DE2435006A1 - Altering amplification of radar receiver - using amplifier damper altered by output voltage of control generator - Google Patents
Altering amplification of radar receiver - using amplifier damper altered by output voltage of control generatorInfo
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Abstract
Description
"Anordnung zum Ändern der Verstärkung eines Radarempfängers nach 'maßgabe einer vorgegebenen Funktion" Die Erfindung betrifft eine Anordnung zum Ändern der Verstärkung eines Radarempfängers nach maßgabe einer vorgegebenen Funktion (STC-Funktion) der Verstärkung in Abhängigkeit von der Zeit mit Hilfe eines in den Empfänger-Verstärkungszug geschalteten Dämpfungsgliedes, dessen Dämpfung mittels der Ausgangsspannung eines Steuerspannungsgenerators gemäß der STC-Funktion veränderbar ist."Arrangement for changing the gain of a radar receiver according to ' a predetermined function "The invention relates to an arrangement for changing the Amplification of a radar receiver according to a given function (STC function) the gain as a function of time using an in the receiver gain train switched attenuator whose attenuation by means of the output voltage of a Control voltage generator can be changed according to the STC function.
Die Erfindung ist nicht nur bei Impuls-Radarempfängern, sondern auch bei andersartigen, beispielsweise CW-Radarempfängern verwendbar.The invention applies not only to pulse radar receivers, but also can be used with other types of radar, for example CW radar receivers.
Figur 1 zeigt - ohne die Erfindung auf die darin angegebenen entfernungsabhängigen Parameter oder andenfeitig zu beschränken - als ausgezogene Linie in einem Diagramm das Beispiel einer STC-Funktion, bei der die Funktion im Bereich zwischen einer minimalen Ziel entfernung Rmin und einer maximalen Zielentfernung R x proportional R4 verläuft.Figure 1 shows - without the invention on the distance-dependent specified therein Parameters or other limits - as a solid line in a diagram the example of an STC function in which the function is in the range between a minimum target distance Rmin and a maximum target distance R x proportional R4 runs.
max Auf der Ordinate ist hierbei die Dämpfung a und auf der Abszisse die Entfernung R aufgetragen. Die gestrichelt gezeichnete Funktion ist umgekehrt proportional R. max On the ordinate is the damping a and on the abscissa the distance R is plotted. The function shown in dashed lines is reversed proportional to R.
Häufig werden in der Praxis auch Zwisehenwerte dieser Parameter verlangt, beispielsweise eine umgekehrte Proportionalität zu R2 oder R3.In practice, interim values for these parameters are often required, for example an inverse proportionality to R2 or R3.
Mit einer zielentfernungsabhängigen, gemäß der jeweils vorgegebenen STC-Funktion verlaufenden Dämpfung der Empfangssignale eines Radarempfängers lassen sich in der Praxis sehr häufig erst die großen Dynamikschwankungen der Radarempfangssignale ohne die Signalauswertung störende Amplitudenbegrenzung und Phasenverwerfung dieser Signale verarbeiten.With a distance-dependent, according to the specified STC function can be attenuation of the received signals of a radar receiver In practice, it is very often the large dynamic fluctuations in the radar received signals that first become apparent without amplitude limitation and phase distortion which interferes with the signal evaluation Process signals.
Bei einem Primär-Impulsradarempfänger liegen diese Dynamikwerte bei möglichen Ziel entfernungen zwischen 1 und 100 km, bei in diesem Entfernungsbereich erfaßbaren Reflexionsflächen von 1 qm und bei einer größtmöglichen Reflexionsfläche von 100 qm nämlich bei 100 dB, sofern man eine konstante Sendeleistung und eine proportional zu R verlaufenden STC-Funktion voraussetzt, Bei einem lmpulsradarempfänger dient der Zeitpunkt des Sendeimpulses als Ausgangszeitpunkt, in dem die größte Dämpfung gefordert ist, die kurz danach gemäß der gewählten STC-Funlction bis zur gewünschten Minimaldmpfung variiert. In Figur 1 ist diese maximale Dämpfung mit a1 und die Ninimaldämpfung mit a2 bezeichnet.These dynamic values are included with a primary pulse radar receiver possible target distances between 1 and 100 km, with in this distance range detectable reflective surfaces of 1 square meter and with the largest possible reflective surface of 100 square meters namely at 100 dB, provided you have a constant transmission power and requires an STC function that is proportional to R, in the case of a pulse radar receiver the point in time of the transmission pulse serves as the starting point in which the greatest attenuation occurs is required, which shortly thereafter according to the selected STC funlction up to the desired Minimum attenuation varies. In Figure 1, this maximum attenuation is with a1 and the ninimal attenuation denoted by a2.
Bei etwa 0,7 R ist praktisch bereits die Minimaldämpfung max a2 erreicht.At around 0.7 R, the minimum attenuation max a2 is practically already reached.
Die Verstärkungsregelung bei bekannten Anordnungen der einleitend genannten Art erfolgt auf verschiedene Arten: a) Stromaufwärts- und Stromabwärtsregelung mit Hilfe des Basisstromes zumindest einer Transistor-Verstärkerstufe b) regelbare Gegenkopplung in Emitterzweigen von Transistor-Verstärkerstufen, und zwar mittels Kapazitätsdioden, Feldeffekttransistoren oder PIN-Dioden zur Beeinflussung des Gegenkopplungsfaktors.The gain control in known arrangements of the introductory mentioned type takes place in different ways: a) upstream and downstream regulation at least one transistor amplifier stage b) controllable with the aid of the base current Negative coupling in the emitter branches of transistor amplifier stages, namely by means of Capacitance diodes, field effect transistors or PIN diodes to influence the negative feedback factor.
Alle diese bekannten Anordnungen mit den unterschiedlichen Regelmöglichkeiten haben die unerwünschte Nebenerscheinung, daß die Transistorstufen bei der Regelung ihre Impedanzen ändern, so daß es zu Fehlanpassungen und Änderungen, beispielsweise Verschiebungen, der Empfänoer-Vurchlaßkurve kommt.All these known arrangements with the different control options have the undesirable side effect that the transistor stages in the regulation their impedances change, causing mismatches and changes, for example Displacements that come from the receiver void curve.
Der Dänipfungsverlauf solcher Rogelverstärker wird als gegeben hingenommen, wobei zwischen Dämpfung und Regelspannung ein nicht dB-linearer Zusammenhang besteht. Die Regelspannung wird aus Entladekurven von RC-Netzwerken erzeugt, so daß die Dämpfung des Verstärkers den geiYünschten Verlauf hat. Der Abgleich gilt immer nur für eine Funktion und eine Entfernung, teilweise auch nur für eine Pulsfolgefrequenz infolge kapazitiver Kopplung in den RC-Netzwerken.The danish course of such rogel amplifiers is taken for granted, whereby there is a non-dB-linear relationship between attenuation and control voltage. The control voltage is generated from discharge curves of RC networks, so that the attenuation of the amplifier has the desired course. The comparison is only ever valid for one Function and a distance, sometimes only for a pulse repetition rate as a result capacitive coupling in the RC networks.
Ändert sich z. B. die Entfernung, so ändert sich auch die optimale STC-Funktion, wodurch ein Neuabgleich der RC-Netzwerke erforderlich wird. Bei zweikanaligen Anlagen wird zur Erzielung des Verstärkungsgleichlaufs für jeden Kanal ein STC-Generator benötigt.If z. B. the distance, the optimal one also changes STC function, which makes it necessary to recalibrate the RC networks. With two-channel An STC generator is used for each channel to achieve gain synchronization needed.
Bei Änderung der maximalen Entfernung von Impuls zu Impuls muß beim gegenwärtigen Stand der Technik auf einen anderen vorabgeglichenen STC-Generator umgeschaltet werden. Eine moderne Radaranlage benötigt zur optimalen Zielerfassung mehrere STC-Verläufe. Der Aufwand an STC-Generatoren kann somit erheblich werden.When changing the maximum distance from pulse to pulse, the current state of the art to another pre-balanced STC generator be switched. A modern radar system is required for optimal target acquisition several STC courses. The expenditure on STC generators can therefore be considerable.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der einleitend angegebenen Art dahingehend zu verbessern, daß die Erzeugung mehrerer vorwählbarer STC-Funktionen, auch solchen mit verschiedener Anfangsdämpfung, mittels nur eines einzigen STC-Generators möglich ist.The invention is based on the object of an arrangement of the introductory specified type to the effect that the generation of several preselectable STC functions, including those with different initial damping, using just one single STC generator is possible.
Die Erfindung macht von der ihr zugrundeliegenden Erkenntnis Gebrauch, daß für die Verwendbarkeit eines einzigen STC-Generators bei der Erzeugung mehrerer vorgebbarer STC-Funktionen die Bedingung erfüllt sein muß, daß zwischen der die Verstärkung unmittelbar regelnden Spannung und der Ausgangsspannung des Steuerspannungs-Generators ein dB-linearer Zusammenhang besteht.The invention makes use of the knowledge on which it is based, that for the usability of a single STC generator when generating several specifiable STC functions, the condition must be met that between the Gain directly regulating voltage and the output voltage of the control voltage generator there is a dB-linear relationship.
Dementsprechend ist zur Lösung der der Erfindung zugrundeliegenden Aufgabe zwischen den Ausgang des Steuerspannungs-Generators und den Steuereingang des Dämpfungsgliedes ein Linearisierungsnetzwerk geschaltet, das eine möglichst lineare Abhängigkeit der Dämpfungsänderung von der Ausgangsspannung des Steuerspannungs-Generators erzeugt.Accordingly, the solution on which the invention is based is to be achieved Task between the output of the control voltage generator and the control input of the attenuator connected a linearization network, the one possible linear dependence of the change in attenuation on the output voltage of the control voltage generator generated.
Die erfindungsgemäße Maßnahme hat zur Folge, daß eine Änderung der Ausgansspannung des Steuerspannungs-Generators um einen konstanten Betrag immer eine konstante Dämpfungsänderung bewirkt.The measure according to the invention has the consequence that a change in Output voltage of the control voltage generator by a constant amount causes a constant change in attenuation.
Figur 2 zeigt das Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels der Erfindung, soweit es zum Verständnis dieses Beispiels erforderlich ist. Mit HF ist die Eingangsleitung der Eingangsstufe 1 eines Radarempfängers bezeichnet, zu dessen Verstärkungszug die weitere Stufe 2 gehört, an deren Ausgang die Empfangszwischenfrequenz ZF abnehmbar und weiterverarbeitbar sei. In dem Empfänger-Verstärkungszug liegt ein Dämpfungsglied 3, dessen Steuereingang zum Verändern der Dämpfung a mit einer Spannung uR beaufschlagt ist. Diese Spannung ist aus der Ausgangsspannung u5t eines Steuerspannungs-Generators 4 unter Verwendung eines zwischengeschalteten Linearisierungsnetzwerks 5 abgeleitet.Figure 2 shows the block diagram of an embodiment of the invention, as far as is necessary to understand this example. With HF is the input line the input stage 1 of a radar receiver, to its reinforcement train the other stage 2 belongs, at the output of which the reception intermediate frequency ZF can be removed and can be further processed. There is an attenuator in the receiver gain train 3, whose control input applies a voltage uR to change the damping a is. This voltage is derived from the output voltage u5t of a control voltage generator 4 derived using an intermediate linearization network 5.
Im Steuerspannungsgenerator 4 wird die gewünschte Kurvenform der Ausgangsspannung uSt mit Hilfe einer Transis;torschaltung erzeugt, deren Widerstands-Kondensator-Kombinationen maßgeblich für den Kurvenverlauf sind.The desired curve shape of the output voltage is generated in the control voltage generator 4 uSt generated with the help of a transistor circuit, its resistor-capacitor combinations are decisive for the course of the curve.
Figur 3 zeigt drei der möglichen Spannungsverläufe in Abhängigkeit von der Zeit t. Durch eine Begrenzung bei der Spannung UB wird erreicht, daß die Steuerspannung nicht diesen Schwellwert unterschreitet, so daß im Interesse eines günstigen Signal/Rauschverhältnisses bei größeren Zielentfernungen eine Minimaldämpfung nicht überschritten wird.FIG. 3 shows three of the possible voltage profiles as a function from the time t. By limiting the voltage UB it is achieved that the Control voltage does not fall below this threshold value, so that in the interests of one a favorable signal-to-noise ratio at greater target distances, a minimum attenuation is not exceeded.
Das Linearisierungsnetzwerk 5 gewährleistet, daß an seinem Ausgang eine Spannung uR auftritt, die im Sinne der Figur 4 entfernungsabhängige Dämpfungsverläufe bewirkt, die von vorgebbaren, in Figur 4 mit al bis a3 bezeichneten Anfangsdämpfungen in linearer Abhängigkeit von der Entfernung zu einer vorgegebenen Enddämpfung hin absinken. Bei Änderung der maximalen Entfernung wird zweckmäßigerweise der Ausgangsspannung des Steuerspannungsgenerators eine vorwählbare konstante Gleichspannung zuaddiert, wozu dem Linearisierungsnetzwerk 5 eine Spannungsadditionsstufe vorgeschaltet wird.The linearization network 5 ensures that at its output a voltage uR occurs, which in the sense of FIG. 4 is distance-dependent attenuation curves causes the initial attenuations which can be predetermined and are denoted by a1 to a3 in FIG linearly dependent on the distance to a given final attenuation sink. When changing the maximum distance, the output voltage is expediently of the control voltage generator adds a preselectable constant DC voltage, for which purpose the linearization network 5 is preceded by a voltage addition stage.
Diese Spannungsadditionsstufe ist im Blockschaltbild der Figur 5, die eine vorteilhafte Ausführungsform der Erfindung zeigt, mit 6 bezeichnet. Dieses Blockschaltbild enthält außerdem einen Spannungsbegrenzer 7, der die anhand der Figur 3 erläuterte Spannungsbegrenzung auf den Schwellwert UB bewirkt.This voltage addition stage is shown in the block diagram of FIG. which shows an advantageous embodiment of the invention, denoted by 6. This The block diagram also contains a voltage limiter 7, which is based on the Figure 3 causes the voltage limitation to the threshold value UB.
Bei Änderung der maximalen Ziel entfernung kann mittels der Spannungsadditionsstufe 6 eine Gleich.spannung addiert werden, die gemäß Figur 4 zur Folge hat, daß die Dämpfungsverläufe ohne Beeinträchtigung der STC-Funktion parallel verschoben werden.If the maximum target distance is changed, the voltage addition stage 6 a DC voltage are added which, according to FIG. 4, has the consequence that the Attenuation curves can be shifted in parallel without impairing the STC function.
Die Widerstands-Kondensatornetzwerke im Generator 4 müssen so ausgelegt sein, daß beim Beginn einer neuen Empfangsperiode entsprechend Rmin beziehungsweise tmin alle Kondensatoren der Netzwerke entladen sind. Wäre diese Bedingung nicht eingehalten, so würden sich in der neuen Empfangsperiode Anfangsspannungen einstellen, die eine andere Entladefunktion und damit auch einen anderen Dämpfungsverlauf zur Folge haben. Deshalb ist es zweckmäßig, zu Beginn jeder Empfangsperiode das Funktionsnetzwerk zunächst vollständig zu entladen, daran anschließend auf die jeweils vorgegebenen Werte aufzuladen und schließlich nach der vorgegebenen STC-Funktion bis zum begrenzenden Schwellwert UB zu entladen.The resistor-capacitor networks in generator 4 must be designed in this way be that at the beginning of a new reception period corresponding Rmin or tmin all capacitors of the networks are discharged. Would be this If the condition is not met, there would be initial voltages in the new reception period set a different discharge function and thus also a different damping curve have as a consequence. It is therefore advisable to use the Functional network to first discharge completely, then to the respective load given values and finally according to the given STC function to be discharged up to the limiting threshold value UB.
Figur 6 zeigt die Spannungsverläufe im Funktionsgenerator wobei im Zeitintervall tl die Zwangsentladung des Netzwerkes erfolgt, im Zeitintervall t2 die Aufladung des Neztsiserkes, im Zeit intervall t3 die Entladung des Netzwerkes gemäß der STC-Funktion und im Zeitintervall t4 die Spannungsbegrenzung.FIG. 6 shows the voltage curves in the function generator, with im Time interval tl the forced discharge of the network takes place in time interval t2 the charging of the network disaster, in the time interval t3 the discharging of the network according to the STC function and in the time interval t4 the voltage limitation.
Gestrichelt ist in Figur 6 der Spannungsverlauf im Funktion netzwerk wiedergegeben, während die ausgezogen gezeichnete Kurve den Verlauf der Spannung am Eingang des Linearisierungsnetzwerkes darstellt.The voltage curve in the network function is dashed in FIG reproduced, while the solid curve shows the course of the voltage at the input of the linearization network.
Figur 7 stellt das Schaltbild eines vorteilhaften Funktionsnetzwerks mit zugehörigen Netzwerken zur Auf- und Entladung seiner Kondensatoren dar. Diese Kondensatoren sind mit C1 bis C3 bezeichnet, die Potentiometer R1 bis R4 ermöglichen auf einfache Art die Einstellung verschiedener torgebbarer.STC~..;...ts, Funktionsuerläufe. Vorteilhafter Weise sind diese Potentiometer zur Ermöglichung einer vorprogrammierten elektronischen Einstellung durch Abgleichelemente, beispielsweise Feldeffekttransistoren oder PIN-Dioden realisiert.FIG. 7 shows the circuit diagram of an advantageous functional network with associated networks for charging and discharging its capacitors. This Capacitors are labeled C1 to C3, which enable potentiometers R1 to R4 the setting of various gate-controllable.STC ~ ..; ... ts, function relays in a simple manner. These potentiometers are advantageous to enable a preprogrammed electronic setting by adjustment elements, for example Realized field effect transistors or PIN diodes.
Das Dämpfungsglied 3 wird vorteilhafter Weise in Form von T-, 7t- oder überbrückten T-Gliedern mit PIN-Dioden aufgebaut, wodurch während des Ablaufs der STC-Funktion eine Ruchfirkung auf benachbarte Schaltungsteile durch variierende Ein- und Ausgangsimpedanzen des Dämpfungsgliedes vermieden werden kann.The attenuator 3 is advantageously in the form of T-, 7t- or bridged T-links with PIN diodes, which means during the process the STC function has an effect on neighboring circuit parts by varying Input and output impedances of the attenuator can be avoided.
Da zwischen dem Steuerstrom für die PIN-Dioden und ihrer Impedanz kein linearer Zusammenhang besteht, muß die Dämpfung linearisierung auf die Ansteuerseite der PIN-Dioden verlegt werden, so daß eine konstante Spannungsänderung von uR eine bestimmte Dämpfungsänderung des Dämpfungsgliedes 3 zur Folge hat. Es ist nun nicht notwendig, immer bei der maximalen Dämpfung zu beginnen, durch Addition einer Vorspannung kann zwischen zwei Grenzwerten bei jedem beliebigen Dämpfungswert der Dämpfungsablauf beginnen, ohne daß sich die Dämpfung funktion als solche ändert.Because between the control current for the PIN diodes and their impedance If there is no linear relationship, the damping must be linearized on the control side of the PIN diodes are laid, so that a constant voltage change of uR a certain change in attenuation of the attenuator 3 results. It is not now necessary to always start at the maximum damping by adding a preload the damping sequence can be set between two limit values for any damping value begin without the damping function as such changes.
Festziele im Erfassungsbereich einer Radaranlage können kurzfristig zur Ubersteuerung des Radarempfängers führen, wodurch Bewegtziele direkt neben dem Festziel oft nur schlecht oder überhaupt nicht erkannt werden können. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung sind zum Vermeiden dieses Nachteils Auswahlmittel zum Andern der Höhe der vorgewählten konstanten Gleichspannung, die zur Ausgangsspannung des Funktionsgenerators addiert wird, vorgesehen, wobei die Auswahlmittel diese Spannungsänderung während mindestens eines vorgegebenen Zeitintervalls innerhalb des Ablaufs der STC-Funktion ermöglichen. Somit wird für die jeweilige Zeitdauer, innerhalb derer Festzielsignale empfangen werden, die STC-Dämpfung vorübergehend erhöht. Die Amplitude des Einblendimpulses kann konstant oder verschieden vorgegeben sein. Der ursprüngliche STC-Verlauf bleibt auch bei diesen Einblendungen immer erhalten; durch die eingeblendete Zusatzdämpfung wird dieser Verlauf nur unterbrochen beziehungsweise verschoben.Fixed targets in the detection range of a radar system can be used at short notice lead to overdriving of the radar receiver, causing moving targets right next to the Fixed target can often only be recognized poorly or not at all. According to a Developments of the invention are to avoid this disadvantage Means of selection to change the level of the selected constant DC voltage, which is used for the output voltage of the function generator is added, the selection means this Voltage change during at least a predetermined time interval within enable the STC function to run. Thus, for the respective period of time, within which fixed target signals are received, the STC attenuation temporarily elevated. The amplitude of the fade-in pulse can be specified to be constant or different be. The original STC history is always retained with these overlays; this process is only interrupted or respectively interrupted by the superimposed attenuation postponed.
Figur 8 zeigt in analoger Darstellungsweise zu Figur 6 den sich für den Beispielsfall von zwei Einblendungen in den Zeiten t5 und t7 ergebenden Funktionsablauf. Wie man erkennt, ist der STC-Verlauf in den Einblendphasen in diesem Beispielsfall nicht bis zur Maximaldämpfung, sondern nur um einen vorgegebenen Betrag verschoben.FIG. 8 shows in a representation analogous to FIG. 6 the for the example of two fade-ins at times t5 and t7 resulting in a functional sequence. As you can see, the STC curve is in the fade-in phases in this example not up to the maximum attenuation, but only shifted by a specified amount.
Grundsätzlich kann man diese Einblendungen auch im umgekehrten Sinne durchführen, so daß die Dämpfung während der Einblendzeiten um oder auf vorgegebene Werte verringert wird.Basically, these overlays can also be used in the opposite sense perform so that the attenuation during the fade-in times to or at the specified Values is decreased.
Figur 9 zeigt einen besonders vorteilhaften Anwendungsfall der Erfindung bei einem Impuls-Radargerät mit in der Elevation geschwenktem Antennen-Richtdiagramm. Dieses Richtdiagramm soll während des Schwenkens an ein Elevationsgebiet mit der Entfernung R und der Höhe H angepaßt werden, so daß sich in Abhängigkeit vom Elevationswinkel die maximale Zielentfernung von R bis R ändert, Bei dieser Änderung soll sich der max max STC-Verlauf entsprechend R 3 bis R kontinuierlich ändern.FIG. 9 shows a particularly advantageous application of the invention in the case of a pulse radar device with an antenna directional diagram pivoted in elevation. This directional diagram is intended to be in an elevation area with the Distance R and height H can be adjusted so that depending on the elevation angle the maximum target distance from R to R changes. With this change, the max max STC curve continuously change according to R 3 to R.
Mit der Strahlschwenkung ändert sich auch die I-.pulsfolge-Frequenz PRF von z. B. 1 kHz bis 3 kHz.As the beam is swiveled, the pulse train frequency also changes PRF of e.g. B. 1 kHz to 3 kHz.
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DE2435006A DE2435006A1 (en) | 1974-07-20 | 1974-07-20 | Altering amplification of radar receiver - using amplifier damper altered by output voltage of control generator |
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