DE2514566B2 - Schaltungsanordnung zur uebersteuerungseffektverhinderung in monopuls-doppler-zielfolgeradarempfaengern mit automatischer verstaerkungsregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Schallungsanordnung zur Verhinderung von Überstpuerungseffekten im Empfän ger eines Monopuls-Doppler-Zielfolgeradargerätes, bei dem der Verstärkungsgrad der Zwischenfrequenzverstärker des Summen- und der Differenzkanäle aufgrund der Signalamplitude eines bestimmten Entfernungsbe reiches im Summenkanal automatisch auf konstante Ausgangsamplilude des Summenkanals geregelt wird und bei dein die kohärent demodulierten Summen- und Differenzsignale des beireffenden Entfernungsbereichs jeweils einer Impulsverlängerungsschaltung zum Ausfüllen der Signalfolgepause zugeführt sind.

Beim Betrieb von Radaranlagen treten im Empfangsteil häufig Übersteuerungseffekte auf, die als Folge von unerwünschten Echos, wie sie durch Witterungseinflüsse, Geländeüberhöhungen und Bodenreflexionen entstehen können, aber auch durch aktive Störquellen, wie Interferenzen, die beispielsweise durch den äetrieb von irgendwelchen, im Empfangsbereich liegenden H F-Anlagen, oder von galaktischen Sörern hervorgerufen werden. Im Buch »Introduction to Radar Systems« von M. I. S k ο I η i k, 1962, Seite 366 - 372 (»Environmental Noise«) und Seite 521-543 (»Clutter, Weather and Interference«) sind mögliche Ursachen derartiger unerwünschter Echos ausführlich beschrieben.
Grundsätzlich verarbeitet der Empfangsteil eines Radargerätes nur Signale, die oberhalb eines durch die Empfängercharakteristik gegebenen Energieniveaus liegen. Das Signal muß ferner innerhalb eines vorbestimmten Zeitintervalls eintreffen und zudem müssen mindestens Teile des Signalspektrums im Durchlaßbereich des Empfängers liegen. Entsprechend diesen Bedingungen sind Maßnahmen bekanntgeworden, um unerwünschte Signale zu unterdrücken bzw. zu eliminieren. Erwähnt seien lediglich die allgemein bekannten Mittel, wie beispielsweise »angepaßte Filter«, im englischen Sprachgebrauch »matched filter« genannt, oder die der Echoleistung angepaßte Verstärkungssteuerung (engl. »Sensitivity Time Control«), oder das Zwei-Kanal-Radarverfahren (engl. »Diversity Radar«), das u.a. in der schweizerischen Patentschrift Nr. 3 87 1.1 beschrieben ist.

Die bK'vr bekanntgewordenen Maßnahmen erfordern ein«... verhältnismäßig großen technischen Aufwand.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art anzugeben, die mit kleinem technischem Aufwand, auch bei vorhandenen störenden Signalen, eine ausreichend genaue Nachführung des durch die Empfangssignalverarbeilung ge-

steuerten Nachlaufssystems gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet, daß eine Amplitudenüberwachungsschaltung das geregelte demodulierte Summensignal mit einer Referenzspannung vergleicht und bei Überschreiten des durch das Referenzsignal gegebenen Pegels den Torimpuls zur entfernungsabhängigen Weiterleitung der Summen- und Differenzsignale zur jeweiligen Impulsverlängerungsschaltung unterdrückt und die weitere Verlängerung der ^;n den Impulsverlängerungsschaltungen vordem anstehenden Signale bis zum nächsten Torimpuls veranlaßt.

An Hand der Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel beschrieben: dabei zeigt
Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Empfängers in einem Monopuls-Doppler-Radargerät,

Fig. la ein Impulsdiagramm der Impulszentrale der Fig. l.und

Fig. 2 ein Schema einer Schaltungsanordnung zur Amplitudenüberwachung.

Im Blockschaltbild, Fig. 1. ist eine Radarantenne 1 über die Hohlleiter la, Ib, lc, Idmit einem Komparator 2 verbunden. Die Ausgangssignale dieses Komparators 2 sind die Differenzsignale Δ/χ (Seitenwinkelinformation) und AX (Höhenwinkelinformation) und das Summensignal Σ (Distanzinformation), welche drei Signale mit der in einem Überlagerungs-Ozillalor 3 erzeugten Frequenz // umgesetzt und anschließend in Zwischenfrequenzverstärkern 4, 5, 6 verstärkt und ZF-Bandpaßfiltern 7, 8, 9 und gemeinsam geregelten Verstärkerstufen 10, 11, 12 zugeleitet werden, deren Ausgänge mit den jeweiligen Eingängen von Mischern 14,15, 16 verbunden sind. Den Mischern ist an zweiten Eingängen die in einem Kohärenz-Oszillator 13

erzeugte Schwingung Fk zugeführt. Für die zeitgerechte Steuerung der Empfangszeitintervalle ist eine Impulszentrale 41 vorhanden, die, von einem Impulsgeber 39 mit Impulsen mit einer Pulsfolgefrequenz PFF beliefert, Summen-Torimpuls ΙΣ, Impulsverlangerungs-(»Boxcar«-)Torimpulse IB sowie Impulse für die Festlegung sowohl der ersten Entfernungstorhälfte I-l.FH als auch der zweiten Entfernungstorhälfie I-2.FH abgibt. Die »Boxcar«-Torimpulse IB sind über eine Amplitudenüberwachungsschaltung 42 geführt und anschließend mit IB'bezeichnet.

Der Ausgang des Mischers 14 ist über einen im Takte der Summen-Torimpulse ΙΣ geschalteten Schalterpfad 18 zu einem Integrator 24 geführt, dessen Ausgang mit einem im Takte der »Boxcar«-Torimpulse IB* geschalteten Schalterpfad 29 verbunden ist, der seinerseits, mit einem gegen Masse geschalteten Speichericondensator 34 versehen, an einen Eingang einer Doppler-Signal-Verarbeitungsschaltung 38 geführt ist Der Ausgang des Mischers 15 ist über einen ebenfalls mit Summen-Torimpuls /2' geschalteten Schalterpfad 19 einem Integrator 25 zugeführt, dessen Ausgang über einen mit »Boxcar«-Torimpulsen IB* geschalteten Schalterpfad 30 geführt ist. welcher Schalterpfad 30 mit einem gegen Masse geschalteten Speicherkondensator 35 und einem weiteren Eingang der Doppler-Signal-Verarbeitungsschaltung 38 verbunden ist. Der Ausgang des Mischers 16 ist über einen mit Summen-Tonmpulsen ΙΣ geschalteten Schalterpfad 17, über einen im Takte des Impulses der ersten Entfernungstorhälfte I-l.FH geschalteten Schalterpfad 21 und über einen weiteren im Takte des Impulses der zweiten Entfernungsiorhiilfte I-2.FH geschalteten Schalterpfad 22 geführt. Dem Schalterpfad 17 ist ein erster Integrator 23, dem Schalterpfad 21 ein zweiter Integrator 26 und dem Schalterpfad 22 ein dritter Integrator 27 nachgeschaltet. Der Ausgang des ersten Integrators 23 ist über einen Schalterpfad 28 mit einem gegen Masse geschalteten Speicherkondensator 33, der Ausgang des zweiten Integrators 26 über einen Schalterpfad 31 mit einem gegen Masse geschalteten Speicherkondensator 36. der Ausgang des dritten Integrators 27 über einen Schalterpfad 32 mit einem gegen Masse geschalteten Speicherkondensaor 37 mit den jeweiligen Eingängen der Doppler-Signal-Verarbeitungsschaltung 38 verbunden. Die Schalterpfade 28, 29, 30, 31, 32 sind im Takte der »Boxcar«-Torimpulse IB* gesteuert. Aus der Doppler-Signal-Verarbeitungsschaltung kann das Differenzsignal der Entfernungsinformation e« das Diffe ren7signal der Seitenwinkelinformation e<x und das Differenzsignal der Höhenwinkelinformation fa ibgenommen werden. Der Ausgang des Impulsgebers 39 ist mit dem Eingang der Impulszentrale 41 verbunden, die die .Summen-Torimpulse 1Σ, die Impulse der ersten Entfernungstorhälfte I-l.FH, die Impulse der zweiten Entfernungstorhälfte 1-2.FH und die »Boxearw-Torimpulse IB abgibt. Die »Boxcarw-Torimpulse /β sind über die nachfolgend beschriebene Amplitudenüberwachungsschallung 42 geführt. Der /weile Ausgang des geregelten Verstärkers 12 ist über den Amplitiiden-Dctektor 12.) und einen im Takte der Summen-Torimpulse ΙΣ gesteuerten Schalterpfad 20 einerseits einer Schaltung 40 zur automatischen Verstärkungs-Regelung und andererseits dem Steuereingang S der Amplitudenüberwachungsschaltung 42 zugeführt. Das Ausgangssignal der automatischen Verstärkungs-Regelung 40 wird zur Regelung der Verstärkcrslufen 10, 11, 12 benutzt.

Die Wirkungsweise der beschriebenen Schaltungsanordnung ist grundsätzlich bekannt, so daß im folgenden nur die mit der erfindungsgemäßen Überwachungsschaltung erzielte Funktion beim Auftreten eines Übersteuerungseffektes näher beschrieben wird.

Bekanntlich läßt sich nach der Verstärkerstufe 12, am Mischer 16 des Summenkanals ein bipolares Videosignal (Dopplerinformation) und nach einem Amplituden-Detektoor 12a ein bipolares Videosignal (Signalamplitude) entnehmen. Das unipolare Videosignal wird einem im Takte der Summen-Torimpulse ΙΣ gesteuerten Schalterpfad 20 und anschließend einerseits dem Steuereingang S der Amplitudenüberwachungsschaltung 42 und andererseits der automatischen Verstärkungs-Regelung 40, deren Ausgang zur gemeinsamen, auf eine konstante Ausgangsamplitude eingestellten Regelung der Verstärkerstufen 10,11, 12 dient, zugeführt. In der Amplitudenüberwachungsschahung 42 wird das am Steuereingang S anliegende unipolare Videosignal mit einer in der Amplitudenüberwachungsschaltung 42 vorgegebenen Referenzspannung verglichen und beim Überschreiten des durch das Referenzsignal UR vorgegebenen Pegels der Torimpuls zur entfernungsabhängigen Weiterleitung der Signalinformation unterdrückt und in der Impulsverlängerungsschaltung ßdie vordem anstehende Information bis zum nächsten »Boxcar«-Torimpuls IB verlängert. Die Signalinformationen werden anschließend in bekannler Weise in der Doppler-Signal-Verarbeitungsschaltung 38 zu den zur Steuerung eines nicht gezeichneten Servosystems erforderlichen Fehlerspannungen verarbeitet, bzw. es werden die Differenzsignale der Entfernungsinformation f«, der Seitenwinkelinformation ε_Λ, und der Höhenwinkelinformation ε*, erzeugt.

Eine mögliche Ausführungsform einer Amplitudenüberwachungsschaltung 42 wird an Hand der Fig. 2 beschrieben. Einem Operationsverstärker 51 wird an einem Eingang die nach dem Schalterpfad 20 abgenommene (Fig. 1), unipolare Signalamplitude S zugeführt, während am zweiten Eingang dieses Operationsverstärkers 51 eine einstellbare, zur unipolaren Signalamplitude invertierte Referenzspannung UR angelegt ist. )c nach Höhe der anstehenden Signalamplitude erscheint am Ausgang des Operationsverstärkers 51 ein positives oder ein negatives Signal. Beispielsweise kann dieses Signal als positives Signal zur Ansteuerung eines monostabilen Multivibrators 52 dienen. Der Ausgang des Multivibrators 52 ist über eine logische UND-Verknüpfung 53 mit dem durch die »Boxcarw-Torimpulse IB gesteuerten Multivibrators 54 zusammengefaßt, so da 1.1 die im Takte der »Boxcar«-Tormipulse /ß* gesteuerten Schallerpfade 28, 29, 30, 31, 32 der Impulsverlängerungsstufe B und bei unterhalb der durch die Referenzspannung UR gegebenen Signalamplitude zur Weilerleitung der Signalinformation Δ/χ. Δλ. Σ geschlossen werden und diese dami d"r Doppler-Signal-Vcrarbeilungsschaltung 38 zugeführt werden.

Da die vorliegende Erfindung für Zielfolgeradargciäle vorgesehen ist, welche bekanntlich je nach An ihrer Vl- wendung mehr oder weniger komplexe Servosysteme mit entsprechender Trägheit aufweisen, tritt eine hurzzeitige Signalaiisblcndung meist nicht störend in Erscheinung. Bei kleiner Trägheit oder bei extrem hohen Anforderungen an die Dynamik des Servomechanismus kann die Erfindung durch regelungstechnische Maßnahmen im Servomechanismus selbst, oder in der Dopplcr-Signal-Verarbeitungsschaltung entsprechend erweitert werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Verhinderung von Übersteuerungseffekten im Empfänger eines Monopuls-Doppler-Zielfolgeradargerätes, bei dem der Verstärkungsgrad der Zwischenfrequenzverstärker des Summen- und der Differenzkanäle aufgrund der Signalamplitude eines bestimmten Entfernungsbereiches im Summenkanal automatisch auf konstante Ausgangsamplitude des Summenkanals geregelt wird und bei dem die kohärent demodulierten Summen- und Differenzsignale des betreffenden Entfernungsbereichs jeweils einer Impulsverlängerungsschaltung zum Ausfüllen tier Signalfolgepause zugeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Amplitudenüberwachungsschaliung (42) das geregelte demodulierte Summensignal mit einer Referenzspannung (UR) vergleicht und bei Überschreiten des durch das Referenzsignal (UR) gegebenen Pegels den Torimpuls (IB) zur entfernungsabhängigen Weiterleitung der Summen- und Differenzsignale zur jeweiligen Impulsverlängerungsschaltung (B) unterdrückt und die weitere Verlängerung der in den Impulsverlängerungsschaltungen (B) vordem anstehenden Signale bis zum nächsten Torimpuls f/Z^veranlaßt.

2. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 1. dadurch gekennzeichnet, daß die Amplitudenüberwachungsschaltung (42) aus einem Spannungsvergleicher (51), einem monostabilen Multivibrator (52) und einem Koinzidenz-Tor (53) besteht, daß dem Spannungsvergleicher (51) einerseits das demodulierte Zwischenfrequenzsignal des Summenkanals und andererseits eine Referenzspannung (UR) zugeführt sind, und daß das Koinzidenz Tor (53), das zur Unterdrückung der Torimpulse (IB) für die entfernungsabhängige Weiterleitung der Empfangsinformation vorgesehen ist, mit dem Ausgangssignal des Spannungsvergleichers (51) betätigt ist.

3. Schaltungsanordnung nach Patentanspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Spannungsvergleicher (51) mit einem monostabilen Multivibrator (52) verbunden ist, um das Ausgangssignal des Spannungsvergleichers (51) für eine bestimmte Zeil wirken zu lassen, und daß das Koinzidenz-Tor (53) mit dem Ausgangsimpuls dieses monostabilen Multivibrators (52) gesteuert ist.