DE2514566C3 - Schaltungsanordnung zur Ubersteuerungseffektverhinderung in Monopuls-Doppler-ZieHolgeradarempfängern mit automatischer Verstärkungsregelung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine 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 geregell wird und bei dein die kohärent demodulierten Summen- und Differenzsignale des betreffenden 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 Wilterungseinflüsse, Geländeüberhöhungen und Bodenreflexionen entstehen können, aber auch durch aktive Störquellen, wie Interferenzen, die beispielsweise durch den Betrieb von irgendwelchen, im Empfangsbereich liegenden HF-Anlagen oder von galaktischen Sörern hervorgerufen werden Im Buch »Introduction to Radar Systems« von M 1 Sk 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. ίο Grundsätzlich verarbeitet der Empfangstell eines Radargerätes nur Signale, die oberha'b 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 87 111 beschrieben ist.

Die bisher bekanntgewordenen Maßnahmen erfordern einen 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 Empfangssignalverarbeitung ge-

steuerten Nachlaufssystems gewährleistet.

Die erfindungsgemäße Schaltungsanordnung ist dadurch gekennzeichnet daß eine Amplitudenüberwachungsschaltung das geregelte demodulierte Summensignal mit e^;ner Referenzspannung vergleicht und bei

Überschreiten des durch Hns Referenzsignal gegebenen Pegels den Torimpuls zur entfernungsabhängigen Weiterleitung der Summen- und Dilferenzsignale zur jeweiligen !mpulsverlängerungsschaltung unterdrückt und die weitere Verlängerung der in den Impulsverlängerungsschaltungen vordem anstehenden Signale bis zum nächsten Torimpuls veranlaßt.

An Hand der Zeichnung wird nachfolgend ein Ausführungsbeispiel beschrieben; dabei zeigt F i g. l ein Blockschaltbild eines Empfängers in einem Monopuls-Doppler-Radargerät,

Fig. la ein Impulsdiagramm der Impulszentrale der Fig. 1, und

Fig.2 ein Schema einer Schaltungsanordnung zur Amplitudenüberwachung.

Im Blockschaltbild, Fig. 1, ist eine Radarantenne 1 über die Hohlleiter la, ib, ic, id mit einem Komparator 2 verbunden. Die Ausgangssignale dieses Komparator 2 sind die Differenzsignale Δα. (Sekenwinkelinformation) und Δλ (Höhenwinkelinformatior.) und das Summensignal 2" (Distanzinformation), >vHche drei Signale mit der in einem Überhigerungs-Ozillator 3 erzeugten Frequenz f\ umgesetzt und anschließend in Zwischenfrequenzverstärker!! 4, 5, 6 verstärkt und ZF-Bandpaßfiltern 7, 8, 9 und gemeinsam geregelten Verstärkerstufen 10, Ii, 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 ίκ zugeführt. Für die zeitgerechte Steuerung der Empfangszeitintervalle ist eine lrnpulszentrale 41 vorhanden, die, von einem Impulsgeber 39 mit Impulsen mit einer Pulsfolgefrequcnz PFF beliefert, Summen-Torimpuls ΙΣ, ImpuIsver'cngerungs-(»Boxcar«-)Torimpulse IB sowie Impulse für die Festlegung sowohl der ersten Entfernungstorhälfte 1-l.FH als auch der zweiten Entfernungstorhälfte I-2.FK abgibt. Die »Boxcarw-Torimpulse IB sind über eine Amplitiidenüberwachungsschaltung 42 geführt und anschließend mit /ß*bezeichnet.

Der Ausgang des Mischers 14 ist über einen im Takte der Summen-Torhnpulse 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 Speicherkondensator 34 versehen, an einen Eingang einer Doppler-Signal-Verarbeitungsschaltung 38 geführt ist. Der Ausgang des Mischers 15 ist über einen ebenfalls mit Summen-Torimpuls ΙΣ geschalteten Schalterpfad 19 einem Integrator 25 zugeführt, dessen Ausgang über einen mit »Boxcar«-Torimpulscn IB* geschalteten Schalterpfad 30 geführt ist. welcher Schalterpfad 30 mit einem gegen Masse geschalteten Speicherkondensator 35 und einem weiteren Eingang der Dopplcr-Signal-Verarbeitungsschaltung 38 verbunden ist. Der Ausgang des Mischers 16 ist über einen mit Summen-Torimpulsen ΙΣ geschalteten Schalterpfad 17, über einen im Tak:e des Impulses der ersten Entfernungstorhälfte 1-l.FH geschalteten Schallerpfad 21 und über einen weiteren im Takte des Impulses der zweiten Entfernungstorhälfte 1-2.FH geschalteten Schalterpfad 22 geführt. Dem Schallerpfad 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 Schalicrpfad 28 mit einem gegen Masse geschalteten Speichelkondensator 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 Speicherkondcnsaor 37 mit den jeweiligen Eingängen der Doppler-Signal-Verarbeitungsschaltung 38 vcrbunden. Die Schalterpfade 28, 29, 30, 31, 32 sind im Takte der »Boxcar«-Torimpulse IB* gesteuert. Ans der Dopplcr-Signal-Verarbcilungsschaltung kann das Differcnzsignal der Enifernungsinformation «■:« das Diffeivnzsignal der Scitenwinkelinformation ".öl und das Differenzsignal der Höhenvvinkelinformation n. abgenommen weiden. Der Ausgang des Impulsgebeis 39 ist mil dem Eingang der Impulszenirale 41 verbunden, die die Summen-Torimpulsc ΙΣ, die impulse der ersten Eiitfernungstorhälfte I-1.Fl I, die Impulse der /weiten Entfernungstorhälfte I-2.FH und die »Boxcar«-Torimpulse IB abgibt. Die »Boxcarw-Torinipulse IB sind über die nachfolgend beschriebene Ampliludenüberwachungssdialtung 42 gctührt. Der /weite Ausgang des geregelten Verstärkers 12 ist über den Amplitiiden-Detcktor 12;) und einen im Takte der Summen-Torimpulse 72' gesteuerten Schalierpfad 20 einerseits einer Schaltung 40 zur automatischen Verstärkungsregelung und andererseits dem Steuereingang .S' der Amplitudenüberwachungsschaltung 42 zugeführt. Das Ausgangssignal der automatischen Verstärkungsregelung 40 wird zur Regelung der Verstärkerstufen 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 Einern Amplituden-Detektoor 12a ein bipolares Videosignal (Signalampliiude) 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 Verstärkungsregelung 40, deren Ausgang zur gemeinsamen, auf eine konstante Ausgangsamplitude eingestellten Regelung der Verstärkerstufen 10,11, 12 dient, zugeführt. In der Amplitudenüberwachungsschaltung 42 wird das am Steuereingang 5 anliegende unipolare Videosignal mit einer in der Ampliiudenüberwachungsschaltung 42 vorgegebenen Referenzspannung verglichen und beim Überschreiten des durch das Referenzsignal UR vorgegebenen Pegels der Torimpul- 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 bekannter 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 kr, der Seitenwinkelinformation t\. und der Höhcnwinkclinformaiion fa. erzeugt.

Eine mögliche Ausführungsform einer Amplitudenüberwachungsschaltung 42 wird an Hand der F i g. 2 beschrieben. Einem Operationsverstärker 51 wird an einem Eingang die nach dem Schalterpfad 20 abgenommene (Fig. I), unipolare Signalamplitiide S zugeführt, während am zweiten Eingang dieses Operationsverstärkers 51 eine einstellbare, zur unipolaren Signalamplimdc invertierte Referenzspannung UR angelegt ist. |e nach Höhe der anstehenden Signalamplitude erscheint am Ausgang des Operationsverstärkers 51 ein positives oder ein negatives Signal. Beispielsweise kann dieses Signal als positives Signa! zur Ansteuerung eines monosiabilcn Multivibrators 52 dienen. Der Ausgang des Multivibrators 52 ist über eine logische UN D-Verknüpfung 53 mit dem durch die »Boxcarw-Torimpulsc IB gesteuerten Multivibrators 54 zusammengefaßt, so daß die im Takte der »Boxcarw-Torimpulse IB* gesteuerten Sehalterpfade 28, 29, 30, 311, 32 der Impulsverlängerungsstufe B und bei unterhalb der durch die Referenzspannung UR gegebenen Signalampliludc zur Weiterleitung der Signalinformation Δ,χ,Δλ.Σ geschlossen werden und diese damit der Dopplcr-Signal-Verarbeitungsschaltung38 zugeführt werden.

Da die vorliegenue Erfindung für Zielfolgeradargeräie vorgesehen ist, welche bekanntlich je nach Art ihrer Verwendung mehr oder weniger komplexe Servosysteme mit entsprechender Trägheit aufweisen, tritt eine hurzzeitigc Sigiuikmsblendung meist nicht störend in Erscheinung. Bei kleiner Trägheit oder bei extrem hohen Anforderungen ;m die Dynamik des Servomechanismus kann die Erfindung durch regelungstechnische Maßnahmen im Servomechanismus selbst, oder in der Doppler-Signal- Verarbeitungssehaltung entsprechend erweitert werden.

Hierzu 2 Hint 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 lmpulsverlängerungsschaitung zum Ausfüllen der Signalfolgepause zugeführt sind, dadurch gekennzeichnet, daß eine Amplitudenüberwachungsschaltung (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 Torinipuls (IB) 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 (LJR) 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 (5J) mit einem monostabilen Multivibrator (52) verbunden ist, um das Ausgangssignal des Spannungsvergleichers (51) für eine bestimmte Zeit wirken zu lassen, und daß das Koinzidenz-Tor (53) mit dem Ausgangsimpuls dieses monostabilen Multivibrators (52) gesteuert ist.