DE3228248B3

DE3228248B3 - Signalverarbeitungsschaltung in einem Sucher für zielsuchende Flugkörper

Info

Publication number: DE3228248B3
Application number: DE3228248A
Authority: DE
Inventors: Heinz Dr. Hoch; Edgar Stuber; Eric Wagner
Original assignee: Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
Current assignee: Diehl BGT Defence GmbH and Co KG
Priority date: 1982-07-29
Filing date: 1982-07-29
Publication date: 2007-08-09
Anticipated expiration: 2002-07-30
Also published as: GB2422498A; GB2422498B; GB8313576D0; FR2880695A1

Abstract

Signalverarbeitungsschaltung in einem Sucher für zielsuchende Flugkörper, bei dem
(a) ein erfaßtes Objekt (14) in einer inneren Zone (10) geringer Zielablage ein frequenzmoduliertes Signal liefert und
(b) ein erfaßtes Objekt (16) in einer die innere Zone (10) umgebenden äußeren Zone (12) größerer Zielablage ein amplitudenmoduliertes Signal liefert,
gekennzeichnet durch
(c) einen adaptiven Begrenzer für die Signale, der
(c₁) Mittel (60) zum Erkennen amplitudenmodulierter Signalanteile,
(c₂) Mittel (66, 68, 72) zum Erzeugen eines im wesentlichen der Amplitude des frequenzmodulierten Signalanteils entsprechenden Begrenzerschwellwertes
und
(c₃) Mittel (74) zum Begrenzen des Signals auf diesen Begrenzerschwellwert enthält.

Description

Die Erfindung betrifft eine Signalverarbeitungsschaltung in einem Sucher für zielsuchende Flugkörper, bei dem ein erfaßtes Objekt in einer inneren Zone geringer Zielablage ein frequenzmoduliertes Signal liefert und ein erfaßtes Objekt in einer die innere Zone umgebenden äußeren Zone größerer Zielablage ein amplitudenmoduliertes Signal liefert.
Zielsuchende Flugkörper, die auf die von einem Zielobjekt emittierte Infrarotstrahlung ansprechen und Steuersignale liefern, welche den Flugkörper auf das Zielobjekt lenken, sind bekannt ( GB 1 355 327 ). Das Zielobjekt ist dabei beispielsweise ein Flugzeug mit einem heißen Triebwerk. Es ist auch bekannt, zielsuchende Flugkörper dadurch irrezuleiten, daß von dem Zielobjekt ein Störstrahler (Flare) abgeschossen wird. Dieser Störstrahler emittiert ebenfalls infrarote Strahlung und ist in der Lage, den zielsuchenden Flugkörper (zum Beispiel eine Luft-zu-Luft Rakete) von dem eigentlichen Zielobjekt weg auf den Störstrahler zu lenken.
Es ist bekannt, einen Sucher für zielsuchende Flugkörper so auszubilden, daß ein erfaßtes Objekt in einer inneren Zone geringer Zielablage ein frequenzmoduliertes Signal und in einer die innere Zone umgebenden äußeren Zone größerer Zielablage ein amplitudenmoduliertes Signal liefert. Bei Anwesenheit eines Störstrahlers in der äußeren Zone erscheint ein Signal, das sich aus einem frequenzmodulierten Signal des in der inneren Zone aufgefaßten Zielobjekts und einem amplitudenmodulierten Signal des Störstrahlers zusammensetzt. Da der Störstrahler stärker strahlt und eine wesentlich höhere Signalamplitude liefert als das Zielobjekt, bewirkt die automatische Verstärkungsregelung, daß das Signal des Zielobjekts praktisch untergeht. Es erfolgt daher ein Auffassen des Störstrahlers.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Signalverarbeitungsschaltung in einem Sucher der eingangs definierten Art für zielsuchende Flugkörper zu schaffen, bei welchem der Einfluß von Störstrahlern in der äußeren Zone auf die Steuersignale unterdrückt wird.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe gelöst durch einen adaptiven Begrenzer für die Signale, der Mittel zum Erkennen amplitudenmodulierter Signalanteile, Mittel zum Erzeugen eines im wesentlichen der Amplitude des frequenzmodulierten Signalanteils entsprechenden Begrenzerschwellwertes und Mittel zum Begrenzen des Signals auf diesen Begrenzerschwellwert enthält.
Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist nachstehend unter Bezugnahme auf die zugehörigen Zeichnungen näher erläutert:
1 zeigt ein Zielobjekt sowie einen Störstrahler im Gesichtsfeld des Suchers;
2 zeigt den von dem Zielobjekt herrührenden Signalanteil mit dem zugehörigen demodulierten Signal;
3 zeigt den von dem Störstrahler herrührenden Signalanteil mit dem zugehörigen demodulierten Signal;
4 zeigt das insgesamt unter Berücksichtigung der automatischen Verstärkungsregelung bei einer Signalverarbeitungsschaltung nach dem Stand der Technik erhaltene Signal und das zugehörige demodulierte Signal;
5 ist ein Blockschaltbild des adaptiven Begrenzers in einem Sucher für zielsuchende Flugkörper.
6 zeigt die Anordnung des adaptiven Begrenzers in der Signalverarbeitungsschaltung.
In 1 ist das Gesichtsfeld eines Suchers für zielsuchende Flugkörper dargestellt. Das Gesichtsfeld enthält eine innere Zone 10 geringer Zielablage und eine äußere Zone 12 größere Zielablage. In der inneren Zone 10 befindet sich ein von dem Zielobjekt ausgestoßener Störstrahler 16. Der Sucher ist in bekannter und daher hier nicht näher ausgeführter Weise so ausgebildet, daß ein erfaßtes Objekt wie das Zielobjekt 14 in der inneren Zone 10 ein frequenzmoduliertes Signal liefert, wie in 2 durch den Signalverlauf 18 dargestellt ist. Das demodulierte Signal oder der Verlauf der Frequenzmodulation ist in 2 mit 20 bezeichnet. Ein erfaßtes Objekt wie der Störstrahler 16 in der äußeren Zone 12 liefert bei der Abtastung des Gesichtsfeldes durch den Sucher ein amplitudenmoduliertes Signal. Dieses Signal ist in 3 durch die Kurve 22 dargestellt. Das zugehörige demodulierte Signal ist in 3 mit 24 bezeichnet. Es ist hier angenommen, daß das demodulierte Signal des Störstrahlers 16 im wesentlichen gegenphasig zu dem demodulierten Signal 20 des Zielobjektes ist, obwohl das natürlich nicht notwendig so sein muß. 4 zeigt den Signalverlauf 26, der sich aus der Überlagerung der Signale 18 und 22 ergibt, wenn sich ein Zielobjekt 14 in der inneren Zone 10 und gleichzeitig ein Störstrahler 16 in der äußeren Zone 12 befindet und wenn eine automatische Verstärkungsregelung wirksam wird. Man sieht, daß das amplitudenmodulierte Signal von dem Störstrahler 16 dominiert. Ein demoduliertes Signal 28 würde weitgehend dem Signal 24 von 3 entsprechen.
5 zeigt als Blockschaltbild eine Signalverarbeitungsschaltung, bei welcher der von dem Störstrahler 16 herrührende, amplitudenmodulierte Signalanteil 22 durch einen adaptiven Begrenzer unterdrückt wird.
Das an einer Eingangsklemme 30 erhaltene Signal, das etwa dem Signalverlauf 26 von 4 entspricht, wird durch einen Verstärker 32 mit einem Verstärkungsgrad V = 100 verstärkt. Das so erhaltene Signal 34 geht einmal auf einen Hauptsignalpfad 36 und einmal auf einen Parallelsignalpfad 38. In dem Parallelsignalpfad 38 liegt ein Doppelweg-Gleichrichter 40 in Form einer Gleichrichterbrücke, der ein gleichgerichtetes Signal 42 liefert. Das gleichgerichtete Signal 42 wird auf ein Tiefpaßfilter 44 gegeben. Das Tiefpaßfilter 44 ist bei der beschriebenen, bevorzugten Ausführungsform ein Butterworth-Tiefpaß dritter Ordnung. Das Tiefpaßfilter 44 liefert ein Signal 46, das der Umhüllenden des gleichgerichteten Signals 42 entspricht. Hinter dem Tiefpaßfilter 44 erfolgt eine Verzweigung des Parallelsignalpfads 38 in einen Schalterzweig 48 und eine Schaltersteuerung 50.
Die Schaltersteuerung 50 enthält ein Hochpaßfilter 52, auf welches das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters 44 aufgeschaltet ist zur Erzeugung von positiven und negativen Signalspitzen 54 bzw. 56 beim Auftreten von Flanken des besagten Ausgangssignals.
Der Doppelweg-Gleichrichter 40, das Tiefpaßfilter 44 und das Hochpaßfilter 52 bilden "Mittel zum Erkennen amplitudenmodulierter Signalanteile", die generell mit 60 bezeichnet sind.
Die Schaltersteuerung 50 enthält einen Schmitt-Trigger 62, der von den positiven Signalspitzen 54 in einen ersten Schaltzustand und von den negativen Signalspitzen 56 in einen zweiten Schaltzustand schaltbar ist. In dem Schalterzweig 48 ist ein von dem Schmitt-Trigger 62 gesteuerter Schalter 64 vorgesehen, an dem das Ausgangssignal 46 des Tiefpaßfilters 44 anliegt. Durch den Schalter 64 wird das Ausgangssignal 46 des Tiefpaßfilters 44 durchgeschaltet. wenn sich der Schmitt-Trigger 62 in seinem zweiten Schaltzustand befindet, also von einer der abfallenden Flanke des Ausgangssignals 46 entsprechenden negativen Signalspitze 56 in den zweiten Schaltzustand zurückgesetzt ist. Die der ansteigenden Flanke des Ausgangssignals 46 entsprechende positive Signalspitze setzt den Schmitt-Trigger 62 in seinen ersten Schaltzustand, in welcher er den Schalter 64 geöffnet hält. Die Einhüllende des gleichgerichteten, amplitudenmodulierten Signals 22 wird also von dem Schalter 64 nicht durchgelassen, sondern nur die Einhüllende des gleichgerichteten, frequenzmodulierten Signals 18.
Der Schmitt-Trigger 62 und der Schalter 64 bilden "Mittel zum Austasten des amplitudenmodulierten Signalanteils", die generell mit 66 bezeichnet sind.
Damit bei geöffnetem Schalter 64 ein anstehendes Signal erhalten wird, enthält der Schalterzweig 48 eine Speicherschaltung (Sample-Hold-Schaltung) 68, auf welche das Ausgangssignal 46 des Tiefpaßfilters 44 über den gesteuerten Schalter 64 unter Austastung des amplitudenmodulierten Signalanteils aufschaltbar ist. Die Speicherschaltung 68 liefert so ein Signal 70, das der Amplitude des frequenzmodulierten Signalanteils entspricht und sich mit dieser ändert. Das in der Speicherschaltung 68 gespeicherte Signal ist direkt als positiver und über einen Verstärker 72 mit dem Verstärkungsgrad –1 als negativer Begrenzerschwellwert auf einen im Hauptsignalpfad 36 angeordneten Begrenzer 74 aufgeschaltet. Der Begrenzer 74 erhält das Signal 34 und begrenzt dies im wesentlichen auf die Amplitude des frequenzmodulierten Signalanteils.
Die Speicherschaltung 68 und der Verstärker 72 und die Austastmittel 66 bilden "Mittel zum Erzeugen eines im wesentlichen der Amplitude des frequenzmodulierten Signalanteils entsprechenden Begrenzerschwellwerts".
Das Hochpaßfilter 52 kann gegebenenfalls auch nur eine positive Signalspitze liefern, wenn beispielsweise das Zielobjekt 14 ein Flugzeug ist, das seinen Nachbrenner zündet. In diesem Falle würde die Amplitude des frequenz modulierten Signals einen Sprung machen, der zu einer ansteigenden Flanke des Ausgangssignals 46 des Tiefpaßfilters 44 führt. Auf diese ansteigende Flanke folgt aber keine abfallende Flanke. Der Schmitt-Trigger 62 würde ständig in dem ersten Schaltzustand verbleiben und den Schalter 64 geöffnet halten. Es gäbe keinen Begrenzerschwellwert mehr. Um das zu verhindern, stößt das den Schalter 64 steuernde Ausgangssignal 76 des Schmitt-Triggers 62 ein Zeitglied 78 an, welches nach einer vorgegebenen Zeit, die etwas kleiner ist als die Gesichtsfeld-Abtastperiode einen negativen Impuls 80 auf den Schmitt-Trigger 62 gibt, der den Schmitt-Trigger 62 in den zweiten Schaltzustand zurückstellt. Das Zeitglied 78 ist hier eine monostabile Kippschaltung mit einer Schaltzeit von 6 Millisekunden. Diese Kippschaltung stößt beim Zurückkippen eine zweite Kippschaltung 82 mit einer Schaltzeit von 0,5 Millisekunden an, die den negativen Impuls 80 erzeugt. Auf diese Weise wird sichergestellt, daß der Schalter 64 auf jeden Fall wieder schließt. Die Abtastperiode (Reticle-Umdrehung) beträgt 8 Millisekunden.
Das Ausgangssignal des Begrenzers 74 wird durch einen Verstärker 84 mit einem Verstärkungsfaktor 1/100 verstärkt. Das Signal wird also vor dem adaptiven Begrenzer um einen Faktor (100) verstärkt und hinter dem adaptiven Begrenzer um den gleichen Falttor abgeschwächt. An einer Ausgangsklemme 86 erscheint ein Signal 88, das im wesentlichen nur dem frequenzmodulierten Signalanteil des auf die Eingangsklemme 30 gegebenen Signals entspricht.
Der Sucher spricht also nicht auf den Störstrahler 16 an. Während des Auffaßvorganges bewegt sich das Zielobjekt 14 durch die äußere Zone 12 des Gesichtsfelder und erzeugt amplitudenmodulierte Signale. Bei diesem Auffaßvorgang darf der beschriebene adaptive Begrenzer natürlich nicht wirken. Der adaptive Begrenzer wird erst nach Beendigung des Auffaßvorganges eingeschaltet.
6 zeigt die Anordnung des Begrenzers 74 (mit den Verstärkern 32 und 84) im Signalverarbeitungspfad. Mit 90 ist ein Regelverstärker einer automatischen Verstärkungsregelung (AGC) bezeichnet. Das durch den Regelverstärker verstärkte und auf eine bestimmt Amplitude geregelte Signal wird auf eine Signalverarbeitungsschaltung 92 gegeben. Das von der Signalverarbeitungsschaltung 92 erhaltene Signal, das etwa dem Signal 34 in 5 entspricht, liegt an dem adaptiven Begrenzer 74 an. Das Ausgangssignal des Begrenzers, das etwa dem Signal 88 von 5 entspricht, ist auf einem Demodulator 94 geschaltet. Am Ausgang des Begrenzers 74 wird die Regelgröße der automatischen Verstärkungsregelung nämlich die Signalamplitude, von einem AGC-Detektor 96 abgegriffen, der diese Regelgröße über den Verstärkungsgrad des Regelverstärkers 90 auf einen im wesentlichen konstanten Wert geregelt. Diese Signalamplitude enthält nicht mehr die überhöhten amplitudenmodulierten Signalanteile von dem Störstrahler 16.
Der Begrenzer 74 befindet sich somit innerhalb des Regelkreises der automatischen Verstärkungsregelung. Auf diese Weise erhält der Demodulator 94 eine nahezu konstante, durch die automatische Verstärkungsregelung geregelte Amplitude. Das wäre nicht gewährleistet, wenn der adaptive Begrenzer im Signalfluß 74 hinter dem Punkt 98 läge, in welchem die Rückführung der automatischen Verstärkungsregelung abzweigt. Andererseits liegt der adaptive Begrenzer 74 hinter dem Regelverstärker 90. Dadurch werden die Schwankungen des Signalpegels, der vor dem Regelverstärker 90 um mehrere Größenordnungen schwanken kann, in Grenzen gehalten und wird ein einwandfreies Arbeiten des Begrenzers 74 unter allen Bedingungen gewährleistet.

Claims

Signalverarbeitungsschaltung in einem Sucher für zielsuchende Flugkörper, bei dem (a) ein erfaßtes Objekt (14) in einer inneren Zone (10) geringer Zielablage ein frequenzmoduliertes Signal liefert und (b) ein erfaßtes Objekt (16) in einer die innere Zone (10) umgebenden äußeren Zone (12) größerer Zielablage ein amplitudenmoduliertes Signal liefert, gekennzeichnet durch (c) einen adaptiven Begrenzer für die Signale, der (c₁) Mittel (60) zum Erkennen amplitudenmodulierter Signalanteile, (c₂) Mittel (66, 68, 72) zum Erzeugen eines im wesentlichen der Amplitude des frequenzmodulierten Signalanteils entsprechenden Begrenzerschwellwertes und (c₃) Mittel (74) zum Begrenzen des Signals auf diesen Begrenzerschwellwert enthält.
Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel zum Erzeugen des Begrenzerschwellwertes Mittel (66) zum Austasten des amplitudenmodulierten Signalanteils enthalten.
Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (60) zum Erkennen amplitudenmodulierter Signalanteile (a) einen Doppelweg-Gleichrichter (40) zum Gleichrichten des Signals in einem von dem Hauptsignalpfad (36) abzweigenden Parallelsignalpfad (38) enthalten sowie (b) ein Tiefpaßfilter (44), auf welches das von dem Doppelweg-Gleichrichter (40) gleichgerichtete Signal aufgeschaltet ist und (c) ein Hochpaßfilter (52), auf welches das Ausgangssignal (46) des Tiefpaßfilters (44) aufgeschaltet ist zur Erzeugung von positiven und negativen Signalspitzen (54 bzw. 56) beim Auftreten von Flanken des besagten Ausgangssignals (46).
Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Mittel (66) zum Austasten des amplitudenmodulierten Signalanteils (a) einen Schmitt-Trigger (62) enthalten, der von den besagten positiven Signalspitzen (54) in einen ersten Schaltzustand und von den besagten negativen Signalspitzen (56) in einen zweiten Schaltzustand schaltbar ist, sowie (b) einen von dem Schmitt-Trigger (62) gesteuerten Schalter (64), an dem das Ausgangssignal (46) des Tiefpaßfilters (44) liegt und durch den das Ausgangssignal des Tiefpaßfilters (44) durchgeschaltet wird, wenn sich der Schmitt-Trigger (62) in seinem zweiten Schaltzustand befindet.
Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß (a) die Mittel zum Erzeugen eines Begrenzerschwellwertes eine Speicherschaltung (Sample-Hold-Schaltung) (68) enthalten, auf welche das Ausgangssignal (46) des Tiefpaßfilters (44) über den gesteuerten Schalter (64) aufschaltbar ist, und (b) das in der Speicherschaltung (68) gespeicherte Signal als positiver und, über einen Verstärker (72) mit dem Verstärkungsgrad –1, als negativer Begrenzerschwellwert auf einen im Hauptsignalpfad (36) angeordneten Begrenzer (74) aufgeschaltet ist.
Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das den Schalter (64) steuernde Ausgangssignal (76) des Schmitt-Triggers (62) gleichzeitig ein Zeitglied (78) anstößt, welches nach einer vorgegebenen Zeit, die etwas kleiner ist als die Gesichtsfeld-Abtastperiode, einen negativen Impuls (80) auf den Schmitt-Trigger (62) gibt, der den Schmitt-Trigger (62) in den zweiten Schaltzustand zurückstellt.
Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Signal vor dem adaptiven Begrenzer um einen Faktor verstärkt und hinter dem adaptiven Begrenzer um den gleichen Faktor abgeschwächt wird.
Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der adaptive Begrenzer (74) innerhalb des Regelkreises einer automatischen Verstärkungsregelung (98, 86, 90) angeordnet ist.