DE3007527C2 - Puls-Doppler-Radargerät mit einer digitalen Integrationsschaltung für die Videosignale - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Puls-Doppler-Radargerät mit einer Einrichtung zur Festzeichenunterdrückung und einer digitalen Integrationsschaltung mit einem Addierer und einem Speicher, die in einer Rückkopplungsschleife miteinander verbunden sind.

Aus der Literaturstelle »Electronic Letters«, 17. Aus. 1978, Vol. 14, Nr. 17, Seiten 554 bis 556 sind Nachintegrationsschaltungen bekannt. Rekursive Integrationsschaltungen zeigen aufgrund der hohen Verstärkung und der dadurch bedingten Rechnungsabbrüche einige negative Effekte. Nichtrekursive Integrationsschaltungen weisen diesen Nachteil nicht auf und kommen der optimalen Signalverarbeitung näher. Bei den nichtrekursiven Integrationsschaltungen werden in jedem Entfernungstor über eine Zeit, die der Zielüberstreichzeit entspricht, kontinuierlich alle Signalwerte aufsummiert. In Fig. 1 ist ein entsprechendes Prinzipschaltbild dargestellt. In η Speichern SpI ... Spn werden die Amplitudenwerte von η Radarperioden gespeichert. Darin bedeutet η die Anzahl der Echoimpulse, die während der Zielüberstreichzeit von einem Ziel erwartet werden können. In einer Additionsschaltung AS werden die Ausgangssignale der η Speicher aufsummiert. Wenn m die Anzahl der Entfernungstore ist, dann beträgt der Speicherplatzbedarf für den Integrator

A = m · η · 12 Bit. Wird der Aufwand für die Additionsschaltung hinzugerechnet, dann ergibt sich bei

65 der gegenwärtigen Schahkreistechnik ein unrealistisch hoher Gesamtaufwand.

Aus der US-Patentschrift 34 22 435 ist auch bereits ein digitaler Integrator bekannt der im wesentlichen als Rückkopplungsschleife ausgebildet ist die am Eingang einen Addierer enthält dessen Ausgang mit einem ausreichend großen Speicher (Schieberegister) verbunden ist und wobei die Ausgänge des Speichers über eine Dämpfungsschaltung an einen zweiten Eingang des eingangsseitig vorgesehenen Addierers zurückgeführt sind. Am. ersten Eingang des Addierers werden die analogen Videosignale nach Umwandlung in Digitalwerte zugeführt. Die in der Rückkopplungsschleife angeordnete Dämpfungsschaltung hat die Aufgabe, die Stabilität der zum Schwingen neigenden Rückkopplungsschleife sicherzustellen. Der Aufwand für die Dämpfungsschaltung, die aus einem digitalen Rechenwerk besteht kann unter Umständen erheblich sein.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den zur Verbesserung des Signal-Rausch-Verhältnisses erforderlichen Aufwand bei der Integration, der bei höheren Werten Hits/Scan erheblich ansteigt, durch eine vereinfachte Durchführung der digitalen Integration insbesondere den Aufwand für die Dämpfungsschaltung zur Sicherstellung der Stabilität der digitalen Integrationsschaltung zu verringern. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Ausgänge des Speichers unmittelbar unter Vermeidung einer Dämpfungsschaltung mit dem Addierer der Rückkopplungsschleife verbunden ist und daß die Integration einer Anzahl von η am Eingang von einer oder mehreren digitalen Integrationsschaltungen anstehenden Echoimpulsen einer Zielüberstreichzeit abweichend von einer kontinuierlichen Integration abschnittsweise über einen festgelegten Teil (Winkelsektor) des Zielüberstreichungswinkeis erfolgt, derart, daß mit dem Abrufen des gespeicherten Integrationsergebnisses der Speicherinhalt des Speichers gelöscht ist und mit dem Einspeisen des Wertes Null in die Additionsschaltung nach der nächsten Empfangsperiode ein neuer Integrationsabschnitt (Winkelsektor) eingeleitet wird.

Der Übergang von einer kontinuierlichen Integration auf eine über η Perioden in festgelegten Sektoren erfolgende vereinfachte Integration hat zur Folge, daß jeweils nach η Empfangsperioden ein Integrationsergebnis für jeden Entfernungskanal vorliegt. Der zwischen zwei aufeinander folgenden Ausgangssignalen liegende Zeitraum kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung der Erfindung dazu genutzt werden, daß jedes Ausgangssignal als Ergebnis des Integrationsvorganges bis zum Vorliegen des nächstfolgenden Ausgangssignals gespeichert und während dieser Zeit auf Ziele im gestörten und ungestörten Fall untersucht wird. Im Bedarfsfall kann durch wenigstens eine weitere zeitlich versetzt arbeitende Integrationsschaltung eine dichtere Folge von Integrationsabschnitten und damit eine entsprechende Vermehrung der Ausgangssignale erreicht werden.

Die Erfindung und weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 das Prinzipschaltbild einer bekannten Integrationsschaltung,

Fig. 2 das Prinzip-Blockschaltbild eines Auswerters eines Puls-Doppler-Radargerätes,

Fig. 3 das Blockschaltbild einer Schaltung für eine sektorielle Integration,
Fig.4 die Antennenfunktion und das Integrationser-

gebnis fur alle zeitlichen Zuordnungen zur Antennenfunktion.

Die vom Empfänger eines Puls-Doppler-Radargerätes am Eingang der Auswerteschaltung zugeführten analogen Echosignale und das Empfängerrauschen werden in einem Analog-Digital-Wander Λ D entfernungsindividuell digitalisiert und anschließend einem Dopplerfilter DFzugeführt Am Ausgang des Dopplerniters sind nur noch die von Bewegtzielen stammenden Signale vorhanden. Die in einem Videogleichrichter VC gleichgerichteten Signale werden in einer Nachintegrationssehaltunf Nl, die an die Antennenfunktion angepaßt ist, zur Erhöhung des Signal-Rausch-Verhältnisses integriert. Eine Schwellenschaltung SS entscheidet darüber, ob die vom Ausgang der Nachintegrationsschaltung erhaltenen Ausgangssignale als Rauschsignale unterdrückt oder als Signal eines Zieles einem nachgeschalteten nicht dargestellten Sichtgerät zugeführt werden. Üblicherweise können mit der Schwellenschdltung SS noch ECCM-Schaltungen gekoppelt sein, die auch Ziele über Störern verschiedener A. ι erkennen können.

Eine Nachintegrationsschaltung, die auf eine kontinuierliche Integration (wie der ideale Integrator Fig. 1) verzichtet und bei der Anfang und Ende der Integration zeitlich festgelegt sind, ist in F i g. 3 dargestellt. Diese Schaltung umfaßt lediglich eine Addilionsstufe ADSund einen Speicher SP für m Entfernungs.tore. Der Ausgang des Speichers SP ist über eine Rückführung mit einem zweiten "Eingang der Additionsstufen ADS verbunden. In dieser Schaltung wird nach jeder Empfangsperiode das Additionsergebnis pro Entfernungstor abgespeichert und in der nächsten Periode zu den neuen Amplitudenwerten hinzuaddiert. Nach η Additionen wird das Ergebnis abgerufen. Mit dem Einspeisen des Wertes Null in den Addierer wird ein neuer Integrationsabschnitt eingeleitet. Der Schaltungsaulwand ist gegenüber dem des bekannten idealen Integrators nur sehr klein. Die Additionsstufe und der Speicher müsser, lediglich im Hinblick auf die Integration über eine größere Anzahl von Echoimpulsen für z. B. 20 Bit ausgelegt werden.

In Fig.4 ist die Antennenfunktion und das Integrationsergebnis für alle zeitlichen Zuordnungen zur Antennenfunktion dargestellt Der obere Teil der Figur zeigt die Antennenfunktion mit der dicht gestaffelten Folge von Eingangssignalwerten, aus denen eine um den Faktor π geringer gestaffelte Folge von Ausgangssignalen entsteht Die zeitliche Lage der Ausgangssignale, die unter Verwendung einer Integraüonsschaltung mit einer Periode, die der Integrationszeit entspricht, entstehen, ist in einer Zeile I unter der Antennenfunktion dargestellt

to Da im allgemeinen die Integrationsabschnitte und die azimutale Lage des Zielechos nicht starr miteinander gekoppelt sind, ist nicht sichergestellt, daß das Maximum der Eingangswerte exakt in die Mitte eines Integrationsabschnittes fällt In diesen Fällen wird durch ein sogenanntes »Sector-Straddling« die Entdeckungswahrscheinlichkeit verringert. Dieser Nachteil kann gemäß einer vorteilhaften Weiterbildung dadurch behoben werden, daß wenigstens eine zweite zeitlich versetzt arbeitende Integrationsschaltung verwendet wird, wodurch die Anzahl der Ausgangssignale wenigstens verdoppelt wird. In Fig.4 sind in einer zweiten Zeile Il die Ausgangssignale einer zweiten Integrationsschaltung mit der gleichen Periodizität wie bei den Ausgangssignalen der ersten Integrationsschaltung, jedoch gegenüber diesen versetzt dargestellt. Um den Schaltungsaufwand für einen zweiten Intregrationsvorgang möglichst klein zu halten, kann dieser Vorgang mit der bereits vorhandenen ersten Integrationsschaltung zusätzlich durchgeführt werden, wenn in die Rückfüh-

i» rung vom Ausgang des Speichers SP an die Additionsschaltung ADS (Fig.3) ein vom jeweiligen Integrationsbeginn gesteuerter Multiplexer MU eingeschaltet wird. Es verdoppelt sich nur der Speicheraufwand, wenn man im Zeit-Multiplex-Betrieb die Additionswerte des

li Integrators 1 in die geradzahligen Speicherplätze einspeichert und die Additionswerte des Integrators II in die ungeradzahligen. Der noch verbleibende Verlust gegenüber dem Maximalwert (ohne Sector Straddling) ist dann vernachlässigbar. Die Integrationsschaltung

■"> liefert alle η halbe Perioden einen Amplitudenwer*. pro Entfernungstor. Aus den Amplitudenwerten und der Kenntnis der Antennenfunktion kann der Azimut der Ziele errechnet werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

Claims (3)

Patentansprüche:

1. Puls-Doppler-Radargerät mit einer Einrichtung zur Festzeichenunterdrüclcung und einer digitalen Integrationsschaltung mit einem Addierer und einem Speicher, die in einer Rückkopplungsschleife miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgänge des Speichers (SP) unmittelbar unter Vermeidung einer Dämpfungsschaltung mit dem Addierer (ADS) der Rückkopp- lungsschleife verbunden ist und daß die Integration einer Anzahl von η am Eingang von einer oder mehreren digitalen Integrationsschaltungen (ADS, SP) anstehenden Echoimpulsen einer Zielüberstreichzeit abweichend von einer kontinuierlichen is Integralion abschnittsweise über einen festgelegten Teil (Winkeisektor) des Zielüberstreichungswinkels erfolgt derart, daß mit dem Abrufen des gespeicherten Integrationsergebnisses der Speicherinhalt des Speichers (SP) gelöscht ist und mit dem Einspeisen μ des Wertes Null in die Additionsschaltung (ADS) nach der nächsten Empfangsperiode ein neuer Integrationsabschnitt (Winkelsektor) eingeleitet wird.

2. Puls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine zweite gegenüber der ersten zeitlich versetzte Integration zu wenigstens einem weiteren Ausgangssignal je Entfernungstor führt

3. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß jedes' Ausgangssignal als Ergebnis des Integrationsvorganges bis zum Vorliegen des nächstfolgenden Ausgangssignals gespeichert und während dieser Zeit auf Ziele im gestörten und )"> ungestörten Fall untersucht wird.