DE2500877C3

DE2500877C3 - Arrangement for suppressing interference pulses in a pulse Doppler radar receiver

Info

Publication number: DE2500877C3
Application number: DE19752500877
Authority: DE
Inventors: Sigvard Karl Gunnar Göteborg Karlsson (Schweden)
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1974-01-15
Filing date: 1975-01-10
Publication date: 1978-02-16

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Unterdrückung von Störimpulsen im Empfänger eines Impulsdopplerradargerätes mit Quadraturdetektor zur Aufteilung eines aus Impulsen bestehenden Empfangssignals in zwei um 90° phasenverschobene Quadraturkomponenten, vor der Signalverarbeitung in Signalverarbeitungsschaltungen des Empfängers.The invention relates to an arrangement for suppressing interference pulses in the receiver of a Pulse Doppler radar device with quadrature detector for splitting a received signal consisting of pulses into two quadrature components phase-shifted by 90 °, before signal processing in signal processing circuits of the receiver.

Die störenden Impulse, die von dem lmpulsdopplerradar aufgenommen werden, können beispielsweise von einer benachbarten Radarstation herrühren, die auf der gleichen Frequenz arbeite¹., oder von einem Sender für aktive Störung.The interfering pulses which are received from the lmpulsdopplerradar, for example, originate from an adjacent radar station on the same frequency work ^1., Or from a transmitter for active disorder.

Die Schwierigkeiten mit solchen störenden Impulsen werden gewöhnlich durch eine Amplitudenbegrenzung des empfangenen Signals mit nachfolgender Integration gelöst, worauf sich die Zielechos leichter von störenden Impulsen unterscheiden lassen. Diese bekannte Methode reicht dann aus, wenn der Radarempfänger nicht nach dem Impulsdopplerprinzip arbeitet.The difficulties with such interfering pulses are usually caused by an amplitude limitation of the received signal resolved with subsequent integration, whereupon the target echoes are more easily separated from interfering Let impulses be distinguished. This known method is sufficient if the radar receiver does not works according to the pulse Doppler principle.

Damit Bodenechos bei einem Impulsdopplerradar-So that ground echoes in a pulse Doppler radar

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6o empfänger gut unterdrückt werden, müssen die Flanken der Filter im Dopplerradarempfänger steil sein, was jedoch zu einem relativ langen Impulsfunktionsverhalten des Filters führt. Das bedeutet, daß durch den Einfluß des Dopplerfilters auch ein kurzer, störender Impuls zeitlich gedehnt wird. Der störende Impuls wird somit durch diese Amplitudenbegrenzung nicht genügend unterdrückt. If the receiver is well suppressed, the edges of the filters in the Doppler radar receiver must be steep, which, however, leads to a relatively long impulse function behavior of the filter. This means that a short, disruptive pulse is also stretched over time due to the influence of the Doppler filter. The interfering pulse is therefore not sufficiently suppressed by this amplitude limitation.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit welcher diese Nachteile vermieden werden.The invention is based on the object of creating an arrangement of the type described above, with which these disadvantages are avoided.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Amplitudenformer, welcher aus den zwei Quadraturkomponenten des Empfangssignals, gegebenenfalls nach Filterung, der Amplitude des Empfangssignals entsprechende Vergleichsimpulse bildet, durch einen Vergleichsimpulsverzögerer, welcher die Vergleichsimpulse um eine Zeit gleich einem Zeitabschnitt zwischen zwei Radarimpulsen verzögert, und einen Komparator, welcher die Amplitude eines verzögerten Vergleichsimpulses mit derjenigen eines Vergleichsimpulses vergleicht, und durch Einrichtungen, welche bei der fortgesetzten Signalverarbeitung die entsprechenden QuaoVaturkomponenten durch die um den genannten Zeitabschnitt früher auftretenden Quadraturkomponenten ersetzen, wenn beim Vergleich der Amplituden die Bedingung erfüllt ist, daß der Quotient der Amplitude des unverzögerten Vergleichsimpulses und der Amplitude des verzögerten Vergleichsimpulses einen gewählten Wert überschreitet.According to the invention, this object is achieved by an amplitude shaper which is composed of the two Quadrature components of the received signal, if necessary after filtering, forms comparison pulses corresponding to the amplitude of the received signal a comparison pulse delay, which the comparison pulses by a time equal to a time segment delayed between two radar pulses, and a comparator, which determines the amplitude of a delayed Compares comparison pulse with that of a comparison pulse, and by devices which at the continued signal processing the corresponding QuaoVature components through the to the named Replace quadrature components that occur earlier when comparing the amplitudes the condition is met that the quotient of the amplitude of the undelayed comparison pulse and the amplitude of the delayed comparison pulse exceeds a selected value.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 4.Expedient developments of the invention emerge from claims 2 to 4.

Gemäß der Erfindung wird der zeitliche, charakteristische Unterschied zwischen einem störenden Impuls und den Amplitudenschwankungen eines Zielechos ausgenutzt. Bei einem Erkennungsradar beispielsweise variiert die Amplitude des Zielechos hauptsächlich entsprechend dem Strahlungsdiagramm der Antenne, während die Amplitude des störenden Impulses innerhalb eines Impulsintervalls des Radars von Null bis auf ihren Maximalwert ansteigen kann.According to the invention, the time characteristic difference between an interfering pulse and the amplitude fluctuations of a target echo are exploited. In the case of a detection radar, for example the amplitude of the target echo varies mainly according to the radiation pattern of the antenna, while the amplitude of the interfering pulse is within a pulse interval of the radar from zero to can increase to their maximum value.

Ein störender Impuls, der von der erfindungsgemäßen Anordnung erfaßt ist, wird durch ein vorhergehendes Signal ersetzt, wodurch verhindert wird, daß der störende Impuls — im Gegensatz zur bekannten Lösung — der weiteren Signalverarbeitung, unter anderem der Filterung in den Dopplerfiltern, zugeführt wird. Andernfalls würde die Dopplerfilterung, wie oben erwähnt, dem Störimpuls einen solchen Charakter vermitteln, daß bei seiner Unterscheidung vom Zielecho Schwierigkeiten auftreten könnten.A disturbing impulse, which is detected by the arrangement according to the invention, is replaced by a preceding one Replaced signal, which prevents the interfering pulse - in contrast to the known solution - Is fed to further signal processing, including filtering in the Doppler filters. Otherwise, as mentioned above, the Doppler filtering would give the interference pulse such a character convey that difficulties may arise in distinguishing it from the target echo.

Die ausführlichere Erläuterung der Erfindung erfolgt unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung dargestellte Blockschaltbild einer Ausführungsform.The invention is explained in more detail with reference to that shown in the drawing Block diagram of an embodiment.

Die erfindungsgemäße Anordnung, im folgenden Störimpulsunterdrücker bezeichnet, gehört zur Signalverarbeitungseinheit eines Impulsdopplerradarempfängers. Die Signalverarbeitung, die im Empfänger vor und nach dem Störimpulsunterdrücker erfolgt, wird hier nicht im einzelnen beschrieben, da sie auf verschiedene an sich bekannte Weise vorgenommen werden kann. Es soll nur kurz erwähnt werden, daß im Radarempfänger das Eingangssignal auf eine niedrigere Frequenz umgesetzt und verstärkt wird und daß durch Phasenerfassung in einem nicht gezeigten Quadratur- oder Querdetektor gegenüber zwei Bezugssignalen mit 90° Phasenverschiebung bipolare Videosignale gebildet werden. Hierdurch erhält man bekanntlich zweiThe arrangement according to the invention, hereinafter referred to as interference pulse suppressor, belongs to the signal processing unit a pulse Doppler radar receiver. The signal processing that takes place in the receiver before and after the glitch canceller is not described here in detail, as it is based on different can be made known per se. It should only be mentioned briefly that in the radar receiver the input signal is converted to a lower frequency and amplified and that by phase detection in a quadrature or transverse detector (not shown) with respect to two reference signals at 90 ° Phase shift bipolar video signals are formed. This gives you two, as is well known

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gegeneinander um 90° phasenverschobene, sogenannte Quadraturkomponenten /und Q. die in zwei getrennten Kanälen weiterverarbeitet werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine digitale Technik vorgesehen, die Quadraturkomponenten / und Q werden durch einen Analog-Digital-Wandler auf an sich bekannter Weise in digitale Quadraturkomponenten / bzw. q umgewandelt In der Praxis erfolgt die Kanaltrennung mit Vorteil so, daß die Signalverarbeitung der digitalisierten Quadraturkomponenten / und q zeitlich >o unterteilt abwechselnd in den gleichen Schaltungen erfolgt, so daß die Anzahl der benötigten Schaltungen klein bleibt Zur einfacheren Beschreibung werden jedoch in dem gezeigten Beispiel die Quadraturkomponenten /und q in je einem Kanal gleichzeitig verarbeitet. >5 so-called quadrature components / and Q. which are phase-shifted by 90 ° with respect to one another and are further processed in two separate channels. In the exemplary embodiment shown, a digital technique is provided, the quadrature components / and Q are converted into digital quadrature components / or q by an analog-to-digital converter in a manner known per se However carried quadrature components and / q time> o divided alternately in the same circuits, so that the number of required circuits is small For convenience of description, in the example shown, the quadrature components / q and simultaneously processed in a respective channel. > 5

Der Störimpuisunterdrücker ist im Ausführungsbeispiel an jeden Kanal hinter einem an sich bekannten digitalen Filter t bzw. Γ angeschlossen. Der Störimpuisunterdrücker enthält einen Schalter 4 bzw. 4', den sogenannten Hauptschalter, der in jedem Kanal nach dem Filter 1 bzw. Γ und einem nachfolgenden Quadratursignalverzögerer 5 bzw. 5', beispielsweise in Form eines Schieberegisters, in Reihe liegt. Der Hauptschalter 4 bzw. 4' besitzt zwei Eingänge, wovon einer mit dem Filter 1 bzw. Γ und der andere mit einer Rückkopplungsschleife verbunden ist, zur Rückkopplung der entsprechi-nden Komponente nach Verzögerung im Quadratursignalverzögerer 5 bzw. 5'. Die Rückkopplungsschleife ist außerdem mit einer Summiereinheit 6 bzw. 6' verbunden, in jedem Kanal angeordnet, mit dem auch der Ausgang des Filters 1 bzw. Γ verbunden ist. Die Summiereinheiten 6 und 6' sind ausgangsseitig mit je einem Eingang eines Amplitudenformers 7 verbunden, dessen Ausgang am Eingang eines Komparators 8 liegt, sowie mit dem Eingang eines Vergleichsschalters 9 für Vergleichsimpulse und einem Schwellendelektor 10. Der Vergleichsschalter 9 liegt ausgangsseitig über einen Vergleichsimpulsverzögerer 11, beispielsweise ein Schieberegister, an einem zweiten Eingang des Vergleichsschalters 9 sowie am zweiten Eingang des Komparators 8. Die Ausgänge des Komparators 8 und des Schwellendetektors 10 sind zu einem Und-Gatter 12 geführt, dessen Ausgang mit dem Steuereingang sowohl des Hauptschalters 4 bzw. 4' in jedem Kanal als auch des Vergleichsschalters 9 verbunden ist.In the exemplary embodiment, the interference suppressor is connected to each channel after a digital filter t or Γ known per se. The interference suppressor contains a switch 4 or 4 ', the so-called main switch, which is in series in each channel after the filter 1 or Γ and a subsequent quadrature signal delay 5 or 5', for example in the form of a shift register. The main switch 4 or 4 'has two inputs, one of which is connected to the filter 1 or Γ and the other is connected to a feedback loop for feedback of the corresponding component after a delay in the quadrature signal delay 5 or 5'. The feedback loop is also connected to a summing unit 6 or 6 ', arranged in each channel to which the output of the filter 1 or Γ is also connected. The summing units 6 and 6 'are connected on the output side to one input each of an amplitude shaper 7, the output of which is at the input of a comparator 8, as well as to the input of a comparison switch 9 for comparison pulses and a threshold selector 10. The comparison switch 9 is on the output side via a comparison pulse delay 11, for example a shift register, at a second input of the comparison switch 9 and at the second input of the comparator 8. The outputs of the comparator 8 and the threshold detector 10 are led to an AND gate 12, the output of which is connected to the control input of both the main switch 4 and 4 ' in each channel as well as the comparison switch 9 is connected.

In jedem Kanal wird die digitalisierte Quadraturkomponente /bzw. q im digitalen Filter 1 bzw. Γ gefiltert, über den Hauptschalter 4 bzw. 4' übertragen, um ein Impulsintervall, d. h. die Periodendauer des Radars, im Quadratursignalverzögerer 5 bzw. 5' verzögert und in der Summiereinheit 6 bzw. 6' mit dem Signal aufsummiert, das direkt vom Filter 1 bzw. Γ kommt. Dies bewirkt eine weitere Filterung vor dem Störimpulsunterdrücker und somit eine Unterdrückung des Bodenechos, so daß die Störimpulse auch beim Vorhandensein von Bodenechos von den Zielechos getrennt werden können.In each channel, the digitized quadrature component / or. q filtered in the digital filter 1 or Γ, transmitted via the main switch 4 or 4 ', delayed by a pulse interval, ie the period of the radar, in the quadrature signal delay 5 or 5' and in the summing unit 6 or 6 'with the signal summed up, which comes directly from filter 1 or Γ. This causes a further filtering in front of the glitch suppressor and thus a suppression of the floor echo, so that the glitch can be separated from the target echoes even if floor echoes are present.

Hinter dem Hauptschalter 4 bzw. 4' ist zur weiteren Signalverarbeitung die Schaltung 2 bzw. 2' des Dopplerradars angeschlossen.Behind the main switch 4 or 4 'is the circuit 2 or 2' of the for further signal processing Doppler radars connected.

Die Quadraturkomponenten /und q werden nach der Filterung in Form der Quadraturkomponenten /Ί und q\ dem AmpKtudenformer 7 zugeführt und nach der Formel \/ i\+q\ zu einem Vergleichsimpuls addiert, das die Amplitude des Empfangssignals repräsentiert Das Vergleichssignal geht dann über den Vergleichsschalner 9, wird im Ve rgleichsimpulsverzögerer 11 verzögert und im Kompar; tor 8 mit dem nichiverzögerten Vergleichssignal vergli:hen. Die Verzögerung wird so gewählt, daß sie gleich der Periodendauer des Radars ist d. h. dem durch die Impulsfolgefrequenz des Radars bestimmten Impulsintervall, wobei der Vergleich mit dem Signal aus dem nächsten, folgenden Impuls durchgeführt wird. Man kann dem Vergleichsimpuls auch eine Verzögerung verleihen, die gleich der Periodendauer des Radars multipliziert mit einer gewählten, ganzen Zahl ist.After filtering, the quadrature components / and q are fed to the A mpKtude nformer 7 in the form of the quadrature components / Ί and q \ and added according to the formula \ / i \ + q \ to a comparison pulse that represents the amplitude of the received signal. The comparison signal then goes via the comparison switch 9, is delayed in the comparison pulse delay 11 and in the compar; Compare gate 8 with the non-delayed comparison signal. The delay is chosen so that it is equal to the period of the radar, ie the pulse interval determined by the pulse repetition frequency of the radar, the comparison being made with the signal from the next, following pulse. The comparison pulse can also be given a delay that is equal to the period of the radar multiplied by a selected whole number.

In der Vergleichseinheit 8 wird geprüft, ob ein weiteres Zuführen des nicht verzögerten Impulses in den Kanälen verhindert werden soll. Hierfür gilt folgende Bedingung: Die Amplitude des Vergleichsimpulses soll sich vom einen zum anderen Impuls mindestens um einen bestimmten Faktor, beispielsweise auf das 4-fache erhöht haben. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, geht ein Signal von dem Komparator 8 zum Und-Gatter 12.In the comparison unit 8 it is checked whether a further feeding of the non-delayed pulse in the channels is to be prevented. The following applies for this the following condition: The amplitude of the comparison pulse should differ from one pulse to the other have increased at least by a certain factor, for example 4 times. If this condition is satisfied, a signal goes from the comparator 8 to the AND gate 12.

Der Vergleichsimpuls geht außerdem zum Schwellendetektor 10, der prüft, ob die Amplitude des Impulses einen gewählten Amplitudenpegel überschreitet. Bei Erfüllung dieser zweiten Bedingung geht das Signal zum zweiten Eingang des Und-Gatters 12. Wenn so die beiden Bedingungen erfüllt sind, entsprechend einem möglicherweise vorhandenen Störimpuls, gibt das Und-Gatter ein Signal auf die Steuereingänge des Hauptwandlers 4 im zugehörigen Kanal und des Vergleichsschalters 9, wodurch diese so geschaltet werden, daß bei der weiteren Signalverarbeitung in den Schaltungen 2 bzw. 2' der störende Impuls durch den vorhergehenden Impuls ersetzt wird, der im Quadratursignalverzögerer 5 bzw. 5' verzögert wird, und daß in dem Komparator 8 der erfaßte Störimpuls bei den folgenden Vergleichen die Amplitude des verzögerten Vergleichsimpulses nicht beeinflußt. Auftretende Störimpulse der eingangs erwähnten Art werden so in den Kanälen nicht weitergeleitet, sondern durch ein vorhergehendes Zielecho ersetzt.The comparison pulse also goes to the threshold detector 10, which checks whether the amplitude of the pulse exceeds a selected amplitude level. If this second condition is met, the signal goes to second input of the AND gate 12. If both conditions are met, then one possible interference pulse, the AND gate sends a signal to the control inputs of the Main converter 4 in the associated channel and the comparison switch 9, whereby this switched in this way be that in the further signal processing in the circuits 2 and 2 'of the disturbing pulse through the previous pulse is replaced, which is delayed in the quadrature signal delay 5 or 5 ', and that in the comparator 8 the detected interference pulse in the following comparisons the amplitude of the delayed Comparison pulse not influenced. Occurring glitches of the type mentioned are so in the Channels are not forwarded, but replaced by a previous target echo.

Der Schwellendetektor 10 sowie das Und-Gatter 112 können auch entfallen, ohne daß im Prinzip die Funktion der Erfindung beeinflußt wird. Der Störimpulsunteirdrücker kann prinzipiell auch mit analogen anstelle der digitalen Schaltungen aufgebaut werden. Die oben erwähnte Addition der Quadraturkomponenten im Amplitudenformer 7 ergibt ein theoretisch richtiges Resultat. Dieses Resultat kann in der Praxis auch beispielsweise durch die Annäherung der Summe der Amplituden der Quadraturkomponenten 1] und c]\ ersetzt werden, d.h. durch|^pi|,was eine für viele Zwecke ausreichende Genauigkeit liefert und zu einer einfacheren Schaltung führt.The threshold detector 10 and the AND gate 112 can also be omitted without in principle affecting the function of the invention. The interference pulse suppressor can in principle also be built with analog instead of digital circuits. The above-mentioned addition of the quadrature components in the amplitude shaper 7 gives a theoretically correct result. In practice, this result can also be replaced, for example, by approximating the sum of the amplitudes of the quadrature components 1] and c] \ , ie by | ^ pi |, which provides sufficient accuracy for many purposes and leads to a simpler circuit.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen1 sheet of drawings

Claims

25 OO claims:

1. Arrangement for suppressing interference pulses in the receiver of a pulse Doppler radar device with quadrature detector for splitting a received signal consisting of pulses into two quadrature components phase-shifted by 90 °, before signal processing in signal processing circuits of the receiver, characterized by an amplitude shaper (7), which is composed of the two quadrature components ( i. q) of the received signal, if necessary after filtering (1, Γ), the amplitude of the received signal forms corresponding comparison pulses by a comparison pulse (H), which delays comparison pulses by a time equal to a time segment between two radar pulses, and a comparator (8), which compares the amplitude of a delayed comparison pulse with that of a comparison * ° pulse, and by means (4, 4 ', 5, 5') which during the continued signal processing the corresponding quadrature components by the time interval mentioned itt replace quadrature components that occur earlier if the condition is met when comparing the amplitudes. that the quotient of the amplitude of the undelayed comparison pulse and the amplitude of the delayed comparison pulse exceeds a selected value.

2. Arrangement according to claim I, characterized in that the devices (4,4 ', 5,5') only then lead to the replacement if at the same time the condition is fulfilled (in 12) that the amplitude of the Comparison pulse exceeds a fixed value (in 10).

3. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the amplitude shaper (7) is the square root of the sum of the squares of the two quadrature components (i, q) ne \\\.

4. Arrangement according to claim 1 or 2, characterized in that the amplitude shaper (7) forms the sum of the amplitudes of the quadrature components (i. ^.

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