DE2401755B2 - Schaltung zur Übertragung von am Ausgang eines Impulsradarempfängers erhaltenen Videosignalen an eine Auswerteeinrichtung - Google Patents

Description

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Die Erfindung betrifft eine Schaltung gemäß Oberbegriff des Patentanspruchs.

Eine derartige Schaltung ist aus der GB-PS 9 89 731 zur Verbesserung des Störabstandes des Nutzsignales bekannt. Hierzu wird die Differenz zwischen einem in der Mitte der Verzögerungsleitung abgenommenen Signal und dein jeweils größten der an den übrigen Abgriffen der Verzögerungsleituij erscheinenden Signale gebildet.

Eine ähnliche Schaltung ist auc) aus der US-PS 32 47 457 bekannt, wobei allerdings das Eingangssignal ein Analogsignal ist und die Auswerteeinrichtung eine Abtastschaltung und einen Spitzenwertdetektor umfaßt.

Ferner ist aus der US-PS 30 68 417 bereits eine Schaltung bekannt, die eine Verzögerungsleitung mit einer Anzahl von Ausgangsabgriffen enthält, wobei jeder Ausgangüabgriff über eine nichtlineare Schaltung in Form einer Diode und ein Dämpfungsglied mit einem gemeinsamen festwiderstand verbunden ist.

Bekanntlich besteht bei Impulsradargeräten ein gewisses Problem darin, daß das eigentliche Radargerät eine große Bandbreite und dementsprechend ein hohes Auflösungsvermögen besitzt, daß jedoch die zugehörigen Auswerteeinrichtungen, beispielsweise eine Kathodenstrahlröhre oder ein Schreiber, eine wesentlich geringere Bandbreite besitzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches die Anpassung an die Bandbreite der Auswerteeinrichtung zu optimieren.

Diise Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß zwischen jedem Ausgangsabgriff und der zugehörigen nichtlinearen Schaltung ein Verstärker liegt, dessen Verstärkungsfaktor derart festgelegt ist, daß die die Verstärkung in Abhängigkeit von der Ordnungszahl des jeweiligen Verstärkers darstellende Kurve ähnlich der Impulsantwortkurve der Auswerteeinrichtung verläuft.

In der Zeichnung ist die Schaltung nach der Erfindung anhand einer beispielsweise gewählten Ausfuhrungsform urvl erläuternden Diagrammen schematisch dargestellt. f-!s zeigt

F i g. I ein Beispiel eines Videosignals am Rmlaraus-

^r>0 F i g, 2 ein Ausführungsbeispiel einer Schaltung nach der Erfindung,

Fig,3 ein Beispiel des Signales am Eingang der Auswerteeinrichtung und

F i g. 4 ein Beispiel eines gleichartigen Signales, wie es mit einer verbesserten Ausführungsform der Schaltung erzielt wird.

Nachfolgend wird eine Ausführungsform der Schaltung nach der Erfindung beschrieben, die beispielsweise in Verbindung mii einer mit Kathodenstrahlröhre arbeitenden Anzeigeeinrichtung für ein Radarvideosignal verwendet werden kann.

F i g. 1 zeigt ein Beispiel des Videosignales am Ausgang des Radarempfängers in. Abhängigkeit von der Zeit Bei 1 ist ein Impuls der Dauer τ dargestellt, der das. Echo eines Objektes ist, sowie Störsignale 2 zu beiden Seiten des Nutzechos 1, bei dem unterstellt ist, daß seine Amplitude größer als diejenige der Störsignale ist

Wenn dieses Signal so wie es ist an die Kathode der Röhre angelegt wird, erzeugt der Impuls 1 einen Leuchtfleck oder Lichtpunkt auf dem Bildschirm der Röhre. Dieser Leuchtfleck wird bestimmte endliche Mindestabmessungen haben.

Betrachtet man beispielsweiüe den Schirm einer Speicherkathodenstrahlröhre, auf dem zwei Lichtpunkte mit einem gegenseitigen Abstand von einem Zentimeter zwei Objekte mit einem gegenseitigen Abstand von 7,5 km darstellen, so ergibt sich für einen Mindestdurchmesser eines Leuchtfleckes in der Größenordnung von 0,4 mm, daß dies einer Entfernungsauflösung von 150 m entspricht. Dieselbe Auflösung würde man mit einem Radargerät erzielen, das Impulse mit einer Dauer T = 1 Mikrosekunde aussendet. Wenn nur ein einziges Objekt im Raum vorhanden ist, so bedeutet dies, daß das Objekt durch einen Impuls von einer Mikrosekunde »beleuchtet« wird.

Wenn die Impulsdauer auf nur 0,2 Mikrosekunden vermindert wird, bleiben die Abmessungen des Leuchtfleckes entsprechend dem Vorhergesagten in der Größenordnung von 0,4 mm. Umgekehrt ist aber die für die Anregung des Leuchtfleckes vorhandene Energie 5mal geringer, als wenn der Impuls eine Dauer von einer Mikrosekunde hat. Damit der Beobachter diesen: Leuchtfleck gut erkennen kann, muß er folglich die Helligkeit des gesamten Bildes durch Einwirken auf die Verstärkung eines Verstärkers steigern. Auf diese Weise steigert er auch die Energie der Störsignale und der Kontrast des Bildes wird stark beeinträchtigt.

Die Übertragungsschaltung nach der Erfindung; kompensiert diesen Energieverlust des Nutzsignales, derart, daß der Kontrast des Bildes hinreichend groß bleibt. Ein Ausführungsbeispiel dieser Schaltung ist im Fig. 2 dargestellt.

Die Schaltung weist einen Eingangsanschluß E auf, dem das Videosignal des Radarempfängers, das heißi: das Ausgangssignal der Detektor- bzw. Demodulatorstufe des Empfängers zugeführt wird. Der Anschluß E ist mit dem Eingang eines Verstärkers 10 verbunden, dessen Bandbreite äquivalent der Bandbreite B des Empfängers ist. Der Ausgang dieses Verstärkers ist mit dem Eingang Π einer Verzögerungsleitung 20 verbunden, welche vier Ausgänge 12, 13, 14 und 15 besitzt. Da der Eingang Il auch als Ausgang verwendet wird, umfaßt die Verzögerungsleitung insgesamt fünf Ausgangsabgriffe. Die durch die Leitung /wischen jedem Ausgangsabgriff und dem darauffolgenden erzeugte Verzögerung hai einen Wert τί, der gleich dem Kehrwert drr DurrhlaObandhreite B des Fmnfängcrs

ist, das heißt, etwa gleich der Dauer τ der Impulse. Die Verzögerungsleitung ist mit einer Impedanz 16 wellenwiderstandsrichtig abgeschlossen. Die Ausgangsabgriffe 11,12,13,14,15 sind mit entsprechenden Verstärkern 21,22,23,24,25 verbunden, die eine Durchlaßbandbreite B, sowie hohe Eingangsimpedanz und niedrige Ausgangsimpedanz besitzen. Die Ausgänge der Verstärker sind mit den fünf Eingängen einer Schaltung 30 verbunden. Diese Schaltung enthält fünf Dioden 31,32, 33,34,35, deren Kathoden mit einem Belastungswiderstand 36 verbunden sind. Das an den Anschlüssen des Widerstandes 36 abgenommene Ausgangssignal liegt am Eingang eines Verstärkers 40, dessen Bandbreite etwa ein Fünftel der Bandbreite B beträgt Auch diesen Verstärker folgt eine Auswerteeinrichtung 50, die eine Kathodenstrahlröhre enthält

Die Arbeitsweise der Schaltung wird anhand der F i g. 3 erläutert, die das gleiche Signal wie F i g. 1 wiedergibt, jedoch nach Verarbeitung, das heißt in der Form, in der es an der Auswerteeinrichtung 50 anliegt

Der verstärkte Impuls 1 liegt an der Verzögerungsleitung 20 an. Diese liefert folglich fünf gegeneinander zeitlich um eine Dauer τ\ verschobene Impulse, die getrennt verstärkt werden und an den fünf Eingängen der Schaltung 30 anliegen. Der Impuls 1 liegt zur gleichen Zeit stets nur an einem einzigen Eingang der Schaltung 30 an. Die entsprechende Diode wird folglich leitend und das Potential an den Anschlüssen des Widerstandes 36 wächst. Zur gleichen Zeit erhalten die anderen Eingänge der Schaltung 30 die Signale mit geringerer Amplitude, bei denen es sich um die Störsignale 2 handelt. Die vier anderen Dioden 22 bis 25 sind folglich gesperrt und die Schaltung 30 überträgt lediglich den Impuls 1. Allgemein ausgedrückt überträgt diese Schaltung lediglich dasjenige Eingangssignal, das die größte Amplitude besitzt. Die Dioden 31,32,33,34, 35 werden nacheinander leitend und der Ausgang der Schaltung liefert eine Folge von fünf Impulsen der Gesamtdauer 5mal Γι, äquivalent zu der den Abmessungen des Leuchtfleckes entsprechenden Dauer T. Da die Durchlaßbandbreite des Verstärkers 40 geringer als diejenige der Verstärker 10, 21, 22, 23, 24, 25 ist, wirkt dieser als Tiefpaßfilter und liefert einen Impub 4, dessen Dauer annähernd T ist. Der Leuchtfleck wird folglich dieselbe Abmessung von 0,4 mm haben, jedoch ist die zur Erzielung seiner Helligkeit erzeugte Energie mit dem Faktor 5 multipliziert, während die Energie der Störsignale sich nicht geändert hat.

In dem beschriebenen Beispiel ist das Verhältnis der Bandbreite des Empfängers zur Bandbreite der Auswerteeinrichtung gleich 5 und die Zahl der Ausgangsabgriffe der Verzögerungsleitung wurde ebenfalls gleich 5 gewählt. Man kann jedoch dahin verallgemeinern, daß zur Anpassung der von einem Empfänger mit der Bandbreite B gelieferten Informationen an ein Auswertesystem der Bandbreite b der Grundsatz ?u beachten ist, daß die Zahl der Aasgangsabgriffe gleich der dem Verhältnis B/b nächstgelegenen

s ganzen Zahl zu wählen ist und daß die Verzögerung von einem Abgriff zum nächsten gleich der Dauer der empfangenen Impulse zu bestimmen ist

Das Auflösungsvermögen ist zwar in der Auswerteeinrichtung geringer als am Ausgang des Radarempfängers, jedoch ist das Verhältnis der Nutzsignalenergie und der Energien der Störsignale nicht verschlechtert

Eine Verbesserung der Schaltung kann durch Änderung der Verstärkungsfaktoren der Verstärker 21 bis 25 im Verhältnis zueinander erreicht werden. Die Verstärkungsfaktoren der mit den Enden der Verzögerungsleitung verbundenen Verstärker werden im Verhältnis zu den anderen Verstärkungsfaktoren derart vermindert, daß die Umhüllende der Ausgangsimpulse der Schaltung 30 den Verlauf einer Gaußschen Kurve hat, wie dies in F i g. 4 als Kurve 5 dargestellt ist Die Helligkeit eines Leuchtfleckes nimm' tu der. Rändern hin ab. Stau durch einen Impuls der Dp.uer τ könnte derselbe Leuchtfleck ausgehend von einem breiteren Impuls der Dauer Terhalten werden, dessen Umhüllen-

r> de den Verlauf einer Gaußschen Kurve hat Durch entsprechende Einstellung der relativen Verstärkungsfaktoren der Verstärker 21 bis 25 kann am Ausgang des Verstärkers 40 ein Impuls erhalten werden, der diese Form hat. Anstelle der Verstärker können auch

ίο Dämpfungsglieder verwendet werden. Die Ausgangssignale der Verzögerungsleitung werden mit reellen Koeffizienten, die größer oder kleiner als 1 sind, multipliziert

Die beschriebene Verarbeitungs- oder Übertragungs-

r. schaltung kann auch mit jeder anderen Art von Auswerteeinrichtung verwendet werden. In jedem Fall sind die Verstärkungsfaktoren der mit den Ausgangsabgriffen der Verzögerungsleitung verbundenen Verstärker derart bestimmt, daß die die Verstärkungsfaktoren

■in in Abhängigkeit von der Ordnungszahl der Verstärker darstellende Kurve ähnlich der die Impulsantwort des Ausv.ertesystems darstellenden Kurve wird. Dies gilt vor allem, wenn das Verhältnis B/b groß ist.

Die Schaltung nach der Erfindung ist demzufolge eine

4) Bandbreitenkompressionsschaltung oder ein Bandbreitenumsetzer, so daß die Signale stets an die Schaltungen angepaßt sind, in denen sie verarbeitet werden. Es handelt sich um eine nichtlineare Schaltung, die das Signal überträgt und das Rauschen sperrt, damit das

in Signal/Rauschen-Verhältnis sich nicht zu sehr verschlechtert. Die Rauschamplituden bzw. das Rauschspektrum in der Nähe eines Nutzsignales werden folglich ausgelöscht (wenn der Impuls eine größere Ampli'ude als das Rauschen hat).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

1. Patentanspruch;

   Schaltung zur Übertragung von am Ausgang eines Impulsradarempfängers gegebener Bandbreite B erhaltenen Videosignalen an eine Auswerteeinrichtung demgegenüber geringerer Bandbreite b, mit wenigstens einer Verzögerungsleitung, die die Videosignale des Empfängers erhält und eine Anzahl von Ausgangsabgriffen gleich der dem Bandbreitenverhältnis B/b nächstgelegenen, ganzen Zahl auf- w weist, wobei die Ausgangsabgriffe einzeln über nichtlineare Schaltungen, z. B. Dioden, mit der Auswerteeinrichtung verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen jedem Ausgangsabgriff (11 bis 15) und der zugehörigen nichtlinearem Schaltung (31 bis 35) ein Verstärker (21 bis 25) liegt, dessen Verstärkungsfaktor derart festgelegt ist, daß die die Verstärkung in Abhängigkeit von der Ordnungszahl des jeweiligen Verstärkers darstellende Kurve ähnlich der Impulsantwortkurve der Auswerteeinrichtung (50) verläuft