DE2807205C2 - Schaltungsanordnung zur Erzielung einer konstanten Falschsignalrate - Google Patents

Description

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Flugechosignal und Störsigcal durch die Bemessung der F i g. 3 zeigt die Störunterdrückungsschaltung nach

Zeitkonstanten eines Regelkreises mit integrierendem F i g. 2 in Digitaltechnik.

Verhalten, der zwischen dem Ausgang des MTI-Filters In F i g. 1 ist die Antenne eines Pulsradargerätes mit 1

und der der Anzeige bzw. Auswerteeinrichtung vorge- bezeichnet Ober einen Taktgeber 2 wird ein Senderschaiteten Schwelleneinrichtung derart eingefügt ist, 5 Empfangsschalter 3 gesteuert, der einerseits mit dem daß dessen Stellglied im Signalweg (Videoleitung) liegt Radarsender 4 und andererseits mit einer Demodulator-Die erfindungsgemäße Schaltung hat den wesentlichen einrichtung 5 verbunden ist Der Oberlagerungsoszilla-Vorteil, daß der Wert des Signal/Rauschverhältnisses tor der Demodulatoreinrichtung 5 ist mit 6 bezeichnet durch kontinuierliches Regeln konstant gehalten wird. Die demodulierten Empfangssignale gelangen nachfol-

Gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfin- to gend au. ein MTl-Filter (moving target indication filter) dung sind Maßnahmen vorgesehen, welche die von der mit mehreren Einfernungskanälea Das MTT-Filter un-Amplitude der Empfangssignale abhängige von einem terdrückt Echosignale, die von Festzeichen kommen, Integrator des Regelkreises vorgegebene Zeitkonstante während Bewegzeichen-Echosignale praktisch ungekonstant halten. Durch eise solche Bemessung der Zeit- dämpft übertragen werden. Es kann zweckmäßig sein, konstanten des Regelkreises wird erreicht daß Störsi- 15 die Signalverarbeitung in digitaler Form vorzunehmen, gnale durch das als Verstärker arbeitende Stellglied des d. h. nach der Mischstufe 5 einen hier gestrichelt darge-Regelkreises so stark gedämpft werden, daß sie nicht stellte"- Analog-Digital-Wandler 8 einzuschalten, einzelmehr ze;· Anzeige gelangen. Dabei bleiben Nutzsignale ne Abtastproben aus dem erhaltenen Signal zu entnehwegen ihrer kurzen Zeitdauer unbeeinflußt und gelan- men, die dann in digitaler Form weiter verarbeitet wergen praktisch unverändert zur Anzeige. 20 den.

Da durch mehrere unmittelbar aufeinanderfolgende Die verbleibenden auf Bewegtste zurückgehenden

Flugobjekte Nutzsignale größerer Dauer auftreten Echosignale sowie die Störsignale werdbii über eine Vikönnen, die sich der Impulsform der Störsignale nähern, deoleitung VL der Störunterdrückungsschaltung zugedann könnte die insbesondere bei großen Amplituden führt Es schließen sich ein Nachintegrationsfilter NI einsetzende Regelung auch Nutzsignale schwächen. 25 sowie eine Schwelleneinrichtung San. Der Ausgang der Dieser Einfluß wird durch einen am Eingang des Ver- Schwel-eneinrichtung S ist mit einer Auswerte- oder gleichers der Regelschaltung angeordneten Amplitu- Anzeigeeinrichtung Λ verbunden,
denbegrenzer auf ein vernachlässigbares Maß verrin- Die Störungsunterdrückungsschaltung besteht im

gert Ein Einfluß auf die Regelung durch Flugobjektsi- Prinzip aus einem Regelkreis mit integrierendem Vergnale großer Amplitude die in großen zeitlichen Ab- 30 halten, dessen Schaltungsteile ein Steilglied R, das im ständen voneinander auftreten, ist wegen ihrer geringen Signalweg angeordnet ist einen Vergleicher V, dem zur Signaldauer praktisch nicht vorhanden. Die Konstant- Ermittlung der Regelabweichung das Ausgangssignal haltung der Zeitkonstanten erweist sich als besonders y(t) und der Sollwert W zugeführt werden und einen zweckmäßig, da die Regelzeit eines integrierten Regel- Integrator /, der die Zeitkonstante des Regelkreises bekreises umgekehrt proportional zur Signalamplitude ist 35 stimmt, umfassen. Die im Vergleicher gebildete Regeld. h. daß die Regelsteilheit der Störampütude direkt pro- abweichung y(t) — W steuert das Stellglied R. Das Siportional ist Es wird somit verhindert, daß Flugobjekt- gnal x(t) am Eingang des Regelkreises wird somit durch signale die noch über einem Störsignal liegen, unnötig das als Verstärker arbeitende Regelglied R mit einem bedämpft werden. Bei einem in Analogtechnik ausgebil- Verstärkungsfaktor S 1 auf den konstanten Auagangsdeten Regelkreis würde die Zeitkonstante durch Ein- 40 wert y(t) geregelt Dieser Ausgangswert wird zur Optischalten eines Dämpfungsgliedes an den Eingang des nverung des Signal-Rauschverhältnisses der Flugob-Integrators erreicht werden. Ist der Regelkreis in Digi- jeKtsignale über ein als Tiefpaß ausgebildetes Nachintaltechnik ausgeführt, dann besteht der Integrator aus terationsfilter NI geführt, dessen Ausgangssignal z(t) einem Speicher, dem eine Steuereinrichtung zugeordnet mit einem vorgegebenen Wert der Schwclleneinrichist die in Abhängigkeit vom Speicherinhalt die Zeitkon- 45 tung S verglichen wird. Die Zahl der Falschmeldungen stante konstant häit. ist durch den Abstand des Schwellenwertes zum Pegel

Um auch bei schlagartig aussetzendem Störsignal zugegeben. Die Schwelleneinrichtung Skann als Spanschwache Flugobjektsignale sofort wieder entdecken zu nungsvergleichsschaltung realisiert werden, die in bekönnen, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung kannter Weise die Amplitude der Signalspannung z(t) der Erfindung vorgeschlagen, den Regelkreis so auszu- 50 mit der einer vorgegebenen Spannung (Schwellenwert) bilden, daß bei unveränderter Einschwingzeit des Regel- vergleicht

kreises durch eine Verkürzung der Erholzeit die Regel- Der Schaltungsaufbau und die Wirkungsweise eier

zeiten abgekürzt werden. Dazu werden zwischen dem vor der Störunterdrückungsschaltung liegenden EinAusgang einer Vergleichsschaltung des Regelkreises ein ^angssiufen des Radarempfängers können als bekannt Verstärker mit nachfolgendem Begrenzer vorgesehen. 55 vorausgesetzt werden. Die Wirkungsweise des Regel-Um bei schlagartig einsetzendem Störsignal die Falsch- kreises als Störunterdrückungsschaltung ist durch die signalrate nicht zu erhöhen, wird zwischen dem Aus- Bemessung der Zeitkonstanten des Regelkreises (Integang des Regelkreises und dem Nachintegrationsfilter grator) gegeben. Die Zeitkonstante des Integrators wird bzw. der Schwelleneinrichtung in der Videoleitung ein so gewählt, daß die sich während einer Empfangsperio-Begrenzer für die zur Auswertung gelangenden Emp- 60 de nur langsam ändernde Störleistung geregelt wird, fangssignale eingeschaltet Kurz dauernde Flugechosignale dürfen nicht beeinflußt

Die Erfindung sowie Weiterbildungen der Erfindung werden. Eine Eigenschaft dieses Regelkreises mit intewerden anhand der F i g. 1 bis 3 näher erläutert. grierendem Verhalten ist die, daß die Regelsteilheit um

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild eines Radargerätes so größer ist, je größer die Störampütude ist, d. h. daß mit einer Störunterdrückungsschaltung nach der Erfin- 65 die vom Stellglied R bewirkte SigOaldämpfung eine dung im Prinzip angegeben. Funktion der Regelabweichung ist. Eine mit plötzlich

Die F i g. 2 zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel für einsetzendem Amplitudenanstieg einsetzende Störung eine Störunterdrückungsschaltung. kann durch den Regelkreis allein n^ht schnell genug

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geschwächt werden. Durch die Verwendung eines dem kurze Erholzeit des Regelkreises hat im Störfall außer-

Regelkreis vor- oder nachgeschalteten, aus einem Tief- dem den Vorteil, daß bei mehreren Flugobjektsignalen

paß bestehenden Nachintegrationsfilter NI werden die- die später auftretenden Flugobjektsignale nicht ge-

se Störungen jedoch völlig unterdrückt. schwächt werden, weil sich in der flugobjektfreien Zeit Um jedoch alle in der Praxis vorkommenden Stö- 5 der Regelkreis wieder auf die Störamplitude einstellt,

rungsfälle erfassen zu können, ist es erforderlich, die Dieser Vorteil stellt sich auch bei mehreren Flugobjekt-

Störunterdrückungsschaltung, insbesondere den Regel· Signalen mit kleinem zeitlichen Abstand voneinander

kreis durch weitere Schaltungsmaßnahmen zu verbes- ein.

sern. Es werden im folgenden mehrere praxisnahe Fälle Durch einen weiteren in der Videoleitung VL vor dem unterschieden. 10 Nachintegrationsfilter NI liegenden Begrenzer B 2 werden schlagartig einsetzende Störsignale begrenzt, die

I. Folgen bei Abwesenheit eines Störsignals mehrere wegen der großen Zeitkonstante des Regelkreises nicht Flugobjekte unmittelbar aufeinander, die der Ra- ausgeregelt wurden. Die begrenzten Störsignale über-

darempfänger nicht mehr als Signale von Einzel- schreiten die Schwelle der Schwelleneinrichtung 5 nicht

fiugobjckten auswerten kann, so werden die später is mehr.

auftretenden Flugobjektsignale durch die einset- In dieser Schaltungsanordnung (F i g. 2) wie auch in zende Regelung immer mehr geschwächt. Die der Schaltung nach F i g. 1 ist der Regelkreis im Signal-Dämpfung dieser Signale durch das Stellglied R ist weg vor dem Nachintegrationsfilter N/ angeordnet Es um so stärker, je größer die Signalamplituden sind. ist grundsätzlich möglich, den Regelkreis auch zwischen Gemäß einer verhältnismäßig einfachen Weiterbil- 20 dem Nachintegrationsfilter NI und der Schwelleneindung des Regelkreises nach F i g. 1 kann dieser Ein- richtung 5 einzuschalten. Eine solche Anordnung bietet fluß durch einen Amplitudenbegrenzer B1, der am den Vorteil, daß der Regelkreis für die radiale Dauer Eingang des Vergleichers V eingeschaltet wird, auf eines Flugobjektsignals abgeschaltet werden kann. Die ein vernachlässigbares Maß reduziert werden. Der Flugobjektamplituden haben dann keinen Einfluß auf Einfluß der Amplitude von Flugobjektsignalen auf 25 die Regelcharakteristik. Die Steuerung eines entspredie Regelung ist nur sehr gering, wenn die Flugob- chenden Schalters zur Abschaltung des Regelkreises jektsignale in großem zeitlichen Abstand voneinan- kann durch das Schwellenausgangssignal erfolgen, der folgen. Aus verschiedenen Gründen kann es vorteilhaft sein,

2. Folgen mehrere Flugobjektsignale unmittelbar die Störungsunterdrückungsschaltung in Digitaltechnik aufeinander bei gleichzeitig vorhandenem Störsi- 30 zu realisieren. Ein in dieser Technik ausgebildeter Regnal, dann kann in Gegenwart großer Störsignale gelkreis ist in F i g. 3 dargestellt. Die Wirkungsweise ist die Regelsteilheit in unerwünschter Weise anstei- in bezug auf die angestrebte Störungsunterdrückung gen. Dieser Vorgang kann durch Steuerung der unverändert im Vergleich zu einer entsprechenden Zeitkonstanten in Abhängigkeit von der Störampli- Schaltung in Analogtechnik. Einzelne Schaltungseinheitude weitgehend vermieden werden. Ist der Regel- 35 ten des Regelkreises erhalten eine der Digitaltechnik kreis in Analogtechnik ausgeführt, dann erfolgt die angepaßte Ausbildung. Es können auch hier allgemein Steuerung der Zeitkonstanten durch ein dem !nie- bekannte Schäküngscinhckcfi für den Aufbau des Regrator vorgeschaltetes variables Dämpfungsglied. gelkreises verwendet werden.

Die Steuergröße wird dem Eingangssignal entnom- In F i g. 3 sind das Stellglied R' und der Verstärker F'

men. Bei der Realisierung des Regelkreises in Di- 40 als Multiplizierer ausgebildet Der Vergleicher V be-

gitaltechnik wird die Häufigkeit der Übernahme steht aus einem Subtrahierer und der Integrator /' aus

der Regelabweichung in den als Speicher ausgebil- einem Speicher, dessen Funktion auch als die eines Zäh-

deten Integrator des Regelkreises vom Speicherin- lers beschrieben werden kann,

halt gesteuert Die Faktoren, mit denen das als Multiplizierer ausge-

3. Setzt ein Störsignal schlagartig aus, dann sind wei- 45 bildete Stellglied R' arbeitet, betragen v(t) < 1. Beim tere Maßnahmen erforderlich, um ein Flugobjekt Verstärker F'sind die Faktoren des Multiplizierers > 1. sofort wieder entdecken zu können. Dazu ist es Der als Subtrahierer arbeitende Vergleicher V arbeitet erforderlich, daß die Erholzeit des Regelkreises nach der Funktion u(t) — W, in der u(t) das im Begrennach Wegfall des Störsignales möglichst stark ab- zer B1 begrenzte geregelte Ausgangssignal darstellt gekürzt wird. 50 Der Zählerstand des als Zähler ausgebildeten Spähers

/'wird durch die Regelabweichung u(t) — W*geändert

In Fig.2 ist eine Schaltung dargestellt, die nur die Die Einlesehäufigkeit des Zählen kann durch einen Störunterdrückungsschaltung mit dem Nachintegra- Obernahmetakt (storage dock) gesteuert werden.

tionsfilter und der Schwelleneinrichtung wiedergibt Die

Schaltung nach F i g. 2 enthält darüber hinaus weitere 55 Hierzu 2 Blatt Zeichnungen Maßnahmen, die für den Fall erforderlich sind, daß ein

schlagartig einsetzendes Störsignal auftritt, das der Regelkreis aufgrund seiner Trägheit nicht schnell genug regeln kann.

Im Regelkreis nach F i g. 2 wird das Signal y(t) über ro einen Verstärker F und einen Begrenzer BX an den Vergleicher V geführt Entsprechend dem Verstärkungsfaktor des Verstärkers F wird auch der Sollwert W* erhöht Die Fmschwingzeit des Regelkreises darf dadurch nicht verändert werden. Sie ist durch den Ab- 65 stand Begrenzerwert zu Sollwert W* gegeben. Dieser Abstand wird deshalb wie für den Fall ohne zusätzlichen Verstärker F gewählt Die auf diese Weise erzielbare

Claims (7)

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanord- Patentansprüche: . nung zur Erzielung einer konstanten Falschsignalrate durch Unterdrückung von unerwünschten durch Dauer-

1. Schaltungsanordnung zur Erzielung einer kon- störer hervorgerufenen Empfangssignalen (Störsignale) stanten Falschsignalrate durch Unterdrückung von s bei Puls-Dopplerradarempfängern mit ΜΉ-FOter und unerwünschten durch Dauerstörer hervorgerufenen mit einer Anzeige- oder Auswerteeinrichtung. Empfangssignalen (Störsignale) bei Puls-Dopplerra- Bei der Auswertung von Radarechosignalen ist es erdarempfängern mit MTI-Filter und mit einer Anzei- forderlich, die Zahl der Falschmeldungen urabhängig ge- oder Auswerteeinrichtung, dadurch ge- von der Art der Beeinflussung des Empfängers auf einen kennzeichnet, daß die aus Nutz-und Störsi- io vorgegebenen Wert konstant zu halten. Zur Unterdrükgnalen bestehenden Empfangssignale x(t) des Emp- kung von externen Störsignalen, die durch Dauer-Störfängers in Abhängigkeit von ihrer Impulslänge in sender verursacht werden, ist es bekannt, sogenannte einem zwischen dem Ausgang des MTI-Filters (7) CFAR-Schaltungen (Constant false alarm rate) zu ver- und der Anzeige- bzw. Auswerteeinrichtung (A) an- wenden (M. L Skolnik, Introduktion to Radar Systems, geordneten Regelkreis (R, V, W, I) mit integrieren- 15 McGraw Hill, 1962, Seite 566). Um die Falschsignalrate dem Verhalten, dessen Stellglied (R) im Signalweg konstant zu halten, wird hier eine automatische Verstär-(VL, Videoleitung) angeordnet ist, durch Bemessung längsregelung durchgeführt oder am Ausgang des der Zeitkonstanten des Regelkreises nach Nutz- und Empfängers eine Begrenzereinrichtung verwendet Die Störsignal unterschieden werden, derart, daß nur die Wirkungsweise der bekannten Schaltung besteht im StörsignsJs unabhängig von ihrem Pegel auf einen 20 Prinzip darin, die Empfindlichkeit der Radarempfänger vorgegebenen Amplitudenwert y(t) geregelt wer- herabzusetzen. Damit werden auch immer erwünschte den, der unter dem Schwellenwert einer dem Regel- Nutzsignale von Flugzielen geschwächt Sind die Störkreis nachgeschalteten Schwelleneinrichtung (S) sender stark genug, dann erfolgt durch diese bekannten liegt und daß ferner zwischen dem MTI-Filter (7) Störunterdrückungsschaltungen praktisch die Abschal- und der Schwelleneinrichtung (S) ein Nachintegra- 25 tung des Radarempfängers.

tionsfilter (NI)vorgesehen ist- Aus der DE-AS 12 14 751 ist ein Verstärkungsrege-

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, da- Iungssystem für den Empfang relativ kurzzeitig auftredurch gekennzeichnet, daß die durch einen Integra- tender Signale bekannt bei dem die Verstärkungsregetor (I) des Regelkreises vorgegebene, von der Am- lung annähernd auf eine vorgegebene Anzahl am Empplitude der Empfangssignale x(t) abhängige Zeitkon- 30 fängerausgang pro Zeiteinheit auftretender Rauschspitstante konstant gehalten wird. zen, die eine vorgegebene Amplitude überschreiten, in

3. Schaltungsanordnung nrch einem der Ansprü- der Weise erfolgt, daß aus der Anzahl der Rauschspitche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß bei Aus- zen oder aus der Abweichung dieser Anzahl vom Sollbildung des Regelkreises in A- ilogtechnik die Zeit- wert ein Meßwert abgeleitet wird, der entweder zur konstante durch ein dem Integrator (I) vorgeschalte- 35 Ermöglichung einer manuellen Nachregelung der Vertes Dämpfungsglied konstant gehalten wird. Stärkung angezeigt wird oder selbst zur Steuerung einer

4. Schaltungsanordnung nach einem der Ansprü- entsprechenden selbsttätigen Nachregelung dient

ehe 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß bei Aus- Mit diesem System können Abweichungen einer Vorbildung des Regelkreises in Digitaltechnik der Inte- gegebenen Rauschspitzenanzahl angezeigt oder durch grator (I) als Speicher ausgebildet ist und daß eine 40 eine automatische Einstellung der Verstärkung auf die-Steuereinrichtung vorgesehen ist die in Abhängig- sen Wert konstant gehalten werden. Diese bekannte keit vom Speicherinhalt die Zeitkonstante des Im·»- Anordnung kann nur dann zu richtigen Ergebnissen f Qhgrators konstant hält ren, wenn keine Empfangssignale vorhanden sind. Die

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorherge- Ergebnisse werden durch empfangene Signale verhenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet daß 45 fälscht

zwischen dem Ausgang und einer Vergleichsschal- Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer

tung (V) des Regelkreises ein Verstärker (F) mit Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art die

nachfolgendem Begrenzer (B 1) und zwischen dem Falschmelderate für Störsignale konstant zu halten und

Ausgang des Regelkreises und dem Nachintegra- das Signal-/Rauschverhältnis bzw. das Signal'/Stellver-

tionsfilter (NI) in der Videoleitung (VL) ein Begren- 50 hältnis für Nutzsignale nicht zu verändern,

zer (B 2) für die zur Auswertung gelangenden Emp- Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch

fangssignale eingeschaltet ist gelöst daß die aus Nutz- und Störsignalen bestehenden

6. Schaltungsanordnung nach Anspruch 5, da- Empfangssignale des Empfängers in Abhängigkeit von durch gekennzeichnet daß der Verstärker (F), der ihrer Impulslänge in einem zwischen dem Ausgang des Begrenzer (B 1) und ein der Vergleichsschaltung (V) 55 MTI-Filters und der Anzeige- bzw. Auswerteeinrichdes Regelkreises zugeordneter Sollwertgeber (W*) tung angeordneten Regelkreis mit integrierendem Verso aufeinander abgestimmt sind, daß sich bei unver- halten, dessen Stellglied im Signalweg angeordnet ist änderten Zeitkonstante und Einschwingzeit des Re- durch Bemessung der Zeitkonstanten des Regelkreises gelkreises eine verkürzte Erholzeit des Regelkreises nach Nutz- und Störsignal unterschieden werden, derergibt. eo art, daß nur die Störsignale unabhängig von ihrem Pegel

7. Schaltungsanordnung nach einem der vorherge- auf einen vorgegebenen Amplitudenwert geregelt werhenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die den, der unter dem Schwellenwert einer dem Regelkreis Regelschleife bei Anordnung des Nachintegrations- nachgeschalteten Schwelleneinrichtung liegt und daß filters (NI) vor dem Regelkreis durch einen vom ferner zwischen dem MTl-Filier und der Schwellenein-Schwellenausgangssignal gesteuerten Schalter wäh- 65 richtung ein Nachintegrationsfilter vorgesehen ist rend der Signaldauer unterbrochen wird. Ausgehend von der Annahme, daß ein Flugechosignal

wesentlich kürzer als das Störsignal eines Störsenders ist, erfolgt die Unterscheidung der Impulsformen von