DE2402050C3 - Vorrichtung zur Verbesserung des Signal/Rauschabstands von Signalen, die von mehreren Antennen empfangen werden - Google Patents

Vorrichtung zur Verbesserung des Signal/Rauschabstands von Signalen, die von mehreren Antennen empfangen werden

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DE2402050C3
DE2402050C3 DE2402050A DE2402050A DE2402050C3 DE 2402050 C3 DE2402050 C3 DE 2402050C3 DE 2402050 A DE2402050 A DE 2402050A DE 2402050 A DE2402050 A DE 2402050A DE 2402050 C3 DE2402050 C3 DE 2402050C3
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Description

2. Vorrichtung gemäß Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsreglungsstufen jeweils einen Dividiercr (40'), einen Lineardetektor (4Γ) und einen Integrator (42') enthalten.
stammenden Signalen und den durch die Antennen empfangenen Signalen ausgeglichen wird.
Am Ausgang der Verzögerungsleitungen erhält man (H-I-1) Signale 50,51 ... 5 η der Furm
-VO = 5(/) f /)()(/)
51 = 5(i) + hlii) Sn = SiI) + bn[l)
id Dabei ist S[I) das Nutzsignal und h0, h\.. .hn sind die aus η Slöri|uellen stammenden Störsignale.
Die Empfaiigsvorrichtung zur Bearbeitung der Signale SO, 51 ...Sn und zum Aussondern der Signale 5(f) ist kompliziert und benotigt eine große ii Anzahl von Bauteilen.
Die erwähnte Vorrichtung ist bereits für den Fall von Vorrichtungen mit zwei Antennen zum Ausschalten von Störsignalcn aus einer Störquelle und mit drei Antennen zur Ausschaltung von Slörsignalen >o aus zwei Störqucllen vereinfacht worden.
Die verbesserte Empfangsvorrichtung mit zwei
Antennen ist z. B. in der deutschen Patentschrift 826 und die Empfangsvorrichtung mit drei Antennen in der deutschen Patentschrift 2129421 beschrieben.
Die Erfindung will diese letztgenannten Vorrichtungen auf eine allgemeine Basis stellen und vereinfachen.
Die erfindungsgemäße Empfangsvorrichtung, mit
μ der von η punktförmigcn Störquellen ausgesandle Störsignale ausgeschaltet werden können, enthält
(n+l) Antennen, wobei /? größer als I und eine ganze Zahl ist und die Antennen ein aus einer durch Störsender gestörten Quelle stammendes Signal geringer Bandbreite und der Mittelfrequenz /Ό empfangen,
Verarbeitungsschaltkreise für die aus den (h+1) Antennen stammenden Signale mit Verstärkungsmittel für die auf /0 zentrierten schmalbandigcn Filter und mit Verzögerungsorganen, die an ihren Ausgängen (n + l) Signale SO, Sl ... Sn in der Form:
SO = S + ftO
45
Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung zur Verbesserung des Signal/Rausch-Abstands der von ( + 1) Antennen empfangenen Signale, deren Rauschanteile zumindest kreuzkorreliert sind, wobei ii eine ganze Zahl darstellt, die größer als I ist. -)()
Es ist bekannt, daß Empfangsvorrichtungen mit (n+1) Antennen gebaut werden können, mit denen ausgehend von durch diese Antennen empfangenen Signalen ein durch eine Quelle bei Vorhandensein von η Störquellen, die das aus der Quelle stammende <-,.-Signal stören, ausgesandtes Nuizsignal rekonstruiert werden kann.
Das Nutzsignal besitzt ein schmales Frequenzband um die Frequenz /0 und kann ein Ultraschall-, radioelektrisches oder anderes Signal sein. b„
Eine solche Vorrichtung ist im ersten Zusatz-Patent 84 165 zum französischen Patent 13 47 221) beschrieben.
Bei dieser Vorrichtung wird jeder Antenne ein Verstärker, ein schmalbandiges Filter, das auf /0 br, zentriert ist, und ein Organ wie beispielsweise eine Verzögerungsleitung nachgeschaltet, mit der der Phasenunterschied zwischen den aus der Sendeqnelle SI =
Sn = S + bn
liefern, wobei S das aus der Quelle stammende Nutzsignal und M), ftl ... hn die von den Störquellen kommenden Störsignale sind, die zumindest kreuzkorreliert sind,
- Verstärkungsregelungsstufen,
- Addierer,
Subtrahierer mit je. einem negativen und einem positiven Eingang,
- Korrelationsmoduln, von denen jeder zwei nichtsymmetrische Eingänge und einen Ausgang besitzt, wobei dererste Eingang ein Signal T und der zweite Eingang ein Signal U empfängt, und der Ausgang des Korrelationsmoduls ein Signal der Form T ■ UT + T- UT liefert, wobei T" ein um
γ zum Signal T phasenverschobenes Signal ist. Sie ist dadurch gekennzeichnet, daß sie
einem Addierer J, der die Summe der verschiedenen Signale SO, SI ...Sn bildet und ein Signal M liefen..
η Siibti ahieicrn 1)1.1)2... Dn, die die Differenz /wischen dem Signal .VO und den Signalen .VI, .S'2 .. . Sn bilden, um Signale zu bilden, die um aus Kaiisch beziehen.
eine Orihonormalisicrungscinhcit Il mil n Kanälen l'l. Γ2 ... ΙΉ zur Vcrarbciliing gemäß der Gra-Iiam-Schmidl-Mclhodc der aus den Siiblrahierern /Jl, Dl . . . Dn stammenden Signale, die ;/ orlhonormalisicrtc Signale 71, 72 ... Tn liefen, wobei
der erste Kanal Il eine Verstärkungsrcgclungsstufe Q\ enthält, die an ihrem Ausgang das normierte Signal 71 liefert,
der Eingang der Vcrstärkungsrcgclungsstiifc· Qi mit dem Ausgang des Subtrahieren /J I verbunden ist,
der zweite Kanal l'l einen Siibtrahicrer D\, einen Korrelationsmodul C\, der dem Subtiahicrcr D\ zugeordnet ist, und eine Vcrstärkungsreglungsstufc Ql enthält, die an ihrem Ausgang das normierte Signal 72 liefert,
der Ausgang des Subtrahierers D 2 mit dem zweiten Eingang des Korrclationsmoduls C\ und mit dem positiven Eingang des Subtrahierers D\ verbunden ist,
der Ausgang des Korrelalionsmoduls Ci, der ein mit Π kreuzkorreliertes Signal liefert, mit dem Minuseingang des Subtrahieren Dl 2 verbunden ist, der ein Signal, das orthogonal zu T1 ist. liefert,
der Eingang der Verstärkungsregelungsstufe Ql mit dem Ausgang des Subtrahierers D\ verbunden ist, welche Stufe Q2 ein orthonormalisiertes Signal 71 liefert,
der p-te Kanal Vp, für ρ gleich einer ganzen Zahl, deren Wert zwischen 2 und η liegen kann.
ordnet sind, sowie eine Vei.slarkungsrcgcluniisslufc enthält, die ('as Signal Tn liefert,
tier Ausgang des Subtrahieren Dn mit den zweiten Eingängen der Koirclationsniodulii Ci, r, und mit dem positiven Eingang des Subliahicrcrs
/Ji, verbunden ist,
der Ausgang des Subtrahieren D'„ ' mit dem positiven Eingang des Subtrahieren D'„ ver-Inindcn ist.
in der Ausgang des Subtrahieren /J" 2 mit dem
positiven liingiing des Subtrahieren D" l verbunden ist.
der Ausgang des Korrclalionsmoduls Cj, der ein mit 7; kicuzkorrclicrles Signal liefert, mit
r, dem negativen Eingang des Subtrahieren D'„
verbunden ist. der ein Signal, das orthogonal zu 7/ ist, liefert,
der Ausgang des Subtrahieren /J"~' mit dem Eingang der Verstärkiingsrcgclimgsslufc Qn verbunden ist, die das orthonormalisierlc Signal
Tn liefert,
die Vcrslärkungsrcgclungsstiifc Q1 mit den ersten Eingängen der (N — I) Korrelalionsmoduln C2 ... C',1 ... Cn verbunden ist, wobei rl alle ganzen Werte von 2 bis /1 annehmen kann,
die Vcrstärkungsregclungsstufc Qk (A kann alle ganzen Werte von 1 bis η — 1 annehmen) mit den ersten Eingängen der n — k Korrelationsmoduln Cj + i ... Cii · · - CU verbunden ist, wo- bei rk alle ganzen Werte von (A +I) bis η an
nehmen kann,
die Verstärkungsregclungsstufe Qn., mit dem ersten Eingang des Korrclationsmoduls C" ' verbunden ist,
r>
— sowie eine Interkorrelationseinheit III enthält, mit
(/>-!) Subtrahierer D\
-D'p
j eine ganze Zahl ist, die alle Werte zwischen 1 und p— 1 annehmen kann, (p — 1) Korrelationsmoduln Cl... CJ P... Cf1, die den (p- 1) Subtrahierern Dp D'p ... Dp""1 zugeordnet sind, und eine Verstärkungsregelungsstufe Qp enthält, die das Signal Tp liefert,
der Ausgang des Subtrahierers Dp mit den zweiten Eingängen der Korrelationsmoduln Cj p und mit dem positiven Eingang des Subtrahierers D^ verbunden ist,
der Ausgang des Subtrahierers DJT1 mit dem positiven Eingang des Subtrahierers Dj, verbunden ist,
der Ausgang des Subtrahieren DfT2 mit dem positiven Eingang des Subtrahieren DJI"1 verbunden ist,
der Ausgang des Korrelationsmoduls Cn, der ein mit 7J kreuzkorreliertes Signal liefert, mit dem negativen Eingang des Subtrahierers DJ, verbunden ist, der ein Signal, das orthogonal zu Tj ist, liefert,
der Ausgang des Subtrahierers D£~' mit dem Eingang der Verstärkungsreglungsstufe Qp verbunden ist, die das orthonormalisierte Signal Tp liefert,
der ;i-lc Kanal Vh [n — 1) Subtrahierer Dj,
D'„... D"~\ wobei j eine ganze Zahl ist, die alle Werte von 1 bis n—l annehmen kann, (n— 1) Korrclationsmoduln Cl„ ... C>„ ... CT1, die den (n- 11 Subtrahierern Dn ... D'„ ... D"„'1 zugewobei η Korrelationsmoduln Cl, C2 ... Cp ... Cn,
die jeweils auf ihrem ersten Eingang das Signal Π, Tl... Tp ... Tn und auf ihrem zweiten
Eingang das Signal Af erhalten, und Ausgangssignale liefern, welche aus den Rauschkomponenten vom Signal M, die mit TI, T2 ... 7p ... Tn kreuzkorreliert sind, bestehen,
-, einem Addierer J', der aus den Ausgangssignalen
dernKorrclationsmoduInCl,C2 ... Cp ... Cn die Summe Σ bildet,
und einem Subtrahicrer D, dessen negativer Eingang mit dem Ausgang des Addierers J' verbunden ist, dessen positiver Eingang das
Signal Af empfangt und dessen Ausgang das Nutzsignal (/1 + I)S liefert.
Die erfindungsgemäßc Vorrichtung kann zur Aus-Schaltung von Störquellcn in allen Ortungssystemen verwendet werden, insbesondere in Sonarorlungssystemen.
Die folgende Beschreibung an Hand der Figuren verdeutlicht die Erfindung und ihre Anwendung,
to Fig. 1 stellt die bekannte Enipfangsvorrichtung mit zwei Antennen dar; die
F i g. 2a, 2b und 2c zeigen erklärende Diagramme für die Arbeitsweise der Empfangsforrichtung gemäß Fig. 1;
F i g. 3 stellt eine herkömmliche Vcrstärkungsrcgelungsstufe dar;
Fig. 4 zeigt die erfindungsgemäße Empfangsvorrichlung mit (n+ 1) Antennen;
Fig. 5 stellt die erfindungsgemäße Empfangsvorrichtung mit drei Antenne;1, dar;
F i g. 6 stellt eine vereinfachte Vcrstäi kungsrcgclungsstufc dar;
F i g. 7zeigteincn vereinfachten Korrelalionsmodul.
In F i g. 1 wurde die bekannte Empfangsvorrichtung mit einem Antennennetz mit zwei Antennen 10 und 20 dargestellt. Diese Vorrichtung ist genauer in der deutschen Patentschrift 2123 826 beschrieben, so daß hier lediglich die zum Verständnis der Erfindung notwendigen Gedanken wieder aufnehmen. In dieser Vorrichtung sind der Antennen 10 ein Verstärker II, ein Filter 12 und eine veränderliche Verzögerungsleitung 13 nachgeschaltcl.
Der Antenne 20 folgen ein Verstärker 21, ein Filter 22 und eine veränderliche Verzögerungsleitung 23.
Die Ausgänge der veränderlichen Verzögerungsleitungen 13 und 23 sind an die Eingänge eines Addierers 14 angeschlossen.
Zur Empfangsvorrichtung gehören ebenfalls ein Subtrahierer 24 mit zwei Eingängen, einem negativen und einem positiven, wobei das auf den negativen Eingang geleitete Signal vom auf den positiven Eingang geschickten Signal abgezogen wird.
Der Ausgang der Verzögerungsleitung 13 ist an den positiven Eingang des Subtrahierers 24 angeschlossen, und der Ausgang der Verzögerungsleitung 23 ist an den negativen Eingang des Subtrahierers 24 angeschlossen.
Der Ausgang des Subtrahierers 24 ist mit dem Eingang einer Verstärkungsregelungsstufe 25 verbunden, die ein Signal T liefert.
Der Ausgang des Addierers 14, der ein Signal U liefert, und der Ausgang der Verstärkungsregelungsstufe sind mit den beiden Eingängen eines Korrelationsmoduls verbunden, dessen Ausgang an den negativen Eingang eines Subtrahierers 26 angeschlossen ist, dessen positiver Eingang mit dem Ausgang des Addierers 14 verbunden ist.
Der Korrelationsmodul enthält einen Phasenschieber 1 mit einem Winkel y; dessen Eingang mit dem ersten Eingang des Korrelationsmoduls verbunden ist, einen ersten und einen zweitenMultiplizierer 2 und 3, deren erster Eingang mit dem Ausgang des Phasenschiebers 1 verbunden ist, und einen dritten und vierten Multiplizierer 4 und 5, deren erster Eingang mit dem ersten Eingang des Korrelationsmoduls verbunden ist. Der zweite Eingang der Multiplizierer 2 und 4 ist mit dem zweiten Eingang des Korrelationsmoduls verbunden. Der Korrelationsmodul enthält auch einen ersten und einen zweiten Integrator 6 und 7 sowie einen Addierer 8.
Der Integrator 6 ist zwischen den Ausgang des Multiplizierers 2 und den zweiten Eingang des Multiplizierers 3 geschaltet.
Der Integrator 7 ist zwischen den Ausgang des Multiplizierers 4 und den zweiten Eingang des Multiplizierers 5 geschaltet
Der Addierer 8 ist an die Ausgänge der Multiplizierer 3 und S angeschlossen.
Der erste Eingang des Korrelationsmoduls wird mit einem Signal T und der zweite Eingang mit einem Signal U beaufschlagt. Am Ausgang des Phasenschiebers I erhält man ein Signal T, das zu T
um -y verschoben ist
Der Multiplizierer 2 führt die Multiplikation U ■ T der Momentampliuide der Signal U und 7" durch und liefert nach der Integration im Integrator 6 das Signal U ■ T'. Das Signal U · T' ist ein Gleichstromsignal oder ein langsam veränderliches Signal, dessen Wert gleich dem Durchschnittswert des Produkts U ■ T' ist. Ebenso erhält man am Ausgang des Integrators 7 das Signal U · T.
Der Multiplizierer 3 liefert das Signal (T'■ UT\ das durch Multiplizierung der Signale T' und UT iu erhalten wird, und der Multiplizierer 5 liefert das Signal (T- ÜT).
Das Ausgangssignal des Addierers 8 besitzt die Form (T- UT) + (T · UT).
Im Subtrahierer 26 wird das Signal
(T-UT') +[T- UT)
vom Signal U abgezogen, und man erhält am Ausgang das Nutzsignal 2 S.
Die Richtwirkungsfunktion des Antennennetzes mit zwei Antennen (Fig. 2a) ist in Fig. 2b dargestellt.
Die Richtcharakteristik stellt die durchschnittliche Amplitude 0 eff (β) dar, mit der durch das Antennennetz ein die Form einer ebenen Welle aufweisendes Signal in Abhängigkeit von der Einlreffrichtung (-) des Signals zur Antennenachse wiedergegeben wird; diese Funktion weist zwei Nullstellen auf.
Für den Fall, daß nach den Verzögerungsleitungen 13 und 23, deren Verzögerung so eingestellt ist, daß der Empfangsbereich in einer bestimmten Richtung liegt, die mit der Antennenachse einen Winkel \ bildet, eine einfache Summe gebildet wird, so erhält man bei maximaler Amplitude ein Signal, das aus der Richtung
a. stammt. Auf diese Weise wird der Kanal «° gebildet. Bei den Filtern 12 und 22 handelt es sich um schmalbandige Filter, die auf eine Frequenz /0 zentriert sind.
Indem auf die Verzögerungen der Verzögerungs-
w leitungen 13 und 23 eingewirkt wird, kann die Empfangsrichtung des Antennennetzes mit zwei Antennen verändert werden.
Das aus einer punktförmigen, im Raum befindlichen Quelle ausgesandte Nutzsignal der Frequenz /0 besitzt die Struktur einer flachen Welle, deren Ausbreitungsrichtung mit der Empfangsrichtung zusammenfallen muß, wenn die besten Empfangsbedingungen hergestellt werden sollen.
Ist diese Koinzidenz hergestellt, so besitzen die
so Signale SO und S1, die am Ausgang der Verzögerungsleitungen 13 und 23 erhalten werden, eine Nutzkomponente derselben Amplitude und derselben Phase der Form:
50 = S + bO
51 = S + b\
Dabei ist S das Nutzsignal, das aus der austrahlenden Quelle stammt, und foO und bi sind Störsignale von Störquellen.
Das Gesagte trifft auf den Fall zu, wo das erwünschte Signal aus einer Richtung kommt, die mit der Richtung a° zusammenfällt
Wenn neben diesem erwünschten Sinai aus der Richtung a° ein Störsignal vorhanden ist, das von einer punktförmigen Quelle aus einer Richtung jP stammt, die von «° verschieden ist, so wird dieses Störsignal durch die Antenne mit einer Amplitude wiedergegeben, die proportional den Wert OJiß) der Richt-
Wirkungsfunktion 0, für β ist. Nun ist aber O1 (/¥)< <).(«).
Es kann sein, daß die Dämpfung nicht ausreicht, um einen störungsfreien Empfang des aus der Richtung *° eintreffenden Signals zu ermöglichen.
Die Empfangsvorrichtung mit zwei Antennen stellt sich auf die aus der Richtung ß° stammende Störung ein, indem sie ihre Interkorrelationskoeffizienten mißt, um die Störung anschließend zu neutralisieren. Bei der Richl wirkung entspricht dies einer Verschiebung einer Nullstelle der Richtcharakteristik bis zum Winkel p.
Die Empfangsvorrichtung mit zwei Antennen löscht vollkommen die Interferenzen, die vollständig iiuf den beiden Antennen korreiierl sind. Darüber hinaus stellt sich die Vorrichtung neu ein, wenn das Störsignal seine Einfallsrichtung ändert und aus einer Richtung τ° kommt, indem die Nullstelle der Richtcharakteristik bis zum Winkel τ verschoben wird.
Die Empfangsvorrichtung sorgt selbst bei Vorhandensein von Störsignalen aus Störquellen, die eine beliebige Raumstruktur aufweisen, für eine optimale Einstellung der Antennennetze und ermöglicht es so, das beste Verhältnis von Signal/Rauschen zu erreichen, das mit einem Antennennetz mit zwei Antennen erreicht werden kann.
Gemäß einer Variante der Empfangsvorrichtung mit zwei Antennen mit veränderlichen Verzögerungsleitungen können auch P untereinander gleiche Empfangsvorrichtungen verwendet werden, die lediglich die beiden Antennen gemeinsam haben und bei denen die Verstärker, die Filter und die nachgeschalteten 2 P Verzögerungsleitungen so eingestellt sind, daß sie jeweils nur eine einzige Empfangsrichtung festlegen, die für jede Vorrichtung anders ist. Auf diese Weise kann man gleichzeitig P Empfangsrichtungen untersuchen.
In Fig. 3 wurde eine herkömmliche automatische Verstärkungsregelungsstufe dargestellt.
Diese Verstärkungsregelungsstufe enthält einen Dividierer 40, der auf einem seiner Eingänge ein erstes Signal χ (I)) empfängt, das durch ein zweites Signal Tx geteilt werden soll, das auf dem zweiten Eingang des Dividierers geleitet wird. Das zweite Signal τχ wird vom ersten Signal durch eine Kette erarbeitet, in der in Serie ein quadratischer Detektor 41, der das Signal x(i)2 liefert, ein Integrator 42 über eine Zeit T, der ein Signal
T2 =
liefert, und ein Quadratwurzelgenerator 43 geschaltet sind, der das zweite Signa! τχ liefert
In Fig. 4 wurde die erfindungsgemäße Empfangsvorrichtung mit (n+1) Antennen RO, Rl... Rn dargestellt, denen jeweils ein Verstärker AO, Al An, ein Filter FO, F 1...Fn und eine veränderliche Verzögerungsleitung LO, Ll ... Ln nachgeschaltet sind
Die Antennen RO, Rl ... Rn sind in gleichen Abständen und auf einer Geraden angeordnet; die Verzögerungen wurden so vorgesehen, daß die Empfangsrichtung mit der Richtung zusammenfällt, aus der das aus einer punktförmigen Quelle stammende Nutzsignal kommt
Am Ausgang der Verzögerungsleitungen erhält man η Signale der Form
50 = S + bö
51 = S + b1
Sn = S + bn
S ist das aus der Quelle stammende Nutzsignal, bO, b I.. .bn sind die von den Störquellen stammenden
ίο Störsignale.
Die Empfangsvorrichtung umfaßt eine Kombinationseinheit I mit einem Addierer J, der die Summe der Signale SO, Sl ... Sn bildet, mit η Subtrahierern Dl D2 ... Dn, die die die Differenz zwischen dem Signal SO und den Signalen Sl, Sl... Sn bilden.
Die Empfangsvorrichtung enthält außerdem eine
Orthonormalisierungseinheit II mit η Kanälen Vl, Vl ... Vn, mit denen die aus den Subtrahierern Dl, Dl... Dn stammenden Signale verarbeitet werden; die Einheit II liefert die η orthonormalisierten Signale Tl,Tl... Tn.
Der erste Kanal Vl enthält eine Verstärkungsregelungsstufe Ql, die an ihrem Ausgang das Signal Tl liefert, wobei der Eingang der Verstärkungsregelungsstufe Q1 an den Ausgang des Subtrahierers DI angeschlossen ist.
Der zweite Kanal Vl enthält einen Subtrahierer D\, einen Korrelationsmodul C\, der dem Subtrahierer D\ zugeordnet ist, und eine Verstärkungsregelungsstufe Ql, die an ihrem Ausgang das Signal Tl liefert
Der Ausgang des Subtrahierers D 2 ist mit dem zweiten Eingang des Korrelationsmoduls C\ und mit dem positiven Eingang des Subtrahierers D\ verbunden.
Der Ausgang des Korrelationsmoduls C\ ist mit dem negativen Eingang des Subtrahierers D\ verbunden.
Der p-te Kanal VO, wobei ρ eine ganze Zahl ist, die alle Werte von 2 bis η annehmen kann, enthält (p-1) Subtrahierer D),... Dj ... DJ"1, wobei j eine ganze Zahl ist, die alle Werte von 1 bis ρ — 1 annehmen kann, (p-1) Korrelationsmoduln Cj,... Cj ... CJ"1, die den (p-1) Subtrahierern Dj,... Dj... DJ"! zugeordnet sind, sowie eine Verstärkungsregelungsstufe Qp, die das Signal Tp liefert.
Der Ausgang des Subtrahierers Dp ist an den ersten Eingang des Korrelationsmoduls C'p und an den positiven Eingang des Subtrahierers D^n angeschlossen.
Der Ausgang des Subtrahierers Di p~x ist mit dem
positiven Eingang des Subtrahierers D^ verbunden.
Der Ausgang des Subtrahierers DJ"2 ist mit dem
positiven Eingang des Subtrahierers DJ"1 verbunden.
Der Ausgang des Korrelationsmoduls Op ist an den negativen Eingang des Subtrahierers Dj, angeschlossen.
Der Ausgang des Subtrahierers DJ"1 ist mit dem
Eingang der Verstärkungsreglungsstufe Q ρ verbunden.
Der «-te Kanal Vn enthält n—1 Subtrahierer
Dn ... Dj ... DJ"1, wobei j eine ganze Zahl ist, die alle Werte von 1 bis n —1 annehmen kann, (n—l) KorrelationsmodulnCn... On... Cü^diedenfn— 1) Subtrahierern Dn ... Di... Dn"1 zugeordnet sind, sowie eine Verstärkungsreglungsstufe Qn, die das Signal Tn liefert
Der Ausgang des Subtrahierers D π ist mit den zweiten Eingängen der Korrelationsmoduln On und mit dem positiven Eingang des Subtrahierers Dn verbunden.
Der Ausgang des Subtrahierers D'„ ' ist mit dem positiven Eingang des Subtrahierers D'„ verbunden.
Der Ausgang des Subtrahierers D"„'2 ist mit dem positiven Eingang des Subtrahierers Du"1 verbunden.
Der Ausgang des Korreiationsmoduls C'„ ist an den negativen Eingang des Subtrahierers /),' angeschlossen.
Der Ausgang des Sublrahierers DJJ"1 ist an den Eingang der Verstärkungsregelungsstufe Qn angeschlossen.
Die Verstärkungsregelungsstufe Q1 ist mit den ersten Eingängen der «— 1 Korrelationsmoduln C\ ... C'rt ... C), verbunden, wobei rl alle ganzen Werte von 2 bis η annehmen kann.
Die Verstärkungsregelungsslufe Qk {k kann alle ganzen Werte von 1 bis n— 1 annehmen) ist mit den ersten Eingängen der n-k Korrelationsmoduln C*+, ... Ck rk ... C* verbunden, wobei rk alle ganzen Werte von k + 1 bis η annehmen kann.
Die Verstärkungsregelungsstufe Q{n — 1) ist mit dem ersten Eingang des Korrelationsmoduls C""1 verbunden.
Darüber hinaus enthält die Empfangsvorriehtung eine Interkorrelationseinheit III mit η Korrelationsmoduln Cl, Cl... Cp ... Cn, die jeweils auf ihrem ersten Eingang das Signal Tl, Tl ... Tp ... Tn und auf ihrem zweiten Eingang das Signal M erhalten, mit einem Addierer J', der die Summe der AusgangssignaledernKorrelationsmodulnCl,C2.. .Cp.. .Cn bildet, und mit einem Subtrahierer D, dessen negativer Eingang mit dem Ausgang des Addierers J' verbunden ist, dessen positiver Eingang das Signal M empfängt und dessen Ausgang das Nutzsignal (n+l)S liefert.
Mit Hilfe der erfindungsgemäßen Vorrichtung können η Nullstellen der Richtcharakteristik des Antennennetzes mit (n+I) Antennen verschoben werden und so die von n punktförmigen Störquellen stammenden Störsignale neutralisiert werden. Bei aus eine beliebige räumliche Struktur aufweisenden Störquellen stammenden Störsignalen sorgt die erfindungsgemäße Vorrichtung für eine optimale Antenneneinstellung und ermöglicht es, das beste Verhältnis Signal/Rauschen zu erhalten, das mit einem Antennennetz mit (n+1) Antennen erzielt werden kann.
Fig. 5 zeigt die erfindungsgemäße Empfangsvorriehtung mit drei Antennen, wobei auf jede Antenne J?0, Al, jR2 ein Verstärker AO, Al bzw. Al, ein auf eine Frequenz /0 zentriertes Filter FO, Fl bzw. Fl und eine veränderliche Verzögerungsleitung LO, Ll bzw. Ll folgen.
Die Verzögerungsleitungen LO, Ll, Ll liefern an ihren Ausgängen drei Signale SO, Sl, S2 der Form
50 = S + b0
51 = S + bl
52 = S + b2
Dabei ist S das aus der Quelle stammende Nutzsignal und b0, bl, bl sind die von der Störquelle stammenden Störsignale.
Die Empfangsvorriehtung enthält einen Addierer J, der die Summe der drei Signale SO, Sl, S2 bildet, sowie zwei Subtrahierer Dl und Dl, die die Differenz zwischen dem Signal SO und den Signalen S1 und S2 herstellen.
Der Ausgang des Subtrahierers Dl führt zum Eingang einer Verstärkungsregelungsstufe Ql, der Ausgang von Ql zu den ersten Eingängen eines Korrelationsmoduls Cl und eines Korrelationsmo-Der Ausgang des Subtrahierers Dl Führt zum
zweiten Eingang des Korrelationsmoduls C\ und zum
positiven Eingang eines Subtrahierers D\, der negative Eingang des Subtrahierers Dl 2 ist mit dem Ausgang des
j Korrelationsmoduls C\ vei bunden.
Der Ausgang des Subtrahierers D] ist mit dem Eingang einer Verslärkungsregelungsstufe Ql verbunden, deren Ausgang zum ersten Eingang eines Korrelationsmoduls Cl führt.
κι Die zweiten Eingänge der Koi relationsmoduln Cl und Cl sind an den Ausgang des Addierers J angeschlossen. Die Ausgänge dei Korrelationsmoduln C1 und Cl sind mit den Eingängen eines Addierers ]' verbunden, dessen Ausgang zum negativen Eingang
eines Subtrahieren D führt.
Der positive Eingang des Subtrahierers D ist mit
dem Ausgang des Addierers J verbunden, und der Ausgang des Subtrahierers D liefert das Nutzsignal 3 S.
Die erfindungsgemäße Empfangsvorriehtung mit drei Antennen enthält also nach den Verzögerungsleitungen zweier Verstärkungsregelungsstufen, drei Korrelationsmoduln, zwei Addierer und vier Subtrahierer.
Die Empfangsvorriehtung mit drei Antennen, wie sie in der deutschen Patentschrift 21 29 421 beschrieben wird, enthält dagegen einen Phasenschieber, drei Addierer, fünf Subtrahierer, sechs Verstärkungsregelungsstufen, zwei Korrelationsmoduln mit gemeinsamem Addierer.
Die erfindungsgemäße Empfangsvorriehtung mit drei Antennen ermöglicht also eine Ersparnis von vier Verstärkungsregelungsstufen, einem Subtrahierer und einem Phasenschieber, benötigt jedoch ein Korrelationsmodul zusätzlich.
Da Quadratwurzelgenerator, Quadratdetektoren, Multiplizierer und Dividierer Hardware-Vorrichtungen wesentlich höherer Kompliziertheit sind als Summierer und Subtrahierer, ist ersichtlich, daß ein Korrelationsmodul wesentlich weniger Hardware darstellt, als vier Verstärkungsregelungsstufen, so daß die erfindungsgemäße Empfangsvorriehtung mit drei Antennen und noch viel mehr die erfindungsgemäße Vorrichtung mit η +1 Antennen, eine Verbesserung in bezug auf die Vorrichtung mit drei Antennen gemäß der deutschen Patentschrift 2129 421 darstellt.
Für den Fall von Gaußschen Störungen ist es möglich, in der erfindungsgemäßen Empfangsvorriehtung die Verstärkungsregelungsstufen und die Korrelationsmoduln zu vereinfachen und deren Hardware-Umfang zu verringern.
In Fig. 6 wird eine vereinfachte automatische Verstärkungsregelungsstufe dargestellt, die in der erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtung bei Gaußschen Störungen verwendet werden kann.
Die vereinfachte Verstärkungsregelungsstufe enthält einen Dividierer 40', der an einem Eingang ein erstes Signal x(t) empfangt und auf einem zweiten Eingang ein zweites Signal, das aus dem ersten durch einen Lineardetektor 41' mit nachfolgendem Integrator 42' erarbeitet wurde.
In F i g. 7 wird ein vereinfachter Korrelationsmodul dargestellt, der in der erfindungsgemäßen Empfangsvorriehtung verwendet werden kann, wenn es sich bei den Störsignalen um Gaußsche Signale handelt.
Der vereinfachte Korrelationsmodul enthält dieselben Elemente wie der in der Fig. 1 gezeigte Korrelationsmodul mit Ausnahme des ersten und dritten MultiDlizierers. die durch Umschalter!' und 4'
ersetzt werden und die zwei vor einem der Eingänge jedes Umschalters so angeordnete Begrenzer 2" und 4" aufweisen, daß die aus dem ersten Eingang des Korrelationsmoduls rammenden analogen Signale begrenzt werden. Die Begrenzer setzen diese analogen Signale in binäre Signale um, die das Vorzeichen der analogen Signale repräsentieren.
Der vereinfachte Korrelationsmodul enthät wie der in F i g. 1 gezeigte Korrelationsmodul die beiden Multiplizierer 3 und 5, die beiden Integratoren 6 und 7, den Phasenschieber 1 mit dem Winkel -S- und den
Addierer 8.
Anstatt veränderliche Verzögerungsleitungen in den erfindungsgemäßen Empfangsvorrichtungen zu ver-
wenden, können auch P unter sich gleichartig Empfangsvorrichtungen verwendet werden, die untei einander lediglich die (n + 1) Antennen und die diese: folgenden Verstärker und Filter gemeinsam habei und deren Verzögerungsleitungen auf feste Wert eingestellt sind, die für jede Vorrichtung unterschied Hch sind, so daß P unterschiedliche Empfangsrichtun gen bearbeitet werden können.
Auch können die η f 1 Antennen so auf beliebig
ig Weise angeordnet werden, wenn die veränderliche] Verzögerungsleitungen so eingestellt sind, daß die au einer gegebenen Richtung einfallenden Signale mi einem Maximum an Empfindlichkeit empfangen wei den sollen.
Hierzu 5 Blatt Zeichnungen

Claims (1)

Patentansprüche:
1. Vorrichtung zur Verbesserung des Signal/ Rausch-Abstands der von (n f I) Antennen enip- -, faiigenen Signale, deren RauschaiHcile mindestens kreuzkorreliert sind, mit
(n f I) Anteilen, wobei η größer als 1 und eine ganze Zahl ist und die Antennen ein aus einer durch Störsender gestörten Quelle stammendes '" Signal geringer Bandbreite und der Mitlelfrequcnz /0 empfangen,
Verarbeitungsschaltkrcisen für die aus den (η + 1) Antennen stammenden Signale mit Verstärkungsmitteln für die auf /0 zentrierten '' schinalbandigcn Filter und mit Verzögern ngso.rganen, die an ihren Ausgängen (n + 1) Signylc SO, Sl ... Sn der Form
50 = S + h0 2»
51 = S + hl Sn = S +hn
liefern, wobei S das aus der Quelle stammende Nutzsignal und ftO, b\ ...bn die von den 2l Störquellen kommenden Störsignale sind, die zumindest kreuzkorreliert sind,
Vcrstärkungsregelungsstufcn,
Addierern,
Subtrahierern mit jeeinem negativen und einem positiven Eingang,
Korrelationsmoduln, von denen jeder zwei nichtsymmetrische Eingänge und einen Ausgang besitzt, wobei der erste Eingang ein Signal T und der zweite Eingang ein Signal U J> empfängt und der Ausgang des Korrelalionsmodulsein Signal der Form T ■ VT + T ■ VT
liefert, wobei T' ein um 4- zum Signal T phasen verschobenes Signal ist, dadurch gekennzeichnet, daß sie
eine Kombiniereinheil (1) mit
einem Addierer (J), der die Summe der verschiedenen Signale SO, SI ... Sn bildet A~' und ein Signal M liefert,
/i Subtrahierern (Dl, Dl ... Dn), die die Differenz zwischen dem Signal SO und den Signalen SI, S2 ... Sh bilden, um Signale zu bilden, die nur aus Kauschen bestehen, '"
eine Orthonormalisicrungscinheit (I I) mit η Kanälen (V\SV1... Vn) zur Verarbeitung gemäß der Graham-Schmidl-Mcthode der aus den Subtrahicrern (Dl, Dl... Dn) stammenden r> Signale, die η orthonormalisierte Signale Tl, Tl... Tn liefert, wobei
der erste Kanal (Vi) eine Verstärkungsrcgelungsstufe (Ql) enthält, die an ihrem mi Ausgang das normierte Signal T\ liefert, der liingang der Vcrstärkungsregelungsstufe (Q I) mit dem Ausgang des Subtrahierers (D 1) verbunden ist,
der zweite Kanal (Vl) einen Subtrahierer (,-, (D\), einen Kurrelalionsmodul (Cj), der dem Subtrahierer (D\) zugeordnet ist, und eine YcrsiärkungsregeSuRgsstufc (Ql) enthält, die an ihrem Ausgang das normierte Signal Tl liefert,
der Ausgang des Subtrahierers (Dl) mit dem zweiten Eingang des Korrelationsmoduls (C\) und mit dem positiven Eingang des Subtrahierens (Di) verbunden ist,
der Ausgang des Korrelationsmoduls (C\), der ein mit 7Ί kreuzkorreliertes Signal liefert, mit dem Minuscingang des Subtrahierers (D\) verbunden ist, der ein Signal, das orthogonal zu TI ist, liefert,
der Eingang der Verstärkungsregelungsstufc (Ql) mit dem Ausgang des Subtrahierers (D;) verbunden ist, welche Stufe (Q 1) ein orthonormalisiertes Signal Tl liefert,
der p-te Kanal <Vp), für ρ gleich einer ganzen Zahl, deren Wert zwischen 2 und n liegen kann, (p- 1) Subtrahierer (D|,.. Dj,.. .DJT1), wobei / eine ganze Zahl ist, die alle Werte zwischen f bis p— 1 annehmen kann, (p—l) Korrelationsmoduln (C, ... C. ... C£~'), die den (p- 1) Subtrahierern (D),... D^... DJ ') zugeordnet sind, und eine Verstärkungsregelungsstufe (Qp) enthält, die das Signal Tp liefert,
der Ausgang des Subtrahierers (Dj;) mit den zweiten Eingängen der Korrelationsmoduln (C'p) und mit dem positiven Eingang des Subtrahierers (D],) verbunden ist,
der Ausgang des Subtrahierers (DJ,"1) mit dem positiven Eingang des Subtrahierers (Dj) verbunden ist,
der Ausgang des Subtrahierers (DJT2) mit dem positiven Eingang des Subtrahierers (Df"1 (verbunden ist,
der Ausgang des Korrelationsmoduls (€{,), der ein mit Tj kreuzkorreliertes Signal liefert, mit dem negativen Eingang des Subtrahicrcrs (OJ1) verbunden ist, der ein Signal, das orthogonal zu Tj ist, liefert,
der Ausgang des Subtrahierers (D*~l) mit dem Eingang der Verstärkungsregelungsstufe (Qp) verbunden ist, die das orthonormalisierte Signal Tp liefert,
der /i-le Kanal (Hi) η — I Subtrahierer (Di ... D'„ ... D"~'), wobei j eine ganze Zahl, die alle Werte von I bis n — 1 annehmen kann, (n — I) Korrelationsmoduln (Cl... C>,... C"), die den (»i-l) Subtrahierern (Dl n ... D'„ ... Dl ') zugeordnet sind, sowie eine Verstärkungsregelungsstufe (Qn) enthält, die das Signal Tn liefert,
der Ausgang des Subtrahierers (Dn) mit den zweiten Eingängen der Korrelationsmoduln (Ci) und mit dem positiven Eingang des Subtrahierers (D]1) verbunden ist,
der Ausgang des Subtrahierers (Di"') mit dem positiven Eingang des Subtrahierers (Di) verbunden ist,
der Ausgang des Subtrahierers (DJJ' 2) mit dem positiven Eingang des Subtrahieren (Dl ') verbunden ist,
der Ausgang des Korrclationsmoduls (Ci), der ein mit T/ kreuzkorrclicrtcs Signal liefert, mit dem negativen Eingang des Subtrahierers (Di) verbunden ist, die ein Signal, das orthogonal zu Tj ist, liefert,
der Ausgang des Subtrahierers (DJ"1) mit
dem Eingaiigder Verslarkungsregclungsstufe [Qn) verbunden ist, die das orlhonormalisierle Signal Tn liefert,
die Verstärkungsrcgelunussiufe [Ql) mit den ersten Eingängen der (ii - I) ÜCorrelalionsmoduln (Ci ... Ci ... Ci) verbunden ist, wobei r I alle ganzen Werte von 2 bis η annimmt,
die Verslärkungsrcgelungsstufe [Qk) (A* kann alle ganzen Werte von 1 bis n—l annehmen) mit den ersten Eingängen der in — k) Korrclalionsmoduln (Cj: t| ... C'Ä-.. Ci) verbunden ist, wobei rk alle ganzen Werte von [k + I) bis η annehmen kann,
die Vcrstärkiingsrcgelungsslufe [Q„.,) mit dem Eingang des Korrclalionsnioduls (C" ') verbunden ist,
sowie eine Intcrkorrclatioiiseinheit (HI) enthält, mit
η Korrelationsmoduln (C 1, Cl... Cp... Cn), die jeweils auf ihrem ersten Eingang das Signal Tl, T2 ... Tp ... Tn und auf ihrem zweiten Eingang das Signal Af erhalten, und Ausgangssignale liefern, welche aus den Rauschkomponenten vom Signal M, die mit Tl, Tl ... Tp ... Tn kreuzkorreliert sind, bestehen,
einem Addierer (J'), der aus den Ausgangssignalcn der π Korrelationsmoduln (Ci, Cl ... Cp ... Cn) die Summe bildet,
und einem Sublrahierer (D), dessen negativer Eingang mit dem Ausgang des Addierers [J') verbunden ist, dessen positiver Eingang das Signal von Af empfang ι und dessen Ausgang das Nutzsignal in+1) S liefert.
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