DE2733651A1

DE2733651A1 - Schaltung zur verbesserung des kontrastverhaeltnisses zwischen dem hauptechoempfangssignal und dem nebenechoempfangssignal einer radaranlage

Info

Publication number: DE2733651A1
Application number: DE19772733651
Authority: DE
Inventors: Pierre Sarfati
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1976-07-27
Filing date: 1977-07-26
Publication date: 1978-03-30
Also published as: FR2360086A1; DE2733651C3; GB1548514A; IT1079368B; US4114154A; DE2733651B2; FR2360086B1

Description

PATENTANWÄLTE

DIETRICH LEWINSKY ^ ^- 970 oc c-i

HEiNZ-JOACHIM HUBER ^L ' REINhR PRIETSCH

MÖNCHEN 21 26.7.1977

GOTTHARDSTR. 81 9627-V/Ni

Thomson-CSF, Bl. Haussmann 173, F-75OO8 Paris (Frankreich)

"Schaltung zur Verbesserung des Kontrast Verhältnisses zwischen dem Hauptechoempfangssignal und dem Nebenechoempfangssignal einer Radaranlage"

Priorität: 27. Juli 1976, Frankreich, 76 22833

Die Erfindung betrifft eine Schaltung zur Verbesserung des Kontrastverhältnisses zwischen dem Hauptechoempfangssignal und dem Nebenechoempfangssignal geringerer Amplitude einer Radaranlage. Sowohl das Haupt- als auch das Nebenecho besitz ein Hauptmaximum und Nebenmaxima alternierenden Vorzeichens. Die Erfindung beeieht sich insbesondere auf eine Anlage mit Impulskompressionsradar.

Das Videofrequenzechosignal besteht häufig während einer Wieder- : holperlode aus einer Serie von dem Hauptmaximum vorausgehenden j und nachfolgenden Nebenmaxima unterschiedlicher Vorzeichen. In dem besonderen Fall des Radars mit Impulskompression besteht das Videofrequenzsignal aus einer Mehrzahl von Signalen der allge- i

meinen Form !

d C4-N - A sinTCBt „,.. _n_l :

^{S (t)} ' ^{mlt B}"f> !

wobei Jedes Signal den reflektierenden Objekten oder Zielen entspricht, die im Beobachtungsfeld liegen.

Diese Signale besitzen ein Hauptmaximum, dessen Amplitude in direkter Beziehung zu dem reflektierenden Objekt, das das Signal erzeugt hat, steht und dessen Breite gleich 2 fist, und eine

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Heihe von Nebenmaxima unterschiedlichen Vorzeichens zwischen den Nullstellen des Signals und Abständen von 2 T*. Folglich entspricht ein Hauptecho, dessen Hauptmaximum eine bestimmte Amplitude besitzt, einem bestimmten reflektierenden Objekt und wird, sofern ein benachbartes Ziel geringerer Größe vorhanden ist , von einem Nebenecho begleitet, das dem benachbarten Objekt entspricht, wobei das Hauptmaximum des Nebenechos eine geringere Amplitude als das Hauptmaximum des Hauptechos aufweist und um einen Zeitwert θ gegen dieses verschoben ist. Das Nebenechosignal besitzt folgende Form:

ς it Λ\ - B sin 7r B (t-θ)

wobei θ den Laufzeitunterschied der Echosignale zwischen den Punkten bedeutet, an denen das Hauptecho bzw. das Nebenecho erzeugt wurde.

Wenn die Verschiebung θ des Nebenechosignales derart ist, daß das Hauptmaximum des Nebenechosignales mit einem Nebenmaximum des Hauptechosignales zusammenfällt, besteht die Gefahr, daß wegen der geringen Amplitude des Hauptmaximums des Nebenechos dieses von den Nebenmaxima des Hauptechos überdeckt wird.

Hieraus folgt ein vermindertes Auflösungsvermögen des Radars.

Eine bekannte Lösung für dieses Problem besteht darin, daß eine Amplitudenbewertung für das Videofrequenzsignal in dem Radarempfänger durchgeführt wird. Diese Bewertung führt zu einer Verringerung der Amplituden der Nebenkeulen des Echosignales, sowie zu einer Vergrößerung des Hauptmaximums. Die Bewertung gestattet gleichermaßen die Nulldurchgänge der Nebenmaxima eines \ Echos im wesentlichen symmetrisch zu gestalten.

Da jedoch auch nach der Bewertung die Nebenmaxima existieren, ι führt dies nicht zu einer vollständig befriedigenden Lösung des \ vorgenannten Problems. ;

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Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltung der eingangs genannten Art zu entwickeln, die frei von den vorgenannten Nachteilen ist und bei der die durchschnittliche Höhe der Nebenmaxima eines Hauptechos während einer bestimmten Zeitdauer zur Verbesserung des Kontrastverhältnisses und zur Erhöhung des Auflösungsvermögens vermindert wird.

Die Lösung dieser Aufgabe ist im Patentanspruch 1 beschrieben.

Mit einer Schaltung gemäß der Erfindung kann das Auftreten eines Signales mit einer gegenüber dem Hauptecho schwachen Amplitude nachgewiesen werden, wie es beispielsweise durch Abreißen einer Spitze einer ballistischen Rakete entsteht. Eine derartige Schaltung kann bei jedem Radarsystem verwendet werden, bei dem die Videofrequenzechosignale ein Hauptmaximum und eine Folge von Nebenmaxima mit unterschiedlichen Vorzeichen aufweisen.

Mit einer Schaltung gemäß der Erfindung wird das Videofrequenzsignal während einer bestimmten Dauer, die gleich der Dauer oder gleich der Breite des Hauptmaximums des Nebenechos ist, integriert , wobei die Auslösung des Integrationsvorganges zu bestimmten Zeitpunkten erfolgt. Durch die Integration der Nebenmaxima unterschiedlichen Vorzeichens während einer Dauer, die gleich der Breite des Hauptmaximums des Nebenechos ist, werden die Nebenmaxima geschwächt und das Kontrastverhältnis wird in den Verarbeitungsschaltungen des Radarsignals, wie beispielsweise auf dem Sichtgerät, verbessert.

Die Erfindung wird im folgenden anhand der in den Figuren schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele und anhand von Kurvendlagrammen erläutert. Es zeigt:

Figur 1 die Form des Videofrequenzsignals

eines Hauptechos und eines Nebenechos bei einem Impulskompressionsradar

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Figur 2
Figur 3

Figuren
Ί,5 und 6

Figur 7
Figur 8
Figur 9
Figur 10

Figuren
und 12

ein Ubersichtsblockschaltbild der Schaltung gemäß der Erfindung

Signalformen an verschiedenen Punkten

der Schaltung gemäß den Figuren 2,^,5 und 6

Einzelheiten einer Ausführungsform der Erfindung

eine weitere Ausführungsform der Schaltung gemäß der Erfindung

eine Einzelheit der Schaltung gemäß Figur 7

Signalformen an bestimmten Punkten der Schaltung gemäß den Figuren 7 und 8

die Form eines Videofrequenzsignales bei Impulskompressionsradar nach Bewertung

eine weitere Ausführungsform der Schaltung gemäß der Erfindung.

In Figur 1 ist die Signalform eines Videofrequenzsignales eines Hauptechos dargestellt, wobei an der Abszissenachse die Zeit und an der Ordinatenachse die Amplitude aufgetragen ist. Ferner ist ; das Hauptmaximum 3 eines Sekundärechos bei einem Impulskompres- , sionsradar nach Durchgang durch ein für das ausgesandte Signal geeignetes Filter dargestellt. Die Hauptmaxima 1 und 3 des Haupt-j echos und des Nebenechos besitzen eine Dauer von 2 T und sind um i eine Dauer 6 verschoben. Die Nebenmaxima 2 des Hauptechos besitzen wechselnde Vorzeichen und sind durch Nullstellen, die einen ! Abstand T aufweisen, getrennt. Der Wert der Zeitdauer T hängt j ausschließlich von der Frequenzmodulation des Emissionssignales \ ab. Die Zeitdauer θ ist gemäß de»'gewählten in Figur 1 darge- ! stellten Ausführungsbeispiel gleich 2 T und die Nebenmaxima des ι Hauptechos weisen eine Amplitude auf, die ungefähr gleich der

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Amplitude des Hauptmaximums des Nebenechos ist, wodurch der Nachweis des Hauptmaximums des Nebenechos sich in dem gewählten Beispiel besonders schwierig gestaltet. Die Wiederholperiode des Radars ist gleich T. Gemäß dem in Figur 1 dargestellten Beispiel^ bestimmen die Zeitpunkte tO und t2, für die das Hauptecho Nullstellen besitzt, die Dauer des Hauptmaximums des Hauptechos. In gleicher Weise bestimmen die Zeitpunkte t3 und tH, für die das Nebenecho Nullstellen aufweist, die Dauer des Hauptmaximums des Nebenechos. In dem gewählten Beispiel fallen die Zeitpunkte ₍ t2 und t3 zusammen.

Gemäß Figur 2 enthält die Schaltung nach der Erfindung einen Integrator 22 für das Viedeofrequenzechosignal. Der Eingang 30

ι des Integrators 22 ist mit dem Ausgang eines Detektors 21 für das Zwischenfrequenzsignal des Radarempfängers verbunden. Der Ausgang 221 des Integrators 22 ist mit Nachweismitteln, wie etwa mit dem Wehnelt-Zylinder 24 der Kathodenstrahlröhre 23 des Sichtgerätes verbunden. Der Integrator 22 besitzt einen Steuerungseingang 27, der mit dem Ausgang 202 einer Entfernungsverschiebungsschaltung 200 in Verbindung steht, wobei die Eingänge 204 und 201 der Schaltung 200 jeweils über Leitungen Sl und S2 mit einem Register (nicht dargestellt) und mit dem Ausgang 28 einer ersten Entfernungskoinzidenzschaltung 25 verbunden sind. Die erste Entfernungskoinzidenzschaltung 25 besitzt einen Ein- | gang 29, der mit dem Ausgang 263 einer Entfernungsmarkierschal- j tung 26 verbunden ist, und einen Eingang 20, der direkt an den Ausgang 210 des Radardetektors 21 angeschlossen ist. Die Entfernungsmarkierschaltung besitzt einen Nullstelleingang 262, der mit dem Ausgang 251 der Entfernungskoinzidenzschaltung 25 verbunden ist, sowie einen Eingang 261, der an eine angefügte Schaltung zur Bestimmung der Entfernung des Hauptechos angeschlossen ist. Die angefügte Schaltung zur Bestimmung der Entfernung des Hauptechos liefert eine Information über die Zeitverschiebung des Hauptechos in Bezug auf den Zeitursprung jeder Wiederholperiode.

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Die Schaltung arbeitet wie folgt. Das Vedeofrequenzsignal des Hauptechos und des SekundSrechos wird von dem Ausgang 210 des Detektors 21 einerseits an den Integrator 22 und andererseits an die Entfernungskoinzidenzschaltung 25 geliefert. Die Entfernungsmarkierschaltung 26 liefert ausgehend von dem angefügten Schaltkreis,wie etwa einem Uberwachungsradar (in Figur 2 nicht dargestellt) eine Information über die Entfernung des Hauptmaximums des Hauptechos ouer seine zeitliche Verschiebung in Bezug auf den Zeitursprung jeder Emissionswieüerholperlode des Radars. Diese beiden Signale sind in Figur 3 unter a und b dargestellt, die den Signalformen in den Punkten A und B der Figur.· entsprechen·

Die erste Entfernungskoinzidenzschaltung 25 liefert über ihren Ausgang 28 an die Eingangsklemme 201 einer Entfernungsverschiebungsschaltung 200 zwei aufeinanderfolgende gleiche Rechtecksignale von der Dauer T , die sich zu einem Rechtecksignal zwischen den Zeltpunkten to und t2, die den das Hauptmaximum des Hauptechos begrenzenden Nullstellen entsprechen, zusammensetzt. Das sich ergebende Signal trägt ein Zeitbezugszeichen ti, das für den

Abstand d des Hauptmaximums des Hauptechos in Bezug auf den Zeitrepräsentativ Ursprung der Wiederholperiode des Kadars/~lst, derart ,daß ti =

2 ist. Die Spitze des Hauptmaximums des Hauptechos liegt

bei ti. Das entsprechende resultierende Signal am Punkt C der Figur 2 ist In Figur 3c dargestellt. Die Entfernungsverschiebung»· schaltung 200 liefert an ihrem Ausgang 202 ein Auslösesignal für die Integration des VIdeofrequenzsignales.

Gemäß der Erfindung liegen die Zeitpunkte zur Auslösung der Integration des Videofrequenzslgnales für eine Wiederholperiode vor dem Zeltpunkt to der Nullstelle des Hauptmaximums des Hauptechos und/oder nach dem Zeitpunkt t2 der Nullstelle des Hauptmaximums | des Hauptechos, wobei to und t2 die die Dauer der Hauptspitze des) Hauptechos begrenzenden Zeitpunkte sind, im Hinblick darauf, ; eine Integration der vor und/oder nach dem Hauptmaximum des j Hauptechos liegenden Nebenmaxima zu ermöglichen. !

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»ο

Der Integrator 22 ermöglicht,ausgehend von den Auslösesignalen für die Integration, die von den Klemmen 202 der Entfernungsverschiebungsschalturig geliefert werden, eine oder mehrere Integrationen des Vldeofrequenzslgnales während einer bestimmten Zeltdauer, die für Jede Integration gleich der Zeltdauer der Hauptspitze des Nebenechos ist, durchzuführen.

Die exakte Koinzidenz der ansteigenden und fallenden Planken des resultierenden Rechtecksignals (Figur 3c) mit den die Hauptspitze des Hauptechos begrenzenden Nullstellen kann nicht in befriedigender Weise während einer einzigen Wiederholperiode des Radars erzielt werden, da eine gewisse Ungenauigkeit dieser Zeitpunkte der von der Entfernungsmarkierschaltung 26 gelieferten Signalform und dem angefügten Schaltkreis besteht.

Eine genaue Koinzidenz wird durch getrennte Integration des Hauptmaximums des Hauptechos während jedes der aufeinanderfolgenden Rechtecksignale, die das resultierende Rechtecksignal bilden, und durch entsprechende Verschiebung der Anstiegsflanke des ersten Rechtecksignals der Dauer T, das von der Entfernungskoinzidenzschaltung 25 geliefert wird, erzielt, wobei dem Vergleich der Ergebnisse einer jeden getrennten Integration Rechnung getragen wird. Auf diese Welse wird eine genaue Koinzidenz des Rechteckslgnales mit den die Zentralspitze des Hauptsignales begrenzenden Nullstellen während mehrerer Emissionswiederholperioden des Radars durch fortschreitende Nachführung des entstehenden Rechtecksignales auf das Zentralmaximum des Hauptechos erzielt, \ welches Rechtecksignal von der Entfernungakoinzidenzechaltung 25 _: geliefert wird.

Die Entfernungskoinzidenzschaltung 25 ist eine bekannte Entfer- j nungstorschaltung für ein Radarsystem.

Diese besteht, wie aus Figur 4 hervorgeht, aus zwei Integratoren 35 und 36, deren Eingänge 351 und 36l über Torschaltungen oder _;

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M I

Schalter 33 und 3¹J mit dem Ausgang 210 des Detektors 21 über den i Anschluß 20 verbunden sind. Die Torschaltungen 33 und 34 sind mit ihren jeweiligen Steuerelektroden 331 und 341 über eine monostabile Kippschaltung 31 bzw. über zwei hintereinandergeschaltete ^! monostabile Kippschaltungen 31 und 32 mit einem metastabilen Zustand der Dauer f mit dem Ausgang 263 der Entfernungsmarkierschaltung 26 verbunden. Die Ausgänge 352 und 362 eines jeden Integrators sind jeweils an die Eingänge 371 und 372 eines Vergleichers angeschlossen, der aus einem Differenzverstärker 37 besteht. Der Ausgang 373 des Vergleichers steht mit dem Eingang 381 einer Nachführschaltung zweiter Ordnung 38 in Verbindung. Der Ausgang 382 der Nachführschaltung 38 ist mit dem Steuerungseingang 29 der Integratoren 35 und 36 über einen Schalter 39 verbunden. Der Steuerungseingang 391 des Schalters 39 ist an den Ausgang 263 der Entfernungsmarkierschaltung 26 über eine monostabile Kippschaltung 309 der Kippdauer 2 f angeschlossen. Die monostabile Kippschaltung 309 ist mit ihrem Ausgang 3091 an den Eingang 391 des Schalters 39 gelegt, während ihr Komplementärausgang 3092 über die Klemme 251 an den Eingang 262 der Entfernungsmarkierschaltung 26 angeschlossen 1st. Der Komplementärausgang 3092 ermöglicht die Nullstellung nach Initialisierung der Entfernungs·+ markierschaltung 26.

Die Nachführschaltung zweiter Ordnung korrigiert in Abhängigkeit von dem über den Ausgang 373 des Vergleichers gelieferten Fehler4 signal diesen Fehler bis zu seinem Verschwinden.und bewirkt das i Umschalten des Schalters 39, der durch das Ausgangssignal der i Entfernungsmarkierschaltung 26 mit einer Verzögerung von 2 f durch die monostabile Kippschaltung JO9 ausgelöst wird, welche j eine Regelschleife darstellt und das resultierende Rechtecksignal auf die Hauptspitze des Hauptechos zentriert.

Die Ausgänge 312 und 322 der monostabilen Kippschaltungen 31 und 32 sind mit den Eingängen des Summenverstärkers 310 verbunden, dessen Ausgang 321 die Ausgangsklemme 28 der Entfernungskoinzidenzschaltung 25 darstellt. Der Ausgang 28 der Entfernungskoin-

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zidenzschaltung 25 1st mit dem ersten Eingang 201 der Entfernungsverschiebeschaltung 200 verbunden. Die Entfernungsverschiebeschaltung 200 enthält beispielsweise wie In Figur 5 dargestellt eine bistabile Kippschaltung 41. Der Auslöseeingang 413 der bistabilen Kippschaltung 41 ist mit dem Auswahlregister über die Klemme 204 verbunden. Die komplementären Ausgänge Ί11 und 412 der bistabilen Kippschaltung sind direkt bzw. über den Eingang 440 einer ODER-Schaltung 44 mit den Steuerungseingängen 420 und 430 der Torschaltungen oder Schalter 42 und 43 verbunden. Die Schalter 42 und 43 weisen einen Schalteingang 421 und 431 auf, der an die Ausgangsklemme 321 des Summenverstärkers 310 angeschlossen ist.

Die logische ODER-Schaltung 44 besitzt einen zweiten Eingang 44l, der direkt mit dem Auswahlregister (nicht dargestellt) verbunden ist. Die Ausgänge 423 und 433 der Schaltorgane 42 und 43 sind an die Auslöseeingänge 461 und 471 der monostabilen Kippschaltungen 46 und 47 gelegt. Die monostabilen Kippschaltungen 46 und 47 besitzen einen metastabilen Zustand, der Jeweils auf Werte grosser oder gleich T" und kleiner oder gleich T-3 f geregelt werden kann. Die monostabilen Kippschaltungen 46 und 47 sind mit ihren Eingängen 462 und 472 mit den Summiereingängen 48l und 482 eines Summenverstärkers 48 verbunden, dessen Ausgang 483 über die Klemme 202 an den Eingang 27 des Integrators 22 gelegt ist. Die Figuren 3d und 3e zeigen die am Ausgang 202 der Entfernungsverschiebeschaltung 200 an dem Punkt D, E erhaltenen Signale. Das Auswahlregister (nicht dargestellt) liefert je nach Wahl die logischen Zustände "Null" oder "Eins" unabhängig voneinander auf jeder Leitung Sl und S2,

Die Entfernungsverschiebeschaltung arbeitet wie folgt. Die Form der dargestellten Signale entspricht einer Regelung der jeweili-,

gen Dauer des metastabilen Zustandes der monostabilen Kippschaltungen 46 und 47 zwischen Werten von T" und T-3 "^. Je nach der in dem Aüswahlregister (nicht dargestellt) vorgenommenen Wahl werden die Torschaltungen oder Schalter 42 und 43 jeweils alternativ

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und komplementär durch die koniplementc'iren Ausgangsuignale ^H und 412 der bistabilen Kippschaltung ^l entweder geöffnet oder cesperrt. Wenn der Schalter 42 geöffnet ist, liefert die monostabile Kippschaltung ^6 mit der Haltezeit T einen in Bezug auf den Zeitpunkt ti und ausgehend von dem von dem Verstärker 310 bei 321 Gelieferten Impuls um T verzögerten Impuls, der selbst an dem /483aes Summenverstärkers 48 erhalten wird. Umgekehrt wird unter der Wirkung des Ausgangssignales 412 der bistabilen Kippschaltung 41 der Schalter 43 geöffnet und die monostabile Kippschaltung 47 mit der Haltedauer T-3T liefert ein in Bezug auf den Zeltpunkt Tl und ausgehend von dem durch den Verstärker 310 bei 521 gelieferten Impuls um T-3T verzögerten Impuls in der betrachteten Wiederholperiode, der einem um 3T In Bezug auf ti vorgerückten Impuls der folgenden Wiederholperiode entspricht. Dieser Impuls wird am Ausgang 't83 des Summenverstärkers 48 erhalten. Die über den Ausgang 483 des Verstärkers 48 je nach Stellung des Auswahlregisters erhaltenen Signale sind in Figur 3d und 3e dargestellt für einen Auslösemoment,der jeweils verzögert und vorgerückt in Bezug auf die Lage des Hauptmaximums ist.

Die Wahl des Auslösezeitpunkts für die Integration des Videofrequenzsignales für eine Integration der vor und/oder nach dem Hauptmaximum kommenden Mebenmaxima wird durch die einzige Betätigung des Wählregisters (nicht dargestellt) ausgeführt. Die Kombination der logischen Werte In den Leitungen Sl und 52, die mit dem Auswahlregister verbunden sind, ermöglicht die Wahl der gewünschten Möglichkeiten.

Durch die Einstellung der metastabilen Zustand3dauer der monosta·» bilen Kippschaltungen 46 und 47 jeweils auf Werte größer als TT \ und kleiner als T-3Tkann die gesamte Wiederholperiode abgedeckt werden, indem die Auslösezeitpunkte für die Integration verschoben werden. Die an de» Ausgangspunkt 202 der Entfernungsverschie-^ beschaltung 200 erhaltenen Signale (Figur 3d und 3e) entsprechen der Einstellung der Haltedauer der monostabilen Kippschaltungen 46 und 47 jeweils auf Werte von T und T-3 T". - 11 -

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Der Integrator· 22 enthält, wie beispielsweise in Figur 6 dargestellt, ein Integrationsglied 51, dessen Ausgang 221 den Ausgang des Integrators 22 darstellt. Das Integratlorisglied 51 ist mit seinem Eingang 510 an den Ausgangsanschluß des Detektors 21 über einen Schalter 50 gelegt, dessen Steuerungseingang 502 mit dem Ausgang 521 einer monostabilen Kippschaltung 52 mit einer metastabilen Zustandsdauer von 2 f verbunden 1st. Die Kippschaltung 52 besitzt einen Eingang 522, der die Eingangsklemme 27 des Integrators 22 darstellt. Der Integrator enthält eine Nullstellschaltung, die aus einem Feldeffekttransistor 53 besteht, dessen Steuerelektrode mit dem zu dem Ausgang 523 komplementären Ausgang 521 der Kippschaltung 52 verbunden ist. Der Feldeffekttransistor 53, der normalerweise leitena 1st, wird durch die Kippschaltung 52 gesperrt. Ein Schalter 53> dessen Steuerelektrode 531 mit dem Anschluß 523 der monostabilen Kippschaltung 52 verbunaen ist, stellt die Übertragung des Videofrequenzsignalee durch seine Eingangselektrode 530 sicher, die mit dem Eingang 210 des Detektors außerhalb der Integrationsperioden verbunden ist.

Die Integrationssteuersignale am Punkt F, die den Auslösesignalen der Figuren 3d und 3e entsprechen, sind in Figur 3f dargestellt.

Die Entfernungsmarkierschaltung 26 besteht beispielsweise aus einer bistabilen Kippschaltung, die an ein Differentiationsglied angeschlossen ist. Der Eingang 26l der bistabilen Kippschaltung 1st mit einer angefügten Schaltung (nicht dargestellt) wie etwa einem Uberwachungsradar verbunden, das eine Information über die Entfernung des Hauptmaximums des Hauptechos liefert. Der Eingang 262 der Schaltung 26 ist beispielsweise mit dem Komplementärausgang 3012 der monostabilen Kippschaltung 309 verbunden und ermöglicht eine Rückstellung in die Anfangsposition der bistabilen Kippschaltung, die die Entfernungsmarkierschaltung nach Initialisierung durch die Entfernungskoinzidenzschaltung darstellt. Der Detektor 1st eine klassische Schaltung, die die Polarität der

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Signalteile beibehält. In dem in Figur 1 dargestellten Beispiel 1st das Verhältnis zwischen Hauptmaximum und Neb enmaximum des Hauptechos von der Größenordnung von 3dB. Ein Nebenecho, dessen Hauptmaximum die Gleiche Amplitude wie die größten Nebenmaxima des Hauptechos aufweist, besitzt ein Verhältnis eins, anders ausgedrückt, eine Abschwächung von null Dezibel ohne erfindungsgemäßes Integrieren, wogegen das Verhältnis oder die Abschwächung der Nebenmaxima des Hauptechos In Bezug auf das Hauptmaximum des Nebenechos auf einen Wert der Größenordnung ein Viertel reduziert wird, anders ausgedrückt, eine Abschwächung von 12dB erfuhrt, wodurch der Kontrastwert vergrößert wird.

Gemäß der in Figur 7 dargestellten Ausführungsform der Erfindung enthält die Schaltung eine Schaltungsanordnung zur Zentrierung der Integrationsintervalle auf das Hauptmaximum des Nebenechos.

Diese Schaltung erlaubt eine automatische Zentrierung durch Nachführung der Integration auf das Hauptmaximum des Nebenechos, wenn die Anwesenheit desselben ausgehend von der ersten Schaltung nachgewiesen wird, wobei die Mittel zur Integration des Videofrequenzsignales durch die Entfernungskoinzidenzschaltung in den Zeitpunkten t3, t¹* der Nulldurchgänge des Videofrequenzsignales des Nebenechos gesteuert werden, welche Nulldurchgänge die Dauer der Hauptspitze des Nebenechos bestimmen oder die Begrenzungszeitpunkte der Hauptspitze des Nebenechos darstellen. Das Steuerungssignal ist folglich mit der Hauptspitze des Nebenechos koinzident.

Zu diesem Zweck ist in der in Figur 7 dargestellten Schaltung beispielsweise ein zweiter Nachführschaltkreis vorgesehen, dessen Elemente identisch denen der ersten vorstehend beschriebenen Schaltung sind, nämlich die Schaltungen 25b und 26b, die jeweils identisch den vorstehend beschriebenen Schaltungen 25 und 26 entsprechen.

Die zweite Entfernungskoinzidenzschaltung 26b ist mit ihrem Eingang 26lb mit einem Schalter 72 verbunden, dessen Eingang

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mit einem Ausgang 222 des Integrators 22 In Verbindung steht. Der Ausgang 222 des Integrators 22 liefert das Integrationssteuersignal, das über den Punkt 521 durch uie erste Nachführschaltung erhalten wird. Dieses Signal ist In Figur 3f dargestellt. Der Schalter 72 ist mit einem Steuerungseingang 721 an eine Kachweisschaltung 73 angeschlossen, mit der das Vorliegen eines Nebenechos oder das Vorliegen eines Signal pegels, der für ein derartiges Nebenechc repräsentativ ist, nachgewiesen werden kann, und zwar in Koinzidenz mit der Gesamtheit oder mit einem Teil des Integrationssignales, das von der ersten Nachführschaltung geliefert wird. Die Nachweisschaltung 73 und der Schalter 72 spielen für die zweite Nachführschaltung die Holle der angefügten Schaltung, die aus einem Uberwachungsradar der ersten Nachführschaltung besteht. Das von dem Schalter 72 gelieferte Signal ist vorzugsweise in zwei identische Rechtecksignale dei· Dauer TT aufgeteilt, (Figur 9h) und entspricht dem Signal am Punkt H der Figur 7- Das Signal wird mit Hilfe von zwei monostabilen In Serie geschalteten Kippschaltungen erzeugt, deren metastabiler Zustand eine Dauer T" besitzt. Die beiden monostabilen Kippschaltungen sind durch die Schaltung 7'< dargestellt.

Die Arbeitsweise der zweiten Nachführschaltung 1st ausgehend von der Referenzdistanz, die der zweiten Entfernungsmarklerschaltung 26b von der Echonachweisschaltung 73 über den Schalter 72 gegeben wird, lüentisch der ersten Nachführschaltung, wobei das Integrationssteuersignal auf dem zentralen Maximum des Nebenechos rastet.

In Figur 8 sind die entsprechenden Verbindungen der ersten und zweiten Nachführschaltung mit dem Integrator 22 dargestellt. Die Klemmen Γ>21 (Figur 6 )und 271 (Figur 7) des Integrators 22 sind jeweils mit den Eingängen 772 und 773 einer ODER-Schaltung 77 verbunden, deren Ausgang 771 mit dem Steuerungsanschluß 502 des Schalters 50 in Verbindung stehen. Eine Nullrückstellung der Integrationsschaltung wird nach Integration des Video-

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- w - ? 7 3 3 6 5 1

frequenzsignales vorgenommen, welche Integration auf die Hauptspitze des frebenechos durch Verbindung der ODER-Schaltung 51 mit einem zu dem Ausgang, 28b der zweiten Entfernungskoinzidenzschaltung 25b komplementären Ausgang 28b, zentriert 1st. Die verschiedenen Signale an den Punkten I, J der Figur 8 sind in der Figur 91 Uno In Figur 9J dargestellt , wobei uie Figur ⁽JJ das Steuerungssignal für die vorgenommene Integration darstellt, das dem Schalter 50 zugeführt wird, wenn die zweite Nachführschaltung das Hasten der Integratlonssignales auf der Hauptspitze des Nebenechos bewirkt hat. Gemäß Figur 9 fallen die Zeitpunkte t2 und t3 nicht mehr zusammen.

Mit einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein verbessertes Kontrastverhältnis dadurch erzielt, daß zusätzlich ein Bewertungssystem für das Videofrequenzecho verwendet wird. Ein Videofrequenzsignal, das durch Summation mit einem Hauptsignal zweier Videofrequenzsignale unterschiedlichen Vorzeichens, die entsprechend um eine Dauer Tverzögert bzw. vorgerückt sind, bewertet ist, weist für den Fall des Impulskompressionsradars folgende Eigenschaften auf.

Gem'iß dem gewählten Ausführungsbeispiel 1st die AbschwJichung der beiden Bewertungssignale gegeben durch K = 0,375 und ihre zelt liehe Verschiebung (Vorrückung oder Verzögerung) ist in Bezug auf das Hauptsignal gleich Γ. Das nach der Bewertung erhaltene Signal 1st in Figur 10 dargestellt. Die erste Nullstelle der bewerteten Signalfunkt lon liegt bei 2 T~und die Haupt spitze hat si cli in ihrer Breite verdoppelt und besitzt eine Breite von ^T.

Darüber hinaus sind durch die Bewertung die Nebenmaxlrna unterschiedlichen Vorzeichens symmetrisch und besitzen eine Periodendauer 2 i . Da die Breite der Hauptspitze gleich M ist, wird durch die Integration des Videofrequenzsignales an den symmetrischen Uebenmaxlma alternierender Vorzeichen während einer Dauer ¹I ("der Mittelwert in diesem Signalbereich gleich Null.

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Λ*
' ** ~ 2/33651

Die Abschwächung zwischen dem Hauptmaximum und dem ersten Uebenmaxlmum ist für das bewertete Signal gleich 25 Dezibel für den dargestellten Fall.

Die Scha It uric, mit der eine Bewertung des Vldeofrequenzslgnales erhalten wird, 1st In Figur 11 dargestellt. Sie enthält eine Verzögerungsleitung 101, deren Eingang 1011 mit der Eingangsklenime 100 des Detektors 21 (Figur 7) verbunuen ist, und deren Ausgang 1012 mit dem Eingang 1021 einer zweiten Verzögerungsleitung 102 In Verbindung steht. Die beiden Verzögerungsleitungen

101 und 102 verzögern das an den Anschluß 100 gelangende Signal jeweils uir. f . Der Ausgangsanschluß 1012 uer Verzögerungsleitung 101 ist mit dem Summationseingang 1052 eines Summenverstärkers 105 verbunden. Der Ausgang 1022 der Verzögerungsleitung

102 ist über einen Abschwächer 10^4 mit dem Summationseingang 1053 des Summenverstürkers 105 verbinden. Die Anschlußklemme 100 der Bewertungsschaltung ist über einen Abschwächer 103 mit einem Summationseingang 1051 des Summenverstärkers 105 verbunden. Der Ausgang 106 des Summenverstärkers 105 steht mit dem Punkt A der in Figur 7 dargestellten Schaltung, d. h. mit dem Eingang des Integrators 22 und mit dem Eingang 20 der Entfernungskoinzidenzschaltung 25 in Verbindung.

Die Integration der Hauptspitze eines Nebenechos des Videofrequcnzsigriales während einer Dauer, die gleich der Dauer der liaujtspitze 1st, beispielsweise ^T, führt für die beiden ersten NebenmaxIma unterschiedlicher Vorzeichen und für ein Nebenecho, das um 30 dh kleiner als das Hauptmaximum des Hauptechos ist, zu einer Verbesserung des Kontrast Verhältnisses In Bezug auf die Nebenmaxima von 3^ dli.

Gemäß der In Figur 12 dargestellten bevorzugten Ausführungaform der Erflr.uurig besteht der Detektor 21 aus einem Amplltuden-Phasendetektor 11⁽J bekannter Art, dessen Jeweilige Ausgänge 1101 und HOL- Identische, Jedoch um K/2 phaseriverschobene Signale, die für die Komponenten des Eingangssignales repräsentatIv sind » liefern und _ \C _

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die nach Filterunc das Videofrequenzsignal für jeden Kanal geben.

Jeder der Kanäle (im folgenden als Sinuskanal bzw. Kosinuskanal bezeichnet) enthält gemäß der Erfindung eine Schaltung wie in Figur 7 dargestellt. Der Punkt A jeden Kanals ist mit dem Ausgang 1101 bzw. 1102 des Sinuskanals bzw. des Kosinuskanals des Detektors über Jeweils eine Bewertungsschaltung 110 derart, wie in Figur 11 dargestellt ist, verbunden. Der Ausgang 221 jedes Integrators 22 ist mit einer Schaltung 111 verbunden, die an ihrem Ausgang 1110 ein Signal liefert, das proportional zum Betrag des Echoslgnales ist. Dieses Signal gelangt an eine Nachweisschaltung 73, die mit einem Integrationsglied großer Zeitkonstante ausgestattet ist. Der Ausgang 731 der Nachweisschaltung 73 ist mit dem Steuerungseingang 721 des Schalters 72 in Verbindung. Die Arbeitsweise der beiden Nachführschaltungen, die aus den Schaltungen 26, 25 und 200 bzw. aus den Schaltungen 73, 72, 26b, 25b für den zweiten Schaltkreis bestehen, ist für jeden der beiden Kanäle identisch der Arbeitsweise der in Figur 7 dargestellten Schaltung. Die Ausführung der Nachführschaltung der beiden Kanäle ist identisch der Nachführschaltung gemäß Figur 7 mit dem Unterschied, daß die Dauer aller monostabilen Kippschaltungen, deren metastabiler Zustand von dem Wert fabhängt, durch den Wert 2 T^ ersetzt ist, in Anbetracht der doppelten Dauer der Hauptspitze des Hauptechos und der Nebenspitzen des bewerteten Signals. Der Ausgang 732 der Nachweisschaltung ist mit den Signalverarbeitungsschaltungen, beispielsweise mit dem Sichtgerät, verbunden.

Mit dem beschriebenen Gerät kann folglich das Kontrastverhältnis eines Radars, insbesondere eines Impulskompressionsradars, durch Integration der Nebenspitzen des Hauptechos während einer Dauer, die gleich der Dauer der Hauptspitze des Nebenechos ist, verbessert werden.

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Claims

PATENTANWÄLTE

DIETRICH LEWINSKY 2 7 3 3 B S 1

H NZ-JOACHIM HUBER

REINER PRIETSCH

MÖNCHEN 21 26.7.1977

GOTTHARDSTR. 8 1 9627-V/Ni

Thomson-CSF

Patentansprüche:

1.(Schaltung zur Verbesserung des Kontrast Verhältnisses zwischen dem Hauptechosignal und einem Nebenechosignal einer Radaranlage, dadurch gekennzeichnet, daß sie Mittel zur integration des Videofrequenzsignales zu bestimmten Zeitpunkten und während einer Dauer, die gleich der Dauer der Hauptspitze des Nebenechosignales ist, aufweist,und daß die Mittel zur Integration von einer oder mehreren Entfernungskoinzidenzschaltung(en) gesteuert werden und daß mindestens eine der Entfernungskoinzidenzschaltungen mit einer Entfernungsmarkierschaltung für das Hauptechosignal verbunden ist.

2. Schaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Integration des Videofrequenzsignales von der (den) Entfernungskoinzidenzschaltung(en) vor dem Zeitpunkt tO und/ oder nach einem Zeitpunkt t2 gesteuert werden, wobei die Zeitpunkte tO und t2 die Dauer der Hauptspitze des Hauptechosignales definieren.

3. Schaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Integration des Videofrequenzsignales von der (den) Entfernungskoinzidenzschaltung(en) während Zeitpunkten gesteuert werden, die die Dauer der Hauptspitze des Nebenechosignales definieren.

H. Schaltung nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zur Integration einen Integrator (22) umfassen, dessen einer Eingang (30) mit dem Ausgang (210) des Radardetek-

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ORIGINAL INSPECTED

tors (21), dessen zweiter Eingang (27) mit dem Ausgang (202) einer Entfernungsverschiebeschaltung (200) und dessen Ausgang (221) mit der Steuerelektrode (24) der Kathodenstrahlröhre (23) des Sichtgerätes verbunden ist.

5. Schaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Integrator (22) ein Integrationsglied (51) aufweist, dessen Eingang (5lO) mit dem Ausgang des Radardetektors (21) über einen Schalter (50) verbunden ist, daß der Steuerungseingang (502) des Schalters (50) mit dem Ausgang (202) einer Entfernungsverschiebeschaltung (200) über eine monostabile Kippschaltung (52) verbunden ist und daß die metastabile Zustandsdauer der monostabilen Kippschaltung gleich der Dauer der Hauptspitze des Nebenechosignales ist.

6. Schaltung nach Anspruch h, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine erste Entfernungskoinzidenzschaltung (25) besitzt, deren einer Eingang (29) mit einem Ausgang (263) einer Entfernungsmarkierschaltung (26) und deren zweiter Eingang (20) mit einem Ausgang (210) eines Radardetektors (21) verbunden ist, daß der Ausgang (28) der Lntfernungskoinzidenzschaltung (25) mit dem Eingang (201) einer Entfernungsverschiebeschaltung (200) verbunden ist, deren Ausgang (202) mit dem Eingang (27) des Integrators (22) in Verbindung steht und daß der Eingang (29) der Entfernungskoinzidenzschaltunp mit dem Ausgang (263) einer Entfernungsmarkierschaltung (26) verbunden ist.

7. Schaltung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine zweite Entfernungskoinzidenzschaltung (25b) enthält, deren einer Eingang (20b) mit dem Ausgang (210) des Radardetektors (21) verbunden ist, daß der Ausgang (28b) der zweiten Entfernungskoinzidenzschaltung (25b) mit einem Eingang (271) des Integrators (22) verbunden ist, daß ein Eingang (29b) der zweiten Entfernungskoinzidenzschaltung mit einem Ausgang (263b) einer zweiten Entfernungsmarkierschaltung (26b) verbunden ist, deren Eingang (26lb) mit einem Ausgang (222)

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des Integrators (22) über einen durch eine Nachweisschaltung (73) gesteuerten Schalter (72) und eine monostabile Kippschaltung mit der Haltedauer Tin Verbindung steht.

8. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß sie eine Bewertungsschaltung enthält, deren Eingang (100) mit dem Ausgang (210) des Detektors (21) und deren Ausgang (106) direkt mit den Eingängen (30) der Integratoren (22) und mit den Eingängen (20, 20b) der Entfernungskoinzidenzschaltungen (25, 25b) verbunden ist.

9. Schaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Detektor ein Amplituden- Phasen-Detektor (119)Pcier an beiden Kanälen (1101, 1102) jeweils einen Integrator (22) aufweist, daß die Integratoren (22) von einer oder mehreren Entfernungskoinzidenzschaltung(en) gesteuert werden, daß die Ausgänge (221) der beiden Integratoren (22) mit einer Schaltung (111) verbunden sind, die den Betrag des Ergebnissignales ausgehend von den Signalen der beiden Kanäle liefert, daß der Ausgang (1110) der Schaltung (111) mit einer Nachweisschaltung (73) für das Nebenechosignal verbunden ist und daß der Ausgang (732) der Nachweisschaltung (73) das Nutzsignal an die Verarbeitungsschaltung (Sichtgerät) liefert.

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