DE68928287T2

DE68928287T2 - Gerät zur Unterdrückung von beweglichen Störechos in einem Radar

Info

Publication number: DE68928287T2
Application number: DE68928287T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pol Coulmier; Jacques Kunegel; Guy Lepere
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1988-03-18
Filing date: 1989-03-10
Publication date: 1998-01-29
Anticipated expiration: 2009-03-11
Also published as: FR2628845B1; EP0334711A1; EP0334711B1; FR2628845A1; US4965585A; DE68928287D1

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung, die aus den Radarsignalen jene beseitigt, die einer Radialgeschwindigkeit entsprechen, die in bezug auf diejenige einer großen Klasse von beweglichen Hindernissen, die erfaßt werden sollen, gering ist.
Es ist bekannt, den Doppler-Effekt in den Radaren zu nutzen, um inmitten fester Hindernisse, die Radarsignalen mit großer Amplitude entsprechen, die beweglichen Hindernisse nachzuwei- sen, die Anlaß für Radarsignale mit geringer Amplitude geben. Somit werden in den kohärenten Impulsradaren mit konstanter Wiederholfrequenz Fr die nach der Reflexion an den beweglichen Hindernissen empfangenen Wellen von einer Phase beeinflußt, die sich von einer Wiederholperiode zur folgenden verändert, während die empfangenen Wellen fester Hindernisse keine solche Phasenverschiebungsveränderung aufweisen. Deswegen besitzen die den beweglichen Hindernissen entsprechenden Signale nach der Demodulation komplexe Komponenten, die sich sinusförmig mit einer Frequenz Fd, die Doppler-Frequenz genannt wird und mit der Radialgeschwindigkeit v und mit der Wellenlänge e des Radars durch die Formel Fd = 2v/e in Bezie- hung steht, verändern.
Außerdem besitzen die festen Hindernissen entsprechenden Signale eine konstante Amplitude, wobei ihr Spektrum durch eine Reihe von diskreten Linien mit den Frequenzen 0, Fr, 2fr ...., nfr gebildet ist, während das Spektrum der Signale, die beweglichen Hindernissen entsprechen, aus diskreten Linien des Typs mFr ± Fd gebildet ist.
Daraus wird verständlich, daß es möglich ist, die den festen Hindernissen entsprechenden Signale zu beseitigen, indem ein Filter zur Beseitigung der festen Echos verwendet wird, das die Signale mit den Frequenzen 0, Fr, 2fr, ... nFr nicht durchläßt.
Es ist außerdem wünschenswert, in bestimmten Radaren wie etwa den Luftverkehr-Überwachungsradaren die beweglichen Hindernisse, die in bezug auf die Geschwindigkeiten der beweglichen Echos, an denen ein Interesse besteht, geringe Doppler-Geschwindigkeiten aufweisen, beispielsweise die Wolken, oder aber fluktuierende feste Hindernisse, die eine bestimmte Doppler-Geschwindigkeit aufweisen, etwa die vom Wind bewegten Bäume, zu beseitigen. Diese verschiedenen parasitären Echos mit geringer Geschwindigkeit sind besser unter dem angelsächsischen Wort "clutter" bekannt, der mit dem Ausdruck "Störzeichen" übersetzt worden ist.

[Stand der Technik]

Es sind verschiedene Systeme vorgeschlagen worden, um die beweglichen Störzeichen gleichzeitig mit den festen Störzeichen zu beseitigen. Beispielsweise basiert eines von ihnen auf der Bestimmung der geographischen Situation dieser Störzeichen, wobei Fig. 1 hiervon ein Ausführungsbeispiel zeigt.
Das Radarsignal 5 mit Realteil I und Imaginärteil Q wird in einem Analog/Digital-Umsetzer 1 abgetastet, wobei die Amplitude des Abtastwerts in einen digitalen Code umgesetzt wird, bevor er in drei parallele Wege 2, 3 und 4 eingegeben wird, die zu einer ersten Wählvorrichtung 5 führen. Der Weg 2 entspricht einer direkten Verbindung, d. h. ohne Signalverarbeitung und daher ohne Informationsverlust. Der Weg 3 enthält ein Filter 6 zur Beseitigung fester Echos, d. h. der festen Störzeichen, und ist vom herkömmlichen Typ, während der Weg 4 eine Vorrichtung 7 enthält, die die Karte der festen Störzeichen bestimmt, indem sie beispielsweise den mittleren Pegel pro Zone des durch die Störzeichen bedingten Signais bestimmt. Diese Karte der festen Störzeichen dient in der Wählvorrichtung 5 dazu, in den Signalen des Weges 2 nur diejenigen zu beseitigen, die von Zonen mit festen Störzeichen stammen, die durch die Schaltung 7 gekennzeichnet werden.
Die Ausgangssignale der Vorrichtung 5 werden in drei parallele Wege 8, 9 und 10 eingegeben, die zu einer zweiten Wählvorrichtung 15 führen. Der Weg 8 ist ein Weg, der nur eine Schwellenschaltung 11 des Typs mit "konstantem Fehlalarm- Anteil" (abgekürzt KFAA) enthält. Der Weg 9 enthält ein Filter 12 zur Zurückweisung beweglicher Störzeichen, gefolgt von einer KFAA-Schwellenschaltung 13, während der Weg 10 eine Schaltung 14 zum Suchen nach Zonen mit beweglichen Störzeichen enthält. Wenn das Vorhandensein solcher Zonen festgestellt wird, dient das entsprechende Signal in der Wählvorrichtung 15 dazu, aus den Signalen des Weges 8 nur diejenigen zu beseitigen, die von den Zonen beweglicher Störzeichen stammen, die durch die Schaltung 14 gekennzeichnet werden.
Der Wirkungsgrad des eben beschriebenen Systems hängt von der Genauigkeit ab, mit der die Zonen mit festen und beweglichen Störzeichen bestimmt werden, d. h. von der Anzahl dieser Zonen, was zur Verwendung einer umfangreichen Hardware führt, wenn eine maximale Anzahl von Zonen abgedeckt werden soll.
Ein weiteres System zur Beseitigung von festen und beweglichen Störzeichen basiert auf der Messung der Geschwindigkeit und kann so verwirklicht werden, wie der Funktionsplan von Fig. 2 zeigt. Das Radarsignal 5 wird in einen Analog/Digital- Umsetzer 21 eingegeben, der zum Umsetzer 1 von Fig. 1 analog ist, wobei die von ihm gelieferten digitalen Codes in vier parallele Verarbeitungswege 22 bis 25 eingegeben werden, wovon die drei ersten 22, 23 und 24 zu einer ODER-Schaltung 27 führen. Der erste Weg 22 enthält nur eine KFAA-Schwellenschaltung 26. Der zweite Weg 23 enthält ein Filter 30 zu Beseitigung der festen Echos, gefolgt von einer KFAA-Schwellenschaltung 28, während der dritte Weg ein Filter 31 zur Beseitigung der beweglichen Echos enthält, ebenfalls gefolgt von einem KFAA-Schwellenfilter 29. Der vierte Weg 25 enthält eine Schaltung 32 zum Schätzen der Geschwindigkeit der beweglichen Störzeichen, wobei diese Information dazu dient, die Übertragungsfunktion des Filters 31 in der Weise zu modifizieren, daß sie an die erfaßte Geschwindigkeit angepaßt wird. Mit einem solchen System mit vier parallelen Wegen enthalten die die ODER-Schaltung verlassenden Signale weder diejenigen Signale, die den festen Echos entsprechen, noch diejenigen, die den beweglichen Störzeichen entsprechen.
Die Leistungseigenschaften dieses Systems stehen mit der Genauigkeit der Schätzung der mittleren Geschwindigkeit der beweglichen Störzeichen, mit der Größe des von der Schätzschaltung 32 für die mittlere Geschwindigkeit der beweglichen Störzeichen verwendeten Entfernungsfensters und mit der Veränderung der momentanen Geschwindigkeit des beweglichen Störzeichens im Fenster in Beziehung. Außerdem kann die Hardware, die für die Verwirklichung eines solchen Systems verwendet werden muß, sehr umfangreich und daher sehr teuer werden.
Weiterhin begrenzt in den beiden Systemen die Verwendung eines Wobbelns, d. h. einer bekannten Veränderung der Wiederholfrequenz der ausgesendeten Radarimpulse, ihre Leistungseigenschaften insbesondere für die Schätzung der Geschwindigkeit der beweglichen Störzeichen.

[Aufgabe der Erfindung]

Es ist daher ein Ziel der vorliegenden Erfindung, ein System zur Beseitigung beweglicher Störzeichen in einem kohärenten Radar zu verwirklichen, das die obengenannten Nachteile der Systeme des Standes der Technik nicht aufweist, was dadurch erhalten wird, daß keine Schaltungen mehr verwendet werden, die zum Ziel haben, die Zonen von beweglichen Störzeichen oder die radialen Geschwindigkeiten der beweglichen Störzeichen zu bestimmen.
Die Erfindung beruht zunächst auf der Feststellung, daß die Geschwindigkeit der beweglichen Störzeichen in den Luftraum- Überwachungsradaren einer Doppler-Frequenz entspricht, deren Absolutwert im allgemeinen Fr/2 nicht übersteigt, wobei eine positive Doppler-Frequenz dem Radar sich annähernden Störzeichen entspricht, während eine negative Doppler-Frequenz vom Radar sich entfernenden Störzeichen entspricht.
Die Erfindung beruht außerdem auf der Tatsache, daß die diesen Doppler-Frequenzen von beweglichen Störzeichen entsprechendensignale beseitigt werden können, indem die Zurückweisungszone eines für die Beseitigung der festen Echos vorgesehenen Transversalfilters verschoben wird, was die Verwendung eines Teils der Elemente dieses Transversalfilters ermöglicht. Diese Verschiebung der Zurückweisungszone wird dadurch erhalten, daß ausschließlich die Gewichtungskoeffizienten modifiziert werden, wobei diese modifizierten Koeffizienten einfache Werte besitzen und daher im Fall der Verschiebung der Zurückweisungszonen um ±Fr/4 erzeugt werden können.
Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Beseitigung der beweglichen Störzeichen der Doppler-Frequenz Fd in einem kohärenten Doppler-Radar mit Impulsen der Wiederholfrequenz Fr, in der die Radarsignale gleichzeitig an zwei zu einer ODER-Schaltung führende Verarbeitungswege angelegt werden, wovon einer ein Transversalfilter für die Beseitigung fester Störzeichen, das (n+1) Multiplikationskoeffizienten A0, ..., Aα, ..., An verwendet, enthält, gefolgt von einer Schwellenschaltung, während der andere Weg nur eine Schwellenschaltung enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem wenigstens einen dritten zur ODER-Schaltung führenden Verarbeitungsweg enthält, der ein Transversalfilter enthält, gefolgt von einer Schwellenschaltung, wobei das Transversalfilter aus einer Bank von Multiplikationsschaltungen gebildet ist, deren Multiplikationskoeffizienten fest sind und sich aus den Koeffizienten A0, ..., Aα, .., An des Filters für die Beseitigung der festen Störzeichen herleiten, indem diese letzteren mit einem Faktor
Fα = ej2πFd Tr(n-α)
multipliziert werden, wobei Tr der Kehrwert der Wiederholfrequenz Fr der Impulse ist.
In dem besonderen Fall, in dem die Wiederholfrequenz der ausgesendeten Radarimpulse gewobbelt wird, muß der Anordnung der Erfindung eine Schaltung zur Kompensation dieses Wobbelns vorhergehen, die hauptsächlich aus einer Multiplikationsschaltung mit einem Faktor Wi besteht, die eine Phasenver schiebung des Radarsignals zum Ziel hat.
Für die Werte der Frequenz Fd, die insbesondere gleich +Fr/4 oder -Fr/4 sind, sind die Multiplikationskoeffizienten Kα oder K'α einfach, gleiches gilt für die Multiplikationsschaltungen.
Weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden deutlich beim Lesen der folgenden Beschreibung eines besonderen Ausführungsbeispiels, wobei die Beschreibung mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen gegeben wird, in denen:
- Fig. 1 ein Funktionsplan eines Systems zur Beseitigung fester und beweglicher Störzeichen gemäß dem Stand der Technik ist,
- Fig. 2 ein Funktionsplan eines weiteren Systems zur Beseitigung fester und beweglicher Störzeichen gemäß dem Stand der Technik ist,
- Fig. 3 ein Funktionsplan eines Systems zur Beseitigung fester und beweglicher Störzeichen gemäß der Erfindung ist,
- Fig. 4 ein Funktionsplan der Verarbeitungswege 37 und 38 des Systems nach Fig. 3 ist,
- Fig. 5 ein Diagramm ist, das den Verlauf der Übertragungsfunktion eines Transversalfilters, das nur zwei Koeffizienten verwendet, zeigt,
- Fig. 6 ein Diagramm ist, das den Verlauf der Übertragungsfunktion eines Radars mit gewobbelter Wiederholfrequenz zeigt,
- Fig. 7 ein Ausführungsplan von zwei Transversalfiltern mit den Frequenzen +Fr/4 und -Fr/4 ist und
- die Fig. 8 bis 13 Diagramme sind, die den Verlauf der Übertragungsfunktion eines Transversalfilters in verschiedenen Sonderfällen zeigen.
Fig. 1 und 2 entsprechen dem Stand der Technik, wie er im Oberbegriff beschrieben ist.
Fig. 3 ist ein Funktionsplan eines Systems zur Beseitigung fester und beweglicher Störzeichen gemäß der Erfindung, das zu demjenigen analog ist, das mit Bezug auf Fig. 2 beschrieben worden ist, das sich jedoch hiervon durch die Verwendung eines Filters zur Beseitigung beweglicher Störzeichen mit festen Koeffizienten im dritten Weg unterscheidet. Dieses System enthält einen Analog/Digital-Umsetzer 35, in dessen Eingang die Realteile 1 und die Imaginärteile Q der Radarsignale S eingegeben werden. Der Ausgang des Umsetzers 35 ist an drei parallele Verarbeitungswege 36, 37 und 38 angeschlossen, die über verschiedene Elemente, die sich von einem Weg zum nächsten unterscheiden, zu einer ODER-Schaltung 41 führen. Der Weg 36 enthält nur eine Schwellenschaltung des Typs mit konstantem Fehlalarmanteil (KFAA). Der Weg 37 enthält ein Filter 42 zur Beseitigung fester Echos, das vorzugsweise vom Transversaltyp ist, sowie eine KFAA-Schwellenschaltung. Schließlich enthält der Weg 38 ein Filter 43 zur Beseitigung beweglicher Störzeichen, das gemäß der Erfindung vom transversalen Typ ist, sowie eine KFAA-Schwellenschaltung 40.
Fig. 4 ist ein Funktionsplan eines besonderen Ausführungsbeispiels der Filter 42 und 43 zur Beseitigung fester Störzeichen bzw. zur Beseitigung beweglicher Störzeichen (Fig. 3) gemäß der Erfindung, die ausschließlich eine Transversalfilter-Struktur verwenden. In diesem besonderen Beispiel enthält die Struktur drei Verzögerungszellen, wobei die Berechnungen gleichzeitig an vier Abtastwerten oder Codes erfolgen, die einem bestimmten Abstand vom Radar entsprechen. Genauer werden die Codes der vom Analog/Digital-Umsetzer 35 gelieferten Abtastwerte in einen ersten Speicher R1 eingetragen, der eine Kapazität besitzt, die die Eintragung sämtlicher Codes der während einer Wiederholperiode Tr vom Radar empfangenen Signale ermöglicht. Die in diesem Speicher R1 gelesenen Codes werden in einen Speicher R2, der mit R1 völlig übereinstimmt, erneut eingetragen, um in dem Speicher verwendet zu werden, wie später beschrieben wird. Ebenso werden die im Speicher R2 gelesenen Codes in einen Speicher R3, der mit R1 und R2 völlig übereinstimmt, erneut eingetragen. Die Speicher R1, R2 und R3 werden in der Weise gelesen, daß sie gleichzeitig drei Codes aufweisen, die derselben Entfernungsscheibe entsprechen, wovon ein vierter Code, der jüngste, am Eingang des Speichers Rl anliegt. Der Eingang des Speichers R1 und die Ausgänge der Speicher R1, R2 und R3 sind an Banken von Multiplikationsschaltungen B0, B1, ..., Bα, ..., Bn und B'0, B'1, B'α angeschlossen, gefolgt von einer Summationsschaltung S0, S1, ..., Sα, ..., Sn oder S'0, S'1, ..., S'α, . . . ,S'n und einer Betragsberechnungsschaltung CM0, CM1, ..., Cmα ..., Cmn oder Cm'0, Cm'1, ..., Cm'α ..., Cm'n. Jede Bank enthält vier Multiplikationsschaltungen, etwa M0α, M1α, M2α und M3α für die Bank Bα. Um der Klarheit der Erläuterung willen wird angenommen, daß die einer Summations schaltung S0 zugeordnete Bank BD dem Filter zur Beseitigung fester Störzeichen auf seiten der sogenannten positiven Frequenzen entspricht, während die der Summationsschaltung S'0 zugeordnete Bank B'0 dem Filter zur Beseitigung fester Störzeichen auf seiten der negativen Frequenzen entspricht. In ähnlicher Weise entspricht jede Bank B einer positiven Frequenz, während jede Bank B1 einer negativen Frequenz entspricht. Im Fall des Filters zur Beseitigung fester Störzeichen sind die Werte der Multiplikationskoeffizienten bekannt und werden für das Filter mit positiver Frequenz A0, A1, A2 und A3 genannt und für das Filter mit negativer Frequenz A'0 bis A'3 genannt. Diese Werte sind A0 = 1, A1 = -3, A2 = 3, A3 = -1 bzw. A'0 = -1, A'1 = 3, A12 = -3, A'3 = 1.
Die Multiplikationskoeffizienten Kα und K'α, die in den Banken verwendet werden, leiten sich aus den Koeffizienten A oder A' her, indem diese letzteren mit einem Faktor multipliziert werden, der von der Mittenfrequenz Fd des Filters und von der Periode Tr gemäß den folgenden Formeln abhängt:
Kα = Aα = ej2πFd Tr(n-α) und
K'α = A'α ej2πFd Tr(n-α)
Es wird gezeigt, daß in dem Fall, indem nur an den Beträgen w der Signale Interesse besteht, die Verwendung dieser Koeffizienten die Verschiebung der Mittenfrequenz des Filters zur Beseitigung fester Störzeichen um einen Wert Fd oder -Fd und somit die Beseitigung der beweglichen Störzeichen mit der Doppler-Frequenz Fd oder -Fd ermöglicht.
Für diese Demonstration wird auf die z-Transformation zurückgegriffen, die beispielsweise in dem Buch mit dem Titel "LES FILTRES NUMERIQUES" von R. BOITE und H. LEICH, hrsg. von MASSON im Jahr 1980 - Kapitel II - definiert ist.
Die z-Transformation eines diskreten Zeitsignals (xn) ist durch die folgende Reihe definiert:
bezeichnet mit Z[(xn)]
Im Fall eines Radarsignals entspricht xn der Folge von Abtastwerten, die voneinander um eine Wiederholperiode Tr getrennt sind.
Anhand der Eigenschaften der z-Transformation kann demonstriert werden, daß die Übertragungsfunktion H(z) des Filters von Fig. 4 (ohne die Multiplikationsschaltung 44) in der folgenden Form geschrieben werden kann:
H(z) = K0 + K1 z&supmin;¹ + K2 z&supmin;² + K3 z&supmin;³ (2)
Wenn die Multiplikationsschaltung 44 eingeführt wird, kann sie in der folgenden Form geschrieben werden:
Hi(z) = K0 Ci+3 + K1 Ci+2 z&supmin;¹ +K2 Ci+1 z&supmin;² + K3 Ci z&supmin;³
wobei hier Ci = (ejr)i (ej2πFd Tr)i gilt.
Der Betrag von Hi(z) ist dann gegeben durch
Hi(z) = K0.ej3r + K1.ej2r z&supmin;¹ + K2 ejr z&supmin;² + K3 z&supmin;³
was einem Filter mit Übertragungsfunktion H(z) entspricht, für die gilt:
H(z) = K0 ej3r + K1 ej2r z&supmin;¹ + K2 ejr z&supmin;² + K3 z &supmin;³ (3)
Der Vergleich der Formeln in (2) und (3) zeigt, daß es für die Ausführung der Verschiebung der Frequenz Fd im Betrag der Übertragungsfunktion ausreicht, die Koeffizienten der Multiplikationsschaltungen MD bis M3 in der Weise zu modifizieren, daß sie lauten:
K'0 = K0.eej3r
K'1 = K1.ej2r
K'2 = K2.ejr
In bestimmten Systemen zur Verarbeitung von Radarsignalen ist es üblich, eine erste Beseitigung der festen Störzeichen vorzunehmen, indem ein Transversalfilter 47 (Fig. 4) verwendet wird, das nur einen einzigen Radialspeicher enthält. Ein solches Filter besitzt eine Übertragungsfunktion, die durch die Kurve 45 von Fig. 5 gegeben ist, was zu einer unzureichenden Beseitigung führt, die anschließend durch Verwenden eines Transversalfilters mit mehreren Zellen wie etwa jene, die den Summationsschaltungen S0 und S'0 (Fig. 4) entsprechen, verbessert wird.
Derartige Filter beseitigen nicht nur die festen Störzeichen, sondern außerdem die beweglichen Ziele, deren Doppler- Frequenzen ganzzahlige Vielfache der Wiederholfrequenz Fr sind. Um diese Erfassungslöcher zu vermeiden, ist es üblich, die Wiederholfrequenz der ausgesendeten Radarimpulse zu variieren, wobei dieses Verfahren Wobbelverfahren genannt wird. Die Antwortkurve ist in Fig. 6 mit dem Bezugszeichen 46 bezeichnet. Wenn ein solches Verfahren verwendet wird, können die Frequenzverschiebungen der mit Bezug auf Fig. 4 beschriebenen Transversalfilter nicht erhalten werden. Außerdem wird vorgeschlagen, daß der Transversalfilterung eine Operation zur Wobbel-Kompensation vorhergeht. Dies wird durch eine Multiplikation der Codes der aufeinanderfolgenden Abtastwerte mit Koeffizienten Wi erhalten, die sich von einer Wiederholperiode zur nächsten verändern. Dieser Koeffizient Wi ist durch die folgende Formel gegeben:
Wi = ei2πTi Fr
in der Ti die Dauer der momentanen Periode ist; diese Multiplikation entspricht einer Phasenverschiebung des Radarsignals. Es ist anzumerken, daß der Weg 36 des Plans von Fig. 3 eine solche Kompensation nicht enthält, weil er nicht für die Zurückweisung der festen Störzeichen vorgesehen ist.
Die Erfindung wird im folgenden in den besonderen Fällen der Anwendung auf Luftraum-Überwachungsradare beschrieben, die Wellenlängen von 10 cm (S-Band) und 23 cm (L-Band) und Wiederholfrequenzen von 900 Hertz bzw. von 340 Hertz besitzen. Für diese besonderen Fälle wird gezeigt, daß die beweglichen Störzeichen beseitigt werden, indem Transversalfilter verwendet werden, die um +Fr/4 und -Fr/4 versetzt sind. Nun können solche Transversalfilter unter Verwendung sehr einfacher Koeffizienten Kα und K'α verwirklicht werden, die für Kα aus den folgenden vier Gruppen gewählt werden können:
- (-j, 3, 3j, -1)
- (1, 3j, -3, -j)
- (j, -3, -3j, 1)
- (-1, -3j, 3, j) und für K'α aus den folgenden vier Gruppen gewählt werden können.
- (j, 3, -3j, -1)
- (1, -3j, -3, j)
- (-j, -3, -3j, 1)
- (-1, 3j, 3, -j)
Fig. 7 ist ein Schema eines Ausführungsbeispiels des Filters 43 von Fig. 3 in dem besonderen Fall von Transversalfiltern +Fr/4 und -Fr/4, was zur Verwendung der einfachen Koeffizienten (-1, 3j, 3 und -j) für Kα und (-1, -3j, 3 und j) für K'α führt.
Das zu filternde Signal tritt in Form seines Realteils 1 und seines Imaginärteils Q auf, die zunächst in zwei getrennten Wegen und dann in einem gemeinsamen Teil verarbeitet werden. Jeder getrennte Weg enthält einen Speicher 50 (oder 51), der im Fall einer gleichzeitigen Verarbeitung von vier Abtastwerten aus drei völlig gleichen Elementarspeichern 52, 54, 56 (oder 53, 55, 57) gebildet ist, die dazu vorgesehen sind, im Fall eines Radarsignals jeweils die Codes der Abtastwerte zu speichern, die einer Wiederholperiode Tr entsprechen. Die Ausgänge der Speicher 52 und 54 (oder 53 und 55) sind an jeweilige Addiererschaltungen 58 bzw. 60 (oder 59 bzw. 61) angeschlossen, die die Multiplikationsoperation mit dem Koeffizienten 3 ausführen.
Der gemeinsame Teil enthält Addiererschaltungen 62 bis 69 und zwei Betragsberechnungsschaltungen 70 und 71. Die Addiererschaltungen 62 bis 65 und 66, 69 besitzen einen direkten Eingang + und einen komplementären Eingang -, der das Komplement des Codes, der in ihn eingegeben wird, bildet. Genauer sind die Eingänge (-) der Addiererschaltungen 62 bis 65 jeweils angeschlossen an:
- den Ausgang des Speichers 56,
- den Ausgang der Addiererschaltung 61,
- den Eingang des Speichers 52,
- den Ausgang des Speichers 57.
Ebenso sind die Ausgänge (+) der Addiererschaltungen 62 bis 65 jeweils angeschlossen an:
- den Ausgang der Addiererschaltung 58,
- den Eingang des Speichers 53,
- den Ausgang der Addiererschaltung 60 und
- den Ausgang der Addiererschaltung 59.
Jeder Ausgang der Addiererschaltungen 62 bis 65 ist an einen von zwei Eingängen einer der Addiererschaltungen 66 bis 69 angeschlossen. Somit ist der Ausgang der Addiererschaltung 62 an den Eingang (+) der Addiererschaltungen 66 und 67 angeschlossen; ist der Ausgang der Addiererschaltung 63 an den Eingang (-) der Schaltung (66) und an den Eingang (+) der Schaltung 67 angeschlossen; ist der Ausgang der Schaltung 64 an den Eingang (+) der Schaltung 68 und an den Eingang (-) der Schaltung 61 angeschlossen; ist schließlich der Ausgang der Schaltung 65 an den Eingang (+) der Schaltungen 68 und 69 angeschlossen.
Die Ausgänge 72 und 75 der Schaltungen 66 und 69 sind an die zwei Eingänge der Betragsberechnungsschaltung 71 angeschlossen, während die Ausgänge 73 und 74 an die zwei Eingänge der Betragsberechnungsschaltung 70 angeschlossen sind.
Wenn die Codes der Abtastwerte am Eingang des Speichers 52 und an den Ausgängen der Speicher 52, 54 und 56 mit ID, 11, 12 bzw. 13 bezeichnet werden und wenn die Codes der Abtastwerte am Eingang des Speichers 51 und an den Ausgängen der Speicher 53, 55 und 57 mit Q0, Q1, Q2 bzw. Q3 bezeichnet werden, wird deutlich, daß am Ausgang der Schaltungen 66 bis 69 die folgenden Codes vorliegen:
- am Ausgang 72 der Addiererschaltung 66:
-I3 + 3I1 - Q0 + 3Q2
- am Ausgang 75 der Addiererschaltung 69
-Q3 + 3Q1 + ID - 312;
- am Ausgang 43 der Addiererschaltung 67:
-I3 + 311 + QD - 3Q2;
- am Ausgang 74 der Addiererschaltung 68:
-Q3 + 3Q1 - I0 + 312.
Oben ist gezeigt worden, daß für die Erhaltung eines sogenannten +Fr/4-Filters gemäß der Erfindung die komplexen Abtastwerte X3, X2, X1 und X0 mit den jeweiligen Koeffizienten -1, 3j, 3, -j multipliziert werden müssen und daß die Multiplikationsergebnisse summiert werden müssen, d. h., daß erhalten werden muß:
-1(13+jq3) + 3j(12 + jq2) + 3(11 + jq1) - j(I0 + JQ0)
also:
-I3 + 3I1 + Q0 - 3Q2 +j (-Q3 + 3Q1 + I0 + 3I2)
was dem Realteil am Ausgang 73 der Schaltung 67 und dem Imaginärteil am Ausgang 74 der Schaltung 68 entspricht.
Was das sogenannte -FrI4-Filter betrifft, lauten die jeweiligen Koeffizienten, die oben angegeben worden sind, -1, -3j, 3 und j für die komplexen Abtastwerte X3, X2, X1 und X0. Am Ausgang der Summationsschaltung S' von Fig. 4 wird erhalten:
-1(I3 + jq3) - 3j(I2 + jq2) + 3(I1 + jQ1) + j(I0 + JQ0)
also:
-I3 + 3I1 - Q0 + 3Q2 + j(-Q3 + 3Q1 + I0 - 312), was dem Realteil am Ausgang 72 der Schaltung 66 und dem Imaginärteil am Ausgang 75 der Schaltung 69 entspricht.
Als Folge des vorangehenden gibt somit die Betragsberechnungsschaltung 70 den Betrag des Signals an, das dem +Fr/4- Filter entspricht, während die Schaltung 71 den Betrag des Signals angibt, das dem -FrI4-Filter entspricht. Die eben mit Bezug auf Fig. 7 gegebene Beschreibung zeigt, daß die Anwendung der Erfindung auf besondere Fälle von Filtern ermöglicht, einfache digitale Anordnungen zu schaffen, die einfach herzustellen sind und nur elementare Schaltungen verwenden.
Die Kurve 80 des Diagramms von Fig. 8 zeigt den Verlauf des Betrags der Übertragungsfunktion des +Fr/4-Transversalfilters bei Abwesenheit eines Wobbelns. Ebenso zeigt die Kurve 81 des Diagramms von Fig. 9 den Verlauf des Betrags der Übertragungsfunktion des -FrI4-Transversalfilters bei Abwesenheit eines Wobbelns. Wenn diesen Filtern ein Filter zur Beseitigung fester Echos mit einer Zelle (Schaltung 47 - Fig. 4) vorhergeht, ist der Verlauf des Betrags der Übertragungsfunktion durch die Kurve 82 des Diagramms von Fig. 10 für das +FrI4-Transversalfilter gegeben, während die Kurve 83 des Diagramms vön Fig. 11 diesen Verlauf für das -Fr/4-Transversalfilter angibt.
Bei Vorhandensein eines Wobbelns gibt die Kurve 84 des Diagramms von Fig. 12 den Verlauf des Betrags der Übertragungsfunktion des -FrI4-Transversalfilters an, während die Kurve 85 des Diagramms von Fig. 13 den Verlauf des Betrags der Übertragungsfunktion des +Fr/4-Transversalfilters angibt.

Claims

1. Anordnung zur Beseitigung der beweglichen Störzeichen der Doppler-Frequenz Fd in einem kohärenten Doppler- Radar mit Impulsen der Wiederholfrequenz Fr, in der die Radarsignale gleichzeitig an zwei zu einer ODER-Schaltung (41) führende Verarbeitungswege (36, 37) angelegt werden, wovon einer (37) ein Transversalfilter für die Beseitigung fester Störzeichen (42), das (n + 1) Multiplikationskoeffizienten A0, A1, ..., Aα, ..., An verwendet, enthält, gefolgt von einer Schwellenschaltung (39), während der andere Weg (36) nur eine Schwellenschaltung (38) enthält, dadurch gekennzeichnet, daß sie außerdem wenigstens einen dritten zur ODER-Schaltung (41) führenden Verarbeitungsweg (38) enthält, der ein Transversalfilter (43) enthält, gefolgt von einer Schwellenschaltung (40), wobei das Transversalfilter aus einer Bank von Multiplikationsschaltungen M oder M' gebildet ist, deren Multiplika-tionskoeffizienten K oder K' fest sind und sich aus den Koeffizienten A0, ..., Aα, ..., An des Filters für die Beseitigung der festen Störzeichen herleiten, indem diese.letzteren mit einem Faktor:

Fα = ej2πFd Tr(n-α)

multipliziert werden, wobei Tr der Kehrwert der Wiederholfrequenz Fr der Impulse ist.

2. Anordnung zur Beseitigung der beweglichen Störzeichen nach Anspruch 1, in der die Wiederholfrequenz der ausgesendeten Radarimpulse gewobbelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens dem Transversalfilter zur Beseitigung der beweglichen Störzeichen eine Vorrichtung für die Wobbel- Kompensation vorausgeht, die eine Multiplikationsschaltung enthält, die das Radarsignal mit einem Koeffizienten Wi multipliziert, für den gilt:

Wi = ej2πTi.Fr

wobei Ti die momentane Impulswiederholperiode ist, wenn die Wiederholfrequenz moduliert wird.

3. Anordnung zur Beseitigung der beweglichen Störzeichen nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß den Verarbeitungswegen ein Transversalfilter zur Beseitigung der festen Echos vorausgeht.

4. Anordnung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Transversalfilter zur Beseitigung der beweglichen Störzeichen auf eine Frequenz +FrI4 zentriert ist und vier Koeffizienten Kα verwendet, die jeweils die Werte einer der vier folgenden Gruppen annehmen können:

- (-j, 3, 3j, -1)

- (1, 3j, -3, -j)

- (j, -3, -3j, 1)

- (-1, -3j, 3, j)

5. Anordnung nach irgendeinem der vorangehenden Ansprüche 1, 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Transversalfilter zur Beseitigung der festen Echos auf eine Fre quenz -Fr/4 zentriert ist und vier Koeffizienten K'α verwendet, die jeweils die Werte einer der vier folgenden Gruppen annehmen können:

- (j, 3, -3j, -1)

- (1, -3j, -3, j)

- (-j, -3, -3j, 1)

- (-1, 3j, 3, -j)

6. Anordnung nach den Ansprüchen 4 und 5, die an die Filterung eines komplexen Signals 1 + jQ angepaßt ist, dessen Komponenten in Form aufeinanderfolgender digitaler Codes dargestellt sind, die durch Zeitintervalle Tr getrennt sind, dadurch gekennzeichnet, daß sie enthält:

- einen ersten Kanal zum Verarbeiten der jeweiligen aufeinanderfolgenden Codes des Realteils 1, mit drei Speichern (52, 54, 56), die für die Aufzeichnung sämtlicher während einer Dauer Tr auftretender, aufeinanderfolgender Codes vorgesehen sind und in der Weise gelesen werden, daß sie zur gleichen Zeit wie ein Code ID gleichzeitig drei weitere Codes Ii, 12, 13, die demselben zu filternden Signal entsprechen, aufweisen,

- einen zweiten Kanal zum Verarbeiten der jeweiligen aufeinanderfolgenden Codes des Imaginärteils Q, mit drei Speichern (53, 55, 57), die für die Aufzeichnung sämtli cher während einer Dauer Tr auftretender, aufeinanderfolgen der Codes vorgesehen sind und in der Weise gelesen werden, daß sie zur gleichen Zeit wie ein Code QD gleichzeitig drei weitere Codes Q1, Q2, Q3, die demselben zu filternden Signal entsprechen, aufweisen,

- Addiererschaltungen (58 bis 69), die so ange schlossen sind, daß sie die von dem ersten bzw. dem zweiten Kanal gelieferten Radarsignale I0 bis I3 und Q0 bis Q3 emp- fangen und unter Verwendung einer der Gruppen von Multiplika- tionskoeffizienten, die in den Ansprüchen 4 und 5 definiert sind, die Real- und Imaginärteile eines gefilterten Signals, das von den beweglichen Störzeichen befreit ist und auf +Fr/4 zentriert ist, und eines gefilterten Signals, das von den beweglichen Störzeichen befreit ist und auf -Fr/4 zentriert ist, berechnen, und

- Schaltungen (70, 71) zum Berechnen des Betrags der gefilterten Signale.

7. Anordnung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Addiererschaltungen (58 bis 69) dazu vorgesehen sind, die folgenden Summen zu bilden:

- I3 + 3I1 - Q0 + 3Q2, die dem Realteil des Ausgangssignals des Filters zur Beseitigung der beweglichen Störzeichen, das auf +FrI4 zentriert ist, entspricht,

- Q3 + 3Q1 + I0 - 3I2, die dem Imaginärteil des Ausgangssignals des Filters zur Beseitigung der beweglichen Störzeichen, das auf +Fr/4 zentriert ist, entspricht,

- I3 + 3I1 + Q0 - 3Q2, die dem Realteil des Ausgangssignals des Filters zur Beseitigung der beweglichen Störzeichen, das auf -FrI4 zentriert ist, entspricht, und

- Q3 + 3Q1 - I0 + 3I2, die dem Imaginärteil des Ausgangssignals des Filters zur Beseitigung der beweglichen Störzeichen, das auf -Fr/4 zentriert ist, entspricht.