DE2624747C2 - Puls-Doppler-Radarsystem - Google Patents

Description

len zusammenzufassen.

Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildung der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche, auf die hiermit zur Verkürzung der Beschreibung ausdrücklich verwiegen wird.

Im folgenden sei die Erfindung anhand des in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispieles näher erläutert.

Es stellen dar:

F i g. 1 ein Blockschaltbild eines kohärenten Impuls-Dopplerradarsystems mit Festzeichenunterdrückung,

F i g. 2/·. und 2B Vektordiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des Radarsystems nach F i g. 1 und

Fig 3a —3k Zeitdiagramme zur Erläuterung der Wirkungsweise des Radarsy=tems nach F i g. 1.

Zunächst ist festzustellen, daß in F i g. 1 zur Erläuterung des hier angegebenen Radarsystems eine mit 10 bezeichnete kohärent arbeitende Impuls-Dopplerradaranlage gezeigt ist. Das Radarsystem enthält also einen Taktgeber 11, eine Synchronisationsschattung 12, J-einen Auslöseimpulsgenerator 13, einen bender 15, eine Sende-Empfangsweiche 17 und eine Antenne 19, welche 'jeweils an sich bekannter Bauart sein können und in der Weise wirksam sind, daß periodisch ein Richtstrahl hochfrequenter Energie auf in der Zeichnung nicht abgebildete Objekte hin ausgesendet wird, unter ' welchen sich bewegte Störquellen, etwa in Gestalt von ,Regen, und bewegte Zielobjekte, beispielsweise Flug-' zeuge befinden können, die sich im Bereich des Richtstrahles aufhalten. Die Echosignale von etwa vorhandenen bzw. sämtlichen Objekten werden von der Antenne 19 wieder aufgenommen und erfahrer, nach Durchgang durch die Sende-Empfangsweiche 17 eine Heterodynüberlagerung in einem Mischer 21, dem ^außerdem die Schwingungen eines frequenzstabilen ?'Lokaloszülators 23 zugeführt werden. Die auf diese ''»Weise gebildeten Zwischenfrequenzsignale werden zu einem Zwischenfrequenzverstärker 25 abgeführt. Ein Teil der den Sender 15 verlassenden Hochfrequenzenergie wird mittels eines Richtungskopplers 27 ausgekoppelt und wird ebenfalls mit den von dem Lokaloszillator 23 erzeugten Schwingungen in einem Mischer 29 heterodynüberlagert.

Nach geeigneter Filterung in nicht dargestellten Filtermitteln werden die resultierenden Schwingungen in einen Kohärenz-oszillator 31 eingegeben. Die Ausgangssignale des letzteren dienen ali Bezugssignale.

Die Ausgangssignale des zuvor erwähnten Zwischenifrequenzverstärkers 25 werden den Eingängen eines Paars von Phasendetektoren 33i und 332 aufgeprägt. Die von dem Kohärenz-oszillator 31 erzeugten Bezugsschwingungen werden dem Phasendetektor 33| nach Durchgang durch einen +45°-Phasenschieber 35i und dem Phasendetektor 332 nach Durchgang durch einen -45°-Phasenschieber 35₂ zugeführt. Es ergibt sich also, daß die aus den Phasendetektoren 33| und 332 sowie dem +45^o-PhaEensehieber35t und dem -^"-Phasenschieber 352 gebildete Schaltung ein an sich bekannter iQuadratur-Phasendetektor ist, welche auf der Leitung 39 ein in Phase liegendes bipolares Videosignal und auf der Leitung 41 ein demgegenüber um 90° phasenverschobenes, bipolares Videosignal abgibt. Das erstgenannte Signal wird manchmal als der Realteil des bipolaren Videosignales bezeichnet, während das zweitgenannte Signal als Imaginärteil des bipolaren Videosignals gedeutet wird.

Das auf der Leitung 39 auftretende Signal wird in einen Analog/Digitalumsetzer 43 eingespeist, während das auf der Leitung 41 dargebotene Signal zu einem Analog/Digltalumsetzer 44 gelang« Die Analog/Digitalumsetzer 43 und 44 sind vorzugsweise an sich bekannter Bauart und erzeugen Signale en isprechend digitalen Zahlwörtern in Abhängigkeit von den von der Synchf onisationsschaltung 12 zi'gelülirten Taktsignalen c ■ p.

Die digitalen Zahlwörter geber die Amplitude der jeweils getasteten Real- und Iaiiaginäranteile vom Ausgang des Quadraturphasendetekiors 37 an. (Im vorliegenden Falle sind als Beispie vierstellige digitale Zahlwörter gewählt. Die Anzahl! der Stellen kann jedoch im Rahmen des hier ange-jebenen Gedankens auch erhöht oder verringert werdem)

Die zusammengehörigen digitalen Zahlwörter entsprechend dem reellen bzw. im&jiriären Signalanteil werden zu einem einzigen Digitahahlwort von vorliegend acht Stellen zusammengesetzt und erreichen als komplexes digitales Zahlwort eine Jignalverarbeitungsschaltung 45 des MTl-Radarsystems. Einzelheiten der Signalverarbeitungsschaltung 45 werden weiter unten beschrieben. Zunächst sei lediglich festgestellt, daß die Signalverarbeitungsschaltung 45 Ichos aufgrund bewegter Störquellen ausscheidet, •während Echos aufgrund interessierender bewegter Zielobjekte erhalten bleiben, um diese zu untersuchen und in einem Auswertungsgerät oder Wiedergabegerät 47 zur Darstellung zu bringen, wobei es steh um eine übliche Kathodenstrahlröhre handeln kanu, die mittels von der Synchronisationsschaltung 12 zugelührter Synchronisationsimpulse synchron betrieben wird.

Bevor auf Einzelheiten der Signalverarbeitungsschaltung 45 eingegangen wird, soll kuri die Wirkungsweise des Impulsdopplerradarsystems IO beschrieben werden.

Im Betrieb wird nach Aussenden je eines aus einer Reihe Hochfrequenzimpulsen, wekhe mit 7], T^... Tn bezeichnet sind, eine Reihe in regelmäßigem zeitlichen Abstand aufeinanderfolgender Tattimpulse c · p. den Analog/Digitalumsetzern 43 und 44 zugeführt. Die komplexen Digitalzahlwörter, du von den beiden Ausgängen der Analog/Digitalunuetzer 43 und 44 in Abhängigkeit von dem Taktimpilsen abgenommen werden können, geben die jweilige Phasendifferenz zwischen der von dem Kohärenzoszillator 31 erzeugten Bezugssignalschwingung und dem Radarechosignalen an, wie sie vom Ausgang des Zwisdienfrequenzverstärkers 25 jeweils in Abhängigkeit des Ausgesendeten Impulses abgenommen werden können. Die komplexen Digitalzahlwörter stehen außerdem zu der Amplitude der Radarechosignale in Beziehung. Damit gibt jedes einzelne der bei einer Entfernunjsbereichsabtastung anfallenden, komplexen Digitalzahtvörter den relativen Phasenunterschied zwischen der Uezugssignalschwingung und dem jeweiligen, durdi Objekte in den verschiedenen Bereichszellen verursachten Echosignal und außerdem die Amplitude des Echosignales in der jeweiligen Entfernungsbereichszell< an.

Es sei nun vereinbart, daß die von den beiden Ausgängen der Analog/Digitaluntsetzer 43 und 44 abnehmbaren komplexen Digitalzahlwörter als Vektoren P_n. r angetrieben werden, wobei η die zu einem ausgesendeten Impuls gehörige Enafernungsbereichsabtastung kennzeichnet und Λ= 1,2,. . /V ist und wobei r die jeweilige Entfernungsbereichsaelle bei der betreffenden Entferungsbereichsabtastung kennzeichnet und /■= 1,2,... R sein kann. Die Vektoeen können aus zwei zueinander senkrecht stehenden Komponenten bestehend angeseher werden, nämlicl aus einer reellen

Komponente und einer imaginären Komponente, Im einzelnenergibt sich aus F i g. 2A die Darstellung des Vektors P_n, mach Betrag und Phasenwinkel

so daß in dieser Weise die komplexen Digitalzahlwörter dargestellt werden können, welche zu einer Zeit t_r nach Aussenden des n-ten Sendeimpulses T_n von den beiden Ausgängen der Analog/Digitalumsetzer 43 und 44 abgenommen werden können (hierin ist /„kleiner als der Zeitzwischenraum zwischen den Sendeimpulsen). Die Entfernung von reflektierenden Objekten, welche Signale entsprechend dem Vektor P_n, r erzeugen, ist

daher R_r=—, worin c die Lichtgeschwindigkeit '⁵

bedeutet. Es sei nun angenommen, daß das komplexe Digitalzahlwortsignal, welches von den beiden Ausgängen der Analog/Digitalumsetzer 43 und 44 zu einer Zeit t_r nach Aussenden des nächsten Sendeimpulses T_n+ 1 abnehmbar ist, durch folgenden, ebenfalls in Fig.2A eingezeichneten Vektor angegeben werden kann:

25

Zunächst sei nebenbei bemerkt, daß dann, wenn das in der Entfernung R_r befindliche Objekt ein stillstehendes Objekt wäre, die Vektoren P_n. ,und P_n+Ursich in Phase befänden, so daß der Differenzwinkel 0f=O° wäre, während dann, wenn sich das Objekt bewegt, der Differenzwinkel θι von der Dopplergeschwindigkeit des Objektes abhängig ist d. h. die Dopplergeschwindigkeit ist dann proportional zur Größe des Differenzwinkels θι dividiert durch das Zeitintervall zwischen dem Sendeimpuls T_n und dem Sendeimpuls T_n+\. Daraus ergibt sich, daß durch eine Subtraktion des Vektors P_n, _r von dem Vektor P_n+ ,. _r bereits die Echos aufgrund stillstehender Objekte ausgeschieden werden können. Wenn weiter bereits bekannt wäre, daß das Echoerzeugende Objekt in der Entfernung R_r Regen ist, oder allgemeiner ausgedrückt, daß es sich hierbei um Echos aufgrund bewegter Störquellen handelt, so könnten die entsprechenden Echosignale dadurch gelöscht werden, daß zunächst der Vektor P_n., um den Winke! Θ-, gedreht und dann dieser gedrehte Vektor von dem Vektor P_n+ 1. _r subtrahiert wird. Es sei jedoch bemerkt, daß praktisch von vornherein nicht bekannt ist, ob das in der Entfernung R_r befindliche Objekt eine bewegte Störquelle oder ein interessierendes, bewegtes Zielobjekt beispielsweise ein Flugzeug, ist.

Bei dem hier vorgeschlagenen Radarsystem wird ein komplexes Digitalzahlwort, welches den Phasenwinkel zwischen dem Vektor P_n._rund dem Vektor P_n+ 1. _r angibt dadurch abgeleitet, daß der eine VeI tor mit dem Konjugienkomplexen des anderen Vektors mulfipfiziert wird. Im vorliegendenFalle wird das Konjugiertkomplexe des Vektors P_n. _r verwendet, welches folgendermaßen angeschrieben werden kann:

Das durch Multiplikation der beiden Vektoren erhaltene Vektorprodukt ist dann

die Amplitude oder der Betrag des Vektorproduktes nahezu gleich der durchschnittlichen Leistung aus den beiden Echos. Wenn man also für Entfernungsbereichszellen in der Nachbarschaft der Entfernung R_r die erhaltenen Vektorprodukte untersucht (bewegte Störechoquellen können als ausgedehnte Zielobjekte betrachtet werden, welche sich über eine größere Anzahl von Entfernungsbereichszellen hin erstrecken), so sind die jeweils erhaltenen Vektorprodukte hinsichtlich Betrag und Phasenwinkel dem Vektorprodukt Pmr ■ /'s+1, r nahezu gleich. Wenn jedoch im Gegensatz hierzu die Echos von einem interessierenden bewegten Zielobjekt, beispielsweise einem Flugzeug, herrühren, so treten solche Echosignale normalerweise nur in einer einzigen Entfernungsbereichszelle auf. Es sollen somit die Echosignale aus den EntfernungsbereichszeJlen r-\, r, r+\ und r+2 betrachtet werden. Weiter sei angenommen, daß sich in den Entfernungsbereichszellen r-1, r i^rd r+1 bewegte StörechoqueJJen befinden und daß sich in der Entfernungsbereichszelle r+2 ein Flugzeug aufhält. Zunächst ist unter Bezugnahme auf F i g. 2B festzustellen, daß aus den oben angegebenen Gründen die Phasenwinkel, welche zu Echos aufgrund bewegter Störechoquellen in jeder aus einer Anzahl von Entfernungsbereichszellen gehören, sämtlich annähernd gleich sind und beispielsweise etwa θι betragen. Die Summe der Vektoren kann als Vektor P_sum angegeben v/erden, wobei dieser Summenvektor ebenfalls den Phasenwinkel 0r aufweist Weiter ergibt sich, daß bei Umformung dieses Vektors in einen Einheitsvektor der Phasenwinkel dieses Einheitsvektors ebenfalls 0i ist Außerdem zeigt sich, daß der Phasenwinkel eines einem bewegten Zielobjekt interessierender Art entsprechenden Vektors, nämlich der Phasenwinkel « von dem zuvor erwähnten Phasenwinkel θι stark verschieden ist, da im allgemeinen ein Flugzeug eine von der Geschwindigkeit des Regens stain, unterschiedliche Geschwindigkeit besitzt. Werden dann die Vektorprodukte über eine Anzahl von Entfernungsbereichszellen r-1, r, r+\, r+2 aufaddiert, so vermindert sich der Einfluß der Signale aufgrund eines bewegten Zielobjektes, beispielsweise eines Flugzeugs, da in dem Beispiel gemäß F i g. 2B der Beitrag durch den Vektor aufgrund des bewegten Zielobjektes im Vergleich zu dem Gesamtbeitrag der Vektoren aufgrund bewegter Störechoquellen verhältnismäßig gering ist. Bei dem hier vorgeschlagenen System wird jedoch ein Einheitsvektor Vi_n. r in der nachfolgend beschriebenen Weise gebildet Dieser Einheitsvektor ist gleich der Summe der Vektorprodukte für die Entfernungsbereichszellen r- i. τ, r+1 und r+2, dividiert durch den Betrag der Summe der Vektoren. Der Einheitsvektor M_n. _r gibt also die mittlere Dopplergeschwindigkeit aufgrund bewegter Störechoquellen über die Entfernungsbereichszellen r—\,r,r+\ und r+2 wieder, da dieser Einheitsvektor einen Phasenwinkel besitzt, der etwa gleich dem durchschnittlichen Phasenwinkel der Vektoren aufgrund solcher bewegter Störechoquellen ist und beispielsweise θι beträgt. Es gilt also:

60

Li- = \Pn,A ■

-Bi +B₁; -B₁ +B₂ = θ

Handelt es sich bei dem in der Entfernung R_r auftretende Objekt um eine bewegte Störquelle, so ist Al·

Nachdem, wie oben bereits gesagt, die Vektorprodukte einen Betrag entsprechend der durchschnittlichen Leistung der Echosignale haben, fragen verhäf inismäßig große Echosignale aufgrund bewegter Störsignalquellen vergleichsweise in stärkerem Maße zur Bildung des Einheitsvektors Ä?„. _r bei als kleinere Echosignale

aufgrund bewegter Störechoquellen, was im allgemeinen gewünscht ist.

Nunmehr soll Fig.2A wjeder betrachtet v,?rden. Eine Drehung des Vektors P_n, r um den Phasenwinkel, welcher der mittleren Popplergeschwindigkeit aufgrund bewegter Störechoquellen zugeordnet ist, nämlich um den Phasenwinkel 0i, kann dadurch herbeigeführt werden, daß zunächst in einer komplexen Multiplikationsschaltung der Vektor P_n, _r mit dem Einheitsvektor Ä%_n, _r multipliziert wird. Das Ergebnis ist ein Vektor folgender Gestalt

Pn,r ■ M_n,, =

= B₂

vor, das am Eingang des Speichers 52 willkürlicher Zugriffsmöglichkeit auftritt. Wie sich später zeugen läßt, multipliziert die Multiplikationsschaltung 58 die Digitalwörter, die zu einer Entfernungsbereichsabtastung gehören, mit dem Konjugiertkomplexen der Digitalwörter für entsprechende Entfernungsbereichszellen aus der vorausgegangenen Entfernungsbereichsabtastung. Mit anderen Worten, die Multiplikationsschaltung 58 multipliziert die Vektoren P₂,\ bzw. P₂? bzw. P₂^ ... bzw. P₂, R mit dem Konjugiertkomplexen der komplexen Digitälzahlen entsprechend den Vektoren Pj,i bzw. Pf₂ bzw. Pu ... Pt, r, wie oben beschrieben wurde,so daß folgende Vektorprodukte entstehen:

Dieser Vektor ist auf den PhasenwinkeJ B₂ eingestellt und hat daher dieselbe Richtung wie der Vektor P_n+\. r-Wird daher der in dieser Weise gedrehte Vektor von dem Vektor P_n+ 1. _r subtrahiert, so wird der Einfluß aufgrund bewegter Störechoquellen in der Entfernungsbereichszelle rausgelöscht

Aus F i g. 1 ist zu entnehmen, daß die von den beiden Ausgängen der Analog/Digitalumsetzer 43 und 44 abnehmbaren Signale entsprechend den komplexen iDigitalzahlwörtern zu einem Rechenabschnitt 48 zur Errechnung des Einheitsvektors und einem Löschabschnitt 50 der Signalverarbeitungsschaltung 45 weitergeleitet werden. Der Rechenabschnitt 48 zur Errechnung des Einheitsvektors enthält einen Speicher 52 willkürlicher Zugriffsmöglichkeit, dessen Dateneingangsanschlüsse an die Analog-Digitalumsetzer 43 und 44 angeschlossen sind, sowie einen Pufferspeicher 54, welcher vorliegend ebenfalls ein Speicher willkürlicher Zugriffsmöglichkeit ist und eingangsseitig Daten von dem Ausgang des Speichers 52 erhält, wie aus F i g. 1 ohne weiteres zu ersehen ist. Die Speicher 52 und 54 besitzen jeweils Lesesteuerleitungen R52 bzw. R54, Schreibsteuerleitungen W& bzw. W54 und Adresseneingangsleitungen Λ52 bzw. As*. Die Leitungen Rs₂, R54, Ws₂, W54, An und A^ sind in der dargestellten Weise mit der Synchronisationsschaltung Yl verbunden. Der Ausgangsanschluß des Pufferspeichers 54 hat mit einer Schaltung 56 zur Bildung eines Signales entsprechend dem Konjugiertkomplexen Verbindung. Diese Schaltung 56 ist an sich bekannter Bauart und gibt der. reeüen Anteil eines komplexen Digitalwortes, welches aus dem Speicher 52 abgelesen wird, unmittelbar zu seinem Ausgangyanschluß weiter, während der Imaginärteil eines solchen komplexen Digitalwortes über Inverter zu dem Ausgangsanschluß gelangt. Dieser Vorgang läCt sich folgendermaßen darstellen:

W₁=A+ JB

worin Wi das dem Eingangsanschluß der Schaltung 56 zugeführte komplexe Digitalwort ist, A den reellen Anteil dieses Digitalwortes, Bden imaginären Anteil des Digital Wortes und./=j/ — 1 bedeuten.

Am Ausgang der das Konjugiertkomplexe bildenden · Schaltung 56 stellt sich dann ein komplexes Digitalwort folgender Gestalt ein:

Hierin ist W₀= V/f.

Eine Multiplikationsschaltung 58 an sich bekannter Bauart zur Durchführung einer komplexen Multiplikation nimmt, wie aus Fig. 1 hervorgeht, die Multiplikation des komplexen Digitalwortes, welches am Ausgangsanschluß der das Konjugiertkomplexe bildenden Schaltung 56 ansteht, mit dem komplexen Digitalwort Die Vektorprodukte werden zu einer Mittelwertbildungsschaltung 60 weitergeführt. Diese Mittelwertbildungsschaltung 60 enthält eine Differenzbildungseinrichtung 62, ein Verzögerungsschaltung 64 (im vorliegenden Falle ein dreistufiges Schieberegister) und eine Summationsschaltung 66. Wie nachfolgend aufgezeigt ist, hat das Ausgangssignal der Summationsschaltung 66 die Gestalt eines komplexen Digitalwortes, welches der Summe der Vektorprodukte aus drei benachbarten Entfernungsbereichszellen entspricht, also beispielsweise:

in bestimmten Fällen kann es wünschenswert sein, die Vektorprodukte für mehr ?ls drei Entfernungsbereichszeläen aufzuaddieren, um eine bessere Mittelwertbildung zu erreichen. Die Ausgangssignale der die Mittelwertbildung vornehmenden Schaltung 60 werden einer Normalisierungsschaltung 68 zugeführt. Diese kann an sich bekannter Bauart sein und enthält eine gebräuchliche Divisionseinrichtung, um das komplexe Digitalwort, welches dieser Schaltung zugeführt wird und die Form Re+j!m besitzt, durch den absoluten Betrag dieses Digitalwortes oder Vektors zu dividieren, also durch den Wert }/R_e ²+ Iff?· Der Ausgang der Normalisierungsschaltung 68 ist ein komplexes Digitalwort, das der mittleren Popplergeschwindigkeit entspricht, die sich aus den Echosignalen aus drei benachbarten Entfernungsbereichszellen r, r+\ und r+ 2 ableiten läßt Das bedeutet, daß das Ausgangssignal der Normalisierungsschaltung 68 ein komplexes Digitalwprt entsprechend dem oben erwähnten Einheitsvektor Aorist

Die Löschschaltung 50 gemäß F i g. 1 ist bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel eine MTI-Löschschaltung dritter Ordnung, doch können auch Löschschaltungen einer davon verschiedenen Ordnung gewählt werden. Die Löschschaltung 50 verwertet also drei aufeinanderfolgende Entfernungsbereichsabtastungen, nämlich die Abtastungen n, n+1 und n+2, in der folgenden Weise, Zunächst soll die Entfernungsbereichsabtastung π untersucht werden. Die Löschschaltung 50 erzeugt hierfür ein in dem Auswertgerät 47 zur Wiedergabe gelangenden Ausgangssignal, das sich folgendermaßen darstellen läßt:

_n+l,r

230 250/282

9 10

^Hierin sind Q — -1, Q₁= +2 und C₃= ~ 1, ferner ist Während der zweiten Hälfte des Zeitintervalls zwischen

M_n, r der Einheitsvektor, der aus den Entfernüngsbe- dem ersten und dem zweiten Taktimpuls liefert die

reichsabtastungen π und n+1 berechnet und abgeleitet Synchronisationsschaltung 12 ein Steuersignal über die

worden ist und A5n₊i,_rist der Einheitsvektor, der aus den Lesesieuerleitung R₅₂ und die Schreibsteuerleitung W₅₄

Entfernungsbereichsabtastungen n+\ und η+2 abge- 5 sowie Adreßsignale an die Leitungen A₅₂ und A₅₄. In

leitet worden ist Abhängigkeit von diesen Signalen wird der Inhalt des

Eine kurze Überlegung zeigt, daß für Aussendung der Speicherplatzes 1 des Speichers 52, nämlich das Signal

Hochfrequenzimpulse in jeweils gleichbleibenden Zeit- entsprechend dem Vektor ~P\,\ aus diesem Speicherplatz

abständen herausgelesen und wird in den Speicherplatz 1 des

ύ -ύ -ύ ¹⁰ Pufferspeichers 54 eingeschrieben. Dies ist in Fig.3c

M„,_r-M_n+Ur-M„₊2,r _{durch das mit} ^ _bezeichnete Zeitintervall deutlich

,gilt, während bei Aussendung der Sendeimpulse in gemacht. Entsprechende Vorgänge spielen sich für

gestaffelten Zeitabständen nachfolgende Taktimpulse ab. Für jeden Taktimpuls

U -j- ύ ^U ^w'^rc* i^ed°^cn die Adresse um Eins erhöht. Es ergibt sich

Mnr-r-μ_π+\,_γψM„_+Zrusv/. ^ _{somk daß unm}j_{ttelbar vor dem näc}hsten Sendeimpuls

Die Löschschaltung 50 enthält eine Verzögerungs- T₂ in dem Pufferspeicher 54 die Signale entsprechend

schaltung 70, vorliegend eine der Verzögerungsschal- den Vektoren P\ \ bis P\,« an den Speicherplätzen von 1

tung 64 ähnliche Schaltung, weiche eine Verzögerung bis R eingeschrieben sind.

entsprechend drei Taktimpulsen bewirkt, ferner eine Es soll nunmehr untersucht werden, was während der

Multiplikationsschaltung 72, welche an den Ausgang der 20 nächsten oder zweiten Entfernungsbereichsabtastung

Veizögerungsschaltung 70 angeschlossen ist und ein geschieht. In Abhängigkeit des ersten Taktimpulses,

Speicher 74 willkürlicher Zugriffsmöglichkeit, weiter welcher nach Aussendung des Sendeimpulses T₂ auftritt,

eine Summationsschaltung 75, welche von der MuItJpIi- erzeugt die Synchronisationsschaltung 12 während der

ikationsspaltung 72 gespeist wird und eine Multiplika- ersten Hälfte des Zeitzwischenraumes zwischen dem

"iionsschaltung zur Durchführung komplexer Multplika- 25 ersten Taktimpuls und dem zweiten Taktimpuls ein

'tionen, weiter einen Speicher 78 willkürlicher Zugriffs- Schreibsteuersignal auf der Leitung W₅₂ und ein

möglichkeit, dessen Dateneingang mit dem Ausgang der Adressensignal für den Speicherplatz 1 auf der Leitung

Summationsschaltung 75 verbunden ist und dessen ^A₅₂, so daß das Signal entsprechend dem Vektor P%\ am

Datenausgang an den Eingang der komplexen Multipli- Speicherplatz 1 des Speichers 52 eingeschrieben wird,

kationsschaltung 76 in der dargestellten Weise ange- 30 Außerdem erzeugt die Synchronisationsschaltung 12

koppelt ist. Der Ausgang der Normalisierungsschaltung während der ersten Hälfte des genannten Zeitintervalls

68 ist mit der Multiplikationsschaltung 76 zur Durchfüh- ein Lesesteuersignal auf der Leitung R₅₄ und ein den

rung komplexer Multiplikationen verbunden. Eine Adressenplatz 1 bezeichnendes Adressensignal auf der

Lesesteuerleitung R₇g, eine Schreibsteuerleitung Wn Leitung A54, so daß der Vektor, welcher an dem

und eine Adressenleitung/4?g dienen zur Verbindung des 35 Speicherplatz 1 des Pufferspeichers 54 eingeschrieben

Speichers 78 willkürlicher Zugriffsmöglichkeit mit der war, nämlich der Vektor P_u, nunmehr herausgelesen

Synchronisationsschaltung 12, um dem Speicher 78 wird und über die das Konjugiertkomplexe bildende

Lesesteuersignale, Schreibsteuersignale und Adressen- Schaltung 56 geleitet wird, weiche also den Vektor P*u

signale zuführen zu können, worauf nachfolgend noch ableitet und dann zu der komplexen Multiplikations-

eingegangen werden wird. 40 schaltung 58 gelangt In eben diesem Zeitintervall

Anhand der F i g. 3a bis 3k sollen nun zunächst die kommt auch der Vektor P₂.\ an der komplexen

Echosignale aufgrund dreier ausgesendeter Impulse 7Ί, Multiplikationsschaltung 58 an. Es ergibt sich somit, daß

T₂ und T₃ untersucht werden, wobei diese Impulse in während des Zeitintervalls zwischen dem ersten

F i g. 3a durch gestrichelte Umgrenzungslinien angedeu- Taktimpuls und dem zweiten Taktimpuls c.p. nach

tet sind. Die komplexen Digitalwortsignale, welche zu 45 Aussendung des Sendeimpuises TJ das Vektorprodukt

der Signalverarbeitungsschaltung 45 des MTI-Radarsy- ß» p __ ψ

stems gelangen, entsprechen folgenden Vektoren '' ^2il ''

_^ _,. _,. vom Ausgang der komplexen Multiplikationsschaltung

/5,1, P_Ui ... P_UR; 58 abgenommen werden kann. Diese Vorgänge

_ _' _J 50 wiederholen sich für nachfolgende Taktimpulse und es

Pi,\, P₂,2 ■■■ PiX, zeigt sich dann, daß die Vektorprodukte Yi₃, Yi₃, Ψ\_Α...

_, _^ J Yi, R der Reihe nach dem Ausgang der komplexen

P₃I, P_}2 ... F_3-K, Multiplikationsschaltung 58 jeweils unmittelbar vor

Auftreten des dritten bzw. vierten bzw. fünften bzw.

In Abhängigkeit eines ersten nach Aussenden des 55 Ä-ten Taktimpulses abgegeben werden, wie aus F i g^d ersten Sendeimpulses 71 auftretenden Taktimpulses gibt zu entnehmen ist. Die Vektorprodukte, nämlich Vu, Yi₃, die Synchronisationsschaltung 12 über die Leitung W& Ϋ13 .... welche von der komplexen Multiplikationsein Schreibbefehlssignal oder Schreibsteuersignal an schaltung 58 dargeboten werden, gelangen über die den Speicher 52 ab. Im halben Zeitzwischenraum Subtraktionsschaltung 62 zu der Summationsschaltung zwischen dem ersten Taktimpuls und dem nächstfolgen- eo 66, wobei sie der Subtraktionsschaltung auf zwei Wegen den Taktimpuls liefert die Synchronisationsschaltung 12 zugeführt werden, nämlich einmal unmittelbar und zum ferner ein Signal an die Adressenleitung A₅₂, um den anderen über die Verzögerungsschaltung 64. Aufgrund ersten Speicherplatz des Speichers 52 als Adresse zu des Vorhandenseins der Verzögerungsschaltung 64 bestimmen. In Abhängigkeit von Signalen auf der kommen die Vektorprodukte Yu, Yi₃, Yi₃... zu der Schreibsteuprleitung Wsi und der Adressenleitung A₅₂ 65 Substraktionsschaltung 62 in der aus Fig.3c ersichtliwird der Vektor Ρι,ι in dem Speicher 52 am chen Weise zu Beginn des vierten Taktimpulses nach Speicherplatz 1 eingespeichert Dies ist in F i g. 3b durch. Aussendung des Sendeimpulses T₂. Daraus folgt, daß zu das mit Wi bezeichnete Zeitintervall deutlich gemacht Ende des ersten Taktimpulses nach Aussendung des

Sendeimpulses 7J am Ausgang der Summationsschaltung 66 das Vektorprodukt Yu, zu Ende des zweiten Taktimpulses die Vektorsumme Yu + Ψ\χ und zu Ende des dritten Taktimpulses nach Aussenden des Sendeimpulses Ti die Vektorproduktsumme

auftreten. Zu Ende des vierten Taktimpulses liefert der Ausgang der Verzögerungsschaltung 64, wie aus J?ig.3e hervorgeht, das Vektorprodukt Yu, so daß 'wegen der Differenzbildung dann am Ausgang der Summationsschaltung 66 am Ende des vierten Taktimpulses die Vektorproduktsumme

auftritt, wie in F i g. 3f angegeben ist. Demzufolge liefert die Normalisierungsschaltung 68 beginnend mit dem Ende des dritten Taktimpulses nach Aussenden des Sendeimpulses Tz der Reihe nach die Einheitsvektoren Λ^ι,ι, Μια, M\3 ..., wie aus Fig.3g zu entnehmen ist. Fährt man mit obigen Betrachtungen in Verbindung mit der dritten Entfernungsbereichsabtastung fort, so zeigt sich, daß die Einheitsvektoren Λ^,ι, Tfau, ÄS23 ... am ^Ausgang der Normalisierungsschaltung 68 beginnend mit dem Ende des dritten Taktimpulses nach Aussenden des Sendeimpulses T₃ abgegeben werden, wie ebenfalls j aus F i g. 3g hervorgeht.

Für die Untersuchung der Wirkungsweise der Löschschaltung 50 seien auch noch die Fig.3h bis 3k näher betrachtet. Wegen der Verzögerung durch die Verzögerungsschaltung 70 treten die Vektoren Ai. ni, P13 ... am Ausgang dieser Verzögerungsschaltung jeweils zur Zeit des vierten Taktimpulses nach Aussendung des Sendeimpulses T\ auf. Zu dieser Zeit liefert die Synchronisationsschaltung 12 an den Speicher 74 über die Lesesteuerleitung Ä74 ein Lesesteuersignal und über die Leitung Λ74 ein Adressensignal für den Speicherplatz 1. In Abhängigkeit von diesen Signalen

1 erfolgt eine Ablesung des Speicherplatzes 1 des Speichers 74. An diesem Speicherplatz ist in dem : Speicher die Konstante Q gespeichert Nach Multipli-

i !cation in der Multiplikationsschaltung 72 gelangen daher der Reihe nach die Vektoren CiPu, C]Pi₃, CiFu ... CiPt, β zu der Summationsschaltung 75. und zwar beginnend nach dem vierten Taktimpuls nach Aussen-

'vdung des Sendeimpulses 7Ί, wie aus F i g. 3h hervorgeht. Während des Zeitintervalls, in welchem die genannten

., Vektoren zu der Summationsschaltung 75 gelangen, ist der Ausgang der Normalisierungsschaltung 68 Null und daher ergibt sich auch am Ausgang der Multiplikationsschaltung 76 der Signalwert Null. Danach erzeugt die Synchronisationsschaltung 12 beginnend nach dem vierten Taktimpuls während der jeweils zweiten Hälfte des Zeitzwischenraumes zwischen aufeinanderfolgenden Taktimpulsen ein Schreibsteuersignal auf der Leitung W7& und ein Adressensignal zur Bezeichnung der Speicherplätze 1, 2, 3 .. .R auf dec Leitung An, so daß die Vektoren QP\,\, QPa ··· QFi, r synchron an den Speicherplätzen 1 bis R des Speichers 78 eingespeichert werden, während diese Vektoren am Ausgang der Summationsschaltung 75 auftreten. Vor der Aussendung des Sendeimpulses Ti werden also die Vektoren QP\,\, QP\j....QP\,r an den Speicherplätzen 1 bzw. 2... bzw R des Speichers 78 abgespeichert, wie sich aus der Betrachtung von F i g. 3k ergibt.

Bei der Untersuchung der Wirkungsweise der Löschschaltung 50 während der zweiten Entfernungsbereichsabtastung ist zunächst festzustellen, daß während dieser Entfernungsbereichsabtastung die Synchronisationsschaltung 12 ein Lesesteuersigrul auf der Leitung Rn und ein Adressensignal zur Bezeichnung des Speicherplatzes 2 erzeugt. In Abhängigkeit von diesen Signalen wird die Konstante Ci aus dem Speicherplatz 2 des Speichers 78 herausgelesen. Dies lai zur Folge, daß, beginnend nach dem dritten Taktimpels während dieser Enifernungsbereichsabtastung die Vektoren GiPu, C2P22, C1P23... C₂Pz R am Ausgang d«r Multiplikationsschaltung 72 auftreten, wie im zweiien Zeitdiagramm von Fig.3h deutlich gemacht ist. Veiter liefert die Synchronisationsschaltung 12 während der ersten Hälfte des Zeitintervalls zwischen aufeinanderfolgenden Taktimpulsen ein L^e . τ¹⁷'^-¹' ^fiber die Leitung Rn und jeweils ein Adressensigiial zur b^tic ·..■% Adressenplätze 1, 2, 3 ... R jeweils über die

fuiressenleitung A₇% zu dem Speicher78, wie das zweite Zeitdiagramm von F i g. 3k zeigt. Dieshat zur Folge, daß die Vektoren

25

30

C₂ Ά,2 + Mi.2 Ci P_U2 = Σ,.₂; ..
C₂ Pz,R + M_lR C] P_{1 R} = t,_itR;

der Reihe nach dem Ausgang der Summationsschaltung 75 beginnend mit dem vierten Taktimpuls der zweiten Entfernungsbereichsabtastung auftrelen, wie die F i g. 3i und 3j deutlich machen.

Die Vektoren £1.1. Zu ... Σι. r werden in den Speicher 78 in Abhängigkeit von ScEirdbsteuersignalen auf der Leitung W₇₈ und AdreßsignaJen auf der Leitung Ajg eingespeichert, wobei diese Steuersignale von der Synchronisationsschaltung 12 zugeführt werden, in Abhängigkeit von den genannten Scüreibsteuersjgnalen und Adreßsignalen werden die Vektoren 21.1 ---2i.«^an den Speicherplätzen 1 bis R des Speichers 78 in der aus Fig. 3k abzuleitenden Art und Weiseeingeschrieben.

Beim Betrieb der Löschschaltung 50 während der dritten Entfernungsbereichsabtastuag wird zunächst von der Synchronisationsschaltung 12 ein Lesesteuersignal an die Leitung R₇B und ein Adreßsignal zur Bezeichnung des Speicherplatzes 3 in die Leitung A_7i abgegeben. In Abhängigkeit von diesen Signalen wird die Konstante C₃ aus dem Speicher 73 herausgelasen. Das hat zur Folge, das die Vektoren CA, C₃P₃₂ ■■■ C₃P₃, R der Reihe nach dem Ausgaag der Multiplika-

tionsschaltung 72 beginnend nach dem dritten Taktimpuls dieser Entfernungsbereichsabtaylung auftreten, wie Fig. 3h zu entnehmen ist Weiter Üeleri die Synchronisationsschaltung 12 jeweils währendlder ersten Hälfte des Zeitzwischenraumes zwischen aufeinanderfolgen-

den Taktimpulsen ein Lesesteuersign^l über die Leitung Rn an den Speicher 78 und jeweils ein Adreßsignal zur Adressierung der Speicherplätze 1 bzw 2 bzw. 3... bzw. R über die Leitung 78 ebenfalls an den Speicher 78, wie man im dritten Zeitdiagramm von Pi g. 3k entnehmen

kann. Das hat zur Folge, daß die Vektoren

C₃ J$,i +

= C₃ Ρ_3Λ + ΑΤ_2ΐ1 (C₂ P_2>1 + M,,, C₁Ρ_1Λ);

C, fl_>2 +Aj₁₂Zu - C₃ }$.₂ + A₂₁, (C₂ %_a

dei Reihe nach beginnend mit dem vierten Taktimpuls 5 Abhängigkeit von Synchronisationsimpuisen SYNYzm

dieser Entfernungsbereichsabtastung am Ausgang der Darstellung, die dem Auswertgerät von der Synchroni-

Summationsschaltung 75 auftreten. Diese Vektoren sationsschaltung 12 zugeleitet werden, erreichen das Auswertgerät 47 und gelangen dort in

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

lJ _ J · ?

Claims (4)

1 2

22 12 272 bekannt. Bei diesem bekannten Radarsystem

Patentansprüche: findet nicht nur eine sogenannte Festzeichenunterdrük-

kung statt (MTI-Radarsystem), es werden vielmehr auch

1 Puls-Doppier-Radarsystem, bei welchem von Echosignale von bewegten Störquellen, beispielsweise den Echosignalen Digitaisignale entsprechend dem 5 von Wettererscheinungen, wirksam unterdrückt Dies dopplerverschiebungsbedingten Phasenwinkel ab- geschieht dadurch, daß die für die Relativgeschwindiggeleitet werden und aus diesen Digitalsignalen in keit kennzeichnende Phasenwinkeldifferenzen zwieiner Mittelwertbildungsschaltung ein einer mittle- sehen aufeinanderfolgenden Echosignalen für eine ren Phasenverschiebung der Echosignale aus mehre- Mehrzahl von einander benachbarten Entfernungsberen aneinandergrenzenden Entfernungsbereichszel- 10 reichszellen miteinander verglichen werden, um festzulen entsprechendes Korrektursignal gebildet wird, stellen, ob ein reiativ zu dem Radargerät bewegtes das zur Beseitigung des Einflusses von Echos Objekt sich über eine Mehrzahl solcher Entfernungsbeaufgrund bewegter Störquellen in einer Löschschal- reichszellen erstreckt. Falb dies der Fall ist, wird davon tune einem Digitalsignal entsprechend dem Echo ausgegangen, daß es sich bei diesem Objekt nicht um ein aus einer Entfernungsbereichszelle vor Auswertung 15 interessierendes Zielobjekt handeln kann, da die dieses Signals überlagert wird, dadurch ge- räumliche Ausdehnung eines solchen nicht größer ist als kennzeichnet, daß die Digitalsignale die eine Entfernungsbereichszelle, so daß - falls es auf der Gestalt komplexer Digitalzahlwärter haben und daß Grenzlinie zweier Entfernungsbereichszellen liegt zur Erzeugung des Korrektursignals zunächst maximal in diesen beiden Entfernungsbereichszellen ein

- ■ ieweils einander entsprechende Digitalzahlwörter 20 entsprechendes Echosignal auftreten kann. Bei dem

' "aus unterschiedlichen Abtastperioden miteinander bekannten Radargerät wird dementsprechend ein der

>>' kombiniert und die kombinierten Komplexen mittleren Phasenverschiebung der Echosignale aus

""Digitalzahlwörter der Mittel wertbildungsschaltung mehreren aneinander grenzenden Entfernungsbereichs-

* zugeführt werden, in welcher eine Normalisierung zelten entsprechendes Korrektursignal gebildet, wel-

des aus den kombinierten Komplexen Digitalzahlen 25 ches in einer Löschschaltung dem Echosignal aus einer

' gebildeten Mittelwertes erfolgt dieser Entfernungszeilen überlagert wird, so daß der

2 Radarsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet Einfluß des der mittleren Phasenverschiebung entspre_durch chenden Objekts, welches aufgrund der gemachten

Voraussetzungen nur ein Störobjekt sein kann, elimi-

- Speichermittel (52,54), in denen aufeinanderfol- 30 niertwird.

eend die den Entfernungsbereichszellen einer Bei modernen Radargeräten - so auch bei dem in der

Radarimpulsperiode entsprechenden komple- genannten DE-OS 22 12 272 beschriebenen Radargerät xen Digitalzahlwörter speicherbar sind, - werden die Phasenwinkel der Echosignale pro

- eine mit den Speichermitteln (52,54) verbünde- Entfernungsbereichszellen digitalisiert und als Digitalne Einrichtung (56) zur Bildung der Konjugiert- 35 signale weiter verarbeitet. Diese digitale Signalverarkomplexen der aus den Speichermitteln (52,54) beitung hat unter anderem den Vorteil, daß eine nacheinander auslesbaren Digitalzahlwörter Anpassung an unterschiedliche Impulsfolgefrequenzen

- sowie einen Multiplizierer (58) zur komplexen zur Vermeidung sogenannter Dopplerblindgeschwin-Multiplikation dieser Konjugiertkomplexen mit digkeken leicht möglich ist. Ein weiterer Vorteil der Digitalzahlwörtern, die den während einer 40 digitalen Signalverarbeitung bei Radargeräten ergibt anderen Radarimpulsperiode gewonnenen sich aus der Verfügbarkeit sehr kleiner und preiswerter Echosignalen jeweils derselben Entfemungsbe- digitaler Bauelemente.

reichszelle entsprechen. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein

Radargerät der im Gattungsbegriff des Patentanspru-

3 Radarsystem nach Anspruch 2, dadurch 45 cnes 1 beschriebenen Art so v/eiter zu bilden, daß die gekennzeichnet, daß die Mittelwertbildungsschal- Echosignale bewegter Störquellen mit noch größerer tung (60) eine mit dem Ausgang des Multiplizierers Präzision unterdrückt werden können.

(58) verbundene Verzögerungseinrichtung (64) so- Diese Aufgabe wird durch ein Puls-Doppler-Radar-

wie eine Summierungsschaltung (66) beinhaltet, in gerät mit den Merkmalen des Patentanspruches 1 der eine vorgebbare Anzahl der genannten Komple- 50 gelöst
xen Vektorprodukte aufsummierbar ist Während bei dem beschriebenen bekannten Radarge-

4 Radarsystem nach Anspruch 3, dadurch rät nach der Digitalisierung der den einzelnen gekennzeichnet, daß eine mit dem Ausgang der Entfernungsbereichszeilen entsprechenden Signalpro-Summierungsschaltung (66) verbundene Normalisie- ben und deren Überlagerung in einer Verzögerungsrungsschaltung (68) vorgesehen ist, mittels derer die 55 schaltung mit einer der Impulsfolgefrequenz entspreaufsummierten Vektorprodukte durch den Betrag chenden Verzögerungszeit lediglich eine die Phasender Summe der einzelnen Vektoren dividierbar ist, winkeldifferenz skalar kennzeichnende Information zur derart daß ein Einheitsvektor entsteht, der den weiteren Verarbeitung zur Verfügung stent und Phasenwinkel der aufsummierten Vektorprodukte herangezogen wird, werden bei dem Radargerat gemäß beinhaltet. 60 der Erfindung Digitalsignale verwendet, welche die

Echosignale sowohl nach Betrag als auch nach

Phasenwinkel bzw. in Gestalt komplexer Digätalwörter

nach Realteil und Imaginärteil kennzeichnen. Dies ist die Grundlage für die angestrebte präzisere Löschung

Die Erfindung betrifft ein Puls-Doppler-Radarsystem 65 des Einflusses bewegter Störquellen und eröffnet

der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 beschriebe- außerdem die Möglichkeit, die Löschstufe zur Festzei-

nen Art chenunterdrückung mit der Löschschaltung zur Beseiti-

Ein Radarsystem dieser Art ist durch die DE-OS gung des Einflusses der Echosignale bewegter Störquel-