DE3521431A1

DE3521431A1 - Circuit arrangement to cause a goal decision for very short signal pulses

Info

Publication number: DE3521431A1
Application number: DE19853521431
Authority: DE
Inventors: Herbert Dipl Ing Kohl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1985-06-14
Filing date: 1985-06-14
Publication date: 1989-04-13

Abstract

If short, high bandwidth pulses (such as occur in correlation of spread spectrum functions for example) are compared in a threshold circuit with a given threshold value, the width of the output pulses which are beyond the threshold depends on the ratio of the pulse height to the threshold value. To enable even output pulses which occur with minimal width to be further processed at a justifiable cost, all output pulses are first standardised, so that only pulses with a given optimal width are available for digital processing. <IMAGE>

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Schaltungsanordnung zur Zielentscheidung für sehr kurze Signalimpulse mit tels einer Schwelle und einer nachfolgenden digitalen Auswerteschaltung, insbesondere für Puls-Radarempfänger.The invention relates to a circuit arrangement to target for very short signal pulses by means of a threshold and a subsequent digital one Evaluation circuit, especially for pulse radar receivers.

Um in Sekundär-Radarsystemen eine optimale Kennsicher heit anzustreben, verlangen die Kriterien Entdeckungs wahrscheinlichkeit und Falschalarmrate eine besondere Beachtung. Bei der Signalverarbeitung sind daher Verluste von Signalanteilen soweit wie möglich zu ver meiden. In Empfängern von Sekundär-Radarsystemen kann unter Einsatz von Convolvern eine Aussage darüber erzielt werden, ob ein Nutzsignal empfangen wurde oder nicht. Bei der Korrelation der Nutzsignale im Convolver entstehende Korrelationsspitzen werden nach ihrer Zusammenfassung in einer Schwellenschaltung mit einem vorgegebenen Schwellenwert verglichen, bei dessen Überschreiten das Vorhandensein eines gültigen Signal impulses angenommen wird. Da bei der Korrelation von z. B. Spread-Spectrum-Bandspreizfunktionen sehr kurze Impulse hoher Bandbreite entstehen, ist die Länge der schwellenüberschreitenden Ausgangsimpulse einer Schwellenschaltung vom Verhältnis der Impulshöhe zur Schwellenspannung abhängig. Übersteigt die Amplitude eines Eingangsimpulses den Schwellenwert nur gering fügig, dann erreicht der Ausgangsimpuls seine kleinst mögliche Länge. Die Verarbeitung der sehr kurzen Impulse verlangt, daß die nachfolgende digitale Auswertung für die kürzeste Impulslänge ausgelegt werden muß. Bei einer möglichen Ausgangs-Impulslänge von wenigen Nanosekunden bedeutet dies die Notwendigkeit einer sehr schnellen Logik, die sich aus der kürzesten Impulslänge ergibt. Bei Verwendung einer langsameren Logik müssen Signal verluste zu Lasten der Entdeckungswahrscheinlichkeit hingenommen werden.In order to ensure optimum identification in secondary radar systems To strive for success, the criteria require discovery probability and false alarm rate a special one Attention. So when processing signals Ver losses of signal components as far as possible avoid. In receivers of secondary radar systems can a statement about this using convolvers be achieved whether a useful signal was received or Not. When correlating the useful signals in the convolver arising correlation peaks are based on their Summary in a threshold circuit with one predetermined threshold value compared, at the Exceed the presence of a valid signal impulses is accepted. Since the correlation of e.g. B. spread spectrum spread functions very short High bandwidth pulses arise, is the length of the output pulses exceeding a threshold Threshold switching from the ratio of the pulse height to Threshold voltage dependent. Exceeds the amplitude of an input pulse the threshold is only slight compliant, then the output pulse reaches its smallest possible length. Processing the very short pulses requires that the subsequent digital evaluation for the shortest pulse length must be designed. At a possible output pulse length of a few nanoseconds this means the need for a very quick one Logic that results from the shortest pulse length. When using slower logic, signal losses at the expense of the probability of detection to be accepted.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die Verarbei tung sehr kurzer Impulse auch mit Schaltmitteln zu er möglichen, die nicht auf extreme Anforderungen ausge richtet sind. Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß vor der digitalen Auswertung eine Normierung der durch Schwellenüberschreitung in einem Komparator entstandenen Impulse durchgeführt wird, der art, daß die normierte Impulsbreite einen mit Rücksicht auf die Digitalverarbeitung vorgegebenen vorteilhaften Wert aufweist.The invention is based, the processing Very short pulses can also be generated with switching devices possible that are not aimed at extreme requirements are aimed. According to the invention, this object solved in that before the digital evaluation Standardization of the threshold crossing in one Comparator generated impulses is carried out art that the normalized pulse width one with respect advantageous given to digital processing Has value.

Durch eine derartige Pulsnormierung werden nur die positiven Flanken der Ausgangssignale der Schwellen schaltung ausgewertet und alle durch eine Schwellen überschreitung entstandenen Impulse auf eine einheit liche Länge gebracht. Die dazu verwendete Impulsfor merschaltung kann gemäß einer vorteilhaften Weiter bildung der Erfindung aus einer Monoflop-Schaltung bestehen. Wenn der vorgegebene Wert der normierten Impulse etwa gleich der Hälfte der Basisbreite des ursprünglichen Signalimpulses vor der Schwellenschal tung beträgt, kann der mit der Normierung verbundene Empfindlichkeitsverlust sehr klein gehalten werden.With such a pulse normalization only positive edges of the output signals of the thresholds circuit evaluated and all by a threshold impulses created on a unit brought length. The pulse form used for this Merschaltung can according to an advantageous further formation of the invention from a monoflop circuit consist. If the specified value is the normalized Pulses about equal to half the base width of the original signal pulse before the threshold scarf tation, the one associated with standardization Loss of sensitivity can be kept very small.

Die Erfindung und weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Fig. 1 und 2 näher erläutert. Es zeigtThe invention and further details of the invention are explained in more detail with reference to FIGS. 1 and 2. It shows

Fig. 1 das Blockschaltbild eines Teiles des Empfängers eines Sekundärradars, Fig. 1 is a block diagram of a portion of the receiver of a secondary radar,

Fig. 2 ein Pulsdiagramm zur Erklärung der Pulsnormierung. Fig. 2 is a pulse diagram for explaining the pulse normalization.

Der in Fig. 1 dargestellte Teil des Empfangszweiges eines Sekundärradar-Empfängers besteht eingangsseitig aus zwei Convolvern 0 und 1, an die sich je ein Demodu lator DE 0 und DE 1 anschließen. Der Ausgang beider Demodulatoren ist an eine summenbildende Stufe SU geführt, deren Ausgang mit je einem der zwei Eingänge von zwei Komparatoren K 0 und K 1 verbunden ist. An die Ausgänge der Komparatorstufen schließt sich je eine Impulsformerstufe IST 0 und IST 1 an, deren Ausgang wiederum mit je einem Zeit-Quantisierer QU 0 und QU 1 eines digitalen Auswerters verbunden ist.The part of the reception branch of a secondary radar receiver shown in FIG. 1 consists of two convolvers 0 and 1 on the input side, to each of which a DE 0 and DE 1 demodulator is connected. The output of both demodulators is led to a sum-forming stage SU , the output of which is connected to one of the two inputs of two comparators K 0 and K 1 . Each of the outputs of the comparator stages is followed by a pulse shaper stage IST 0 and IST 1 , the output of which is in turn connected to a time quantizer QU 0 and QU 1 of a digital evaluator.

In den beiden Convolvern Co 0 und Co 1 werden die ein gangsseitig zugeführten Nutzsignale einer Korrelation unterzogen. Für den Korrelationsvorgang werden als Refe renzsignale die Bandspreizcodes Ref 0 und Ref 1 zuge führt. Die den beiden Convolvern entnommenen Korrela tionssignale bestehen aus sehr kurzen Impulsen, wenn die Bandspreizfunktion eine hohe Bandbreite aufweist. Diese Korrelationsspitzen müssen eine Aussage darüber liefern, ob ein Nutzsignal empfangen wurde oder nicht. Dazu wer den die Convolver-Ausgangssignale zusammengefaßt und mit einem vorgegebenen Schwellenwert in den Komparatoren K 0 und K 1 verglichen. Bei Überschreitung der Schwelle wird das Vorhandensein eines gültigen Signalimpulses ange nommen. Die Zusammenfassung der Ausgangssignale der Convolver erfolgt z. B. nach quadratischer Gleichrichtung in den Demodulatoren DE 0 und DE 1 in einer summenbil denden Stufe SU, in der die gleichgerichteten Signale voneinander subtrahiert werden. Die beiden Komparatoren K 0 und K 1, denen das zusammengefaßte Signal zugeführt wird, weisen Schwellen gleichen Betrages, aber unter schiedlichen Vorzeichens auf. Die Schwellenwerte λ und -λ der Komparatoren beeinflussen unmittelbar die Entdeckungswahrscheinlichkeit und die Falschalarmra te des Empfängers. Als Kriterium für die Einstellung des Schwellenwertes dient die gemessene Falschalarmrate.In the two convolvers Co 0 and Co 1 , the useful signals supplied on the input side are subjected to a correlation. For the correlation process, the spreading codes Ref 0 and Ref 1 are supplied as reference signals. The correlation signals taken from the two convolvers consist of very short pulses if the spread spectrum function has a high bandwidth. These correlation peaks must provide information about whether a useful signal was received or not. For this purpose, who summarized the convolver output signals and compared with a predetermined threshold in the comparators K 0 and K 1 . If the threshold is exceeded, the presence of a valid signal pulse is assumed. The summary of the output signals of the convolvers is done e.g. B. after quadratic rectification in the demodulators DE 0 and DE 1 in a summenbil ending stage SU , in which the rectified signals are subtracted from each other. The two comparators K 0 and K 1 , to which the combined signal is fed, have thresholds of the same amount, but with different signs. The threshold values λ and - λ of the comparators directly influence the probability of detection and the false alarm rate of the receiver. The measured false alarm rate serves as a criterion for setting the threshold value.

Wie in Fig. 2 unter a dargestellt, ist die Länge der resultierenden Ausgangsimpulse der Komparatoren vom Verhältnis der Impulshöhe der Korrelationsspitzen zur Schwellenspannung λ abhängig. Liegt die Höhe einer Korrelationsspitze nur geringfügig über dem Schwellen wert λ, so erreicht der Ausgangsimpuls seine kleinstmögliche Länge. Diese ist jedoch außerdem von der Bandbreite des verwendeten Komparators abhängig. Unter b der Fig. 2 sind die von der Amplitude der Korrelations spitzen abhängigen Impulsbreiten am Ausgang der Kompara toren dargestellt. Die digitale Verarbeitung aller Impulse in einer nachfolgenden Auswertung erfordert eine Auslegung der nachfolgenden verarbeitenden Einrichtungen auf die kürzeste Impulslänge. Eine dazu erforderliche ausreichend schnelle Logik ist nur mit größerem Aufwand realisierbar. Eine solche Lösung wird dadurch umgangen, daß die unterschiedlich breiten Ausgangsimpulse der Komparatoren den Impulsformerstufen IST 0 und IST 1 zugeführt werden, in denen eine Normierung der Impuls breiten auf einen vorgegebenen Wert durchgeführt wird, der eine weitere Verarbeitung mit einer einfachen Logik ermöglicht. Als Pulsformerstufen können Mono-Flops eingesetzt werden. Der Empfindlichkeitsverlust im Empfänger kann vernachlässigbar klein gehalten werden, wenn die normierte Impulsbreite etwa die Hälfte der Basisbreite des ursprünglichen Signalimpulses beträgt. Die normierten Ausgangsimpulse der Impulsformerstufe sind in Fig. 2 unter c dargestellt. As shown in FIG. 2 under a , the length of the resulting output pulses of the comparators depends on the ratio of the pulse height of the correlation peaks to the threshold voltage λ . If the height of a correlation peak is only slightly above the threshold value λ , the output pulse reaches its smallest possible length. However, this also depends on the bandwidth of the comparator used. Under b of FIG. 2, the pulse widths dependent on the amplitude of the correlation are shown at the output of the comparators. The digital processing of all pulses in a subsequent evaluation requires the subsequent processing devices to be designed for the shortest pulse length. A sufficiently fast logic required for this can only be implemented with great effort. Such a solution is circumvented in that the differently wide output pulses from the comparators are supplied to the pulse shaping stages IST 0 and IST 1 , in which the pulse widths are normalized to a predetermined value, which enables further processing with simple logic. Mono-flops can be used as pulse shaper stages. The loss of sensitivity in the receiver can be kept negligibly small if the normalized pulse width is approximately half the base width of the original signal pulse. The normalized output pulses of the pulse shaper stage are shown in FIG. 2 under c.

Die digitale Auswertung der normierten Impulse erfordert in einer nachfolgenden Stufe QU zunächst die Zeit-Quan tisierung der Impulse. Der Quantisierungsvorgang ist mit einer Pulsstreckung zur Herabsetzung der Auswertetakt frequenz verbunden. Die in den Impulsformerstufen erfolgte Normierung der Ausgangsimpulse der Komparatoren kann als Vorstreckung in den Vorgang der Zeit-Quantisie rung mit Pulsstreckung einbezogen werden.In a subsequent stage QU , the digital evaluation of the standardized pulses first requires the time quantization of the pulses. The quantization process is associated with a pulse stretching to reduce the evaluation clock frequency. The standardization of the output pulses of the comparators in the pulse shaper stages can be included as pre-stretching in the process of time quantization with pulse stretching.

Claims

1.Circuit arrangement for target decision for very short signal pulses by means of a threshold and a subsequent digital evaluation circuit, in particular for pulse radar receivers, characterized in that prior to the digital evaluation, the pulses generated by exceeding the threshold in a comparator are normalized in such a way that the standardized pulse width has an advantageous value given with regard to digital processing.

2. Circuit arrangement according to claim 1, characterized characterized that the pulse width Standardization in a downstream of the comparator Pulse shaper stage takes place.

3. Circuit arrangement according to claim 1 or 2, there characterized in that the Pulse shaper stage consists of a monoflop.

4. Circuit arrangement according to one of the preceding Claims, characterized net that the normalized pulse width is about half the base width of the original signal pulse the threshold circuit is.