DE2441871A1 - Pulse doppler radar distance ambiguity solving arrangement - uses reciprocal of sensing frequency for setting value of control cct - Google Patents

Pulse doppler radar distance ambiguity solving arrangement - uses reciprocal of sensing frequency for setting value of control cct

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Abstract

The arrangement for solving the distance ambiguity of a pulse-reproducing radar instrument utilises the sensing period (reciprocal of the sensing frequency) for the setting value of a control circuit. The control deviation is divided by the ambiguity number and is multiplied by a relationship giving the actual sensing period divided by the basic sensing period, and after division by the ambiguity number is utilised for controlling the sensing period. The radar receiver comprises a distance gate followed by a distance discriminator and a controller for the sensing period, so that the target echo pulse remains always in the distance gate.

Description

verfahren zur Auflösung der Mehrdeutigkeit eines Pulsdoppler-Radargerätes n Zusatz zu Patent . ... ... (Aktz.: P 20 40 040.2) Es ist allgemein bekannt, daß bei einem Radargerät für eine eindeutige Messung der Entfernung des zu ortenden Objekts die Impulsperiode T so gewählt werden muß, daß die Laufzeit t des Zielechos immer kleiner ist als die Impulsperiode: # < T (1) Bei manchen Radargeräten, insbesondere bei geschwindigkeitseindeutigen Pulsdoppler-Geräten, ist es oft aus Gründen, die hier nicht erörtert werden sollen, notwendig, die Impulsperiode so klein zu wählen, daß die Bedingung in Gl. (1) verletzt wird. Um trotzdem die Zielentfernung eindeutig bestimmen zu können und um Entfernungsblindionen, die bei Verletzung von Kl. (1) bei einem Gerät auftreten, das nur eine Antenne zum Senden.und Empfangen abwechselnd benutzt, zu vermeiden, sind im Radargerät spezielle !aßnahmen notwendig. Eine derartige !Eßnahme ist z. B. die Verwendung mehrerer Impulsfolgefrequenzen. Ein anderes Verfahren, für das die hier vorgeschlagene Verbesserung gilt, besteht darin, daß, nachdem ein Ziel detektiert worden ist, durch eine Regeleinrichtung die Impulsfolgefrequenz so geändert wird, daß der Zielechoimpuls immer in das Entfernungstor fällt. Aus der momentanen Impulsfolgefrequenz sowie deren zeitlicher Änderung kann die eindeutige Entfernung berechnet werden. Bei diesem Verfahren muß mit abnehmender Zielentfernung die Impulsfolgefrequenz hyperbelartig vergrößert werden. Um einen zu großen Frequenzhub zu vermeiden, kann man, wenn das Ziel um die eindeutige Entfernung, bezogen auf die Ausgangstastfrequenz, sich genähert hat, auf die Ausgangstastfrequenz zurückspringen und wiederum wie oben geschildert regeln. Eine derartige Maßnahme sowie Verbesserungen dazu sind in den DT-OS 2 040 040 und 2 061 533 beschrieben. Eine Realisierung des Verfahrens der Tastfrequenzregelung am Beispiel eines Monopuls-Empfängers ist in Fig. 1 zu sehen, wobei nur das Prinzip dargestellt ist. procedure for resolving the ambiguity of a pulse Doppler radar device n addition to patent. ... ... (Aktz .: P 20 40 040.2) It is common knowledge that in the case of a radar device for a clear measurement of the distance of the to be located Object the pulse period T must be chosen so that the transit time t of the target echo is always smaller than the pulse period: # <T (1) With some radar devices, it is often off, especially with speed-definite pulse Doppler devices For reasons not to be discussed here, the pulse period is necessary so to choose small that the condition in Eq. (1) is violated. To get the target distance anyway to be able to clearly determine and to distance blindness caused by injury of Class (1) occur in a device that has only one antenna for transmitting and receiving used alternately, special measures are necessary in the radar device. Such an eating is z. B. the use of multiple pulse repetition rates. Another method to which the improvement suggested here applies exists in that after a target has been detected by a controller the pulse repetition rate is changed so that the target echo pulse always enters the range gate falls. From the instantaneous pulse repetition frequency and its change over time can the unique distance can be calculated. With this method, it must be decreasing Distance the pulse repetition frequency can be increased hyperbolic. To one To avoid too large a frequency deviation, one can, if the target around the clear distance, based on the output sampling frequency, has approached the output sampling frequency Jump back and regulate again as described above. Such a measure and improvements to this are described in DT-OS 2,040,040 and 2,061,533. A realization of the process of the pulse frequency control using the example of a monopulse receiver can be seen in Fig. 1, only the principle is shown.

Der Sender wird mit Rilfe eines Tastgerätes, das wiederum von dem fT-Oszillator über die Impulszentrale gesteuert wird, moduliert. Der Sendeimpuls gelangt über eine Sende-Empfangsweiche zur Antenne und wird dort abgestrahlt. Der vom Ziel reflektierte Echo impuls wird über die Antenne und die Sende-Empfangsweiche einmal einem normalen Entfernungstor (£ -Kanal), zum anderen einem geteilten Entfernungstor (R-Kanal) zugeführt.The transmitter is with the help of a key device, which in turn is controlled by the fT oscillator is controlled by the pulse center, modulated. The transmission pulse reaches the antenna via a sender / receiver switch and is emitted there. Of the The echo pulse reflected by the target is transmitted via the antenna and the transceiver switch on the one hand a normal distance gate (£ -channel), on the other hand a divided distance gate (R channel) supplied.

Das Signal des -Kanals, das nach einer Filterung mit Hilfe einer automatischen Verstärkungsregelung (AGC) auf einen konstanten Pegel geregelt wird, dient als Referenz für einen R-Diskriminator, dessen zweites Eingangssignal das R-Signal aus dem R-Xanal ist. Die automatische Verstärkungsregelung arbeitet so, daß die Verstärkung des 2 - und des R-Kanals immer die gleiche ist. Das Ausgangssignal des R-Diskrininators ist eine Gleichspannung, deren Amplitude proportional der Ablage des Echoimpulses im Entfernungstor ist (Regelabweichung).The signal of the channel, which after filtering with the help of an automatic Gain control (AGC) is regulated to a constant level, serves as a reference for an R-discriminator whose second input signal is the R-signal from the R-Xanal is. The automatic gain control works in such a way that the gain of the 2 - and the R channel is always the same. The output of the R-Discrinator is a direct voltage, the amplitude of which is proportional to the offset of the echo pulse is in the distance gate (control deviation).

Mit Hilfe eines Reglers verändert das Ausgangssignal des R-Diskriminators die Frequenz des Tastfrequenzoszillators in dem Sinn, daß die Regelabweichung gegen Null geht. In der Impulszentrale werden mit Hilfe des fT-Oszillatorsignals die Sendeimpulse und Entfernungstorimpulse generiert.With the help of a controller, the output signal of the R discriminator changes the frequency of the key frequency oscillator in the sense that the system deviation is against Zero goes. The transmission pulses are generated in the pulse center with the help of the fT oscillator signal and distance gate pulses generated.

Nachteilig an der beschriebenen Schaltung ist 1. daß der Regelkreis nichtlinear ist. In Fig. 2 ist der Zusammenhang zwischen Echo laufzeit und der Impulsperiode für ein mehrdeutig arbeitendes Radargerät dargestellt, wobei die Mehrdeutigkeit n gleich 3 ist. In der oberen Zeile ist die Sendeimpulsfolge, in der 2. Zeile die Empfangsimpulsfolge und in der 3. Zeile die Entfernungstorimpulsfolge dargestellt. Die Ziffern kennzeichnen jeweils zusammengehörige Sende- und Empfangsimpulse.The circuit described is disadvantageous 1. that the control loop is non-linear. In Fig. 2, the relationship between echo transit time is and the pulse period for an ambiguously operating radar device, where the ambiguity n is 3. In the upper line is the transmission pulse sequence, in the 2nd line the receive pulse train and in the 3rd line the distance gate pulse train shown. The digits identify associated transmit and receive pulses.

Es gilt für die Echolaufzeit # bei einer Mehrdeutigkeit n=3 # = 3 T - ts - #t (1) mit ts = Lage des Entfernungstorimpulses, bezogen auf den folgenden Sendeimpuls = = Regelabweichung und T = Impulsperiode (= 1) fT bzw. verallgemeinert 1 # = nT - ts - #t = n # - - ts - #t (2) fT #t ist proportional zur Ausgangsspannung des R-Diskriminators (Regelabweichung). Es soll die Impulsfolgefrequenz fT so geregelt werden, daß #t zu Null wird; für die geänderte Impulsfolgefrequenz fTl soll gelten: 1 # = n - - ts () fT1 Aus den G1. (2) und (3) folgt 1 1 n ( - - - ) + #t = 0 fT1 fT 1 1 #t - - - = - - (4) #t #fT = - fT2 (5) n ( #fT fT1 - fT ). Der gewünschte Zustand ist also erreicht, wenn sich gemäß G1. (5) die Impulsfolgefre quenz um #t fT2 geändert hat. Zwischen Regelabweichung n und erforderlicher Änderung der Stellgröße #fT besteht ein nichtlinearer Zusammenhang, da diese Änderung vom momentanen Wert der Stellgröße abhängig ist. Dieser Nachteil wirkt sich besonders stark aus, wenn sich fT in einem größeren Bereich ändert. It applies to the echo transit time # with an ambiguity n = 3 # = 3 T - ts - #t (1) with ts = position of the distance gate impulse, based on the following Transmission pulse = = control deviation and T = pulse period (= 1) fT or generalized 1 # = nT - ts - #t = n # - - ts - #t (2) fT #t is proportional to the output voltage of the R discriminator (system deviation). The pulse repetition frequency fT should be regulated in this way become that #t becomes zero; for the changed pulse repetition frequency fTl should apply: 1 # = n - - ts () fT1 From the G1. (2) and (3) it follows 1 1 n (- - -) + #t = 0 fT1 fT 1 1 #t - - - = - - (4) #t #fT = - fT2 (5) n (#fT fT1 - fT). The desired state is thus achieved when, according to G1. (5) the pulse repetition rate quenz has changed by #t fT2. Between system deviation n and required change of the manipulated variable #fT there is a non-linear relationship, since this change from current value of the manipulated variable is dependent. This disadvantage is particularly affecting strong when fT changes over a larger range.

2. Gemäß Gl. (4) ist die erforderliche Kreisverstärkung von der Mehrdeutigkeitszahl n abhängig. Wird die n-Abhängigkeit bei der Realisierung des Regelkreises nicht berücksichtigt (s. Fig. t), so ergibt sich ein ungünstiges Regelverhalten. Insbesondere bei einer digitalen Regelung, bei der die kleinste Schrittweite #fT nicht beliebig klein gewählt werden kann, besteht die Gefahr, daß die impulsfolgefrequenz bei der Regelung so stark verändert wird, daß der Zielechoimpuls nicht mehr in das Entfernungstor fällt (Überregelung) und damit das Ziel verloren wird.2. According to Eq. (4) is the required loop gain from the ambiguity number n dependent. If the n-dependency is not used in the implementation of the control loop taken into account (see Fig. t), the result is an unfavorable control behavior. In particular with a digital control where the smallest step size #fT is not arbitrary can be chosen small, there is a risk that the pulse repetition frequency at the regulation is changed so much that the target echo pulse no longer enters the range gate falls (overregulation) and thus the goal is lost.

3. Wird die Impulsfolgefrequenz in einem größeren Bereich geändert, so wirkt sich nachteilig aus, daß die Ausgangsspannung des R-Diskriminators nicht nur von der Lage des Zielechoimpulses in Bezug auf den Entfernungstorimpuls abhängig ist, sondern auch von dar Impulsfolgefrequenz.3. If the pulse repetition frequency is changed over a larger range, so there is a disadvantage that the output voltage of the R discriminator does not only depends on the position of the target echo pulse in relation to the range gate pulse but also from the pulse repetition rate.

Dies hat eine unerwünschte Anderung der Ereisverstärkung des Regelkreises zur Folge. This has an undesirable change in the price gain of the control loop result.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die in Fig, 1 dargestellte bekannte Schaltungsanordnung hinsichtlich der unter den Punkten 1. - 3. genannten Nachteile zu verbessern.The invention is based on the object shown in FIG known circuit arrangement with regard to those mentioned under points 1. - 3. Cons to improve.

Die Lösung dieser Aufgabe gemäß der Erfindung ist den Patentansprüchen entnehmbar und im wesentlichen durch die folgenden drei Punkte charakterisiert.The solution to this problem according to the invention is the claims removable and essentially characterized by the following three points.

a) Ersetzt man in Gl. (4) die Impulsfolgefrequenzen fTt und durch T1 und T, so erhält man (6) 1 '2 Es ist also vorteilhaft, anstelle der Impulsfolgefrequenz die Impulsperiode als Stellgröße zu verändern, so daß der gewünschte lineare Zusammenhang zwischen Änderung der Stellgröße und Regelabweichung vorhanden ist.a) If one replaces in Eq. (4) the pulse repetition rates fTt and thru T1 and T, we get (6) 1 '2 So it's beneficial instead the pulse repetition frequency to change the pulse period as a manipulated variable, so that the Desired linear relationship between the change in the manipulated variable and the control deviation is available.

vielfach weckniäßi b) Die in Fig. 1 dargestellte Schaltung wird/so ergänzt, daß dem R-Diskriminator eine Dividierschaltung nachgeschaltet wird, in der die gemessene Regelabweichung At durch n dividiert wird, so daß die gewünschte Regelgleichung (G1. (6)) auch dann realisiert wird, wenn sich während des Verfolgens eines Ziels die Mehrdeutigkeit durch Rücksprung auf die Ausgangsimpulsfolgefrequenz ändert. many times weckniäßi b) The circuit shown in Fig. 1 is / so added that the R discriminator is followed by a divider circuit, in which the measured system deviation At is divided by n, so that the desired Control equation (eq. (6)) is also realized if during the tracking of a target eliminates the ambiguity by jumping back to the output pulse repetition rate changes.

bildung der c) Eine Weiter# Erfindung besteht darin, daß der Einfluß der Impulsfolgefrequenz auf die gemessene Regelabweichung eliminiert wird, indem das Ausgangssignal des R-Diskriminators, bevor es durch n dividiert wird, mit dem Verhältnis T/To = aktuelle Tastperiode/Grundtastperiode multipliziert wird. formation of c) Another # invention is that the influence the pulse repetition frequency is eliminated on the measured system deviation by the output of the R discriminator before dividing it by n with the Ratio T / To = current sampling period / basic sampling period is multiplied.

Gemäß den Verbesserungen nach a), b) und c) sieht daher der vorgeschlagene Regelkreis im Prinzip entsprechend Figr 3 aus. According to the improvements according to a), b) and c), the proposed Control loop in principle according to FIG.

Claims (6)

PatentansprücheClaims 1. Verfahren zur Auflösung der Entfernungsmehrdeutigkeit eines Pulsdoppler-Radargerätes, bei dem unter Einbeziehung des jeweiligen Radarzieles in die Regelstrecke die Sendeimpulsfolge geregelt wird, nach Patent . .. ... (P 20 40 040.2), dadurch gekennzeichnet, daß als Stellgröße des Regelkreises die Tastperiode (reziproke Tastfrequenz) benutzt wird.1. Procedure for resolving the ambiguity of the range of a pulse Doppler radar device, with the inclusion of the respective radar target in the controlled system the transmission pulse sequence is regulated, according to patent. .. ... (P 20 40 040.2), characterized in that The sampling period (reciprocal sampling frequency) is used as the manipulated variable of the control loop will. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelabweichung (ast) durch die Mehrdeutigkeitszahl (n) dividiert und anschließend zur Regelung der Tastperiode benutzt wird.2. The method according to claim 1, characterized in that the control deviation (ast) divided by the ambiguity number (n) and then used for regulation the duty cycle is used. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelabweichung (#t) mit dem Verhältnis T = aktuelle T0 Tas tperiod e/Grundtastperiode multipliziert und anschließend - ggf. nach zusätzlicher Divison durch die Mehrdeutigkeitszahl (n) - zur Regelung der Tastperiode benutzt wird, 3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the Control deviation (#t) with the ratio T = current T0 key period / basic key period multiplied and then - if necessary after additional division by the ambiguity number (n) - is used to regulate the duty cycle, 4. Anordnungezur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß im Radarempfänger ein Entfernungstor mit nachgeschalteten Entfernungsdiskriminator vorgesehen ist und daß dem Entfernungsdiskriminator ein Regler folgt, der die Tastperiode derart regelt, daß die Zielechoimpulse immer im Entfernungstor verbleiben.4. Order to Implementation of the method according to claim 1, characterized in that in the radar receiver a distance gate with a downstream distance discriminator is provided and that the distance discriminator is followed by a controller which controls the duty cycle in such a way regulates that the target echo pulses always remain in the range gate. 5. Anordnung nach Anspruch 4 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß für die Division durch die Nehrdeutigkeitszahl (n) zwischen dem Entfernungsdiskriminator und dem Regler ein Dividierer eingefügt ist.5. Arrangement according to claim 4 for performing the method according to Claim 2, characterized in that for division by the ambiguity number (n) a divider is inserted between the distance discriminator and the controller is. 6. Anordnung nach Anspruch 4 oder 5 zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 3, dadurch gekennzdichnet, daß für die hlltiplikation dem Entfernungsdiskriminator ein }hltiplizierer nachgeschaltet ist.6. Arrangement according to claim 4 or 5 for performing the method according to claim 3, characterized in that the distance discriminator is used for the secondary multiplication a} multiplier is connected downstream. LeerseiteBlank page
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FR2599853A1 (en) * 1981-05-15 1987-12-11 Thomson Csf METHOD FOR REMOTE AMBIGUE RISE IN PULSE RADAR DOPPLER, DEVICE FOR ITS IMPLEMENTATION AND RADAR COMPRISING SUCH A DEVICE

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DE2040040C3 (en) * 1970-08-12 1979-10-31 Licentia Patent-Verwaltungs-Gmbh, 6000 Frankfurt Pulse Doppler radar device

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