DE2808545C2

DE2808545C2 - Kombinierte Radar- und Nachrichtenübertragungseinrichtung

Info

Publication number: DE2808545C2
Application number: DE2808545A
Authority: DE
Inventors: Philipp Dr.-Ing. 8000 München Federspieler; Gerhard 8135 Söcking Foeller
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1978-02-28
Filing date: 1978-02-28
Publication date: 1984-10-25
Also published as: DE2808545A1

Description

Die Erfindung bezieht sieb auf eine kombinierte Radar- und Nachrichtenübertragungseinrichtung, bei der die Nachrichtenübertragung mittels getif werten Impulsen erfolgt, die von Nachrichtensignalen pulscode-moduliert sind.

Es ist bereits eine Anordnung bekannt (GB-PS 647126), in die Radarimpulse mit einem Nachrichtensignai

frequenzmoduliert werden. Im Empfänger des Radargerätes sind Mittel vorgesehen, von den empfangenen Impulsen die aufmodulierten Nachrichtensignale abzutrennen.

Es ist auch bereits ein Informationsübertragungsverfahren für einen nicht simultanen Betrieb von Ortung und Nachrichtenübertragung bekannt (DE-AS 1811622), bei dem nicht die Ortungsimpulse als Nachrichtenträger, sondern zeitlich und frequenzmäßig davon abweichende zusätzliche Impulse benutzt sind, die z. B. unmittelbar vor dem Ortungsimpuls ausgesendet werden. Die zu übertragende Nachricht wird hierbei durch Pulsphasen- oder Pulscodemodulation moduliert. Bei diesem Verfahren besteht die Möglichkeit, die Radar-Echosignale der modulierten Impulse durch eine zielentfemungsabhängige Torschaltung im Empfänger zu unterdrücken und auf diese Weise von den nicht modulierten nachfolgenden Ortungsimpulsen zu trennen.

Mit diesem bekannten Verfahren ist jedoch der Vorteil der zusätzlichen Verwendung der Radargeräte eines Radarnetzes zur Übertragung von Nachrichten nicht voll auszuschöpfen, da eine Aufteilung der Radarleistung für die eigentliche Ortung und die Nachrichtenübertragung erforderlich ist. In vielen Fällen ist eine Verringerung der Sendeleistung beim Ortungsbetrieb jedoch nicht akzeptabel. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß bei einem bestehenden Radarnetz eine Nachrüstung für eine zusätzliche Verwendung zur Nachrichtenübertragung mit erheblichen Schwierigkeiten verbunden ist.

Demgegenüber kann bei simultaner Durchführung der Ortung und der Nachrichtenübertragung die hohe Leistung des Radarsenders für eine störsichere Übertragung herangezogen werden. Außerdem ist eine nachträgliche Ausweitung des reinen Ortungsbetriebes eines Radarnetzes auf eine simultane Nachrichtenübertragung ohne weiteres möglich, da ein Eingriff in die Pulsfolge für die Ortnung nicht erfolgt. Ein simultaner Radar-Funkbetrieb ist jedoch dann nicht ohne weiteres möglich, wenn es sich um Puls-Doppler-Radaranlagen handelt. Bei simultanem Betrieb, d.h. bei gleichzeitiger Erfassung von Zielen und Aussendung von Daten, wird infolge der Modulation des Radarsignals die Festzeichenunterdrückung im Empfangsteil erheblich gestört. Die Unverträglichkeit von Festzeichenunterdrückung und Nachrichtenübertragung läßt sich dadurch erklären, daß Festzeichenechos außer ihrer Existenz und der mit der Antennencharakteristik modulierten Amplitude keine Nachricht enthalten, weshalb sie unterdrückt werden können. Bewegtzeichenechos beinhalten dagegen aufgrund ihrer Phasenänderung neben ihrer Amplitude eine zusätzliche Information und werden deshalb nicht unterdrückt, sondern weiterverarbeitet. Modulierte Festzeichenechos lassen sich daher nicht mehr von Bewegtzeichenechos unterscheiden. Bei der Ortung bewegter Ziele werden vorwiegend Puls-Doppler-Radargeräte in der Weise, daß ein Dopplerfilter in der Videolage die von Festzeichen hervorgerufenen Spektralanteile unterdrückt und die von bewegten Zielen erzeugten Dopplerfrequenzanteile selektiert. Dadurch wird eine Festzeichenunterdrückung bis zu ca. 60 dB erreicht.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, in Verbindung mit Radargeräten der eingangs genannten Art und unter Umgehung der genannten Schwierigkeiten, einen Lösungsweg anzugeben, der den simultanen Radar-Funkbetrieb

von Puls-Doppler-Radaranlagen ermöglicht. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch geläst, daß die Radar-Sendeimpulse der Ortung und der Nachrichtenübertragung dienen und von einem binären Modulationssignal durch Phasenumtastung moduliert sind, daß das binäre Modulationssignal aus einem ersten und sich zeitlich daran anschließenden zweiten Teilsignal besteht, daß das erste Teilsignal ein Synchronisationssignal und das zweite Teilsignal ein Nachrichtensignal ist, daß der Radar-Empfänger eine Auswerteschaltung für die in Videofrequenzlage umgesetzten Radar-Echosignale aufweist, daß die Auswerteschaltung mit Hilfe des Synchronisationssignals synchronisiert wird und *ήη Ausgangssignal erzeugt, bei dem der von der Phasenumtastung durch das zweite Modulations-Teilsignal herrührende Modulationsanteil nicht mehr vorhanden ist, und daß das Ausgangssignal der Auswerteschaltung einem Festzeichenfiiter zugeführt wird.

Eine solcha Verformung der Radar-Echosignale vor dem Eingang des Festzeichenfilters, daß der durch die ₎₀ Phasenumtastung entstandene Modulationsteil nicht mehr vorhanden ist, und somit Störungen der Festzeichenunterdrückung nicht eintreten können, wird gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dadurch erreicht, daß die Auswerteschaltung einen Eingangsumschalter mit zwei Schaltstellungen, einen ersten Speicher für das erste Modulationssignal, einen zweiten Speicher für das zweite Modulationsteilsignal, einen Korrelator, einen Schwellwertdetektor, einen Multiplizierer und einen Taktgenerator aufweist, daß der Taktgenerator Taktsignale erzeugt, die zur Ansteuerung des Eingangsumschalters und des zweiten Speichers dienen, daß der Eingangsumschalter mit jedem Radar-Sendepuls in eine erste Schaltstellung gebracht wird, durch die das in Videofrequenzlage umgesetzte Synchronisationssignal des Radar-Echosignals dem Korrelator zugeführt wird, in dem es mit dem im ersten Speicher befindlichen ersten Modulations-Teilsignal korreliert wird, daß der Ausgang des Korrelator mit dem Ausgang der Auswerteschaltung und em Eingang des Schwellwertdetektors verbunden ist, dessen Ausgangssignal den Taktgene- :q rator synchronisiert und den Eingangsumschalter in eine zweite Schaltstellung bringt, in der das in Videofrequenzlage umgesetzte NachrichtcnsignaJ des Radar-Echosignals dem Multiplizierer zugeführt wird, der es tfit dem im zweiten Speicher befindlichen zweiten Modulation.'- Teilsignal multipliziert, daß der Multipliziererausgang mit dem Ausgang der Auswerteschaltung verbunden ist, und daß mit jedem neuen Radar-Sendepu's die zugehörigen neuen ersten und zweiten Modulationsteilsignale jeweils dem ersten und zweiten Speicher eingegeben werden.

Das erste Modulationsteilsignal kann dabei ein Code-Element eines Nachrichtensignals sein.

Die Erfindung sowie Weiterbildungen der Erfindung werden anhand der Fig. 1 bis 4 näher erläutert.

In Fig. 1 ist die Impulsfolge eines modulierenden Signals und in Fig. 2 das Ausgangssignal eines für die Bildung der Korrelieren des Radar-Echosignals erforderlichen Korrelator in Abhängigkeit von der Zeit dargestellt.

In Fig. 3 ist ein Prinzipschaltbild eines Puls-Doppler-R.adargerätes mit einer Schaltung für eine synchrone _w Kompensation der Modulationsanteile dargestellt.

Fig. 4 zeigt den Aufbau der Schaltung für die synchrone Kompensation der Modulationsanteilc.

Das binäre Signal m(t) (Fig. 1), mit der die Radar-Sende-Impulse moduliert werden, besteht aus zwei zeitlich aufeinanderfolgenden Teilen, einem Synchronisationssignal m_a(t) und dem Nachrichtensignal m_h{t).

Das Radarechosignal s(i) läßt sich dementsprechend in zwei zeitlich aufeinanderfolgende Teile a(i) und b(t) _J5 zerlegen, von denen dereine mit dem Synchronisationssignal m_a(t) und der andere mit dem Nachrichtensignal m_h(t) moduliert ist.

Nutzsignal: s(t) = m(t) [A+ B cos(eoj/+3)]

Modulierendes Signal: m(t) = m_a(t) + m_bU) ^₀

'""⁽" = j O, sonst

'">⁽'^ϊ={θ, sonst

Somit lautet: ω_Λ = Trägerkreisfrequenz

9 = beliebige Aniangsphase
S(I) = m_a(t) [A+ B cos(c/V +3)] +'"(.('/ [A+ B cos(«V +9)]

Das sich bei Bildung der Korrelierten der einzelnen Radar-Echosignale ergebende Ausgangssignal des Korrelators ist in der Fig. 2 dargestellt. Die Wirkungsweise wird anhand der Fig. 3 um/ 4 näher erläutert.

Die /intenne eines Pulsdopplerradargerätes ist in der Fig. 3 mit 1 bezeichnet. Über einen Taktgeber 2 wird ein Sender-Empfangsschalter 3 gesteuert, der einerseits mit dem Radarsender 4 und andererseits mit einer Demodulatoreinrichtung 5 verbunden ist. Der Überlagerungsoszillator der Demodulatoreinrichtung 5 ist mit 6 bezeichnet. Die Korrelation und die Löschung der Modulationsanteile erfolgen in der Videola·?? der Radarechosignale zwischen dem Ausgang der Demodulatoreinrichtung 5 und dem Eingang eines Festzeichenfilters 14. Das hier erhaltene Empfangssignal s(t) = a{t) + b(t) wird an den A'Af-Schalter 7 (Fig. 4) geführt, der mit jedem Radarsendeimpuls (Radartakt) und nach jedem Radar-Echosignal in Stellung K (korrelieren) gebracht wird. Die Ausgänge K und M de? /wAZ-Schalters 7 führen über einen Korrelator 9 bzw. über einen Multiplizierer 13 an das Festzeichenfilter 14. In der wi Stellung K des Schalters 7 gelangt der erste Radar-Echosignalteil a(t) mit dem Synchronisationssignal in den Korrelator 9, in dem in Verbindung mit dem über eine Informationsleitung 8a und einem Speicher 8 für das Synchronisationssignal gelieferten identischen Synchronwort eine Autokorrelation durchgefühlt wird. Die am Ausgang des Korrelatots 9 erhaltene Korrelationsfunktion u*(/), die in Fig. 2 dargestellt ist, weist zum Zeitpunkt /i+r = /2 ein (globales) Maximum auf, mit dem ein Schwellwertdetektor 10 angesteuert wird. Zur Erzielung möglichst großer solcher Maxima sind geeignete Synchronisationssignale, Wie z. B. gemäß dem Barker-Code, zu wählen. Das Korrelationssignal α*(ί) wird auf das Fistzeichenfilter 14 gegeben und kann somit für die Radar-Echosignalauswertuiy voll verwendet werden.

Der Schwellwertdetektor 10 bringt den Α'ΛΖ-Schalter 7 in die Stellung Λ/ (multiplizieren) und synchronisiert einen Bittaktgenerator 11. Der zweite Teil des Radar-Echosignals/)(O. der mit der zu übertragenden Nachricht moduliert ist. läuft zum Multiplizierer 13. Hier werden die Modulationsanteile durch Kompensation unwirksam gemacht, indem der Multiplizierer 13 bitweise und synchron d;is Radar-Echosignal />(/) mit dem Modulationssignal (Nachrichtensignal) /»/,(r) multipliziert, d.h. das (binäre) Nachrichtensignal wird mit sich selber multipliziert und dadurch gelöscht, da im Zeitabschnitt ti bis t^, der das Datenwort »>/,(/) umfaßt, das Quadrat des Datenwortes ml (O=I und im übrigen Bereich gleich Null ist. Das Ausga ngssignal .v' (/) der gesamten Schaltung lautet dann für ein Radarechosignal

·*'(/)= < A + ficosff/V+i)). I₁ </</.,
L 0 sonst

ι? Die bitweise Multiplikation im Multiplizierer 13 erfolgt unter Verwendung eines Speichers 12 für das Nachrichtensignal, der seine Information m_h(i) über eine Informationsleitung 12a erhält unddcrvom Bittaktgenerator 11 gesteuert wird. Nach der Bearbeitung des letzten Impulses des (binären) Nachrichtensignals wird der KM-Schalter 7 wieder in Stellung K gebracht. Die Speicher 8a und \2a für das Synchronisationssignal und das Nachrichtensignal werden bei jedem Radarimpuls auf den aktuellen Stand gebracht.

:n Das Synchronisierwort läßt sich, sofern es mehr als eine Wortmöglichkeit gibt, auch noch zur Nachrichtenübertragung verwenden. Für diesen Fall muß der Nachrichtenempfänger das Synchronisationssignal und das Nachrichtensignal auswerten können. Das Verfahren zur Auslöschung von Modulationsanteilen ist kompatibel mit der Pulskompression bei binär-codierter Phasenmodulation, wenn es vor der Pulskompression eingesetzt wird.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Kombinierte Radar- und Nachrichtenübertragungseinrichtung, bei der die Nachrichtenübertragung mittels getragenen Impulsen erfolgt, die von Nachrichtensignalen pulscode-moduliert sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Radar-Sendepulse der Ortung und Nachrichtenübertragung dienen und von einem binären Modulationssignal durch Phasenumtastung moduliert sind, daß da* binäre Modulationssignal aus einem ersten und sich zeitlich daran anschließenden zweiten Teilsignal besteht, daß das erste Teilsignal ein Synchronisationssignal und das zweite Teilsignal ein Nachrichtensignal ist, daß der Radar-Empfänger eine Auswerteschaltung (7-13) für die in Videofrequenzlage umgesetzten Radar-Echosignale aufweist, daß die Auswerteschaltung mit ίο Hilfe des Synchronisationssignals synchronisiert wird und ein Ausgangssignal erzeugt, bei dem der von der Phasenumtastung durch das zweite Modulations-Teilsignal herrührende Modulationsanteil nicht mehr vorhanden ist, und daß das Ausgangssignal der Auswerteschaltung einem Festzeichenfilter (14) zugeführt wird.

2. Einrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung einen Eingangsumschalter (7) mit zwei Schaltstellungen, einen ersten Speicher (8) für das erste Modulationsteilsignal, einen zweiten Speicher (12) für das zweite Modulationsteilsignal, einen Korrelator (9), einen Schwellwertdetektor (10), einen Multiplizierer (13) und einen Taktgenerator (11) aufweist, daß der Taktgenerator (11) Taktsignale erzeugt, die zur Ansteuerung des Eingangsumschalters (7) und des zweiten Speichers (12) dienen, daß der Eingangsumschalter (7) mit jedem Radar-Sendepuls in eine erste Schaltstellung (A) gebracht wird, durch die das in Videofrequenzlage umgesetzte Synchronisationssignal des Radar-Echosignals dem Korrelator (9) zugeführt wird, in dem es mit dem im ersten Speicher befindlichen ersten Modulations-Teilsignal korreliert wird, daß der Ausgang des Korrektors (9) mit dem Ausgang der Auswerteschaltung und dem Eingang des Schwellwertdetektors (10) verbunden ist, dessen Ausgangssignal den Taktgenerator (11) synchronisiert und den Eingangsumschalter (7) in eine zweite Schaltstellung bringt, in der das in Videofrequenzlage umgesetzte Nachrichtensignal des Radar-Echosignals dem Multiplizierer (13) zugeführt wird, der es mit dem im zweiten Speicher (12) befindlichen zweiten Modulations-Teilsignals multipliziert, daß der Multipliziererausgang mit dem Ausgang der Auswerteschaltung verbunden ist, und daß mit jedem neuen Radar-Sendepuls die zugehörigen neuen ersten und zweiten Modulationsteilsignale jeweils dem ersten und zweiten Speicher eingegeben werden.

3. Einrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß das erste Modulationsteilsignal ein Code-Element eines Nachrichtensignals ist.