DE3041459C2

DE3041459C2 -

Info

Publication number: DE3041459C2
Application number: DE3041459A
Authority: DE
Inventors: Lars Gaeran Lindome Se Josefsson; Karl-Erik Ingvar Oderland; Jan-Olov Moelndal Se Winnberg
Original assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Current assignee: Telefonaktiebolaget LM Ericsson AB
Priority date: 1979-04-25
Filing date: 1980-04-23
Publication date: 1989-09-07
Also published as: IT1148797B; NL189625C; IT8021627A0; US4385298A; FR2455289B1; JPS56500427A; NL189625B; WO1980002327A1; JPH0131154B2; SE7903654L; GB2072989A; FR2455289A1; GB2072989B; DE3041459A1; NL8020159A; CH651937A5; SE417138B

Description

Die Erfindung geht aus von einer MTI-Filteranordnung für die Empfängereinheit eines Verfolgungsradars, dessen Sendeeinheit Impulse mit einer Wiederholfrequenz f _PRF und mit zueinander unterschiedlichen Trägerfrequenzen in einer Folge sendet, wobei jede Impulsfolge M zueinander unterschiedliche Trägerfrequenzen enthält und periodisch mit einer Wiederholfrequenz f _FRF wiederholt wird in Abhängigkeit vom Abstand des durch das Radar verfolgten Zieles, und wobei die vom verfolgten Ziel reflektierten Echoimpulse über einen Mischer empfangen und deren Frequenzen phasengleich zu den Sendeimpulsen detektiert werden.

Eine derartige Filteranordnung ist aus der US-PS 37 25 926 bekannt.

Aus der US-PS 37 86 509 ist bekannt, bei einem Puls-Doppler-Radar Störflecke, d. h. Störechos vom Boden, Meer, Niederschlag und dergleichen, mittels eines MTI-Filters zu unterdrücken, das zur Anzeige beweglicher Ziele dient und eine Anzahl kaskadierter Verzögerungsglieder enthält, von denen jedes eine Verzögerungseinheit entsprechend der Impulsfolgefrequenz der Radarimpulse aufweist. Die Signale der Verzögerungsglieder werden abgegriffen und zur Bildung eines Ausgangssignals addiert. Das Filter besitzt eine periodische Charakteristik mit einem Durchlaßbereich zwischen den sogenannten Blindgeschwindigkeiten, d. h. für die Geschwindigkeiten, für die neben der Unterdrückung der Störflecke eine gewisse Unterdrückung erhalten wird. Die Blindgeschwindigkeiten koinzidieren dann mit den Geschwindigkeiten, deren resultierende Vielfache der Dopplerfrequenz die Impulsfolgefrequenz bilden. Jedoch übermittelt diese Einrichtung Radarimpulse nicht mit zueinander unterschiedlichen Trägerfrequenzen mit einer bestimmten Wiederholfrequenz.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine MTI-Filteranordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei der die Trägerfrequenz der gesendeten Radarimpulse sich von einem Impuls zum anderen ändert. Ferner soll diese Anordnung eine hohe Ansprechempfindlichkeit ermöglichen und ankommende Störechos möglichst weitgehend ausfiltern.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe mit den Merkmalen des kennzeichnenden Teils des Patentanspruchs 1 gelöst.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.

Ein beispielhaft gewählter Sende- und Empfangsteil eines Verfolgungsradars mit einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäßen MTI-Filteranordnung wird anhand der Zeichnungen näher beschrieben und erläutert. Darin zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Sende- und Empfangsteiles eines Verfolgungsradars,

Fig. 2 ein Blockschaltbild eines im Empfangsteil gemäß Fig. 1 enthaltenen MTI-Filters,

Fig. 3 ein Diagramm der Charakteristik dieses MTI-Filters und

Fig. 4 ein Blockschaltbild des Sendeteils gemäß Fig. 1.

Das Blockschaltbild gemäß Fig. 1 zeigt Sender- und Empfängereinheiten eines Verfolgungsradars. An die Radarantenne A ist ein Duplexer SM angeschlossen zum abwechselnden Aussenden von der Sendereinheit S ausgehenden Radarimpulsen der Frequenz m · f ν+f _MF′ wobei m · f ν die Trägerfrequenz der Radarimpulse bezeichnet (worin ν = const., m = 1, 2, . . ., M) und f _MF eine ausgewählte Zwischenfrequenz ist. Eine Steuereinheit SE ist an die Sendereinheit S angeschlossen, um entsprechend der ausgewählten Anzahl M von Trägerfrequenzen in einer Folge von Impulsen m · f ν Informationen zu geben.

Die Empfängerseite weist einen an den Ausgang des Duplexers SM angeschlossenen Mischer BL auf, an dessen Ausgang ein Phasendetektor FD angeschlossen ist. Ein Analog-Digital-Wandler AD ist an den Ausgang des Phasendetektors FD angeschlossen und ein erfindungsgemäß ausgebildetes MTI-Filter F ist an den Ausgang des Analog-Digital-Wandlers AD angeschlossen. Außerdem gibt es eine an den Ausgang des Filters F angeschlossene Signalverarbeitungseinheit SB, die aus den ankommenden und gefilterten Zielechoimpulsen den Zielabstand R und die Zielgeschwindigkeit v _m = dR/dt errechnet. Der Mischer BL ist an die Sendereinheit S angeschlossen, um Signale mit der Frequenz k · f ν zum empfangen, mit k = 1, 2, . . ., M, d. h. Signale mit der gleichen Trägerfrequenz wie die Sendesignale, aber in der Ordnung, die zu der Trägerfrequenz der empfangenen und von dem Duplexer gelieferten Echoimpulse korrespondiert. Index m und k unterscheiden sich dann um einen Faktor m-k = k₀, der zu einem gewissen Zielabstand R korrespondiert. Die Frequenzen m · f ν+f _MF werden von der Sendereinheit S mit einer Impulsfolgefrequenz f _PRF gesendet, die gleich ist der Radar PRF und während eines gewissen Impulsintervalles τ, während die Frequenzen k · f ν zu dem Mischer BL während eines Zeitintervalles zwischen zwei Sendeimpulsen gesendet wird, dem sogenannten Abhörintervall. Das empfangene Echosignal von dem Ausgang des Mischers besitzt die Frequenz f _MF+fd, wobei fd den Dopplerschift anzeigt. Der Phasendetektor liefert eine Phasenerfassung bzw. ein Referenzsignal f _MF′ ein bipolares Videosignal, bestimmt durch den Dopplerschrift fd, wird über dem Ausgang des Phasendetektors empfangen. Nach der Analog-Digital-Umwandlung im Wandler AD wird ein Filtern in dem Filter F ausgeführt zur Eliminierung der Störflecke und in der Einheit SB wird eine Berechnung von Zielabstand und Geschwindigkeit durchgeführt, wobei die zu diesen Größen korrespondierenden Signale an die Steuereinheit SE geliefert werden.

Das Ausführungsbeispiel eines MTI-Filters wird nun mit Bezug auf Fig. 2 ausführlicher beschrieben. Das Filter weist eine Anzahl N von Verzögerungsgliedern DL 1, . . ., DLN, beispielsweise Digitalschieberegister, die kaskadenförmig verbunden sind, auf. Jedes Schieberegister weist einen getakteten Eingang auf, der mit einem gemeinsamen Taktgeber CL, welcher Taktsignale in Form kurzer Impulse mit der Folgefrequenz f _PRF liefert, verbunden ist. Die Taktimpulse sind zusätzlich in bekannter Weise mit den Sendeimpulsen der Sendeeinheit S synchronisiert. Ein Subtrahierer SK ist mit einem Eingang (-) an den Eingang des ersten Registers DL 1 und mit seinem zweiten Eingang (+) an den Ausgang einer steuerbaren Schaltvorrichtung VX, einem sogenannten Datenaustausch, angeschlossen. Die Schaltvorrichtung VX weist N Eingänge auf, die mit den Ausgängen aller Register verbunden sind und hat die Aufgabe, den Ausgang eines bestimmten Registers DLM an den Eingang (+) des Subtrahierers SK in Abhängigkeit von der gewählten Anzahl der Trägerfrequenzen M anzuschließen. Die Schaltvorrichtung wird daher von der Steuereinheit SE gesteuert, die ein Informationssignal liefert, welches den gewählten Wert von M anzeigt. Wenn beispielsweise 10 verschiedene Trägerfrequenzen M = 10 ausgewählt worden sind, sollte der Ausgang des zehnten Verzögerungsgliedes (Schieberegister Nr. 10) über die Schaltvorrichtung VX an den zweiten Eingang (+) des Subtrahierers angeschlossen sein. Das MTI-Filter gemäß Fig. 2 besteht daher aus einem einfachen vorwärtsgeschalteten Digitalfilter mit einer Verzögerung in einer Signalrichtung, die gleich ist 1/f _FRF.

Fig. 3 zeigt ein Diagramm der Filterverstärkung als eine Funktion der Dopplerfrequenz fd der ankommenden Zielechosignale. Da der Dopplerschritt fd von der Trägerfrequenz m · f ν der gesendeten Impulse abhängt und da die Frequenz m · f ν sich von einem Impuls zum andern ändert, beginnt man mit der Bestimmung einer geeigneten Frequenzfolgefrequenz f _RF von einem Mittelwert m₀ · f ν der Trägerfrequenz für eine bestimmte gesendete Impulsfolge, d. h.

Trägerfrequenzen der wirklich gesendeten Impulsfolgen sind.

Das MTI-Filter gemäß Fig. 2 weist ein Verstärkungsmaximum auf bei den Geschwindigkeiten

wobei m₀ · f ν die ausgewählte mittlere Frequenz (bekannt) ist. Die Frequenz f _FRF sollte daher ausgewählt werden gemäß

bei einer gewissen radialen Zielgeschwindigkeit v _m und einer mittleren Trägerfrequenz m₀ · f ν. Um die größtmögliche Sperrbandbreite zu erreichen, muß der höchstmögliche Wert von f _FRF ausgewählt werden. In der Darstellung gemäß Fig. 3 zeigt die voll ausgezogene Linie die Charakteristik des MTI-Filters für einen gewissen bestimmten Wert der Zielgeschwindigkeit v _m und der Wiederholfrequenz f _FRF. Die Filtercharakteristik kann in bekannter Weise verändert werden durch die kaskadenförmige Verbindung einiger Filter, von denen jedes eine Anordnung aufweist, wie in Fig. 2 dargestellt, wobei man einen steileren Übergang zwischen dem Durchlaß- und Sperrbereich erhalten kann.

Die Signalverarbeitung im Empfängerteil und im MTI-Filter setzt den kohärenten Nachweis der ankommenden Echosignale voraus, d. h. Phasengleichheit zwischen den Trägerfrequenzsignalen der Sendeimpulse und den im Empfangsteil erzeugten Signalen. Dies kann ausgeführt werden wie es sich zeigt im Blockdiagramm gemäß Fig. 4, die den Senderteil S genauer darstellt. Ein Kristall-Oszillator CR erzeugt ein gewisses ausgewähltes hochfrequentes Signal mit der Frequenz f ν, z. B. 100 MHz. Der Kristalloszillator CR ist an einen steuerbaren kohärenten Frequenzvervielfacher FM angeschlossen, beispielsweise an einen VCO (spannungsgesteuerter Oszillator) zur Erzeugung der M gepulsten Signale mit den Trägerfrequenzen m · f ν (m = 1, 2, . . ., M) zu einem Mischer B 2 und die M Signale mit den Trägerfrequenzen k · f ν, die während jedes Abhörintervalles zu dem Mischer B 1 gesendet werden. Der Frequenzvervielfacher wird so von der Steuereinheit SE gesteuert, daß die Frequenz des von dem Kristalloszillator CR erhaltenen Signales multipliziert wird mit ausgewählten Faktoren 1, 2, . . ., M. Der Vervielfacher weist außerdem eine Phasenregelschleife auf, die die Steuerung der Phasenbeziehung eines Signals mit der Frequenz m · f ν so ausführt, daß die Lage die gleiche sein wird, immer dann wenn der Vervielfacher an diese Frequenz gekoppelt ist.

In der in den Zeichnungen dargestellten Anordnung errechnet die Signalverarbeitungseinheit den Zielabstand R und die Zielgeschwindigkeit v _m beispielsweise durch Bildung der Differenz zweier aufeinanderfolgender Zielabstandswerte. Die korrespondierenden Signale werden an die Steuereinheit SE geliefert, welche einen Wert der Wiederholfrequenz f _FRF errechnet, und zwar nach der Relation f _FRF = 2 f ν/c · v _m/n+1/2 für ein bestimmtes n, z. B. n = 1. Erforderlichenfalls sind für n höhere Werte anzusetzen, d. h. n = 2, 3, usw. Als Ergebnis erhält man einen bestimmten Wert für die Anzahl M der Trägerfrequenzen m · f ν, k₀ · f ν. Die Steuereinheit liefert Signale mit M Spannungspegeln gleichzeitig mit der gewählten Impulsfolgefrequenz f _FRF. Die M Spannungspegel werden durch den steuerbaren phasengleichen Frequenzvervielfacher FM empfangen und eine grobe Abstimmung mit den gewählten Frequenzen M wird ausgeführt. Danach wird eine Feineinstellung der Frequenz der vervielfachten Signale durchgeführt zur Erlangung der Phasengleichheit des vervielfachten Signals zum nächstfolgenden, usw., wie oben beschrieben.

Claims

1. MTI-Filteranordnung für die Empfängereinheit eines Verfolgungsradars, dessen Sendeeinheit Impulse mit einer Wiederholfrequenz f _FRF und mit zueinander unterschiedlichen Trägerfrequenzen in einer Folge sendet, wobei jede Impulsfolge M zueinander unterschiedliche Trägerfrequenzen enthält und periodisch mit einer Wiederholfrequenz f _FRF wiederholt wird in Abhängigkeit vom Abstand R des durch das Radar verfolgten Zieles, und wobei die vom verfolgten Ziel reflektierten Echoimpulse über einen Mischer (BL) empfangen und deren Frequenzen phasengleich zu den Sendeimpulsen detektiert werden, gekennzeichnet durch wenigstens ein über einen Analog-Digital-Wandler (AD) an den Mischer (BL) angeschlossenes Digitalfilter (F), das aus einer Anzahl N von in Reihe geschalteten Verzögerungsgliedern (DL 1, DL 2, . . ., DLN) besteht, von denen jedes eine Verzögerung 1/f _PRF aufweist und jeweils einer aus einer Anzahl N verfügbarer Trägerfrequenzen (f₁, f₂, . . ., f _N) entspricht, wobei das Filter (F) eingangsseitig eine steuerbare Schaltungsvorrichtung (VX) aufweist, welche bei einer Impulsfolge von M Trägerfrequenzen den Ausgang des M-ten Verzögerungsgliedes (DLM) aus der Anzahl N der Verzögerungsglieder (DL 1, DL 2, . . ., DLN) mit einem Eingang eines Subtrahierers (SK) verbindet.

2. MTI-Filteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Eingang des ersten Verzögerungsgliedes (DL 1) mit dem anderen Eingang des Subtrahierers (SK) verbunden ist.

3. MTI-Filteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsglieder (DL 1, DL 2, . . ., DLN) durch Digitalschieberegister gebildet sind.

4. MTI-Filteranordnung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Verzögerungsglieder (DL 1, DL 2, . . ., DLN) an einen gemeinsamen Taktgeber (CL) angeschlossen sind, welcher mit den Sendeimpulsen synchronisierte Taktsignale in Form kurzer Impulse mit der Folgefrequenz f _PRF liefert.