DE2540584A1 - Puls-doppler-radargeraet mit variabler pulsfrequenz - Google Patents

Puls-doppler-radargeraet mit variabler pulsfrequenz

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DE2540584A1
DE2540584A1 DE19752540584 DE2540584A DE2540584A1 DE 2540584 A1 DE2540584 A1 DE 2540584A1 DE 19752540584 DE19752540584 DE 19752540584 DE 2540584 A DE2540584 A DE 2540584A DE 2540584 A1 DE2540584 A1 DE 2540584A1
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Wolfgang Dr Koethmann
Harald Siegel
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Description

  • Puls-Doppler-Radargerät mit variabler Pulsfrequenz
  • Die Erfindung bezieht sich auf ein Puls-Doppler-Radargerät mit variabler Pulsfrequenz und mit mindestens ein Schieberegister enthaltenden Rechnerfiltern, insbesondere Digitalfiltern, zur Verarbeitung von Abtastproben, und zur Unterdrükkung von Festzielechosignalen (Bewegtzeichenfilter), wobei die Filtercharakteristik bei einer Änderung der Pulsfrequenz entsprechend mit verändert wird.
  • Aus dem Buch von Skolnik "Radar Handbook", 1970, Seite 17-38 bis 17-43 ist bekannt, daß Digitalfilter bei Puls-Doppler-Radargeräten mit variabler Pulsfrequenz betrieben werden können. Dabei ergibt sich eine Veränderung der Filtercharakteristik und im Endergebnis ein sehr großer Frequenzbereich, der blindgeschwindigkeitsfrei ist. Somit können Bewegtziele angefangen von sehr kleinen Geschwindigkeiten bis zu ausreichend hohen Geschwindigkeiten sicher und zuverlässig erfaßt und ihre Zieldaten verarbeitet werden.
  • Der vorliegenden Erfindung, welche sich auf ein Puls-Doppler-Radargerät der eingangs genannten Art bezieht, liegt die Aufgabe zugrunde, die im Zusammenhang mit der variablen Pulsfrequenz bei dem Schieberegister der Rechnerfilter auftretenden Schwierigkeiten in möglichst einfacher Weise zu beseitigen.
  • Gemäß der Erfindung wird dies dadurch erreicht, daß in dem Schieberegister die Signalwerte im ersten Zeitbereich der Emfangsperiode unabhängig von der jeweiligen Pulsfrequenz mit derJenigen Taktfrequenz verarbeitet sind, welche für die kürzeste Periodendauer bei der höchsten Pulsfrequenz vorgesehen ist, daß bei Betrieb mit niedrigerer Pulsfrequenz für die, durch die vergrößerte Periodendauer bedingte restliche Zeit die Zuführung von Eingangssignalen und/oder die Weiterverarbeitung der Echo signale gesperrt sind.
  • Auf diese Weise genügt es, das Schieberegiste im wesentlichen nur für die kürzeste Periodendauer (bei der höchsten Pulsfrequenz) auszulegen und dadurch den Aufbau und die Betriebsweise der Schieberegister bedeutend zu vereinfachen.
  • Eine weitere Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems besteht darin, daß bei Umschaltung auf eine jeweils niedrigere Pulsfrequenz.die Taktfrequenz für das Schieberegister im gleichen Verhältnis mit umgeschaltet wird und bei allen Pulsfrequenzen mit der gleichen Zahl von Registerstellen bei dem Schieberegister gearbeitet wird. Hierbei tritt zwar eine Verringerung der Entfernungsauflösung bei niedrigeren Pulsfrequfflz auf. Dies ist jedoch im allgemeinen-nicht störend. Dafür ist sowohl der Aufbau als auch die Betriebsweise des Schieberegisters besonders einfach.
  • Eine weitere Lösung des der Erfindung zugrunde liegenden Problems besteht darin, daß wobei niedrigeren Pulsfrequenzen ein weiteres Teil-Schieberegister in Reihe zu dem für die höchste Pulsfrequenz vorgesehenen Schieberegister geschaltet ist, dessen Schiebezeit der verlängerten Periodendauer entspricht. Der Grundbaustein des Schieberegisters ist auch hier das an die höchste Pulsfrequenz und damit kürzeste Periodendauer angepaßte Schieberegister, während die verlängerte Periodendauer bei niedrigeren Pulsfrequenzen durch das Teil-Schieberegister berücksichtigt werden kann.
  • Die Erfindung sowie Weiterbildungen der Erfindung werden nachfolgend anhand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen: Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel mit einem Schieberegister, dessen Schiebetakt zeitweise abgeschaltet wird, Fig. 2 ein Ausführungsbeispiel mit einem Schieberegister, dessen Schiebetakt zeitweise geändert wird, Fig. 3 ein Ausführungsbeispiel mit einem Schieberegister, das unterschiedliche Schiebetaktfrequenzen aufweist, Fig. 4 ein Ausführungsbeispiel mit einem Schieberegister, dem ein weiteres Teil-Schieberegister zeitweise zugeschaltet wird, Fig. 5 die Verteilung von Sendeimpulsen bei unterschiedlichen Pulsfrequenzen.
  • In Fig. 1 ist das Blockschaltbild eines kompletten Radargerätes dargestellt. Die rotierende oder geschwenkte Antenne ist mit AN, der Sendeempfangsschalter mit SE, der Sendeteil mit HFS und der Empfänger mit EM bezeichnet. Mittels des Uberlagerungsoszillators EO wird im Empfänger EM die kohärente Mischung der Empfangssignale durchgeführt. In einer Abtast-und Halteschaltung SHS werden aus den so gewonnenen Empfangssignalen Abtastproben in bekannter Weise gebildet. Die Steuerung des Senders HFS, des Sendeempfangsschalters SE und der Abtast- und Halteschaltung SHS übernimmt in bekannter Weise ein gemeinsamer Taktgeber TG, der auch die Pulsfrequenz (pulse repetition rate) des Radargerätes festlegt. Diese Pulsfrequenz kann entsprechend Fig. 5 auf verschiedene Werte umgeschaltet werden, wobei der Einfachheit halber dort nur zwei verschiedene Pulsfrequenzen fp1 (mit der Periodendauer Tl) und fp2 (mit der Periodendauer T2) angenommen sind.
  • Das Radargerät weist zur Unterdrückung von Festzielechosignalen mindestens ein entsprechend ausgelegtes Bewegtzeichenfilter auf, das als Rechnerfilter aufgebaut ist. Hierzu sind Schieberegister notwendig, die entweder analoge oder digitale Signalwerte vom Ausgang der Abtast- und Halte schaltung erhalten. Im vorliegenden Beispiel ist ein Digitalfilter angenommen, weshalb ein Analogdigitalwandler ADW vorgesehen ist.
  • Das Bewegtzeichenfilter selbst ist hier nur als einstufiges Laufzeitfilter, bestehend aus einem Schieberegister SRG und einer Subtraktionsschaltung STS dargestellt. Es können aber in bekannter Weise auch mehrstufige derartige Bewegtzeichenfilter vorgesehen sein. Die Steuerung der jeweiligen Schieberegister erfolgt dann in der in Figuren 1 bis 4 im einzelnen für ein Schieberegister beschriebenen Art und Weise.
  • Für die weitere Auswertung der Empfangssignale sind in bekannter Weise verschiedene Schaltungsteile, wie Schwellschaltungen, Nachintegrationsfilter usw. vorgesehen, was durch den Block WA angedeutet -ist. Die Darstellung oder Auswertung der Radarinformation erfolgt beispielsweise mittels eines Bildschirmes BS.
  • Das Schieberegister SRG nach Fig. 1 weist einen Schiebetakt fsl auf, der vom Taktgeber TG geliefert wird. Die so erhaltene Schiebezeit für das Durchlaufen des Schieberegisters SRG entspricht der Periodendauer T1 der größten Pulsfrequenz.
  • Wenn mit dieser Pulsfrequenz gearbeitet wird, dann werden die Schiebetakte dem Schieberegister SRG über den Umschalter US zugeführt, der dann auf der Klemme N liegt.
  • Zur weiteren Erläuterung wird nachfolgend ein Zahlenbeispiel angegeben: höchste.Pulsfrequenz fpl = 3 kHz niedrigste Pulsfrequenz fp2 = 2 kHz Periodendauer bei fp1: T1 = 333>usec Periodendauer bei fp2: T2 = 500/usec Entfernungskanäle n = 100 Bitstellen je Abtastprobe: m Unter diesen Voraussetzungen muß das Schieberegister bei Parallelverarbeitung der m Bitstellen 100 Schiebetakte je Periodendauer T1 und bei serieller Verarbeitung der Bitstellen m . n Schiebetakte erhalten. Die Taktfrequenz fs1 des Schieberegisters SRG ist dementsprechend festzulegen.
  • Bei Betrieb mit der höchsten Pulsfrequenz fpi werden demnach die Signalwerte von jeweils einer Periode in bekannter Weise in das Schieberegister SRG während der Zeit T1 aufgenommen.
  • Bei der nächsten Periode erfolgt der Vergleich der gespeicherten Signalwerte mit den neu eintreffenden Signalwerten in der Subtraktionsstufe STS.
  • Bei der Umschaltung auf eine niedrigere Pulsfrequenz fp2 ergibt sich eine höhere Periodendauer T2, was zu Schwierigkeiten in der Steuerung des Schieberegisters SRG führt.
  • Der Umschalter US führt zunächst über die Klemme N dem Schieberegister SRG Schiebetakte fsl zu, welche den 100 Entfernungskanälen bei der Pulsfrequenz fpl entsprechen. Da die Periodendauer T2 bei der niedrigeren Pulsfrequenz fp2 jedoch höher ist, wird für die restliche Zeitdauer von T2 und T1 der Umschalter US auf die Klemme P gelegt (gesteuert vom Taktgeber TG der auch die Auswahl der jeweiligen Pulsfrequenzen durchführt). DieKleume P liegt auf Masse, so daß für die restliche Zeit das Schieberegister SRG keine Schiebetakte erhält und somit nicht weiter arbeitet. Bei Aussendung des nächsten Sendeimpulses mit der Pulsfrequenz fp2 wird der Umschalter US wieder für die Zeitdauer T1 auf die Klemme N gelegt und bleibt dort für die Zeit T1 liegen. Für die restliche Zeit T2 und T1 wird wieder auf die Klemme P umgeschaltet.
  • Zusätzlich zu einer Aufhebung der Schiebetakte für die restliche Zeit kann die Zuführung von Eingangs signalen aufgehoben werden, beispielsweise dadurch, daß an Punkt A ein Schalter geöffnet wird. Schließlich ist auch die Unterdrückung der Ausgangssignale, z.B. durch einen Schalter bei Punkt B möglich.
  • Fig. 2 zeigt einen Teilausschnitt aus Fig. 1 mit einer Änderung im Bereich des Bewegtzeichenfilters. Die Lösung gemäß Fig. 2 besteht darin, daß der Umschalter US für n-1 Schiebetakte (bei Parallelverarbeitung) bzw. m*(n-1) Schiebetakte (bei serieller Verarbeitung) zunächst auf der Stellung N gehalten wird. In diesem ersten Zeitbereich nach dem Aussenden eines Sendeimpulses entsprechend Fig. 5 arbeitet das Schieberegister SRG somit genauso wie bei der Pulsfrequenz fpl. Gegen Ende der Zeit T1, also beim n-1.Entfernungskanal, wird der Umschalter US vom Taktgeber TG auf die Stellung P umgelegt und erhält dort nur noch einen einzigen Schiebetakt (angedeutet durch fs2) über die Klemme D2 vom Taktgeber TG.
  • Er bleibt in dieser Stellung liegen bis zum Ende von T2 also für die ganze restliche Zeit, welche durch die Zeitdifferenz T2 und T1 gegeben ist. Bei Aussendung des nadsin S3xbX s ir Pulsfrequenz fp2 wird der Umschalter US vom Taktgeber TG widEr auf die Stellung N umgelegt und die ersten 99 Entfernungskanäle werden mit der Schiebetaktfrequenz fs1 bewegt. Anschließend erfolgt die Umschaltung auf den Kontakt P und in der restlichen Zeit tretennur ein Schtebetakt bzw. m Schiebetakte bei serieller Verarbeitung (angedeutet durch fs2) auf.
  • Bei der Schaltungsanordnung nach Fig. 3 wird der Klemme N von dem Taktgeber TG bei der Pulsfrequenz fp1 ein Schiebetakt fsl zugeführt. Dieser verläuft gemäß den vorher angenommenen Zahlenwerten, z.B. n = 100 Entfernungskanäle in der Zeit T1. Wird auf die Pulsfrequenz fp2 umgeschaltet, so wird auch der Zeitbereich T2 in n = 100 Entfernungskanäle unterteilt, was durch einen entsprechend niedrigen Schiebetakt mit der Frequenz fs2 möglich ist. Bei Betrieb mit der Pulsfrequenz fp2 liegt somit der Umschalter US auf der Klemme P. Es gilt die Bezeichnung fs1/fs2 = fp1/fp2.
  • Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 4 ist nach der Klemme A im Nebenzweig eine Auftrennung der Signalwege derart vorgenommen, daß einmal die Signalwerte zur Klemme N unmittelbar übertragen werden, während der zweite Signalweg über ein Teil-Schieberegister TSRG zur Klemme P des Umschalters US geführt ist. Bei Betrieb mit der Pulsfrequenz fpl liegt der Schalter US auf der Klemme N und die Schiebetaktfrequenz ist fsl. Diese wird dem Schieberegister SRG und TSRG zugeführt. Bei Betrieb mit der Pulsfolgefrequenz fp2 liegt der Umschalter US auf der Klemme P. Die Signalwerte durchlaufen jetzt die vergrößerte Schieberegisterlänge, wodurch die notwendige vergrößerte Verzögerungszeit T2 bewirkt wird. Die Taktfrequenz fsi bleibt für alle Pulsfrequenzen die gleiche und somit sind unabhängig von der Pulsfrequenz die Entfernungskanäle immer gleich breit, während ihre Zahl bei abnehmenden Pulsfrequenzen zunimmt und umgekehrt.
  • Die Änderung der Pulsfrequenzen wird zweckmäßigerweise so vorgenommen, daß für eine Antennenumdrehung oder für eine Übersteiging eines bestimmten Azimutwinkels eine länger dauernde Folge von Sendeimpulsen mit einer ersten Pulsfrequenz, z.B. mit fpl ausgesendet wird. Darauf folgt z.B. bei der nächsten Umdrehung oder der Überstreichung des nächsten Azimutwinkelsektors die Umschaltung auf eine zweite Pulsfrequenz, z.B. fp2 und die Ausstrahlung einer größeren Folge von Impulsen mit dieser Pulsfrequenz. Bei entsprechender Organisation der Speicherelemente ist es aber auch möglich, abwechselnde Impulse mit unterschiedlichen Periodendauern auszusenden, z.B. in der Folge T1, T2, T1, T2 usw.
  • 8 Patentansprüche 5 Figuren

Claims (8)

  1. P a t e n t a.n s p r ü c h e X Puls-Doppler-Radargerät mit variabler Pulsfrequenz und mit mindestens ein Schieberegister enthaltenden Rechnerfiltern, insbesondere Digitalfiltern, zur Verarbeitung von Abtastproben, und zur Unterdrückung von Festzielechosignalen (Bewegtzeichenfilter), wobei die Filtercharakteristik bei einer Änderung der Pulsfrequenz entsprechend mit verändert wird, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in dem Schieberegister (SRG) die Signalwerte im ersten Zeitbereich (0 bis T1) der Empfangsperiode unabhängig von der jeweiligen Pulsfrequenz mit derjenigen Taktfrequenz (es1) verarbeitet sind, welche für die kürzeste Periodendauer (T1) bei der höchsten Pulsfrequenz (fpi) vorgesehen ist, daß bei Betrieb mit niedrigerer Pulsfrequenz (fp2) für die, durch die vergrößerte Periodendauer (T2) bedingte restliche Zeit (T1 bis T2) die Zuführung von Eingangssignalen und/oder die Weiterverarbeitung der Echosignale gesperrt sind.
  2. 2. Puls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß für die restliche Zeit der Eingang des ersten Bewegtzeichenfilters (STS, SRG) gesperrt ist.
  3. 3. Puls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 1 und 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß der erste Zeitbereich (T1) etwa gleich der Periodendauer bei der höchsten Pulsfrequenz (fpi) gewählt ist.
  4. 4. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der vorhergehender Ansprüche, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der restlichen Zeit (T1 bis T2) durch Abschalten der steuernden Taktimpulse alle Verarbeitungsvorgänge der Bewegtzeichenfilter-gesperrt sind und die Anlage ruht (Fig. 1).
  5. 5. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der Ansprüche 1 - 3 d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß in der restlichen Zeit (T1 bis T2) das Schieberegister (SRG) mit einem gegenüber dem ersten Zeitbereich (T1) stark verlangsamten Schiebetakt arbeitet.
  6. 6. Puls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 5, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei n Entfernungskanälen nur n-1 Entfernungskanäle mit dem ersten schnellen Schiebetakt im Schieberegister (SRG) verarbeitet werden und bei niedrigeren Pulsfrequenzen in der gesamten restlichen Zeit (T1 bis T2) nur mit dem einen restlichen Entfernungskanal.
  7. 7. Puls-Doppler-Radargerät mit variabler Pulsfrequenz und mit mindestens ein Schieberegister enthaltenden Rechnerfiltern, insbesondere Digitalfiltern, zur Verarbeitung von Abtastproben, und zur Unterdrückung von Festzielechosignalen (Bewetzeichenfilter), wobei die Filtercharakteristik bei einer Änderung der Pulsfrequenz entsprechend mit verändert wird, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei Umschaltung auf eine Jeweils niedrigere Pulsfrequenz die Taktfrequenz für das Schieberegister (SRG) im gleichen Verhältnis mit umgeschal-tet wird und bei allen Pulsfrequenzen (afp1, fp2) mit der gleichen Zahl von Registerstellen bei dem Schieberegister (SRG) gearbeitet wird (Fig. 3).
  8. 8. Puls-Doppler-Radargerät mit variabler Pulsfrequenz und mit mindestens ein Schieberegister enthaltenden Rechnerfiltern, insbesondere Digitalfiltern, zur Verarbeitung von Abtastproben, und zur Unterdrückung von Festzielechosignalen (Bewegtzeichenfilter), wobei die Filtercharakteristik bei einer Änderung der Pulsfrequenz entsprechend mit verändert wird, d a -d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß bei niedrigeren Pulsfrequenzen (fp2) ein weiteres Teil-Schieberegister (TSRG) in Reihe zu dem für die höchste Pulsfrequenz vorgesehenen Schieberegister (SRG) geschaltet ist, dessen Schiebezeit der verlängerten Periodendauer (T2) entspricht (Fig.4).
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3002708A1 (de) * 1980-01-25 1981-07-30 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Puls-doppler-radar mit einer einrichtung zur festzeichenunterdrueckung
EP0060323A1 (de) * 1981-03-17 1982-09-22 Siemens Aktiengesellschaft Puls-Doppler-Radargerät mit veränderbarer Pulsfolgefrequenz
FR2709184A1 (fr) * 1981-01-19 1995-02-24 Dassault Electronique Dispositif pour la levée d'ambiguïté dans des radars à impulsions à fréquence de récurrence commutable.

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