DE2530842C3 - Puls-Radargerät mit Analog-Digital-Wandler und einstellbarem Verstärker - Google Patents

Description

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Die Erfindung bezieht sich auf ein Puls-Radargerät mit einem im Empfangszweig liegenden Analog-Digital-Wandler zur amplitudenabhängigen Umsetzung der Videosignale in mehrstellige Codeworte und mit mindestens einem einstellbaren Verstärker, wobei die Verstärkung von einer in einem Nebenzweig liegenden Integrationsschaltung gesteuert wird.

Aus der US-PS 33 12 969 ist ein Radargerät bekannt, bei dem in den Übertragungsweg für die Videosignale eine Quantisierungsstufe eingeschaltet ist. Diese liefert beim Überschreiten ihres Schwellenwerts am Ausgang eine binäre 1, beim Unterschreiten des Schwellenwerts eine binäre 0. Die so erhaltenen 0- und 1-Werte werden einem Speicher zugeführt, und zwar in der Weise, daß sie zeitabhängig nacheinander abgespeichert werden. Dies bedeutet, daß die einzelnen Speicherplätze jeweils unterschiedlichen Entfernungsbereichen zuzuordnen sind. Um eine Überprüfung der eintreffenden Signale daraufhin durchführen zu können, ob sehr hohe »Clutter«-Anteile vorhanden sind, werden benachbarte Speicherplätze ausgelesen, in denen je nach Belegung 0- oder 1-Werte enthalten sind. Die so ausgelesenen Werte sind ein Maß für den »Clutter«-Anteil und gelangen zu einer Integrationsstufe, welche die Videoschwelle am Eingang des Übertragungsweges entsprechend verändert.

Ähnliche Integrationseinrichtungen für die eine Schwellenschaltung überschreitenden Empfangssignale sind auch aus der DT-AS 12 44 881 bekannt.

In vielen Fällen liegen jedoch die Signale beim Radarempfänger nicht in der einfachen 0-1 -Quantisierung des bekannten Standes der Technik vor, sondern die Umsetzung von Analogwerten in Digitalwerte wird so vorgenommen, daß abhängig von der Amplitude der Echosignale jeweils mehrstellige Codeworte erzeugt werden, deren Wert der Amplitude proportional ist. Bei derartigen, z.B. aus der DT-OS 21 64 156 bekannten Radargeräten entsteht eine Schwierigkeit dadurch, daß Stelleinrichtungen zur Veränderung der Verstärkung nur durch analoge Signale beeinflußt werden können.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Weg aufzuzeigen, auf dem in einfacher Weise eine wirkungsvolle Veränderung der Verstärkung möglich ist, wenn die Empfangssignale als amplitudenabhängige Codeworte vorliegen. Gemäß der Erfindung, welche sich auf ein Pulsradargerät der eingangs genannten Art bezieht, wird dies dadurch erreicht, daß die Codeworte einer im Nebenzweig liegenden digitalen Schwellenschaltung zugeführt werden, die für Codeworte oberhalb eines bestimmten Werts nur eine binäre 1 und unterhalb dieses bestimmten Werts nur eine binäre 0 abgibt, und daß diese binären 0- und 1-Werte der Integrationsschaltung zugeführt werden.

Auf diese Weise läßt sich die Einstellung der Verstärkung auch bei in Codeworte umgesetzten Amplitudenwerten der Empfangssignale durchführen, ohne daß zusätzlich eine Digital-Analog-Umsetzung notwendig wird. Somit kann auf einfache Art die Rauschspannung am Empfängerausgang konstant gehalten werden.

Eine vorteilhafte Weiterbildung der Erfindung besteht darin, daß die Gewinnung des Stellwerts für die Verstärkungsregelung nur in den Pausen vorgenommen wird, in denen keine Echosignale eintreffen, weil die Antenne nicht an den Empfangszweig angeschaltet ist. Dadurch sind von außen kommende Störeinflüsse wie »Clutter« oder bewußte Fremdstörungen ausgeschaltet. Die Steuerung der Verstärkung erfolgt somit in einfacher Weise allein auf Grund des inneren Rauschens des Radarempfängers.

Die Erfindung sowie Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 im Blockschaltbild den Aufbau eines Radargeräts nach der Erfindung,

F i g. 2 die Verteilung von Rauschsignalen und die daraus gewonnenen digitalen Abtastproben,

F i g. 3 den schaltungsmäßigen Aufbau der digitalen Schwelle nach F i g. 1.

In F i g. 1 ist die Antenne eines Radargeräts mit 1, der Sender mit 2, der Sendeempfangsschalter mit 3 und die Taktversorgungseinrichtung des Radargeräts mit 4 bezeichnet. Der Aufbau dieser Teile des Radargeräts ist in bekannter Weise vorgenommen und wird deshalb im einzelnen nicht beschrieben. Der Empfangsteil des Radargeräts besteht aus einem oder mehreren Eingangsverstärkern 5, einer Mischstufe 6 mit zugehörigem Überlagerungsoszillator 7, einem Analog-Digital-Wandler 8, einem Festzeichenfilter (»MTI«-Filter) 9,

einer Videoschwelle 10 und einer .uizeigeeinrichtung, z. B. in Form eines Bildschirms It.

Das Eingangssignal wird von dem Analog-Digital-Wandler 8 in Codeworte umgeformt, wobti der jeweilige digitale Wert dieser Codeworte abhängig ist von der Amplitude.

Zur Einstellung der Verstärkung mindestens eines der Verstärker im Empfangszweig dient ein Nebenzweig, der zweckmäßig am Ausgang des Festzeichenfilters 9 abgezweigt ist. Dieser Nebenzweig enthält eine digitale Schwelle 12, einen Integrator 13 und einen Nachverstärker 14. Der Ausgang des Nachverstärkers 14 liefert eine Stellgröße für die Einstellung der Verstärkung z. B. des Verstärkers 5.

In vielen Fällen kann es zweckmäßig sein, den Nebenzweig nicht dauernd, sondern nur zeitweise anzuschalten. Die Betätigung des Schalters 15 wird dann vorteilhaft so vorgenommen, daß in denjenigen Zeiten, in denen der Empfangszweig des Radargeräts nicht an die Antenne 1 angeschlossen ist, der Schalter 15 geschlossen wird.

Da die Steuerung des Radargeräts von dem zentralen Taktgeber 4 aus erfolgt, ist es zweckmäßig, den Schalter 15 ebenfalls von dieser zentralen Takteinrichtung aus zu betätigen. Der Schalter 15 ist somit während der ganzen Totzeit oder eines Teils der Totzeit des Radarempfängers geschlossen und sonst geöffnet. Mittels des Schalters 15 wird somit nur die eigene Rauschspannung des Radarempfängers, der Elemente 5, 6, 7, 8 und 9 zu der digitalen Schwelle 12 übertragen. Ohne einen entsprechend gesteuerten Schalter 15 werden auch empfangene Stör- und Rauschsignale sowie Echosignale abgezweigt.

Ein Beispiel für die Verteilung der Rauschspannungen ist in F i g. 2 als Analogwert dargestellt. Der Analog-Digital-Wandler 8 entnimmt daraus Abtastproben, deren Amplitudenwerte durch die dick ausgezogenen Linien in Zeile a von F i g. 2 wiedergegeben sind. Je nachdem, wie groß die Amplitudenwerte sind, ergeben sich unterschiedliche Wortlängen für die jeweiligen digitalisierten Rauschsignale. Beispielsweise kann die Abtastprobe A 1 ein Codewort vom Wert zwei, die Abtastprobe A 2 ein Codewort vom Wert sechs aufweisen usw. Die einzelnen Werte sind jeweils in Klammern neben den Abtastproben angegeben.

Die digitale Schwelle 12 (Komparator) wird so eingestellt, daß sie dann, wenn ein Codewort einen bestimmten Wert erreicht als Ausgangssignal eine binäre 1 abgibt. Wird dagegen der eingestellte Wert nicht erreicht, so wird* eine binäre 0 ausgegeben. Im folgenden sei angenommen, daß der Schwellenwert auf 4 bit eingestellt ist, so daß nur die Abtastproben Λ 2, Λ 4, A 7 und A 8 den eingestellten Schwellenwert erreichen. Dementsprechend treten auch nur nach den genannten Abtastproben 1-Werte am Ausgang der digitalen Schwelle 12 auf. Bei allen anderen Abtastproben ergeben sich als Ausgangsspannungen die Werte 0. Der Integrator 13 integriert diese binären 1- und 0-Werte und bildet daraus einen Mittelwert, welcher in Zeile b von Fig. 2 gestrichelt eingezeichnet und mit IR bezeichnet ist. Vom Nachverstärker 14 aus wird dieser Spannungswert zum Verstärker 5 übertragen. Ergeben sich mehr binäre 1-Werte innerhalb der Meßzeit, so wird die Verstärkung verringert, ergeben sich weniger binäre 1-Werte, steigt die Verstärkung. Auf diese Art wird somit die Rauschspannung am Ausgang des Festzeichenfilters 9 konstant gehalten. Änderungen der Rauschspannung können auftreten infolge z. B. von Temperaturgängen.

Am Ausgang der digitalen Schwelle 12 nach Fig. 3 tritt nur dann ein Signal auf, wenn das jeweilige Wort den eingestellten Schwellenwert erreicht. Das Ausgangssignal der digitalen Schwelle 12 gelangt über einen Widerstand R1 zur Basis des Transistors TR. Der Emitter dieses Transistors liegt auf Masse, während sein Kollektor über den Widerstand R 2 mit der Betriebsspannung von + 12 Volt verbunden ist. Darüber hinaus ist der Kollektor über den Widerstand RB mit dem Operationsverstärker OV verbunden. Zwischen dem Widerstand /?6 und dem Eingang des Operationsverstärkers OV liegt im Querzweig der Kondensator Cl. Außerdem ist von dem Anschluß + 12 Volt über den Widerstand R 3 der zweite Eingang des Operationsverstärkers O Vangeschlossen. Der Widerstand R 3 ist über einen weiteren Widerstand R 4 nach Masse geführt. Zwischen beiden Widerständen ist der Widerstand R 5 abgezweigt und an den Ausgang des Operationsverstärkers OV angeschlossen. Die binären 1-Werte am Ausgang der digitalen Schwelle 12 v/erden über den Transistor TR zur Aufladung des Kondensators Cl benutzt. Die Spannung dieses Kondensators ist somit um so höher, je mehr binäre 1-Werte in einer bestimmten Zeiteinheit auftreten. Der so erzielte Spannungswert am Ausgang des Kondensators Cl wird über den Operationsverstärker OVaIs Stellgröße zum Verstärker 5 übertragen. Die Widerstände R 3, R 4 und /?5 bestimmen die Verstärkung und das Gleichspannungsniveau. Sofern nicht die am Ausgang des Operationsverstärkers OV zur Verfügung stehende Spannung direkt als Stellgröße verwendet werden soll, kann hierdurch auch ein bestimmtes Stellglied beim Verstärker 5 betätigt werden.

Die Einstellung des Verstärkers 5 erfolgt zweckmäßig so, daß die Verstärkung so eingestellt wird, daß sich eine konstante Rauschausgangsspannung ergibt.

Bei der Bildung der zur Integration verwendeten Impulse wird vorteilhaft so vorgegangen, daß die Ausgangssignale der digitalen Schwellenschaltung 12 auf jeweils die Dauer einen vollen Abtastperiode des Analog-Digital-Wandlers 6 verlängert sind.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

Patentansprüche:

1. Puls-Radargerät mit einem im Empfangszweig liegenden Analog-Digital-Wandler zur amplitudenabhängigen Umsetzung der Videosignale in mehrstellige Codeworte und mit mindestens einem einstellbaren Verstärker, wobei die Verstärkung von einer in einem Nebenzweig liegenden Integrationsschaltung gesteuert wird, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Codeworte einer im Nebenzweig liegenden digitalen Schwellenschaltung (12) zugeführt werden, die für Codeworte (A 2, A4, A 7, A 8) oberhalb eines bestimmten Werts nur eine binäre 1 und unterhalb dieses bestimmten Wertes nur eine binäre 0 abgibt, und daß diese binären 0- und 1-Werte der Integrationsschaltung (13) zugeführt werden.

2. Radargerät nach Anspruch 1 mit periodischer An- und Abschaltung der Antenne an den Empfangszweig, dadurch gekennzeichnet, daß in demjenigen Zeitraum, in dem die Antenne (1) nicht mit dem Empfangszweig verbunden ist, ein hinter dem Analog-Digital-Wandler (8) im Übertragungsweg der Videosignale im Nebenzweig liegender Schalter (15) geschlossen wird.

3. Radargerät nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Festzeichenfiltern (9) der Nebenzweig nach dem Festzeichenfilter (9) abgezweigt ist.

4. Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkung so eingestellt wird, daß sich eine konstante Rauschausgangsspannung ergibt.

5. Radargerät nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerung des Schalters (15) von dem zentralen Taktgeber (4) des Radargeräts durchgeführt wird.

6. Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der digitalen Schwellenschaltung (12) auf jeweils die Dauer einer vollen Abtastperiode des Analog-Digital-Wandlers (8) verlängert sind.