DE2939257C2

DE2939257C2 - Schaltungsanordnung zur Nebenzipfelunterdrückung in Radargeräten

Info

Publication number: DE2939257C2
Application number: DE19792939257
Authority: DE
Inventors: Gerhard Dipl.-Ing. 8135 Söcking Foeller; Rudolf Ing.(grad.) 8000 München Hauptmann
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1979-09-27
Filing date: 1979-09-27
Publication date: 1982-10-28
Also published as: DE2939257A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Nebenzipfelunterdrückung in Radargeräten unter Verwendung einer im Videoteil des Radarempfängers angeordneten digitalen Kompensationsschaltung, in der sich die über Nebenzipfel der Radarantenne und über eine oder mehrere RundstrahlHilfsantennen so empfangenen Störsignale gegenseitig auslöschen (SideLobeCanceller).

Über Nebenzipfel einer Radarantenne empfangene Störsignale können im Radarempfänger zu einer erheblichen Beeinträchtigung in der Verarbeitung der Nutzsignale führen. Dieser Nachteil tritt dann besonders zutage, wenn der Wunsch nach kleinen Antennenabmessungen in Verbindung mit einem hohen Antennengewinn in der Hauptstrahlrichtung eine verminderte Nebenzipfeldämpfung zur Folge hat. Der Antennenreflektor wird dann vom Primärstrahler möglichst weitgehend ausgeleuchtet. Dadurch entstehen in verstärktem Maße Nebenzipfel, die es einem Störer erleichtern, auch dann in den Radarempfänger einzudringen und den Signalverarbeitungsprozeß zu stören, &5 wenn die Hauptkeule der Radarantenne nicht auf ihn gerichtet ist. Ein ausreichend starker Störer ist somit in der Lage, mehr oder weniger im ganzen azimutalen Erfassungsbereich die Wirksamkeit des Radars zu beeinträchtigen.

Es ist bereits bekannt die Störenergie durch eine sogenannte Nebenzipfelunterdrückung (SideLobeSuppression) selektiv zu bedampfen, ohne das über die Hauptkeule empfangene Signal nennenswert zu beeinflussen.

Eine der bekannten Schaltungen zur Nebenzipfelunterdrückung arbeitet nach dem Prinzip der Auslöschung des Störsignals und wird mit »SideLobeCanceller« (SLC) bezeichnet. Diese Schaltung erfordert neben dem Radarempfänger mit seiner Antenne einen zweiten Empfangszweig mit einer eigenen Hilfsantenne, die eine Rundstrahlcharakteristik aufweist. Die Wirkunsweise dieser Schaltung besteht im Prinzip darin, daß ein im Nebenzipfelbereich der Hauptantenne empfangenes Signal auch über die Hilfsantenne empfangen und im zweiten Empfangszweig mittels einer Regeleinrichtung (Regelschleife) in Phase und Amplitude so gedreht bzw. gedämpft wird, daß es identisch gleich ist mit dem Signal aus dem Hauptkanal. Durch die Subtraktion der beiden Signale erhält man die Löschung des Störsignals.

Eine df.rartige Schaltung mit einer Regelschleife ist in F i g. 1 dargestellt und wird nachstehend kurz erläutert. In der Figur sind der Hauptempfangszweig des Radarempfängers mit der Radarantenne und der HilfsEmpfangszweig mit einer als Rundstrahler ausgebildeten Antenne, die über einen in der Zwischenfrequenz arbeitenden einschleifigen SideLobeCanceller (SLC) schaltungsgemäß miteinander verknüpft sind, im Prinzip dargestellt. Die von den Radarsignalen im Hauptsignalzweig durch Mischung mit der Frequenz ω 1 eines Oszillators LO in einer Mischstufe M1 erhaltene Zwischenfrequenz ist an einen Eingang des Addierers A geführt. Einem zweiten Eingang des Addierers wird das in einer Mischstufe M2 gewichtete Hilfssignal zugeführt. In einer Korrelatormischstufe K wird das Ausgangssignal Y mit dem Hilfssignal 5 multipliziert. Das Ausgangssignal des Korrelator bildet nach Durchlaufen eines Bandpasses BP und anschließender Verstärkung ein Wichtungssignal mit der Frequenz w I für die Wichtung des Hilfssignals in der Mischstufe Ml. Durch Subtraktion des Störsignals im Hauptsignalzweig und des in der Phase gedrehten und gekämpften Hilfssignals im Addierer A erhält man die Löschung des Störsignals. (Forschungsbericht Nr. 374, Lfd. Nr. 129,WachtbergWerthofen Dei- 1974) Fig. 16.

Aufgrund der Servoeigenschaften der Schleife stellt sich die Phase und Amplitude des Wichtungssignals in Relation zum LOSignal so ein, daß sich Hilfssignal und Störsignal im Addierer Löschen.

Es ist bereits bekannt, Schaltungen zur Nebenzipfelunterdrückung in der Zwischenfrequenzlage oder im Videoteil des Radarempfängers anzuordnen und diese in analoger oder digitaler Technik auszuführen.

Die Grenzen der erreichbaren Nebenzipfelunterdrükkung sind im praktischen Einsatz, besonders bei Radargeräten zur Tieffliegererfassung, durch störende Einflüsse von Festzeichenechos vorgegeben. Starke Festzeichenechos, die, bewertet mit dem Gewinn der Radarantenne in der Hauptstrahlrichtung und dem Gewinn der Hilfsantenne, im Korrelator der Regelschleife ein starkes Korrelationsprodukt erzeugen, können die Unterdrückung des Störsignals ganz oder teilweise verhindern, da sich dieses Korrelationsprodukt dem erwünschten Korrelationsprodukt eines Störers im Nebenzipfelbereich überlagert. Dieser Nachteil könnte insbesondere bei PulsDopplerRadargeräten nur durch

sehr aufwendige, als Kammfilter ausgebildete Sperrfilter, die in F i g. 1 bei B oder C einzusetzen wären, beseitigt werden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einer Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art, die Kompensationsschaltung so auszubilden, daß ihre Wirkung auch unter Clutterbedingungcn nicht beeinträchtigt ist

Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die digitale Kompensationsschaltung im Zuge einer mehrstufigen Festzeichenunterdrückungseinrichtung zwischen aufeinanderfolgenden Stufen angeordnet ist.

Gemäß einer weiteren Lösung kann die digitale Kompensationsscha'tung am Ausgang einer Festzeichenumerdrückungseinrichtung angeordnet werden.

Die Anordnung der SLCSchaltung hinter einer Festzeichenunterdrückungsschaltung oder einem Teil derselben verhindert, daß Festzeichenechos, die in Radargeräten zur Tieffliegererfassung in besonders hohem Maße auftreten, von der SLCSchaltung als Störer aufgefaßt werden und daß die Regelschlei'e infolge dieser Festzeichenechos für die Unterdrückung eines echten Störers nicht mehr zur Verfügung steht. Die Festzeichenechos werden daher so gut wie möglich unterdrückt.

Die Erfindung und weitere Ausgestaltungen der Erfindung, werdem anhand der F i g. 2 näher erläutert.

Die F i g. 2 zeigt ein vereinfachtes Blockschaltbild einer einschleifigen SLCSchaltung zur Auslöschung von Störern in Radargeräten. Die Anwendung der Erfindung ist nicht auf einschleifige SLCSchaltungcn beschränkt.

Für eine Nebenzipfelunterdrückung durch SLC muß der gesamte Empfangszweig der Antenne bis einschließlich der Festzeichenunterdrückungsschaltung zweifach vorhanden sein. Der obere HauptEmpfangszweig des eigentlichen Radarempfängers in Fig.2 schließt sich an eine übliche Radarantenne mit hohem Richtfaktor an, die ein Hauptsignal R liefert. Der parallele Empfangszweig führt das Hilfssignal S einer Hilfsantenne mit Rundstrahlcharakteristik. Die Frequenzumsetzung in die Videolage der Empfangszweige erfolgt in je einer Mischstufe M3 und M 4 mittels einer 5 Osziliatorfrequenz ω 0. Die Anwendung eines komplexen digitalen Regelkreises der SLC in der Videolage verlangt, daß die Übertragung der Signale getrennt nach ihrer Realund Imaginärkomponente in einem /und (?Kanal durchgeführt wird. Nach einer AnalogDigita-

lumsetzung in den AnalogDigitalwandlern A/D beider Empfangszweige, erfolgt eine Festzeichenunterdrükkung in je einer Stufe DCi, DC 2, die als Doppelcanceller ausgebildet sein kann. Durch eine serielle Verarbeitung der / und <?Kanale vom Ausgang der AnalogDigi-

talwandler ab ist jeweils nur ein Doppelcanceller in den beiden Signalzweigen für die Festzeicheunterdrückung erforcterlich. Die serielle Signalverarbeitung ermöglicht auch, die erforderlichen Multiplikationen im Zeitmultiplex durchzuführen und ermöglicht eine bessere

Ausnutzung der Multiplizierer. Die Festzeichenunterdrückungsschaltung DC1 im Hauptsignalzweig ist an die Eingänge eines Addierers A1 einer einschleifigen Regelschleife geführt. Die vereinfacht dargestellte Regelschleife umfaßt außer dem Addierer A 1, einen

Korrelator K 1 und einen Wichtungsmutiplizierer M 5 . Das am Ausgang des Addierers A t erhaltene Ausgangssignsl Vwird im Korrelationsmutiplizierer mit dem konjugiert komplexen Siganl SR, das in einer Schaltungstufe U aus dem Hilfssignal 5 gebildet wird

^i{) multipliziert. An den Ausgang des !Correlators ist pro Kanal ein Tiefpass TPund ein Verstärker V vorgesehen, die den Wichtungsfaktor für den Wichtungsmultiplizierer MS liefern. Wenn die Hilfsspannung S im Wichtungsmutiplizierer M 5 mit dem Wichtungsfaktor multipliziert wird, dann ist das Produkt gleich dem Störsignal R im Hauptsignalweg. Das Ausgangssignal Y des Addierers A 1 wird zu Null.

Der Empfangszweig des Radargerätes setzt sich am Ausgang der SLCSchaltung über ein Doppelfilter zur üblichen Auswerteschaltung fort.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung zur Nebenzipfeiunterdrückung in Radargeräten unter Verwendung einer im Videoteil des Radarempfängers angeordneten digitalen Kompensationsschaltung, in der sich die über Nebenzipfel der Radarantenne und über eine oder mehrere RundstrahlHilfsantennen empfangenen Störsignale gegenseitig auslöschen (SideLobeCanceller), dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Kompensationsschaltung (SLC) im Zuge einer mehrstufigen Festzeichenunterdrückungseinrichtung zwischen aufeinanderfolgende Stufen angeordnet ist

2. Schaltungsanordnung zur Nebenzipfelunterdrückung in Radargeräten unter Verwendung einer im Videoteil des Radarempfängers angeordneten digitalen Kompensationsschaltung, in der sich die über Nebenzipfel der Radarantenne und über eine oder mehrere RundstrahlHilfantennen empfangenen Störsignale gegenseitig auslöschen (SideLobeCanceller), dadurch gekennzeichnet, daß die digitale Kompensationsschaltung (SLC) am Ausgang einer Festzeichenunterdrückungseinrichtung angeordnet ist

3. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die schaltungsgemäße Anordnung der digitalen SLCSchaltung im Videoschaltungszweig nach einer Festzeichenunterdrückung derart gewählt ist, daß die orthogonale Signalverarbeitung in / und (^Kanälen auf einen kleinstmöglichen Teil des Radarempfängers beschränkt ist.

4. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die digitale SLCSchaltung vor dem Doppelfilter der Festzeichenunterd- J5 rückungseinrichtung angeordnet ist.

5. Schaltungsanordnung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertung der Singnale im / und QKanal seriell erfolgt.