DE2402903B2

DE2402903B2 - RECEIVER CONSTANTER INCORRECT SIGNAL FREQUENCY FOR FM PULSE COMPRESSION RADAR SYSTEM

Info

Publication number: DE2402903B2
Application number: DE19742402903
Authority: DE
Inventors: Stuart Norman Shenfield Essex Radcliffe (Grossbritannien)
Original assignee: Marconi Co Ltd
Current assignee: BAE Systems Electronics Ltd
Priority date: 1973-01-25
Filing date: 1974-01-22
Publication date: 1976-10-07
Also published as: IT1004785B; FR2215627B1; DE2402903A1; GB1379863A; SE388053B; FR2215627A1

Description

Die Erfindung betrifft einen Empfänger mit konstanter Falschsignalhäiifigkcii für ein FM-Impulskompres- »10ns-Radarsystem mit einem harten Begrenzer, der die empfangenen Impulse auf eine vorbestimmte Amplitude begrenzt, und mit einer frequenzdispersiven Vorrichtung zur Zeitkomprimicrung der empfangenen Impulse.The invention relates to a receiver with constant False signal frequency for an FM pulse compression »10ns radar system with a hard limiter that prevents the received pulses limited to a predetermined amplitude, and with a frequency dispersive device for time compression of the received pulses.

Die Falschsignalhäufigkeit eines Radarsystems, das heißt, der Anteil an ßerciehszellen, in denen irrtümlich cm Ziel angezeigt wird, muß möglichst niedrig gehalten werden, um eine Überbeanspruchung der weiteren Verarbeitungsstufen zu vermeiden. Falschsignale werden durch Störungen oder Rauschen des Systems zusammen nut störungsähnlichen Echosignalen von ausgedehnten Zielen, wie beispielsweise Störflecken, verursacht; die Schwelle für die Ziel-Ermittlung oder ■Feststellung wird jedoch aul statistischer Basis eingestellt. Die Falschsignalhäufigkeit kann deshalb gesteuert werden, indem die Schwelle in Beziehung zu dem mittleren quadratischen Rauschpegel in der Nähe der Bereichszelle, die zu allen Zeiten überprüft wird, gesetzt wird.The false signal frequency of a radar system, that is, the proportion of ciehs cells in which erroneously cm target is displayed must be kept as low as possible in order to avoid overloading the further processing stages. Be false signals due to disturbances or noise of the system together only disturbance-like echo signals from extended targets, such as clutter, caused; the threshold for target determination or ■ Determination is, however, set on a statistical basis. The false signal frequency can therefore be controlled by the threshold in relation to the mean squared noise level near the range cell that is checked at all times, is set.

!:.:> ist bekannt, die sog. Entlernungs-Nebenzipfei durch spektrale Wichtung zu unterdrücken (IEEE Transactions MiIL-M (1%·>) 1 (|anuar) 17 bis 24 und IRF I ransacuons Mll.-b (1%2) 2 (April) Ib2 bis 1b9). Weiterhin ist es bekannt, zwei oder mehr dispersive Vorrichtungen hintereinander zu schalten (DT-OS bo _M 42 040). Firn: solche Anordnung kann auch in einem RadarsNsiem mit FM-Impulskomprcssion verwendet werden.!:.:> is well-known, the so-called. Entlernungs-Sebenzipfei suppressed by spectral weighting (IEEE Transactions MiIL-M (1% ·>) 1 (| anuar) 17 to 24 and IRF I ransacuons Mll.-b (1% 2) 2 (April) Ib2 to 1b9). It is also known to have two or more dispersive To connect devices in series (DT-OS bo _M 42 040). Firn: such an arrangement can also be used in one RadarsNsiem used with FM pulse compression will.

Fs ist schließlich ein Empfänger mit konstanter Falsehsignalhäufigkeil der angegebenen Gattung bekannt (Proceedings of the IFEE. Juni 1972, 735, 73b), so daß die Amplituden der Impulse auf einen bestimmten Wert begrenzt werden, bevor die Signale der Impulskornpression unterworfen werden. Das Ausgangssignal des Begrenzers hat eine nahezu konstante Spitzenam-Dlitude für alle Zellen, und zwar ohne Rücksicht darauf, ob ein Ziel vorliegt oder nicht. Wird dieses Signal unter Verwendung einer angepaßten dispersiven Vorrichtung komprimiert, so erfahren die zufälligen oder stochastischen Bestandteile des Signals keine Zeitkompression. Die Wahrscheinlichkeitsverteilung der Amplitude wird jedoch in hohem Maße auf die des bandbegrenzten Rauschens zurückgeführt. Zielechos darstellende Si gnalbestandteile werden jedoch zeitkomprimiert und erzeugen kurze Impulse, deren Amplitude den mittleren quadratischen Rauschpegel zwischen den Impulsen um einen Faktor übersteigt, der sich D'¹² nähert; hierbei ist D der Dispersionsfaktor des Impulskompressionssystems und wird definiert als das Produkt der Dauer T und der Wobbeibandbreite W des übermittelten Impulses.Finally, a receiver with constant false vision signal of the specified type is known (Proceedings of the IFEE. June 1972, 735, 73b), so that the amplitudes of the pulses are limited to a certain value before the signals are subjected to the pulse compression. The output of the limiter has a nearly constant peak amplitude for all cells, regardless of whether or not there is a target. If this signal is compressed using an adapted dispersive device, the random or stochastic components of the signal do not experience any time compression. However, the probability distribution of the amplitude is largely attributed to that of the band-limited noise. Signal components representing target echoes, however, are time-compressed and produce short pulses, the amplitude of which exceeds the mean squared noise level between the pulses by a factor approaching D ^'12; here D is the dispersion factor of the pulse compression system and is defined as the product of the duration T and the wobble bandwidth W of the transmitted pulse.

Bei diesem bekannten Empfänger enthalt also das sich ersehende Signal eine Spitze, die von einem relativ langen Bereich umgeben ist. in dem das Rauschen unterdrückt ist. Wurde sich nun /ulallig ein zweites, schwächeres Antwortsignal in diesem Zeitraum betinden, so wurde aucn dieses Sigral unterdrückt werden. Dieser Bereich wirü jedoch durch die lieinebsparameter des Empfängers festgelegt, so daß es nicht möglich ist. die gleiche Lange des übermittelten Impulses beizubehalten und gleichzeitig die Zeitspanne auf jeder Seite eines Echoimpuises zu verringern, wahrend der das Hintergrundrauschen unterdrückt ist.In this known receiver so the seen signal contains a peak that is from a relative long area is surrounded. in which the noise is suppressed. Was now / ulallig a second, weaker response signal during this period, so this sigral too would be suppressed. However, this area is defined by the user parameters of the recipient set so that it is not possible is. maintain the same length of the transmitted pulse and at the same time the length of time on each Side of an echo impulse, while the the background noise is suppressed.

Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde. einen Empfänger nut konstanter FalschsignaihaufigKcii der angegebenen Gattung zu schaffen, bei dem sich die Zeitspanne verringern iaßt, wahrend der auf jeder Seite eines Echoimpulses aas Hinlergrundrauschen unterdrückt ist.The invention is therefore based on the object. a recipient with constant false signals often Kcii of the specified genus, in which the Decrease time span while on each side of an echo pulse as background noise is suppressed.

Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß die frequenzdispersive· Vorrichtung in zwei irequenzdispersive Glieder aufgeteilt ist, die je einen Feil der impulskomprimierenden Verzögerung durchführen, und daß der Begrenzer zwischen das erste und das zweite Glied der dispersiven Vorrichtung geschaltet ist.According to the invention, this object is achieved in that the frequency-dispersive device in two ireferenzdispersive members are divided, each one Perform the pulse compressing delay, and that the limiter is connected between the first and second members of the dispersive device is.

Eine der Aufteilung der frequenzdispersiven Vorrichtung in zwei frequenzdispersive Glieder vergleichbare Maßnahme ist bereits in der DT-OS 21 51 4b_J beschrieben. Dabei ist für die Verarbeitung von frequenzmodulierten Signalen die angepaßte Filterung durch cine dispersive Verzögerungsleitung vorgesehen, wobei dem Eingangssignal eine Zeitkompression erteilt wird, bevor es zu der dispersiven Verzögerungsleitung gelangt.One of the division of the frequency dispersive device A comparable measure in two frequency-dispersive terms is already in DT-OS 21 51 4b_J described. The adapted filtering is used for the processing of frequency-modulated signals provided by a dispersive delay line with time compression imparted to the input signal before it gets to the dispersive delay line.

Die mit der Erfindung erzielten Vorteile liegen insbesondere darin, daß die empfangenen Impulse in Stufen vor und nach der harten Begrenzung komprimiert werden, wodurch der Konstrukteur die für die gewünschte Falschsignalhäufigkeit geeignete Integrationsperiode auswählen und dennoch den mit einem wesentlich längeren übertragenen Impuls verbundenen Vorteil ausnutzen kann. Dadurch können weiterhin auch Signale aufgelöst werden, die einen geringeren Abstand voneinander haben, ais dies bei dem System der im Oberbegriff angegebenen Gattung möglich ist. Dieser Empfänger kann also deshalb als Empfänger mit konstanter Falsehsignalhäufigkeil bezeichnet werden. da das Rauschen nicht die Wahrscheinlichkeit ändert, mit der irgendeine willkürlich eingestellte Amplitude in dem verarbeiteten Signal überschritten werden kann.The advantages achieved with the invention are in particular that the received pulses are compressed in stages before and after the hard limitation which allows the designer to select the appropriate integration period for the desired frequency of false signals and still select the one associated with a much longer transmitted pulse Can take advantage of. This allows you to continue too Signals are resolved, which have a smaller distance from each other than this in the system of im Generic term is possible. This recipient can therefore be used as a recipient constant false vision signal are often referred to as a wedge. since the noise does not change the probability with which any arbitrarily set amplitude in the processed signal can be exceeded.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß zur Verringerung der sog. Entfernungs-Nebenzipfel eine Anordnung zur spektralen Wichtung des hartbegrenzten, empfangenen Signals vorgesehen ist.In a preferred embodiment it is provided that to reduce the so-called. Distance-side lobes an arrangement for the spectral weighting of the hard-limited, received signal is provided.

Eine vorteilhafte Weiterbildung sieht vor, daß wenigstens eines der Glieder der frequenzdispersiven Vorrichtung eine Verzögerungsleitung für Oberflächenwellen ist, die als Interdigitalleitung mit kammähnlichen Elektroden auf der gleichen Oberfläche eines Körpers mit piezoelektrischen Eigenschaften ausgebildet ist.An advantageous development provides that at least one of the members of the frequency-dispersive Device is a delay line for surface waves, as an interdigital line with comb-like Electrodes is formed on the same surface of a body with piezoelectric properties.

Die Erfindung wird im folgenden anhand von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf die schematische Zeichnung näher erläutert, die ein Blockschaltbild eines Radarsystems mit einem Empfänger nach der vorliegenden Erfindung darstellt.The invention is illustrated below on the basis of exemplary embodiments with reference to Schematic drawing explained in more detail, which is a block diagram of a radar system with a receiver according to the present invention.

Ein Sender 10 erzeugt auf irgendeine herkömmliche Weise einen frequenzgewobbelten bzw. frequenzmodulierten (mpu!s von relativ langer Dauer wie z. B. 20 μ5. Dieser Impuls wird durch eine Antenne 13 abgestrahlt, der der Impuls über einen Anschiuß-Zirkulaior 12 zugeführt uirü. Die von der Antenne 13 empfangenen Signale werden durch den AnschlulJ-Zirkulator 12 auf einen Empfänger 14 gegeben, in dem der frequcn/inodunerte Impuls zeitkompriiniert und begrenzt wird.A transmitter 10 generates in any conventional manner a frequency swept, or frequency modulated (mpu! S of relatively long duration such. B. 20 μ5. This pulse is radiated by an antenna 13, the uirü supplied to the pulse over a Anschiuß-Zirkulaior 12th The signals received by the antenna 13 are passed through the connection circulator 12 to a receiver 14, in which the frequency-reduced pulse is time-compressed and limited.

Der Sender 10 enthält eine Quelle 16 für Takumpuise. die aiii einen impulsgenerator 18 gegeben werden. Die Ausgangsimpulse des Generators 18 werden auf eine dispersive Vorrichtung oder Verzögerungsleitung 20 gegeben, deren Ausgangssignal die Form eines langen, frequenzgewoDbelien bzw. frequenzmodulierten impulscs hat. Ein Verknüpfungsglied oder eine Torschaltung 22 begrenzt unier der Steuerung der Taktimpulse von uci Quelle Ic die Dauer des frequen/.modulierten Impulses .ml den gewünschten Wert von 20 Mikro.sekunden. The transmitter 10 includes a source 16 for Takumpuise. the aiii a pulse generator 18 are given. the Output pulses from generator 18 are transmitted to a dispersive device or delay line 20 whose output signal is in the form of a long, frequency-swept or frequency-modulated pulse Has. A logic element or gate circuit 22 limits the control of the clock pulses from uci source Ic the duration of the frequen / .modulated Pulse .ml the desired value of 20 microseconds.

Die iO-Mikrosekunden-lmpuise werden dann 111 einem Verstärker 24 verstärkt, wonach ihre Frequenzen in einem Frequenzwandler 26 auf eine Hochfrequenz umgewandelt werden, bevor die Impulse zu dem Anschluß-Zirkulator 12 geführt werden. Der beschriebene Sender verwendet eine passive Impulserzeugung; die Erfindung kann jedoch auch bei einem System verwendet werden, bei dem der übertragene Impuls durch aktive Mittel, wie z. B. durch Anlegen eines Sagezahnimpulses an einen .spannungsgesteuerten Oszillator, erzeugt wird.The OK microsecond impulses then become 111 amplified by an amplifier 24, after which their frequencies in a frequency converter 26 to a high frequency before the pulses are applied to the port circulator 12. The one described Transmitter uses passive pulse generation; however, the invention can also be applied to a system can be used in which the transmitted pulse is activated by active means, e.g. B. by creating a Saw tooth pulse to a voltage controlled oscillator, is produced.

In dem Empfänger 14 wird die Frequenz, zunächst durch einen Frequenzwandler 28 herabgesetzt, wonach in einem Verstärker 30 eine Verstärkung in einem bestimmten Bereich erfolgt. Das Ausgangssignal enthalt Rauschen und allgemeine Störungen, dei.en das reflektierte, frequenzmodulierte Signal überlagert ist. Wird die Begrenzung in dieser Stufe durchgeführt, so würde die Integrationsperiode durch die Dauer des übermittelten Impulses bestimm' werden, wodurch die Falschsignalhäufigkeit festgelegt wird. Zur Vermeidung dieser Einschränkung wird eine zweite dispersive Vorrichtung verwendet, die den empfangenen Impuls vor der Begrenzung zeilkomprimiert. Dabei verringert eine mit dem Ausgang des Verstärkers 30 verbundene dispersive Verzögerungsleitung 32 die Dauer des frequenzmodulierten Impulses von 20 μ5 auf beispielsweise 1 us. Dieses komprimierte Signal wird nun in einem Amplituden- oder Schwellwertbegrenzer 34 »hart« begrenzt und dann in einer dispersiven Verzögerungsleitung 36 nochmals komprimiert. Das Ausgangssignal dieser Verzögerungsleitung enthält nun einen steilen Impuls, der allgemeinen Störgeräuschen oder Hintergrundrauschen überlagert ist, wobei der Rausch- oder Störpegel in der unmittelbaren Nähe des Impulses verringert ist.In the receiver 14, the frequency is first Reduced by a frequency converter 28, after which in an amplifier 30 a gain in a specific area takes place. The output signal contains noise and general disturbances, that is reflected, frequency-modulated signal is superimposed. If the limitation is carried out in this stage, then the integration period would be determined by the duration of the transmitted pulse, whereby the False signal frequency is determined. To avoid this limitation, a second is dispersive Device used that line-compresses the received pulse before it is clipped. Reduced in the process a dispersive delay line 32 connected to the output of amplifier 30 has the duration of the frequency-modulated pulse of 20 μ5 on, for example 1 us. This compressed signal is now in an amplitude or threshold value limiter 34 "Hard" limited and then compressed again in a dispersive delay line 36. That The output signal of this delay line now contains a steep impulse, the general noise or background noise is superimposed, with the noise or interference level in the immediate vicinity of the Impulse is reduced.

Bei einem FM-Impulskompressions-Radarsystem wird üblicherweise eine spektrale Wichtung durchgeführt, um die sog. Entfernungs-Nebenzipfel zu verringern: in Anbetracht des Verlustes an Amplitudeninformationen in dem Amplitudenbegrenzer erfolgt im vorliegenden Falle die Wichtung nach der Begrenzung des empfangenen Signals. Bei der dargestellten Ausführungsform wird die Wichtung durch das Filter 38 durchgeführt, das am Ausgang der zweiten dispersiven Verzögerungsleitung 36 ungeordnet ist; als Alternative hierzu ist es möglich, das zur Wichtung verwendete Filter 38 unmittelbar vor die dispersiv e Vorrichtung 36 zu legen; die Signale werden schließlich in üblicher Weise zu einem Gleichrichter 40 geführt und liefern nach geeigneter Verstärkung und Verarbeitung ein Video-Ausgangssignal.On an FM pulse compression radar system a spectral weighting is usually carried out in order to reduce the so-called distance side lobes: In view of the loss of amplitude information in the amplitude limiter, im In the present case, the weighting according to the limitation of the received signal. In the case of the Embodiment, the weighting is carried out by the filter 38, which is located at the output of the second dispersive Delay line 36 is out of order; as an alternative to this it is possible to use that used for weighting To place the filter 38 immediately in front of the dispersive device 36; the signals eventually become more common Way to a rectifier 40 and deliver after appropriate amplification and processing Video output signal.

Zweckmäßigerweise werden die dispersiven Vorrichtungen durch ein Paar von Wandlern oder Umformern auf der Oberfläche eines Körpers mit piezoelektrischen Eigenschaften gebildet. Solche Umformer enthalten ein Paar als Interdigitalleitung wirkende, kammähnliche Elektroden auf einer piezoelektrischen Oberfläche, die entweder die Oberfläche eines piezoelektrischen Körpers, wie z. B. eines Quarzkristall.·;, oder eine piezoelektrische Schicht, beispielsweise Zinkoxid, sein kann die auf einem geeigneten Substrat abgelagert wird.The dispersive devices are expediently implemented by a pair of transducers or converters formed on the surface of a body having piezoelectric properties. Such converters contain a Pair of comb-like electrodes acting as interdigital lines on a piezoelectric surface, the either the surface of a piezoelectric body, such as. B. a quartz crystal. ·;, Or a piezoelectric Layer, for example zinc oxide, can be the deposited on a suitable substrate.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

Patent claims:

1. Receiver with constant false signal frequency for an FM pulse compression radar system with a hard limiter which limits the received pulses to a predetermined amplitude, and with a frequency-dispersive device for time compression of the received pulses, characterized in that the frequency-dispersive device is divided into two frequency-dispersive members (32, 36), which each perform part of the pulse-compressing delay, and that the limiter (34) is connected between the first (32) and the second member (36) of the dispersive device .

2. Receiver according to claim 1, characterized in that an arrangement (38) for the spectral weighting of the hand-limited. Received signal is provided to reduce the so-called distance secondary lobe.

3. Receiver according to one of claims 1 or 2, characterized in that at least one of the Members (32, 36) of the frequency-dispersive device a delay line for surface cells is. as inierdigiiallcitung with comb-like Electrodes formed on the same surface of a body having piezoelectric properties is.

3030th