DE2635755C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Unterdrücken der Nebenkeulen-Störsignale mit einer Primärantenne für den Empfang eines Signals, das ein gewünschtes Signal und ein Störsignal enthalten kann, mit einer Hilfsantenne für den Empfang eines Signals, das in erster Linie das Störsignal enthält, mit einer mit der Primärantenne gekoppelten Unter­ drückungsvorrichtung für das Störsignal, mit einem mit der Primärantenne und der Hilfsantenne gekoppelten Korrelator zur Erzeugung eines die Differenz zwischen den zugeführten Signalen anzeigenden Signals, mit einem die Primärantenne mit dem Korrelator koppelnden ersten Bandfilter, mit einem die Hilfsantenne mit dem Korrelator koppelnden zweiten Bandfilter und mit einer den Ausgang des Korrelators mit der Unterdrückungsvorrichtung koppelnden Vorrichtung.

Die Beseitigung von Nebenzipfeln ist ein Verfahren, durch das störend einwirkende Signale (wie sie etwa von Störsendern hervor­ gerufen werden), die durch die Seitenzipfel einer Antenne empfan­ gen werden, unterdrückt werden. Eine oder mehrere richtfreie Em­ pfangsantennen werden für den Empfang der Störsignale nahe der Hauptantenne angebracht, die ebenfalls das unerwünschte Störsignal auffängt. Dieses Signal wird optimalen Amplituden- und Phasenmodu­ lationen unterworfen und dann vom Signal der Hauptantenne subtra­ hiert. Wenn die richtige Phasen- und Amplitudenmodulation angewen­ det worden ist, kann eine vollständige Beseitigung des unerwünsch­ ten Störsignals erzielt werden. Die Modulationswerte werden da­ raus abgeleitet, daß das Ausgangssignal der Hauptantenne nach Sub­ traktion des modulierten Signals der richtfreien Antenne korre­ liert wird mit den Signalen der richtfreien Antenne. Diese Werte werden einer Rückkopplungsschleife zugeführt, so daß der Aufhe­ bungsvorgang kontinuierlich und automatisch abläuft. In der US- PS 38 81 177 ist ein derartiges System beschrieben. Allerdings ist auch dieses System, mit dem Nebenzipfel ausgeschaltet werden, noch mit Nachteilen behaftet.

Ein wesentlicher Nachteil dieser bekannten Vorrichtung besteht darin, daß sie Vorkehrungen enthält, die Radar-Zielsignale und die Störsignale entweder auf dem Frequenzsektor oder auf dem Zeitsektor auszufiltern. Mit einer derartigen Filtervor­ richtung kann aber die Verminderung des Verhältnisses von Ansprechen des Beseitigungssystems zur Störwiederkehr ein wesentlicher Faktor für die Leistungsverbesserung des Systems unter schweren Störbedingungen sein. Die bekannte Vorrichtung ist darüber hinaus teuer, denn es werden zusätzliche Verstär­ ker und Meßstufen benötigt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Vorrichtung der genannten Art zu schaffen, welche die Wirksamkeit der bekannten Vorrichtung erhöht und welche zwischen Ziel -und Störsignalen unterscheiden kann.

Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, daß das erste Bandfilter und das zweite Bandfilter einen solchen Durchlaß­ bereich haben, daß zumindest die Hauptkeule des Radar-Impuls­ spektrums des gewünschten Signals gesperrt ist.

Durch dieses Filterverfahren wird sichergestellt, daß die Frequenzen, die diese Filter durchsetzen, außerhalb des Haupt­ ziel- und das Störspektrums liegen und somit nur ein minimaler Betrag des Zielsignals und des Störsignals, beispielsweise im Falle des zweiten Bandfilters, durch den Bezugskanal verarbeitet werden muß.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnung an einem Ausführungs­ beispiel erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Blockdiagramm des Nebenzipfel-Beseitungssystems;

Fig. 2 das Blockdiagramm des Systems in umfassender Radarstel­ lung;

Fig. 3A ein Impuls-Zeitdiagramm für die Darstellung der zeitli­ chen Einblendung der Signale in der Schaltung der Fig. 2;

Fig. 3B ein typisches Radarspektrum mit einer Darstellung der Bandpaßfilterung der Signale in dem System der Fig. 2;

Fig. 4 eine stärker ins einzelne gehende Blockdarstellung des Bezugskanals im System der Fig. 2;

Fig. 5 eine genauere Blockdiagrammwiedergabe des Quermodulators aus dem System der Fig. 2; und

Fig. 6 eine Quermischstufe aus dem System der Fig. 2.

Das Prinzip der Beseitigung der Nebenzipfel-Störenergie gemäß der Erfindung ist in dem grundlegenden Blockdiagramm der Fig. 1 ge­ zeigt, wonach das ganze System in einen Hauptkanal 10 und einen Bezugskanal 12 unterteilt ist. Übliche Radarsignale würden von ei­ ner Richtungsantenne 14 aufgefangen und einem Radarempfänger zuge­ führt. Die Veränderung gegenüber einer üblichen Radaranlage sieht nun eine Additionsschaltung 18 in Hauptkanal 10 und dazu den Be­ zugskanal 12 vor.

Der Bezugskanal 12 hat eine nicht gerichtete Antenne 20, einen Phasen- und Amplitudenregler 21 mit Phasenschieber 22, Verzöge­ rer 24 und Korrelator 26. Die Hilfsantenne 20 ist eine richtfreie Bezugsantenne und nimmt das Störsignal auf. Die Ausgangsgröße vom Phasen- und Amplitudenregler 21 wird in die Additionsschaltung 18 eingegeben, die darüber hinaus noch an die Richtantenne 14 an­ geschlossen ist. Bei richtiger Phasen- und Amplitudensteuerung gibt der Bezugskanal 12 ein N. F.-Signal ab, das mit dem Hauptsi­ gnal von der Antenne 14 zusammengefügt wird, woraus ein N. F.-Si­ gnal als Eingangswert dem Empfänger 16 zugeführt wird, in welchem die gegenseitige Beeinflussung nicht mehr vorhanden ist. Die Ver­ stärkung der Antenne 20 wird etwa so gewählt wie der stärkste Ne­ benzipfel der Hauptantenne 14. Der Korrelator 26 erzeugt Steuer­ signale für die Phasen- und Amplitudensteuerung 21, so daß das Signal von der Antenne 20 in der Additionsschaltung 18 die Inter­ ferenz beseitigt.

Eine genauere Darstellung der Erfindung erfolgt im Zusammenhang mit der Fig. 2. Das von der Hauptantenne 14 abgegebene Signal wird über eine gewöhnliche Eingangsstufe 30 eines Radarsystems einer Hybridschaltung28 zugeleitet. Auch der Ausgangswert der Hilfsantenne 20 geht über eine andere gewöhnliche Eingangsstufe 32 auf eine Hybridschaltung 35, die dieses Signal dann einer wei­ teren Hybridschaltung 34 und gleichzeitig einem Quermodulator 36 zugeführt, worin die Phasen- und Amplitudenkorrektur durchgeführt wird, von wo aus es auf einen N. F.-Verstärker 38 geht. Die Hybrid­ schaltung 34 teilt die Leistung auf auf eine Mischstufe 42 mit ^π/₂ Phasenverschiebung und den übrigen Teil des Bezugskanals 12. Es kann jede richtfreie Antenne verwendet werden, die einen Verstär­ kungsfaktor hat, der wenigstens dem Höchstwert des Nebenzipfels der Hauptantenne 14 gleich ist, z. B. ein doppelkonisches Horn oder ein Paar von gekreuzten Dipolen.

Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel des Modulators 36, mit dem eine Phasen- und Amplitudensteuerung des Bezugssignals vorge­ nommen werden soll, handelt es sich um einen Modulator mit ^π/₂ Phasenverschiebung, der ein Steuereingangspaar 38 und 40 besitzt. Der Ausgang von der Hybridschaltung 28, in der das Interferenzsi­ gnal beseitigt wurde, wird dann auf den Empfänger 16 geleitet.

Die zwei Ausgänge 33 und 37 der Hybridschaltung 34 sind auf einen Mischer mit ^π/₂ Phasenverschiebung (Quermischstufe) 42 geleitet wie auch der Ausgang vom Empfängeroszillator 44 des Radargerätes. Die Ausgangswerte von der Quermischstufe 42 werden durch ein Paar Videoverstärker 46 verstärkt und auf ein Paar Phasendetektoren 48 über ein Videogatterpaar 50 und Bandpaßfilter 52 gegeben. Die Videogatter 50 werden mittels Impulse von einem Gattergenerator 54 geöffnet, was eine bestimmte Zeitspanne nach Auftreten des Ra­ darhauptimpulses am Ende des Bereichsintervalls geschieht, wo die reflektierten Werte vom Ziel und die abkommenden Störwerte Mini­ malwert haben, so daß Minimalpegel vom Bezugskanal verarbeitet werden. Dies ist in der Fig. 3A gezeigt. Der Gattergenerator 54 wird durch einen Ausgangswert vom Empfänger 16 geöffnet, welcher feststellt, daß der Radarhauptimpuls aufgetreten ist, und der Im­ puls des Gattergenerators tritt dann eine bestimmte Zeitspanne da­ nach auf. Diese Zeitschaltung der Videoeingangswerte zum Korrela­ tor fließt außer den Maximumbereichssignalen alle weiteren aus, selbstverständlich sehr geringe Amplitudenwerte haben. Bandpaß­ filter 52 lassen die Frequenzen außerhalb des hauptsächlichen Ziel- und Störspektrums durch, womit abermals sichergestellt wird, daß im Bezugskanal minimale Ziel- und Störsignale verarbei­ tet werden. Dies ist in der Fig. 3B dargestellt, die das Radarvi­ deospektrum zeigt. Ein typischer Bandpaß dieser Filter ist mit der Kurve 53 in der Fig. 3B gezeigt. Da das Störfrequenzspektrum viel breiter als das Radarfrequenzspektrum ist, bringt das Arbei­ ten am äußeren Ende des Radarfrequenzspektrums keinen Nachteil oder keine Minderung für den Interferenz-Beseitigungsvorgang. Der Eingang zu den Phasendetektoren 48 ist der Videoeingang vom Em­ pfänger 16 über die Eingangsleitung 56. Dieser Eingang zu den Pha­ sendetektoren wird auch über ein Gatter 58 und ein Bandpaßfilter 60 zugeführt, so daß das Empfängervideosignal in gleicher Weise eingetastet und in einem Bandpaßfilter behandelt wird, wie das Bezugssignal, um es gegenüber den Ziel- und Störsignalen zu un­ terscheiden. Bei einer praktischen Ausführungsform der Erfindung werden die Gatter 50 und 58 nur für die Bereichsspanne 20 bis 25 km geschlossen, für die Bereichsspanne 0 bis 20 km dagegen offen­ gehalten. Die Bandpaßfilter 52 und 60 haben eine Durchlaßbandbrei­ te von 250 bis 270 kHz. Auf diese Weise werden Störungen nur in einem 5 km Bereich aufgenommen. Außerdem wird durch das Filter die Störung gefiltert, da das Durchlaßband dieser Filter sowohl den Hauptlappen als auch den ersten Nebenzipfel des Störspektrums ausschalten.

Der Ausgang von Phasendetektoren 48 wird den Steuereingängen 38 und 40 des Quermodulators 36 über Abtast- und Haltekreise 62 und Integratoren 64 zugeleitet. Der Korrelatorausgang dient als Schlei­ fensteuersignal, das auf den Quermodulator 36 einwirkt.

Die Wirkung der Schleife ist die, daß das Phase und die Amplitu­ de des Bezugssignals, das mit dem Radareingang kombiniert wird, um die Interferenz zu Null zu machen, automatisch eingestellt wer­ den. Wenn dies geschieht, enthält das Radarvideosignal an den Pha­ sendetektoren 48 kein Interferenzsignal mehr, das dem Bezugskanal gegenübergestellt werden kann, so daß dadurch der Korrelatoraus­ gang Null ist. Diese Art von Rückkopplungsschleife ist durch eine Verstärkungsfunktion charakterisiert, die proportional zur Stärke des Interferenzsignals ist. Mit wachsendem Interferenzpegel steigt das Beseitigungsverhältnis an.

Fig. 4 zeigt stärker im einzelnen die Schaltungskette 12 der Fig. 2. Die Eingangssignale zu dieser Schaltungskette kommen auf den Quermischer 42, der aus den beiden Mischstufen 42 a und 42 b besteht. Die Mischstufe 42 a erhält an einem weiteren Eingang ein Signal vom Empfängeroszillator 44, während die Mischstufe 42 b an ihrem weiteren Eingang von einem Oszillator 44 über einen 90°-Phasen­ schieber 66 einen Eingangswert erhält. Der Ausgang der Mischstufen 42 a und 42 b wird in Verstärkern 46 a und 46 b verstärkt und Phasen­ detektoren 48 a und 48 b über Gatter 50 a und 50 b sowie Bandpaßfil­ ter 52 a und 52 b zugeleitet. Die Gatter 50 a und 50 b werden mit Hil­ fe von Ausgangsimpulsen eines Gattergenerators 54 geöffnet.

Die weiteren Eingänge zu den Phasendetektoren 48 a und 48 b kommen über Bandpaßfilter 60 und sind das Hauptkanal-N. F.-Signal. Die Ausgänge der Phasendetektoren 48 a und 48 b werden dem Quermodula­ tor 36 über Abtast- und Haltekreise 62 a und 62 b und Integratoren 64 a und 64 b zugeleitet.

Fig. 5 stellt eine Ausführungsform der Vorrichtung zur Amplituden- und Phasensteuerung aus der Fig. 1 dar und ist eine weitere Ausge­ staltung des Quermodulators 36 der Fig. 2. Der Quermodulator 36 enthält eine Querhybridschaltung 70, von der ein Eingang mit der Hybridschaltung 35 in der Fig. 2 oder einem sonstigen geeigneten Leistungsteiler verbunden ist. 0- und 90°-Ausgänge der Querhybrid­ schaltung 70 sind mit einem Paar Gegentaktmodulatoren 72 und 74 verbunden, während die Ausgänge dieser Modulatoren 72 und 74 dann einer Leistungszusammenführschaltung, beispielsweise einer Phasen­ hybridschaltung 76, zugeführt werden, die wiederum ihre Ausgangs­ größe an den N. F.-Verstärker 38 in Fig. 2 abgibt. Die Steuerein­ gänge der Gegentaktmodulatoren 72 und 74 sind mit dem Integrator 64 a, 64 b in Fig. 3 verbunden. Es ist eine Eigenheit des Quermodu­ lators, daß durch Verändern der Steuersignale zu seinen Steuermo­ dulatoren jede Phasenlage und jede Amplitude erzielt werden kann.

Abschließend soll nun die Fig. 6 betrachtet werden, in der eine bevorzugte Ausführungsform eines Quermischers 42 gezeigt ist, wel­ cher ein Paar Gegentaktmodulatoren 80 und 82 enthält, die Eingangs­ werte von einem Leistungsteiler oder einer die Phase nicht ändern­ den Hybridschaltung 34 in Fig. 2 erhalten. Die anderen Eingänge der Gegentaktmodulatoren 80 und 82 kommen von einer Querhybrid­ schaltung 78, die ihre Eingangswerte vom Empfängeroszillator er­ hält. Die Ausgänge der Gegentaktmodulatoren 80 und 82 werden auf die Videoverstärker 46 a und 46 b gegeben.

Es ist also mit dem Vorstehenden eine Schaltung zur Beseitigung der Nebenzipfel beschrieben, deren die Beseitigung vornehmende Schleife weder auf das Zielsignal noch auf Störsignale anspricht und die einen Korrelator aufweist, dessen ihm zugehende Video­ eingangssignale zeitlich so eingetastet werden, daß alle übrigen mit Ausnahme der Maximalbereichssignale ausgeschlossen wird, wäh­ rend das eingetastete Videosignal darüber hinaus in einem Bandpaß­ filter gefiltert wird, um auch die Hauptkeule und den ersten Sei­ tenzipfel des Radarvideospektrums auszuschließen.

Claims (3)

1. Vorrichtung zum Unterdrücken der Nebenkeulen-Störsignale mit einer Primärantenne (14) für den Empfang eines Signals, das ein gewünschtes Signal und ein Stör­ signal enthalten kann, mit einer Hilfsantenne (20) für den Em­ pfang eines Signals, das in erster Linie das Stör­ signal enthält, mit einer mit der Primärantenne gekoppelten Unterdrückungsvorrichtung für das Störsignal, mit einem mit der Primärantenne und der Hilfsantenne gekoppelten Korrelator zur Erzeugung eines die Differenz zwischen den zugeführten Signalen anzeigenden Signals, mit einem die Primärantenne mit dem Korrelator koppelnden ersten Bandfilter, mit einem die Hilfsantenne mit dem Korrelator koppelnden zweiten Bandfilter und mit einer den Ausgang des Korrelators mit der Unterdrückungsvorrichtung koppelnden Vorrichtung, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Bandfilter (60) und das zweite Bandfilter (52) einen solchen Durchlaß­ bereich haben, daß zumindest die Hauptkeule des Radar- Impulsspektrums des gewünschten Signals gesperrt ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch eine die Antennen (14, 20) und den Korrelator (26, 48) koppelnde Vorrich­ tung zum Zeittasten der dem Korrelator (26, 48) zugeführten Signale, um alle Signale außer den Maximalbereichssignalen zu sperren.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das gewünschte Signal ein Impulssignal ist und daß die beiden Bandfilter (52, 60) einen solchen Durchlaßbereich haben, daß die Hauptkeule und die erste Nebenkeule des Im­ pulsspektrums im wesentlichen gesperrt werden.