NO156343B

NO156343B - Fremgangsmaate og innretning for undertrykning av interferenssignaler, som fremkommer fra et antall n stoeykilder anbragt ved forskjellige steder.

Info

Publication number: NO156343B
Application number: NO813465A
Authority: NO
Inventors: Einac Van Meurs
Original assignee: Hollandse Signaalapparaten Bv
Priority date: 1980-10-17
Filing date: 1981-10-14
Publication date: 1987-05-25
Also published as: AU7621781A; AU541554B2; JPH0153432B2; EP0050384A1; EP0050384B1; NL8005725A; NO813465L; DE3174721D1; NO156343C; CA1161931A; JPS5796278A

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en fremgangsmåte for undertrykning av interferenssignaler, som fremkommer fra et antall n støykilder, anbragt ved forskjellige steder, av den art som angitt i innledningen til krav 1. Oppfinnelsen angår dessuten pulsradarinnretninger av den art som angitt i innledningen til krav 2 anvendt for utførelse av nevnte fremgangsmåte.

En slik metode og en lignende pulsradarinnretning utstyrt med en digital sidelobstryker er kjent fra en artikkel i "IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems", vol. AES-14, nr. 1, januar 1978, side 165-171, "A digital open-loop adaptive Processor", av Frank F. Kretschmer Jr. and Bernard L. Lewis og US patent nr. 4 086 592 beskriver en digital sidelobstryker for tilfellet når n = 1, dvs. enheten er egnet for stryking av interferenssignaler som fremkommer fra en interferens-kilde og mottageren har derfor en hjelpekanal, i nevnte US patent er det dessuten nevnt at en annulerer ikke kan bli brukt i en parallell sammenstilling i tilfeller hvor n er større enn 1. For å stryke interferenssignalene fra n kilder blir den ønskede interferensstrykingen tilveiebragt ved anvendelse av den siste strykeren i en kaskadesammenstilling, som beskrevet i US patent nr. 4 222 051. Ved en slik kaskadesammenstilling blir imidlertid strykingen av interferenssignalene sterkt avhengig av faseforholdene mellom signalene fra en og samme interferenskilde i forskjellige kanaler (primær og hjelpekanaler) til mottageren. Foreliggende oppfinnelse har som formål å redusere betraktelig denne fase-avhengigheten for derved å øke interferensstrykingen.

Dette blir tilveiebragt ved hjelp av en fremgangsmåte samt innretning av den innledningsvis nevnte art hvis karakteris-tiske trekk fremgår av henholdsvis krav 1 og 2.

Ytterligere trekk ved oppfinnelsen fremgår av underkravene.

Foreliggende oppfinnelse innbefatter bruk av en parallell sammenstilling som ikke har ulempene med en kaskadeoppset-ting. vekten W1 ,, W2 _, .... W n bestemt ved denne metoden er lik de tilveiebragte i den analoge sidelobstrykingen etter utfellingsprosessen. Den analoge sidelobstrykingen er beskrevet i US patent nr. 3 202 990. Avgjørelsesprosessen viser seg imidlertid å være svært avhengig av faseforholdene mellom signalene til en og samme interferenskilde i mottageren. Utfellingsprosessen kunne derfor bli utvidet betraktelig,

mens graden av interferensstryking kunne forbli fjernt fra dens optimale verdi.

Ved tilfellet når n = 1 viser det seg at den her anvendte metoden er lik den beskrevne i den tidligere nevnte artikkelen i "IEEE Transactions on Aerospace and Electronic Systems".

Den foretrukne utførelsesform av en pulsradarinnretning egnet for anvendelse av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen vil være avhengig av n. For n = 1 eller 2, er en maskinvarerealisering ventet å bli foretrukket, mens derimot for større n verdier vil pulsradarinnretningen inneholde en programmerbar signal-prosessor for å utføre behandlingstrinnet ved fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

Oppfinnelsen skal nå beskrives med henvisning til medfølgende tegninger, hvor: fig. 1 viser et blokkdiagram av operasjonsprinsippene ved pulsradarinnretningen for stryking av interferenssignaler som fremkommer fra et antall n kilder i samsvar med oppfinnelsen. Fig. 2 viser et nærmere detaljert blokkdiagram av digetalside-lobestrykeren for tilfellet når n=l. Fig. 3 viser et nærmere detaljert blokkdiagram av en slik digetalsidelobstryker for tilfellet når n=2.

Like deler på figurene er betegnet med samme henvisningstall.

På fig. 1 er mottageren til en pulsradarinnretning betegnet med henvisningstallet 1. Mottageren 1 innbefatter en hovedkanal 2 og n hjelpekanaler 3a, 3b, ..., 3n. Både hoved-

og hjelpekanalene er egnet for mottagelse, mellomfrekvensdetektering sampling og digitalisering av målretursignaler og interferenssignaler som fremkommer fra et maksimal antall n kilder. Antall hjelpekanaler bestemmer det maksimale antallet med interferenskilder, til hvilke interferenssignalene kan bli strøket. Hovedkanalen innbefatter en antenne rettet mot målet. Denne antennen mottar i sidelobsignalene fra inter-

ferenskilder med avstand fra målretursignalene (E<1>) i hoved-

3 m

loben. Målretursignalene behandlet i hovedkanalen og interferenssignalene er i fellesskap betegnet med E^. n-hjelpe-kanalen innbefatter generelt rundstrålende antenner. Mål-returene behandlet i disse kanalene og interferenssignalene er i fellesskap betegnet med E^, , ..., En. Ved både hovedkanalen og hver av hjelpekanalene er det anvendt en kvadraturdetektor, som er en kombinasjon av tofasefølsomme

detektorer benyttet for å detektere signalene, behandlet i kanalene, med en felles faseforskyvning på 90°. På denne måten er reelle og imaginære komponenter av signalene E^, E^, E2, ..., En tilveiebrakt. Disse komponentene blir i alminne-lighet samplet og digitalisert ved hjelp av A/D-omformere i hver av kanalene. Signalene E^., hvor k=m, 1, 2, ..., n,

fra kanalene 2, 3a, 3b, ..., 3n er således sammensatt av to digitaliserte signaler: Re(Ek) og Im(Ek), pr. sampel.

Pulsradarinnretningen inneholder første innretning for å bestemme fra signalene E^, E^, E^, ..., ER mengdene tilsvarende verdiene E*E . EXE . EXE; EXE.. , EXE. , EXE.. ; EXE-, im z m nm j. j. z i n x j. z E<X>E„, ..., E<X>E„; EXE , EXE , ..., EXE . Disse innret-22 n z ± n z n nn

ningene er sammensatt av en logisk enhet 4. Hver av ovenfor nevnte mengder er sammensatt av to numeriske verdier, som re-presenterer reelle og imaginære komponenter. Mengdene E.E.

innbefatter således tallene

Re (ExE..)=Re (E^ .Re (E_.) +Im(E^) .Im(E_.) og

Im(E<X>E.)=Re(E.).Im(E.)-Im(E.).Re(E.) for i=l,2, ..., n og

i j i ] i j

j=m, 1,2, ..., n.

Pulsradarinnretningen innbefatter også andre innretninger

for å finne gjennomsnitten av mengdene EXE , EXE , ..., EXE ;

3J 1 m 2 m n m E1E1' E2E1' ••" EnEl; E1E2' E2E2' EnE2; ElEn'

E<X>E , ..., E<X>E over flere sampler til verdiene

2 n n n ^

E.E , E-E , E E : E.E.., E E. , E E ; E.E-, E-E-,

1 m 2 m n m 1 1 2 1 n 1 1 2' 2 2' '

EXE„; ; EXE , EXE , EXE Disse innretningene er

n 2 1 n 2 n nn.

sammensatt av gjennomsnittsberegningskretsen 5. Også ved denne kretsen blir reelle og imaginære komponenter av E^E^ gjennomsnittlig adskilt. Mengden „a„ er således sammensatt

EiEj

av to digitale numeriske verdier Re(E*E } og Im(E<*>E.).

Pulsradarinnretningen innbefatter dessuten en tredje innretning for å bestemme verdiene W^, W2, ...., W fra matriseligningen:

Denne tredje innretningen er sammensatt av andre logiske enhet 6, hvor reelle og imaginære komponenter , hvor i=l, 2, ..., n, blir bestemt separat. Spaltingen i reelle og imaginære komponenter gjør at matrisen ovenfor kan bli skrevet som:

Denne matriseligningen kan bli løst på kjent måte. Den logiske enheten 6 tilfører W^-signaler, som består av to komponenter Re(W±) og Im(Wi).

Pulsradarinnretningene innbefatter dessuten en fjerde innretning for å bestemme fra signalene E^, E^, E^, ..., En forsinket over den totale behandlingstiden av ovenfor nevnte trinn, og fra vekene W , W , ..., W , målretursignalene E'=E -W E -W E -

JL ^ n iti m J, i Ct £1 •••-wnEn' behandlet i hovedkanalen. Den fjerde innretningen er sammensatt av en tredje logiske enhet 7. Den logiske enheten 7 består av multiplikatorer 8a, 8b;...., 8n, en adderer 9 og en subtraherer 10. Den logiske enheten 7 blir tilført signaler, på betingelse av at disse signalene forsinket over en tid T tilsvarende tiden nødvendig for å bestemme W^, ,

.... W ut fra E m , E,, E-, ..., E . Pulsradarinnretningen

' n m 1 2 n

innbefatter dessuten forsinkelseselementene lia, 11b, ..., lin og 12, hver bestående av to deler, nemlig for reell og imaginære komponenter av signalet tilført forsinkelsesele-mentet. Multiplikatorne 8a, 8b, ..., 8n bestemmer produktene W^E^, i=l,2,....,n. Mengdene W^E^ består igjen av to numeriske verdier Re(W^E ) og ImCW^E^).

n

Adderer 9 bestemmer verdien .?nW, E. ; denne sumverdien består

i=l k k

av to nummeriske verdier :

Subtrahereren 10 tilveiebringer til slutt verdien

som består av de nummeriske verdiene Re(Em')

og Im(E').

3 m

Ovenfor nevnte første, andre, tredje og fjerde innretning danner sammen den digetale sidelobestrykeren.

Kretsen vist på fig. 1 er skjematisk praktisk nyttig kun for små n-verdier, spesielt når n=l eller 2. For disse to til-fellene er digetalsidelobstrykeren vist i nærmere detalje på figurene 2 og 3.

På fig. 2 består den logiske enheten 4 av multiplikatorene 13 til 18, adderer 19 og 20 og subtrahereren 21. Disse kretsene, forbundet som vist, tilfører følgende utgangssigna-ler:

Disse signalene blir tilført gjennomsnittsberegningskretsen 5, som innbefatter for hvert tilført signal en adderer 22 og et register 23. Iterativ addisjon ved sampelfrekvensen tilveiebringer, bortsett fra en skaleringsfaktor, gjennomsnittsver-dien for signalene tilført i løpet av en viss tidsperiode. Behandlingen av skaleringsfaktoren forekommer med utløsningen av register 23. Gjennomsnittsverdiene rg(exE ) Im(ExE )

lm' lm

og II^ blir tilført den logiske enheten 6. Denne enheten har to dividerere, 24 og 25, forbundet som vist på figuren. Dividererne tilføres signalene:

disse signalene blir tilført den logiske enheten 7. Den logiske enheten 7 innbefatter fire multiplikatorer, 26-29, en adderer 30 og subtraherere 31, 32 og 33. Disse kretsene forbundet som vist på figuren. Den logiske enheten 7 blir også tilført signalene Re(Em)y, Im(Em)v, Re(E1)y og Im(E1)v. Dette er signaler tilført den logiske enheten 4 etter at de har blitt forsinket over en tid tilsvarende behandlingstiden for disse signalene i den logiske enheten 4, gjennomsnittsberegningskretsen 5 og en logisk enhet 6. Utgangssignalene til den logiske enheten 7 er:

Fig. 3 viser den digitale sidelobstrykeren i nærmere detaljer for tilfellet når n = 2. Den logiske enheten 4 mottar her signaler Re(Em), ImfE^), Re(E^), Im(E1), Re(E2) og Im(E ) .

Den logiske enheten 4 innbefatter multiplikatorene 34-49, addererne 50-54 og subtrahererne 55-57, forbundet som vist på figuren.

Utgangssignalene til den logiske enheten 4 er:

Disse signalene blir tilført gjennomsnittsberegningskretsen 5. Kretsen 5 innbefatter igjen for hvert tilført signal en adderer 58 og en register 59, hvis funksjon er lignende de til elementene 22 og 23 på fig. 2. Utgangssignalene til gjennomsnittsberegningskretsen 5 er: Re(ExE ) im(EXE ) lm' lm'

Disse signalene blir tilført den logiske enheten 6. Enheten 6 innbefatter multiplikatorene 60-74, kombineringskretsene 75-79 og dividererne 80-83, forbundet som vist på figuren. Utgangssignalene til den logiske enheten 6 er:

Disse signalene blir tilført den logiske enheten 7. Enheten 7 innbefatter multiplikatorne 84-91, addererne 92-95 og subtrahererne 96-99, forbundet som vist på figuren. Den logiske enheten 7 blir også tilført signalene Re(E )T7, Im(E )T7, mv mV Re(E1)v, Im(E )v, Re(E2)y og Im(E2)v. Dette er signaler til-ført den logiske enheten 4 etter at de har blitt forsinket over en tid tilsvarende behandlingstiden til disse signalene i den logiske enheten 4, gjennomsnittsberegningskretsen 5 og den logiske enheten 6. Utgangssignalene til den logiske enheten 7 er nå:

I tilfelle hvor n er større enn 2 er det foretrukket å erstatte de logiske enhetene 4, 6 og 7 av en programmerbar signalpro-sessor for utførelse av prosesstrinnet til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen under styring av et egnet program.

Dette programmet vil naturligvis bli skrevet på den samme matematiske basisen som den ved den beskrevne maskin var.

Resultatet ved fremgangsmåten her beskrevet er slik at den tilveiebrakte interferensstrykningen er sterkt uavhengig av faseforholdene mellom signalene til samme interferenskilde i forskjellige kanaler.

Rundstrålende antenner er benyttet i hjelpekanalene. Skulle disse antennene bli erstattet av retningsantenner, som hver av dem skulle bli rettet mot en interferenskilde ville en ennå bedre interferensstrykning og en enda større uavhengighet av faseforholdene bli tilveiebrakt.

Claims

1. Fremgangsmåte for undertrykning av interf erenssignaler, som fremkommer fra et antall støykilder, n, anbrakt ved forskjellige steder, i løpet av mottagelsen av målretursignaler i en pulsradarinnretnings mottager, hvorved mottageren innbefatter en hovedantenne og en hovedkanal egnet for mottagelse, mellomfrekvensdetektering, sampling og digitalisering av signaler Em, hvilke signaler er sammensatt av målretursignaler Ejjj og interf erenssignaler, og et antall n hjelpeantenner og hjelpekanaler (3a,...,3 ) egnet for mottagelse, mellomfrekvensdetektering, sampling og digitalisering av signaler E^ E^,— iE^, hvilke signaler er sammensatt av målretursignaler og interferenssignaler, idet hoved- og hjelpeantennene er anbrakt på forskjellige steder, karakterisert ved at fremgangsmåten består av trinnene: (a) bestemmelse ut fra en innretning (4) signalene mottatt ved hoved-og hjelpekanalene og som har verdiene Em, E±, E2, En de respektive størrelser som tilsvarer verdiene E<*>ETn, (b) gjennomsnittsberegning av nevnte verdier ved en inn retning (5) over flere sampler til verdiene (c) løsing av matriseligningen veden innretning (6) med henblikk på vektene W]_, W2, ..., Wn: (d) bestemmelse ut fra en innretning (7) signalene mottatt fra hoved-og hjelpekanalene: og forsinket over den totale behandlingstiden for trinnene (a), (b) og (c)^ og ut fra vektene W-^, V^, • .., Wn målretursignalene Em uttrykt ved hjelp av verdiene Em=Ern-W1E1-W2E2-• • • -wnEn hvor e£, med k= 1, 2, ..., n er den komplekskonjugerte for E^ og n^.2.

2. Pulsradarinnretning for undertrykning av interferenssignaler, fremkommet av et antall støykilder,n,anbrakt ved forskjellige steder, i løpet av mottagelsen av målretursignaler i pulsradar-innretningens mottager, hvilken mottager innbefatter en hovedantenne og en hovedkanal egnet for mottagelse, mellomfrekvensdetektering, sampling og digitalisering av signaler, hvilke signaler er sammensatt av målretursignaler og interferenssignaler, og et antall n hjelpeantenner og hjelpekanaler egnet for mottagelse, mellomfrekvensdetektering, sampling og digitalisering av signaler, hvilke signaler er sammensatt av målretursignaler og interferenssignaler, idet hoved- og hjelpeantenner er anbrakt ved forskjellige steder, karakterisert ved at pulsradarinnretningen innbefatter: en første innretning (4) fora bestemme ut fra signalene mottatt ved hoved- og hjelpekanalene og som har verdiene Em, E±, E2, • ••, En, de respektive størrelser som tilsvarer verdiene E*Em, E2Em, ..., E<*>Em; E1<E>1' <E>2<E>1' •••» EnEl' E1E2' E2E2' •••» EnE2' ElEn' <E>2<E>n' • • • » EnEn* en an<^re innretning (5) for gjennomsnittsberegning av nevnte verdier over flere sampler til verdiene : ..., EnE2;" • • • f" EiEn' E2En' •••» EnEn* en tredje innretning (6) for løsing av matriseligningen med henblikk på vektene W-^, V^, •••/ Wn: og en fjerde innretning (7) for å bestemme ut fra signalene mottatt ved hoved- og hjelpekanalene og forsinket over den totale behandlingstiden til nevnte trinn, og ut fra vektene , W2, Wn målretursignalene angitt med verdiene E ^ =Ern-W1E1-W2E2-. • .-WnEn hvor E*, med k= 1, 2, ..., n er den komplekskonjugerte for E^ og n>. 2.

3. Pulsradarinnretning ifølge krav 2, karakterisert ved at den første innretningen består av en første logisk enhet for å bestemme ut fra verdiene til de reelle og imaginære komponenter av. inngangssignalene med verdiene Em, E±, <E>2» • En verdiene for de reelle og imaginære komponentene av utgangssignalene med verdiene

4. Pulsradarinnretning ifølge krav 2, karakterisert ved at den andre innretning (5) innbefatter for hver av verdiene til de reelle og imaginære komponentene av utgangssignalene fra den første innretningen en gjen-nomsnittsberegnende krets for gjennomsnittsberegning av verdiene for de tilførte signaler over flere sampler.

5. Pulsradarinnretning ifølge krav 2, karakterisert ved at den tredje innretning er sammensatt av en andre logisk enhet for bestemmelse ut fra verdiene for de reelle og imaginære komponentene av utgangssignalene fra den andre innretningen verdiene for de reelle og imaginære komponentene .av vektene W±, W2, • Wn.

6. Pulsradarinnretning ifølge krav 2, karakterisert ved at pulsradarinnretningen innbefatter for hver av de reelle og imaginære komponentene av signalene mottatt ved hoved- og hjelpekanalene et forsinkelseselement (11 a, , lln; 12) hvis forsinkelsestid korresponderer med behandlingstiden til nevnte signaler i første, andre og tredje innretning og at den fjerde irurretningen (7) er sammensatt av en tredje logiske enhet for å bestemme ut fra verdiene for utgangssignalene fra forsinkelseselementene og den tredje innretningen verdiene for de reelle og imaginære komponentene av signalet med verdien Em'.