DE2248076C3 - Entfernungsverfolgungs-Radarempfänger mit benachbarte Entfernungskanäle zusammenfassender Schaltung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf einen Radarempfänger mit Detektor konstanter Falschsignalhäufigkeit (»CFAR«) und Zielentfernungs-Verfolgungskreisen, die jeweils mindestens zwei benachbarte Entfernungskanäle aufweisen, von denen jder Entfernungskanal ein Entfernungstor mit einer Halteschaltung und ein Doppler-Frequenzfilter aufweist, sowie je einer, jeweils zwei benachbarte Entfernungskanäle zusammenfassenden Kombinationsschaltunj» mit zwei Signalausgangen, die zu je einem Begrenzungsverstärker führen, wobei in Serie mit einem der Begrenzungsverstärker ein gC-Phasenverschieber vorhanden sein kann, und einem Phasendiskriminator, dem ein Filter nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang eine das Aufschaltkriterium oder die Nachführspannu.ng für die Zielentfemungs-Verfolgungskreise liefernde Signalspannung proportional entweder dem Sinus (»Differenzdiagramm«) oder dem Cosinus (»Sum-

mendiagramm«) des Phasenwinkels zwischen den Wechselspannungen an den Ausgängen der Begrenzungsverstärker bzw. des Begrenzungsverstärkers und des Phasenschiebers abnehmbar ist.

Bei einem mit einem solchen Empfänger ausgerüsteten Radargerat, l. B. einem Puls-Doppler-Radargerät, wird also die Entfernungsnachführspannung v aus den Radar-Echos mit Hilfe eines sogenannten »constant false alarm rate«-Detectors gewonnen, wobei das bipolare Videosignal zu den Zeiten t, = 7 und

_fi = / f /; abgetastet wird. Hierbei bedeutet T die Verzögerung eines Torimpulses bezüglich des Sendeimpulses und Γ, die Zeitauflösung des Radargerätes.

Die Aiuastwerte u und ν zweier benachbarter Entfernungskanäle werden in einem sogenannten Operator zu zwei Wechselspannungen mit den komplexen Amplituden A = Σ + JA und B = Σ - JA verknüpft, wobei Σ die Summe u + ν und Δ die Differenzierung M-v darstellen. Die Wechselspannungen gelangen über zwei Kanäle, bestehend aus Begrenzungsverstärkern, von denen einer einen 90°-Phasenschieber aufweist, zu dem Phasendiskriminator, dem ein Filter und eine Schwellenwertschaltung nachgeschaltet sind.
Da die das Filter verlassende Entfernungsnachführspannung s dem zeitlichen Mittelwert der auf vorstehend genannte Weise mit Hilfe nichtlinearer Schaltungen erzeugten Spannung entspricht, ist die Entfernungsnachführspannung von der absoluten Intensität des Ziel-Echos weitgehend unabhängig und gestattet das Nachführen der Verzögerung T bezüglich der Echolaufzeit T₀ in der Nähe des Nulldurchganges der Diskriminator-Charakteristik. Für diese Art der Erzeugung der Nachführspannung unter Verwendung eines fest eingebauten 90°-Phasenschiebers

wurde der Name »Kontrastmessung« eingeführt, vgl. »Revue technique Thomson-CSF«, Vol. I, No. 3. Sept. 1969, Seiten 431 bis 449 (H. Poinsard, G. Gendreu: »Systeme de detection d'echos ä fausses alarmes constantes«).

Bei einem mit einer solchen Schaltungsanordnung versehenen Radargerät erfolgt jedoch, wie die Erfahrung gezeigt hat, in der Gegenwart von Regen-Echos das automatische Aufschalten auch auf diese anstatt auf das Ziel-Echo. Infolge der Kontrastempfindlichkeit des Meßverfahrens liefern nämlich im Regen-Echo enthaltene Intensitätsschwankungen ebenfalls ausreichend große Signalamplituden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Radarempfänger mit Detektor konstanter Falschsignalhäufigkeit (»CFAR«) und Zielentfernungs-Verfolgungskreisen der angegebenen Art mit einfachen Mitteln ein unbeabsichtigtes selbsttätiges Aufschaltcn des Entfernungsnachfiihrungsregelkreises auf ein Regen-Echo zu verhindern, während auf echte Ziel-Echos automatisch aufgeschaltet werden soll.

Ausgehend von einem Radarempfänger der eingangs genannten Art ist diese Aufgabe gemäß der Er-

na dadurch gelöst, d;iß das Aufschaltkriterium t m Summendiagramm, also in Abhängigkeit vom ■"" · us des Phasenwinkels, und nur die Entfernungshf ihrsoannung aus dem Differenzdiagramm, aLso '^S Abhängigkeit vom Sinus des Phasenwi ikels zwi- * den Wechselspannungen gewonnen ist.

t diese Weise dient bis /um Auffassen eines gül-Radarzieles der Cosinus und nach dem Auffasil d Sinus des Phasenwinkels zwi

Radarz

^eÜ«Radarzieles der Sinus des Phasenwinkels zwih η den Amplituden A und B zur Able-tung c'sr coftemunesnachführspannung. Dies hat zur Folge, fR während der Auffaßphase die Korrelation der Si-ίΚ benachbarten Entfernungskanälen gemessen hlißd Zilfl

ίηΚ bena

d während in der anschließenden Zielverfolgungs-T '_e der Kontrast ausgewertet wird. Die Korrela-Tinsmessung bewirkt während der Auffaßphase ein °ϊ^ Systemverhalten, da die Korrelation der len Echos in benachbarten Kanälen nicht signifi- und da ein gültiges Ziel-Echo sehr wohl eine lin der Signale in benachbarten Kanät Nach dem erfolgreichen Auffassen

SS^v^ilhafter.d-sZieli.iuehdefBen.

Knntrastmessung zu verfolgen, da sich hiermit eine ^euⁿrSSrun^S _gde?Entfernu^gn₈skre,se gut geeignete Sbkriminator-Charakteristik ergibt. Erfindungsge-SS die Umschaltung von Korre.ations- auf Konlastmessung vorzugswe.se automatisch im Augen-

Ä ÄÄL emer Weiterb,,-Kin in Fig. 1 schematisch dargestelltes Radargerat weist einen Sender 1 auf, der über eine Sende-Empfangs-Weiche 2 mit einer Radarantenne 3 verbunden ist. Die Empfangssignale gelangen über die Sende-

Empfangs-Weiche 2 zu einem Mischer 4, wo sie mit der Frequenz eines (jberlagerungsoszillators5 gtjmischt werden. Die Empfangssignale gelangen nun als Zwischenfrequenzsignale zu einem Zwischenrrequenzverstärker 6. Über eine weitere Mischstuie /,

der ein Oszillator 8 zugeordnet ist, wird das bipolare Video-Signal er/eugt.

Das bipolare Video-Signal wird mindestens zwu Entfernungskanälen L₁ und ^^ff^}^ ein Entfernungstor 10 und em

,₅ weisen. FntfernunßS-

DLe Ausgänge dieser benachbarten Entfernungs

kanäle. die die Spannungen „ bzw. ν ,uhren.werden

von einer Kombinationsschaltung 14. auch als Opera

tor be7xichnet, zusammengefaßt. „ In dem Operator werden aus der»-- « +

und der Differenz Δ = u - ν der

und ν die Ikomplexen

A = 1 + )A und B - 2 -

nungen,A und Bg^
verstarker 15 und

Begrenzung über erne

t,vonw

18 bzw u^ _?^^

Filter 21 und eine

nverschiebung von 90° erzeugt

Zur Erzeugung des den 90° -Phasenschieber em-

Emptag j
bcho t_z^vgi. t^ ■ i

Ent-

Jndiagramm) das Aufschaltkriterium und aus der Kontrastmessung (Differenzdiagramm) die Enrfernungsnachführspannung für den Entfcrnungsnach- regelkreis gewonnen wird sind **J*%*£ Ziel-Echos gegenüber den auf Grund diffuser ReHe χ»» erzeugten Regen-Echos deutlich untemtadbair. Ein fälschliches Aufschalten auf natürliche rauirUKhe bzw. zeitliche Kontraständerungen, wie sie^erfahrungsgemäß durch Regenwolken verursacht werden, wird mit Sicherheit verhindert.

Die Erfindung ist an Hand eines in der Zeichnung mehr oder weniger schematisch dargestellten Ausfuh-

ASES rrsssÄ

Of J

£
anng

«+ h Fig. 3

die Begrenzungsverstar-

^J^J^^ch^gend gebildeten Signale von £ Echofntensität unabhäng-g gemacht, wodurch das ^_FAR<<__Verna,_ten zustande kommt ^^^ _Auffaß_modus ist das das Filter _al proportional dem Cosinus des Pha- ^^^ Jen komplexen Amplituden A 'J^k _Wechselspannungen, d. h. es w.rdI eine ^^Ü,_iUng durchgeführt, welche darauf ^dar-Echo von einem diskreten _hcrrührt. Wenn dieses Signal

Funktion der Signalverzögerung I,

Fig. 2b Amplituden-Entfernungsdiagramme des

Signals 5 (Summendiagramm), ⁸Fi₆. 2c Amplituden-Entfernungsdiagramme des

Signals s (Differenzdiagramm) und

Fig. 3 ein Vektordiagramm der WechselspanniinasamDlituden der Empfangssignale.

6₅

hTiasenscnicDci t.^ <-■·.£,

is beendet und der Nachführmodus ein-I. Das Signal 5 als Funktion der Entferist für die in der Fig. 2a dargestellte Zielgeometrie in der Fig. 2b dargestellt. Für jedes der enthaltenen diskreten Ziele ergibt sich ein charakteristischer Verlauf, welcher als Summendiagramm be-

/.dehnet wird.

Während des Nachführens - Schalter S₁ und S-, im. der nicht gezeichneten Schaltlage - wird über den Phasenschiebci 25 eine der Wechselspannungen um W phasenverschoben, so daß das das Filter 21 vcrlassende Entfernimgsnachführsignal *·. das als Funktion der Entfcrnungsspannung etwa die in Fig. 2 j dargestellte Form (Dilferenzdiagramm) hat. propor-

tional dem Sinus des Phasenwinkels zwischen de komplexen Amplituden A und B der Wechselspar nungen ist.

Auf diese Weise werden auch bei Regen-Echos E die gleichzeitig mehren· Entfcrnungskanäle (/. E sechzehn ftO-m-Kanälc: vgl. Fig. 2a) überdeckt·! Aufschaltsignale erhalten, die lediglich durch Ziel lichos E. verursacht sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

1. Patentansprüche:

   J. Radarenipfänger mit Detektor konstanter Falschsignalhäufigkeit (»CFAR«) und Zielentfernungs-Verfolgungskreisen, die jeweils mindestens zwei benachbarte Entfernungskanäle aufweisen, von denen jeder Entfernungskanal ein Entfernungstor mit einer Halteschaltung und ein Doppler-Frequenzfilter aufweist, sowie je einer, jeweils zwei benachbarte Entfernungskanäle zusammenfassenden Kombinationsschaltung mit z'vei Signalausgängen, die zu je einem Begrenzungsverstärker führen, wobei in Serie mit einem der Begrenzungsverstärker ein 90°-Phasenschieber vorhanden sein kann, und einem Phasendiskriminator, demein Filter nachgeschaltet ist, an dessen Ausgang eine das Aufschaltkriterium oder die Nachführspannung für die Zielentfernungs-Verfolgungskreise liefernde Signalspannung proportional entweder dem Sinus (»Differenzdiagramm«} oder dem Cosinus (»Summendiagramm«) des Phasenwinkels zwischen den Wechselspannungen an den Ausgängen der Begrenzungsverstärker bzw. des Begrenzungsverstärkers und desPhasenschiebers abnehmbar ist, d a d u r c h gekennzeichnet, daß das Aufschaltkriterium aus dem Summendiagramm (Fig. 2b), also in Abhängigkeit vom Cosinus des Phasenwinkels (2φ), und nur die Entfernungsnachführspannung aus dem Differenzdiagramm (Fig. 2c), also in Abhängigkeit vom Sinus des Phasenwinkels (2 φ) zwischen den Wechselspannungen (A, B) gewonnen ist.
2. 2. Radarempfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß einer der die komplexen Amplituden Α = Σ+]Δ und b=Z—jA zweier Wechselspannungen, wobei Σ die Summ.? und Δ die Differenz der Ausgangssignale (u und v) zweier benachbarter Entfernungskanäle (£,, E₁) darstellen, führenden Kanäle (15, 16) einen schaltbaren 90° -Phasenschieber (25) aufweist, der während des Suchmodus eine Phasenverschiebung von 0° und während des Nachführmodus eine Phasenverschiebung von 90° erzeugt.
3. 3. Radarempfänger nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß zur Erzeugung des den 90° Phasenschieber (25) einschaltenden Schaltimpulses ein über ein Filter (21) dem Phasendiskriminator (20) nachgeschaltetes Schwellenwertglied (22) dient, das über eine Schaltverbindung (24) mit zwei das Ein- und Ausschalten des 90°-Phasenschiebers veranlassenden Schaltern (S₁, S₂) verbunden ist.