsignal liefert.

Der Ausgangspegel des Verstärkers Α* wird nach einer Amplitudendemodulation in einem Detektor A durch eine Verstärkungsregelanordnung auf einem konstanten Wert K gehalten. Die Verstärkungsregelanordnung enthält eine Steuerschaltung C, die das Ausgangssignal einer Vergleichs- oder Subtrahierschaltung S empfängt, die am einen Eingang das Ausgangssignal des Amplitudendetektors A empfängt, während ihr anderer Eingang auf einem festen Bezugswert K gehalten wird.

pas Steuersignal wird auch dem Verstärker A_? zugeführt.

Da das Ausgangssignal des Summensignalverstärkers A₂ konstant ist, hängt das Ausgangosignal des Synchrondemodulators D nur von dem Ausgangssignal des Differenzsißnalverstärkern A« ab. Man erhält dann am Ausgang

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des Verstärkers A^ infolge der automatischen Verstärkungsregelung das Signal;

Σ . S₁ = K

wobei K eine Konstante ist, und am Ausgang des Verstärkers A₉ das Signal: '

Dieses Signal hat den Wert K . Δ/Σ , wenn g2/g-j unabhängig von der Verstärkungsregelspannung stets den Wert 1 hat. Die Schwierigkeit "besteht gerade darin, die beiden Verstärkung sschaltungen A^ und A_? so auszuführen, daß diese Bedingung erfüllt ist, oder mindestens so, daß das Verhältnis gg/g-j konstant ist.

Außerdem ist es nicht sicher, daß der für die Verstärkungsregelung verwendete Amplitudendetektor A einerseits und der das Entfernungsmeßsignal bildende Synchrondemodulator D andererseits die gleichen Ausgangskennlinien hinsichtlich de« Signals g* .Σ im ersten Pail und g_? . Δ im zweiten Fall haben. Es müssen die Kennliniendifferenzen bei der Unsymmetrie von g-j und g^ berücksichtigt werden. Insbesondere müssen alle Verstärkungs- und Dämpfungsfaktoren berücksichtigt werden, die zwischen den Eingängen und den beiden Meßpunkten liegen, von denen der eine für die Verstärkungsregelung und der andere für die Entfernungsmessung verwendet werden.

Nun können im Fall von periodischen Signalen die Verstärkungsfaktoren der Verstärker für die vom gleichen Ziel

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stammenden Signale konstant gehalten werden. Deshalb werden die Änderungen des Verhälsnisses der Verstärkungsfaktoren g^ und g₂ dadurch ausgeschaltet, daß von Zeit zu Zeit (in einer von η Folgeperioden) das Signal Σ durch den Verstärker A_? verstärkt wird. In der gleichen Folgeperiode wird dann das Ausgangssignal des Verstärkers A_? für die Speisung der Verstärkungsregelschleife abgenommen.

Unter diesen Bedingungen hat dann das Signal Σ.gp den Wert k, und der Ausgang gibt das Signal Κ.Α^Σ ab, da3 unabhängig von g₉/g| ist, vorausgesetzt, daß die Verstärkungsfaktoren g^ und g₂ so bemessen sind, daß die Verstärkungsregelspannung den Verstärker A* im linearen Verstärkungsbereich für das Eingangssignal Σ hält. Diese Bedingung ist sehr viel weniger einschränkend, al3 eine absolute Invarianz des Verhältnisses der Verstärkungsfaktoren der beiden Verstärker.

Fig. 2 zeigt das allgemeinste Prinzipschema eines derart ausgeführten Empfängers.

Dieser Verstärker enthält wie die bekannte Schaltung von Fig. 1 zwei Verstärker A-j und A₂ mit veränderlichem Verstärkungsfaktor, einen Synchrondemodulator D und eine Ver-stärkungaregelschaltung. In diesem Fall wird aber der Amplitudendetektor A nicht mehr von dem Verstärker A^ gespeist, sondern er ist entweder abgetrennt oder an den Verstärker Ap angeschlosson, der dann und nur dann das Signal Σ empfängt. Zu diesem Zweck sind zwei synchronisierte Umschalter SW₁ und SWp in die Empfängerschaltung eingefügt. Der

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Umschalter SV7-j legt wahlweise das Signal Δ (Stellung a*) oder das Signal Σ (Stellung b.j) an den Verstärker A₂ an; der Umschalter SW« legt wahlweise das Ausgangs signal des Verstärkers A₂ an den Synchrondemodulator D (Stellung a₂) oder an den ALjplitudendetektor A (Stellung Ta₂) ^an· ^a die Umschalter synchronisiert sind,.wird über den Umschalter SW₂ stets das SignalΔ dem Synchrondemodulator und das Signal Σ dem Amplitudendetektor zugeführt.

Die Umschalter werden von einer Synchronisieranordnung S so gesteuert, daß sie jeweils in einer von η Folgeperioden (wobei η eine ganze Zahl ist, die "beispielsweise gleich der Anzahl der pro Ziel ausgewerteten Echos ist) in der Stellung "Regelung" (Kontakte b.j und b₂ geschlossen) stehen, während sie in der übrigen Zeit in der Stellung "Messung¹! (Kontakte a* und a_? geschlossen) stehen.

Es soll hier nicht näher auf die Ausführung der Synchronisieranordnung S eingegangen werden, die von der allgemeinen SynchronisieranOrdnung des Iladarsystems gesteuert wird, daß die Polgeperioden-Steuersignale liefert; sie besteht beispielsweise aus einem Frequenzteiler mit dem Teilerfaktor n, wobei die Umschalter dann beim Fehlen eines Signals am Ausgang der Synchronisieranordnung S in der Stellung "Hessen" und bei Vorhandensein dieses Signals in der Stellung "Regelung" stehen.

Fip. 3 zeigt eine Empfängerschaltung, die nach dem Prinzip von Fig. 2 arbeitet, aber einfacher und sicherer arbeitet, indem die für den Betrieb der Verstärkungsregelschleife erforderliche Amplitudendemodulation des Signals X mit Hilfe

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des gleichen Synchrondemodulators D durchgeführt wird. Der Amplitudendetektor A entfällt, und der Umschalter SWp ist durch einen Umschalter SW., mit Kontakten a-, und b₇ ersetzt, der hinter dem Synchrondemodulator angeordnet und mit dem Umschalter SW-j synchronisiert ist. Der Umschalter SW, verbindet den Ausgang des Synchrondemodulator s I) entweder mit der Verbraucherklemme U (Stellung a,, die mit der Stellung a^ synchronisiert ist), oder mit der Vergleichsschaltung S der Verstarkungsregelschleife. Abgesehen davon, daß das Problem der Gleichheit der Demodulator-' kennlinien auf diese Weise von selbst entfällt, besteht ein weiterer Vorteil dieser Schaltung darin, daß der zweite Umschalter SW₇ dann Videofrequenzsignale überträgt, während der Umschalter Sp, der mit Zwischenfrequenzsignalen arbeitet, aufwendiger ausgeführt ist.

Die Schaltung von Fig. 4 ergibt eine Verbesserung gegenüber derjenigen von Fig. 3» indem ein schnelleres Ansprechen der Verstärkungsregelschleife dadurch erhalten wird, daß am Eingang der Steuerschaltung C durch eine Addierschaltung AD dauernd ein Signal hinzugefügt wird, das aus dem Signall am Ausgang des Verstärkers A., durch einen Spitzenwertdetektor P und eine Filterung in einem Hochpaßfilter HP erhalten wird. Die Regelung der Gleichspannungskomponente der Signale erfolgt wegen des Vorhandenseins des Hochpaßfilters im Ausgangskanal des Verstärkers A- stets durch das im Verstärker Ap verstärkte Signal Σ. Vorzugsweise wird ein Korrekturfilter LP zwischen der Vergleichsschaltung S und der Addierschaltung AD eingefügt.

Fig. 5 zeigt eine weitere Verbesserung der Schaltung von Fig. 4 (die auch bei den vorhergehenden Schaltungen anwendbar

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ist) für den Fall, daß der" Entfernungsmeßkanal eine merkliche Fullpunktverschiebung aufweist; durch diese Verbesserung ist es dann möglich, diese Nullpunktsverjehiebung zu messen und zu berücksichtigen, auf Kosten einer Folgeperiode, in welcher der Verstärker Ap dann kein Signal empfängt.

Zu diesem Zweck sind die beiden Umschalter SW^ und SW.* · von 3?ig. 3 und 4 durch synchronisierte Umschalter SW. · und SWp- mit drei Stellungen a,, b,, c, bzw. a,-, b^, C₁-ersetzt. Die Stellungen &., To. einerseits und a,-, bt andererseits entsprechen den zuvor beschriebenen Stellungen a^, b.j bzw. a.,, b~. In der Stellung c. empfängt der Verstärker Ap kein Signal, während in der Stellung c,- der Demodulator mit dem Minuseingang einer Subtrahierschaltung S verbunden ist, deren anderer Eingang mit der Klemme a,-verbunden ist, und deren Ausgang die Verbraucherklemme U speist.

Das an der Klemme C₁- vorhandene Signal stellt den falschen Nullpunkt dar, der von dem Meßsignal an der Klemme a^ abgezogen wird. Es ist offensichtlich, daß die beiden Subtraktionsglieder durch geeignete Speicherschaltungen M-j und Mp (Tiefpaßfilter, blockierte Abtaster oder dergleichen) gespeichert werden müssen, weil die beiden Messungen nicht gleichzeitig erfolgen.

In der Praxis werden die Umschalter mit drei Stellungen oft mit; Hilfe von drei einfachen Schaltern realisiert, die zyklisch gesteuert werden. In diesem Pail kann der der Klemme c^ und

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dem Speicher M₁ zugeordnete Schalter durch eine blockierende Abtastschaltung ("box car" in der angelsächsischen Literatur) ersetzt werden. Die zuvor erwähnten Umschalter mit zwei oder drei Stellungen sind beispielsweise durch analoge Torschaltungen gebildet. Die Ausgangsumschalter (SWp, SW,, SWc) können ebenfalls durch mehrere blockierende Abtaster (box cars) gebildet sein« diese Lösung ist besonders im Fall von Fig. 5 vorteilhaft, denn dadurch, ist es möglich, den Speicher M^ fortzulassen.

Der Generator für die Steuersignale für die Torschaltungen oder allgemeiner für die Umschalter kann beispielsweise ein rückgekoppeltes Verschieberegister sein (Ringteiler, wie er beispielsweise in der Veröffentlichung "circuits logiques et automatismes a sequence" von Naslin, Edition DUNOD 1965, Abschnitt 13.2.4 beschrieben ist).

In Fig. 6 ist ein Ausführungsbeispiel eines Teilers mit dem Teilerfaktor 4 dargestellt, der für die Schaltung S-von Fig. 5 geeignet ist. Er enthält vier in Kaskade geschaltete bistabile Kippschaltungen R-, Rp, R·*» Rj, wobei der Ausgang der letzten Kippschaltung R. mit dem Signaleingang der Kippschaltung R- verbunden ist. Die Ausgänge der Kippschaltungen Rp und R. sind mit den Eingängen eines Oder-Gatters L verbunden, und die Steuersignale für die Umschalter (Ausgangssignale der Schaltung S-), die den Stellungen a, b, c entsprechen sind am Ausgang 0-j der Oder-Schaltung L, am Ausgang Op der Kippschaltung R₁ beziehungsweise am Ausgang 0-, der Kippschaltung R-, verfügbar.

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Das Diagramm von Pig. 7 zeigt bei 71, 72, 73 die Signale an den Klemmen O-," Ö_? bzw. 0~ als Funktion der"Zeit. Dabei ist angenommen, daß der Verschiebesteuereingahg S₀ der Kippschaltungen die bei 70 dargestellten Radarsynchronisiersignale empfangt. ■" " '■ "

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Claims

,22 A 78 77 Patentansprüche

1.) Empfänger für Entfernungsmessungs-Impulsradärgeräte mit Eingangsschaltungen, die ein Summensignal zu einem SummenSignalverstärker mit veränderlicher Verstärkung und ein Differenzsignal zu einem Differenzsignalverstärker mit veränderlicher Verstärkung liefern, mit einem an die Ausgänge dieser Verstärker angeschlossenen Synchrondemodulator und mit einer automatischen Verstärkungsregelschaltung, die eine Vergleichsschaltung für den Vergleich der Amplitude des verstärkten Summensignals mit der Amplitude eines feston Bezugssignals und eine Verstärkungssteuerschaltunc enthält, die das gleiche Steuersignal zu den beiden Verstärkern liefert, gekennzeichnet durch wenigst enn eine Umschaltvorrichtung, die bewirkt, daß das für die automatische Verstärkungsregelschaltuhg bestimmte Summensignal während jeweils einer von η PoI(TC peri öden über den Differenztsignalverstärker übertrager, wird.

2. Empfanger nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen ersten Umschalter (SW in Fig. 2, 3, 45 SW in Fig. 5), der an einem Eingang das Summensignal (Σ) und an einem zv/eiten Eingang das Differenzsignal (Δ) empfängt und an dessen Ausgang der Differenzsignalverstärker (Ap) angeschlossen ist, und durch einen zweiten Umschalter (SWp in Pig. 2; SW₅ in Fig. 3 und 4» SW_r in Fig. 5>, der mit dem ersten Umschalter synchronisiert ist und einen Eingang und zwei Ausgänge aufweist, wobei der

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eine Ausgang mit dem Eingang der Verstärkungsregelschal tüng verbunden ist.

3. Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet,

daß der Eingang des zweiten Umschalters (SWp in Mg. 2) mit dem Ausgang des Differenzsignalverstärkers (A₂) verbunden ist, daß sein einer Ausgang mit einem Eingang des Synchrondemodulators (D) verbunden ist, und daß sein anderer Ausgang mit dem Eingang eines Amplitudendetektors (A) verbunden ist, an dessen Ausgang die Vergleichsschaltung (S) angeschlossen ist.

4. Empfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des zweiten Umschalters (SW₇ in Fig. 3 und 4; SW₅ in Pig. 5) mit dem Ausgang des Demodulators (D) verbunden ist, daß sein einer Ausgang mit einer Verbrau eher klemme (U) für das abgegebene Videosignal verbunden ist, und daß sein anderer Ausgang mit der Vergleichsschaltung (S) verbunden ist.

5. Empfänger nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die automatische Verstärkungsregelschaltung eine Addier- · schaltung (AD) enthält, an deren Ausgang der Eingang der Steuerschaltung (C) angeschlossen ist, daß an den Ausgang des Summensignalverstärkers (A-.) eine Spitzenwertdetektoranordnung (P) angeschlossen ist, auf die ein Hochpaßfilter (HP) folgt, an dessen Ausgang der eine Eingang der Addierschaltung (AD) angeschlossen ist, und daß der andere Eingang der Addierschaltung (AD) mit dem Ausgang eines Korrekturfilters (LP) verbunden ist, dessen

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Eingang an den Ausgang der Vergleichsschaltung (S) angeschlossen ist.

6. Empfänger nach Anspruch 4 oder 5» dadurch gekennzeichnet, daß die Verbraucherklemme (U) an den Ausgang einer Subtrahierschaltung (S ) angeschlossen ist, daß der Umschalter (SW. in Fig. 5)am Eingang des Differenzsignalverstärkers (A₂) einen dritten Eingang aufweist, der an Nullpotential gelegt ist, daß der zweite Umschalter (SW^ in Fig. 5) einen dritten Ausgang aufweist, der mit einer Speicherschaltung (M.*) verbunden ist, deren Ausgang an einen Eingang der Subtrahierschaltung (S ) angeschlossen ist, und daß eine zweite Speicherschaltung (Mp) zwischen dem zweiten Ausgang des zweiten Umschalters (SVZ₁-) und dem zweiten Eingang der Subtrahierschaltung (S ) angeschlossen ist.

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