NL8020159A

NL8020159A - Mti-filter in een volgradarontvanger.

Info

Publication number: NL8020159A
Application number: NL8020159A
Authority: NL
Original assignee: Ericsson Telefon Ab L M
Priority date: 1979-04-25
Filing date: 1980-04-23
Publication date: 1981-08-03
Also published as: US4385298A; FR2455289B1; DE3041459C2; GB2072989A; NL189625B; CH651937A5; JPH0131154B2; NL189625C; SE7903654L; FR2455289A1; SE417138B; DE3041459A1; JPS56500427A; IT1148797B; WO1980002327A1; IT8021627A0; GB2072989B

Description

80 20 t 59 I VO 1911 MTI-fliter in een volgradarontvanger.

De uitvinding heeft betrekking op een MTI-filter in de ont-vangeenheid van een volgradarstelsel voor het onderdrukken van sluier bij ontvangst van echopulsen uit een doelwit, dat men met het radarstelsel beoogt te volgen.

5 In de Zweedse octrooiaanvrage 7903653-9 is een werkwijze en inrichting voor een volgradarstelsel beschreven, waarbij radarpul-sen worden uitgezonden waarvan de draaggolffrequentie van één uitgezonden puls naar de volgende varieert, en waarbij een aantal van deze pulsen M een reeks pulsen met een tijdlengte 1/fcai= vormt, 10 waarbij f._D._ ten opzichte van de doe lwi taf stand R een bepaalde waarde heeft. De pulsen worden na elkaar uitgezonden, waarbij het aantal draaggolffrequenties M en de volgorde daarvan van één reeks naar de volgende dezelfde is mits de doelwitafstand niet een bepaalde waarde Rk overschrijdt d.w.z. R έ Rk. Indien de doelwitafstand 15 R groter dan Rk wordt, wordt een nieuwe (en lagere] waarde van de frequentie fRRR gekozen, zodat continu een ondubbelzinnige bepaling van de doelwitafstand kan worden verkregen.

Het is bij een Doppler-pulsradarstelsel bekend sluier te onderdrukken d.w.z. storende echo's van b.v. bodem, zee of precipita-20 tie door gebruik te maken van zogenaamde MTI-filters (Moving Target

Indication] zoals b.v. bekend is uit het Amerikaanse octrooischrift 3.786.509. Een dergelijk filter bestaat uit een of meer vertragings-lijnen, elk met een vertraging van l/fpRp, waarbij fRRR de pulsher-halingsfrequentie van het radarstelsel is, waarbij de signalen uit 25 de vertragingslijnen worden afgetakt en opgeteld voor het vormen van een uitgangssignaal, dat het gefilterde ingangssignaal vormt. Dergelijke filters vertonen een periodieke filterkarakteristiek met een doorlaatband tussen de zogenaamde blinde snelheden d.w.z. voor de snelheden waarbij een bepaalde onderdrukking wordt verkregen 30 naast de gewenste onderdrukking van de sluier. De blinde snelheden 802Q158 - 2 - coïncideren dan met de snelheden waarvan de resulterende veelvouden van de Doppler—frequentie de pulsherhalingsfrequentie fpRp vormen.

De uitvinding beoogt te voorzien in een volgradarstelsel waarin MTI—filtering en frequentieverandering van puls tot puls 5 overeenkomstig de werkwijze, zoals deze in de bovengenoemde Zweedse octrooiaanvrage is beschreven, kunnen worden gecombineerd. Door middel van het filter volgens de uitvinding toegepast op een zoek-radarstelsel van het type, als boven genoemd, wordt een MTI-functie gecombineerd met een dergelijke frequentieverandering verkregen.

10 Voorts kan de filterresponsie d.w.z. de filterversterking als func tie van de Doppler-frequentie van ontvangen doelwitecho's worden aangepast aan de snelheid van het gevolgde doelwit doordat de fil-terresponsie periodiek is met een periode, overeenkomende met de herhalingsfrequentie f,_D._ van de uitgezonden reeks radarpulsen en ΓΙΛΓ 15 niet de pulsherhalingsfrequentie fnnl_ van het radarstelsel.

rKr een

De uitvinding beoogt derhalve te voorzien in /MTI-functie voor een volgradarstelsel waarin de draaggolffrequentie van de uitgezonden radarpulsen van puls tot puls verandert doch waarbij dezelfde draaggolffrequentie van één pulsreeks naar een andere puls-20 , reeks terugkeert, waarbij een filtering van binnenkomende storende echo's plaats vindt op hetzelfde moment, dat de gevoeligheid bij het ontvangen van de doelwitecho optimaal is.

Daartoe is het stelsel volgens de uitvinding voorzien van tenminste één digitaal filter, een zogenaamd MTI-filter, dat via 25 een analoog-digitaalomzetter met de menginrichting is verbonden, waarbij het filter bestaat uit een reeks in serie verbonden vertra-giqgslijnen, elk met een vertraging l/fpRp en overeenkomende met een aantal beschikbare draaggolffrequenties bij uitzending, waarbij de ingang van het filter direct is verbonden met de eerste ingang 30 van een differentiator, waarvan de tweede ingang is verbonden met een regelbare schakelinrichting om de uitgang van de vertragings-lijn met de tweede ingang van de differentiator te verbinden in afhankelijkheid van het gekozen aantal frequenties in een pulsreeks.

De uitvinding zal onderstaand nader worden toegelicht onder 35 verwijzing naar de tekening. Daarbij toont: 8020159 ! --3- fig.1 een bloKschema van het zender-ontvangerdeel van een volgradarstelsel; fig.2 een blokschema van een MTI-filter, dat aanwezig is in het ontvangerdeel van fig.lj : 5 ; fig.3 een diagram van de karakteristiek van het filter vol gens de uitvinding; en fig.4 het ontwerp van bepaalde blokken in het blokschema van fig.1.

De zender-ontvangereenheden van een volgradarstelsel waarbij 10 gebruik wordt gemaakt van de bovenbeschreven methode, zijn weerge geven in fig.1. Met de radarantenne A is een duplexinrichting SM verbonden voor het uit een zendereenheid S afwisselend uitzenden van radarpulsen met een frequentie m.f + f^p» waarbij m.f·? de draaggolffrequentie van de radarpulsen aangeeft (9 = constante, 15 m = 1, 2, ... Mj en f^p een bepaalde middenfrequentie is. Met de zendereenheid S is een besturingseenheid SE verbonden voor het verstrekken van informatie ten aanzien van het gekozen aantal draaggolf-frequenties M in een reeks pulsen m.f9 . De ontvangerzijde omvat een menginrichting BL, die met de uitgang van de duplexinrichting 20 SM is verbonden, een fasedetector FD, die met de uitgang van de menginrichting is verbonden, een analoog-digitaalomzetter AD, die met de uitgang van de fasedetector FD is verbonden, en een MTI-filter F volgens de uitvinding, dat met de uitgang van de analoog-digitaalomzetter is verbonden. Voorts is een signaalverwerkingseen-25 heid SB aanwezig, die met de uitgang van het filter F is verbonden om uit de binnenkomende en gefilterde doelwitechopulsen de doelwit-afstand R en de doelwitsnelheid v = dR/dt te berekenen. De meng-inrichting BL is met de zendeenheid S verbonden voor het verkrijgen van signalen met de frequentie k.f\^, waarbij k = 1, 2, ... M d.w.z. 30 signalen met dezelfde draaggolffrequentie als de zendsignalen doch in een volgorde, welke overeenkomt met de draaggolffrequentie van de ontvangen en van de door de duplexinrichting geleverde echopul- sen. De indices m en k verschillen dan met een factor m-k = k , o welke overeenkomt met een bepaalde doelwitafstand R. De frequenties 35. m.f \? + f^p worden uit de zendeenheid S uitgezonden met een pulsher- 8020159 - 4 - halingsfrequentie fRRp, die gelijk is aan die van het radarstelsel (PRF) en tijdens een bepaald pulsinterval T, terwijl de frequenties k.f? naar de menginrichting BL worden gezonden gedurende een interval tussen twee zendpulsen, het zogenaamde luisterinterval. Het : 5 uit de uitgang van de menginrichting ontvangen echosignaal heeft een frequentie f^p + fd, waarbij fd de Doppler-verschuiving aangeeft. De fasedetector voert een fasedetectie ten aanzien van een referentiesignaal f^p uit, waarbij een bipolair videosignaal, bepaald door de Doppler-verschuiving fd, aan de uitgang van de fase-10 detector wordt ontvangen. Na een analoog-digitaalomzetting in de omzetter AD vindt een filtering in het filter F plaats teneinde de sluier te elimineren, terwijl in de eenheid SB de doelwitafstand en doelwitsnelheid worden berekend, waardoor aan de besturingseenheid SE signalen worden toegevoerd, die met deze grootheden overeen-15 komen.

Thans zal het MTI-filter volgens de uitvinding onder verwijzing naar fig.2 meer uitvoerig worden beschreven. Het filter bevat een aantal N vertragingslijnen DL1 ... DLN b.v. digitale schuifre-gisters, die in cascade zijn verbonden. Elk schuifregister bezit 20 een klokingang, welke is verbonden met een gemeenschappelijke klok CL, die kloksignalen in de vorm van korte pulsen met een herhalings-frequentie fRRR levert. De klokpulsen worden bovendien op een bekende wijze met de zendpulsen.uit de zendeenheid Ξ gesynchroniseerd.

Een differentiator SK. is met één ingang (-) met de ingang van het 25 eerste register DL4 verbonden en met de tweede ingang O) daarvan verbonden met de uitgang van een regelbare schakelinrichting VX, een zogenaamde informatiecentrale. De schakelinrichting VX bezit N ingangen, welke met de uitgangen van alle registers zijn verbonden en dient om de uitgang van een bepaald register DLM met de in-30 gangen [ + ) van de differentiator SK te verbinden in afhankelijkheid van het gekozen aantal draaggolffrequenties M. De schakelinrichting wordt derhalve bestuurd door de besturingseenheid SE, welke een in-formatiesignaal levert, dat de gekozen waarde van M aangeeft. Indien b.v. 10 verschillende draaggolffrequenties M = 10 zijn gekozen, 35 dient de uitgang van de 10e vertragingslijn [schuifregister No. 10) 8 02 0 1 58.................................................

- 5 - via de schakelinrichting VX met de tweede ingang (+) van de differentiator te worden verbonden. Het MTI-filter volgens fig.2 bestaat derhalve uit een eenvoudig in voorwaartse richting verbonden digitaal filter met een vertraging in één signaalrichting, gelijk aan | 5 1/fFRF‘

Fig.3 toont een diagram van de filterversterking als functie van de Doppler-frequentie fd van binnenkomende doelwitechosignalen. Aangezien de Doppler-Verschuiving fd afhankelijk is van de draag-golffrequentie m.fP van de uitgezonden pulsen en aangezien de fre-. 10 ! quentie m.f^ van één puls naar een volgende puls varieert, gaat men bij het bepalen van een geschikte herhalingsfrequentie fppp uit van een gemiddelde waarde m .fP van de draaggolffrequentie voor een bepaalde uitgezonden reeks pulsen d.w.z. mQ.f = — (fp + 2f P + ... + MfP ), waarbij fp , 2fp , ... Mf P de draaggolffrequenties 15· van de werkelijk uitgezonden reeks pulsen zijn.

Het MTI-filter volgens fig.2 heeft een versterkingsmaximum C.fpRp bij de snelheden v ® =-=—* (n = 1/2), met n = 0, 1, 2, ..., waar- n Zm .fv> bij rr^.fP de gekozen (bekende) gemiddelde frequentie is. De frequentie fpRp dient derhalve te worden gekozen overeenkomstig fpRp = 20 2 m .fv> vm/ . (-“tt ) bij een bepaalde radiale doelwitsnelheid o c n + 1/2 v en gemiddelde draaggolffrequentie m .f'P . Teneinde de grootst m 0 mogelijke blokkeringsbandbreedte te verkrijgen, dient de hoogst mogelijke waarde van f,-Drr te worden gekozen. In het diagram volgens fig.3 toont de getrokken lijn de karakteristiek van het MTI-filter 25 voor een bepaalde waarde van de doelwitsnelheid v en de herhalings- m frequentie fCD_. De filterkarakteristiek kan op een bekende wijze γΚγ worden gemodifieerd door een aantal filters in cascade te verbinden, waarbij elk filter een constructie heeft, zoals in fig.2 is aangegeven, waardoor een steilere overgang tussen de doorlaat- en 30 blokkeerband kan worden verkregen.

Bij de signaalverwerking in het ontvanggedeelte en in het MTI-filter wordt vooraf een coherente detectie van de binnenkomende echosignalen verondersteld d.w.z. een fasegelijkheid tussen de draaggolffrequente signalen van de zendpulsen en de signalen, die 35 in het ontvanggedeelte worden opgewekt. Dit kan geschieden op een 8020151 I ; - 6 - wijze als aangegeven in het blokschema volgens fig.4, waarin het zendgedeelte S meer gedetailleerd is aangegeven. Een kristal CR wekt een bepaald gekozen hoogfrequent signaal met de frequentie fv* , b.v. 100 MHz op. Het kristal CR is verbonden met een regel-i 5 ; bare coherente-frequentievermenigvuldiger FM b.v. een VCO (spannings- bstuurde oscillator) voor het opwekken van de M gepulseerde signalen met de draaggolffrequenties m.fj^ (m = 1, 2 ... M) welke signalen aan een menginrichting B2 worden toegevoerd, en de M signalen met de draaggolffrequenties k.f, die gedurende het luisterinter-10 val naar de menginrichting B1 worden overgedragen. De frequentie vermenigvuldiger wordt door de besturingseenheid SE zodanig bestuurd, dat de frequentie van het uit het kristal CR verkregen signaal met bepaalde factoren 1, 2, ... M wordt vermenigvuldigd.

Be vermenigvuldiger bevat voorts een fasevergrendelde lus, die de 15 fasepositie van een signaal met de frequentie m.fp zodanig regelt, ' dat deze positie elke keer, dat de vermenigvuldiger op deze fre quentie wordt vergrendeld, dezelfde is.

Zoals uit fig.1 blijkt, berekent de signaalverwerkingseen- heid de doelwitafstand R en de doelwitsnelheid v b.v. door vorming m 20 van het verschil van twee opeenvolgende doelwitafstandswaarden. De overeenkomstige signalen worden toegevoerd aan de besturingseenheid SE, welke een waarde van de herhalingsfrequentie fpRF berekent overeenkomstig de relatie f= 2fv>/ .v / en voor een bepaalde FRr c m n+1/2 waarde n (b.v. n = 1). De berekende waarde van fpRR dient tegelij-25 kertijd te voldoen aan de relaties (1), (2) en (3) in de bovenge noemde Zweedse octrooiaanvrage. Indien niet aan deze voorwaarden kan worden voldaan, wordt de volgende lagere waarde van fpRp gekozen (d.w.z. overeenkomstig het voorbeeld n = 2, 3, enz.) totdat wel aan de voorwaarden wordt voldaan. Dientengevolge wordt een bepaalde 30 waarde van het aantal M van de draaggolffrequenties m.f*>, k.fj^ verkregen en levert de besturingseenheid signalen met M spanningsniveaus synchroon met de gekozen pulsherhalingsfrequentie fpRR.

De M spanningsniveaus worden door de regelbare coherente frequentie-vermenigvuldiger FM ontvangen waarbij een grove instelling van de 35 gekozen frequenties M plaats vindt. Daarna vindt een fijninstelling 8020159 j I - 7 - van de frequentie van de vermenigvuldigde signalen plaats om een fasegelijkheid tussen een vermenigvuldigd signaal en het daarop volgende signaal te verkrijgen, zoals boven is toegelicht.

8020159

Claims

j - 8 - ' Conclusie : i ’ . JüHÏ-fliter ten gebruike in de ontvangeenheid van een volg-radarstelsel waarvan de zendeenheid radarpulsen met een bepaalde i , pulsherhalingsfrequentie fpRp en onderling verschillende draaggolf- ! frequenties in serie uitzendt, waarbij elke reeks M onderling ver- 5 schillende draaggolffrequenties bevat en waarbij elke reeks pulsen periodiek wordt herhaald met een bepaalde herhalingsfrequentie fppp in afhankelijkheid van de afstand R van het doelwit, dat met het radarstelsel dient te worden gevolgd, waarbij een menginrich-ting en een lokale oscillator aanwezig zijn voor het ontvangen van 10 de echopulsen, die door het doelwit worden gereflecteerd,en voor een coherente detectie op elk moment van de ontvangen frequentie van de echopulsen, gekenmerkt door tenminste één digitaal filter, een zogenaamd MTÏ-filter (F), dat via een analoog-digitaalomzetter CAD) met de menginrichting (B) is verbonden, welk filter bestaat .15 uit een aantal in serie verbonden vertragingslijnen (DL1 - DLN), elk met een vertraging l/fpRp en overeenkomende met een aantal (N) beschikbare draaggolffrequenties (f^, f^, ... f^) bij uitzenden, waarbij de ingang van het filter direct is verbonden met een regelbare schakelinrichting (VX) om de uitgang van de vertragings-20 lijn M (OLM] met de tweede ingang van de differentiator in afhanke lijkheid van het gekozen aantal CM] van frequenties in een puls-reeks te verbinden. S 0 2 0 1 5 9 < ‘9- VO 1911 Nieuwe conclusie. MTI-filter ten gebruike in de ontvangeenheid van een volgradarstelsel waarvan de zendeenheid radarpulsen met een bepaalde pulsherhalingsfre-quentie en onderling verschillende draaggolffrequenties in serie uitzendt, waarbij elke reeks M onderling verschillende draaggolffrequen-5 ties bevat en waarbij elke reeks pulsen periodiek worden herhaald met een bepaalde herhalings frequent ie f^^in anhankelijkheid van de afstand R van het doelwit, dat met het radarstelsel dient te worden gevolgd, waarbij een menginrichting (BL) en een lokale oscillator (LO) aanwezig zijn voor het ontvangen van de echopulsen, die door het doelwit worden 10 gereflecteerd en voor een coherente detectie op elk moment van de ontvangen frequentie van de echopulsen, gekenmerkt door tenminste êên digitaal filter, een zogenaamd MTI-filter (F), dat via een analoog-digitaalomzetter (AD) met de menginrichting (BL) is verbonden, welk filter bestaat uit een aantal in serie verbonden vertragingslijnen (DL1 - DLN), elk met een 15 vertraging 1/fpRF en overeenkomende met een aantal (N) beschikbare draaggolffrequenties (f.j, f2,......f ) bij uitzenden, waarbij de ingang van het filter direct is verbonden met een eerste ingang van een differentiator (SK) waarvan de tweede ingang is verbonden met een regelbare schakel-inrichting (VX) om de uitgang van de vertragingslijn M (DLM) met de 20 tweede ingang van de differentiator in afhankelijkheid van het gekozen aantal (M) van frequenties in een pulsreëks te verbinden. 8020159