DE1962251B2 - Signalverarbeitungsschaltung zum Nachweis bestimmter Signale innerhalb eines Signalflusses, insbesondere zur Verarbeitung von Radar-Echosignalen - Google Patents
Signalverarbeitungsschaltung zum Nachweis bestimmter Signale innerhalb eines Signalflusses, insbesondere zur Verarbeitung von Radar-EchosignalenInfo
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Description
Die Erfindung bezieht sich auf eine Signalverarbeitungsschaltung zum Nachweis bestimmter Signale
innerhalb eines Signalflusses, welcher die nachzuweisenden Signale neben Rauschsignalen zeitlich und frequenzabhängig veränderlicher Stärke enthält, mit einer
auf die nachzuweisenden Signale ansprechenden Detektorschaltung, mit dieser vorgeschalteten Filtern zum
Ausfiltern der Rauschsignale und mit Einrichtungen zum Ändern der Bandbreite des Signalwegs zu der
Detektorschaltung abhängig von Stärke und Frequenz der Rauschsignale, insbesondere zur Verarbeitung von
Radar-Echosignalen.
ίο In Radarsystemen, weiche ein sich über den Boden
bewegendes Zielobjekt erfassen oder verfolgen sollen, tritt im Radarecho sowohl von dem Gelände reflektierte
Energie als auch von dem interessierenden Zielobjekt reflektierte Energie auf. Vom Gelände reflektierte
Energie, welche durch Reflektion an natürlichen Gegenständen, wie Bäumen, Laub, Felsen, Hügeln oder
dergleichen oder von künstlichen Objekten, wie Gebäuden oder dergleichen, herrühren kann, stellt einen
Signalanteil dar, welcher Signale aufgrund des interes
sierenden Zieles zu überdecken droht und als Boden
rauschecho bezeichnet wird. Bei Anwendung auf See wird das Rauschecho durch Zurückstreuung von der
Meeresoberfläche verursacht Der Rauschpegel kann dabei von einer Reihe von Faktoren, beispielsweise von
der Größe der Auflösung des Radargerätes, von der Rauhigkeit oder Bewegtheit des Geländes bzw. der
Meeresoberfläche, von der Stärke der Belaubung oder von dem Einfallwinkel des Radar-Abtaststrahles relativ
zum Gelände, abhängig sein. Zusätzlich zu Veränderun
gen des Rauschpegels kann auch die Verteilung der
. Rauschleistung innerhalb der Doppelfrequenz, d. h. das
Spektrum der Rauschsignale, beträchtlich schwanken. Bestrahlt ein Radargerät den Boden von einer
stillstehenden Antenne aus und herrscht Windstille, so
ist das Rauschspektrum in seiner Doppelfrequenz eng
begrenzt und die Breite des Spektrums ist nur durch kleine Instabilitäten innerhalb des Radarsystems bestimmt Es gibt jedoch eine Reihe von Einflußgrößen,
welche dieses Spektrum beträchtlich verbreitern kön
nen, insbesondere der Wind, welcher eine Bewegung
der Zweige und Blätter oder auf See einen verstärkten Wellengang herbeiführt, ferner eine Drehung der
Radarantenne an einem festen Orte oder eine translatorische Bewegung der Radarantenne, wie dies
der Fall ist, wenn die Antenne an einem Flugzeug oder
einem Schiff angeordnet ist
Die starke Veränderlichkeit der Eigenschaften des Rauschspektrums bereitet bei Doppler-Radarsystemen
Schwierigkeiten, da die Amplitude der Rauschsignale,
welche von der Radar-Signalverarbeitungsschaltung
durchgelassen werden, in hohem Maße schwanken und in bestimmten Fällen zu einer hohen Quote von
Fehlauslösungen führen, bei welchen ein Rauschecho fehlerhaft als echtes Ziel interpretiert wird.
Bei Signalverarbeitungsschaltungen der eingangs angegebenen, aus der US-Patentschrift 3149 333
bekannten Art hat man versucht, die Rauschsignale abhängig von ihrem Auftreten im Frequenzband in der
Weise auszufiltern, daß je Bereichskanal einer mit
mehreren Kanälen ausgerüsteten Radaranlage eine
Filterreihe vorgesehen war, deren einzelne Filter je nach dem Ergebnis einer Mittelwertbildung aus den
Rauschsignalanteilen in den einzelnen Bereichskanälen zu- oder abgeschaltet werden, so daß insgesamt das
Durchlaßband der Filteranordnung jedes Kanals abhängig von dem Rauschsignalzustand der Echosignale
verändert wird.
Nachteilig ist bei dieser bekannten Schaltung, daß für
eine Veränderung des Durchlaßbandes der Filteranordnung jedes Kanals in weiteren Grenzen und auch bei
einer nur groben Abstufung ein außerordentlich großer Schaltungsaufwand erforderlich ist und die Kosten des
Schaltungsaufbaus wegen der erforderlichen Justierung
unannehmbar sind.
Aus der deutschen Patentschrift 9 77 423 ist es bekannt, je Entfernungsbereichskanal eines Doppel-Ratdargerätes
Hochpaßfilter unveränderlicher Grenzfniquenz
vorzusehen, wodurch sich eine einfachere Schaltung ergibt, jedoch der Nachteil in Kauf
genommen werden muß, daß bei einer Einstellung der Hochpaßfilter derart, daß in allen Betriebszuständen
Rauschechos ausgefilte rt werden, ein beträchtlicher Teil
des Frequenzbandes für den Nachweis von bewegten Zielen verloren geht
Schließlich ist es aus der US-Patentschrift 31 40486
bekannt, der in einem Bereichskanal angeordneten FiKerreihe einer mit mehreren Entfernungsbereichskanälen
ausgerüsteten Radaranlage Schwelle.iwertschaltungen nachzuschalten, deren Amplituden-Schwellenwert
abhängig von dem Ergebnis einer Mittelwertbildung aus den Ausgangssignalen der Filter der
Filterreihe verändert wird. Auch hier ist ein beträchtlicher Schaltungsaufwand erforderlich und die für den
Nachweis interessierender Signale ausgenützte Bandbreite wird in nachteiliger Weise eingeschränkt
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, eine Signalverarbeitungsschaltung der eingangs angegebenen
Art in der Weise auszubilden, daß die nachzuweisenden Signale von den Rauschsignalen bei
verhältnismäßig geringem Schaltungsaufwand auch dann optimal getrennt werden können, wenn die
Rauschsignale bezüglich Amplitude und spektraler Lage stark veränderlich sind, derart, daß Fehlauslösungen
vermieden werden.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst,
daß Hochpaß-Filter mit regelbarer Grenzfrequenz und
zwei Signalausgängen vorgesehen sind, von denen einer an die Detektorschaltung angeschlossen ist, während
der andere mit einer Regelschaltung verbunden ist, welche in Abhängigkeit von der spektralen Verteilung
der Amplitude der Rauschsignale automatisch die Grenzfrequenz der Filter derart verstellt, daß mit
zunehmender Bandbreite der Rauschsignale die genannte Grenzfrequenz angehoben wird.
Der an die Detektorschaltung angeschlossene Signalausgang ist Bestandteil eines Zielecho-Nachweiskanals.
Dieser spricht auf bewegte Ziele an und erregt geeignete Zielanzeigegeräte. Der Nachweis von Zielechosignalen
ist dabei besonders gut, da erfindungsgemäß eine optimale Unterdrückung des Bodenrauschechos
vorgenommen wird. Eine Kenntnis der zu erwartenden Rauschspektren ist im Gegensatz zu
bekannten Systemen bei dem erfindungsgemäßen System nicht notwendig, da hier ein zulässiger
Ausgangspegel der Rauschsignale während der Veränderung ihres Spektrums aufrecht erhalten wkd.
Das Bodenrauschecho kann als instationäre Störung ungleichförmiger Spektralverteilung bezeichnet werden,
d.h. als eine Störung mit nicht konstanter Verteilung und einer veränderlichen Energie je
Bandbreiteneinheit, welche in ihrer spektralen Dichte im allgemeinen mit steigender Doppelfrcquenz monoton
abfällt Die Erfindung ist ganz allgemein beim Nachweis von interessierenden Signalen in Gegenwart
eines solchen störenden Hintergrundes oder anderer, nicht stationären Störungen mit unterschiedlicher,
ungleichförmiger Spektraiverteilung von großem Wert Demgemäß ist die Erfindung nicht auf Radar-Signalverarbeitungssysteme
beschränkt Nichtstationäre Störungen ungleichförmiger Spektralverteiiung treten beispielsweise
auch bei Sonar-Nachweiseinrichtungen, beim Nachweis von akustischen Signalen oder Infrarot-Signalen,
bei Systemen zur Verarbeitung elektro-optischer Signale oder seismologischer Signale und
dergleichen auf, und die Erfindung kann in solchen
ίο Systemen eingesetzt werden, um eine optimale Störsignalauslösung
zu erzielen und die Zahl der Fehlnachweise zu verringern, wobei eine minimale Einbuße an
Nachweiswahrscheinlichkeit bezüglich der interessierenden Signale erzielt wird.
Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.
Im folgenden wird die Erfindung durch die Beschreibung von Ausführungsbeispielen unter Bezugnahme auf
die Zeichnungen näher erläutert In den Zeichnungen
stellt dar
Fig. 1 ein Diagramm der Spektralverteilungen charakteristischer Bodenrauschecho-Signale und Zielecho-Signale
zur Erläuterung der Erfindung,
F i g. 2 ein Blockschaltbild eines Radar-Signalverarbeitungssystems nach der Erfindung,
F i g. 2 ein Blockschaltbild eines Radar-Signalverarbeitungssystems nach der Erfindung,
F i g. 3 eine Blockschaltbild eines in dem erfindungsgemäßen System verwendeten, elektronisch veränderbaren
Filternetzwerkes,
Fig.4 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
Fig.4 ein Blockschaltbild einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
F i g. 5 ein Diagramm zur Darstellung der Filterkennlinie der Schaltung nach F i g. 4 und
F i g. 6 ein Blockschaltbild einer weiteren Ausführungsform der Erfindung.
Bevor die verschiedenen Ausführungsbeispiele der Erfindung näher betrachtet werden, erscheint es
zweckmäßig, die Spektren charakteristischer Bodenrauschechos und Zielechos zu betrachten, wie sie in
F i g. 1 dargestellt sind, um die neuartige Signalverarbeitungsweise
besser zu verstehen, bei welcher eine Unterdrückung von zeitlich veränderlichen Rauschsignalen
erreicht wird. Die Spektral-UmhüUungskurven 5, 6 und 7 nach F i g. 1 haben eine Gestalt wie sie
charakteristischerweise durch vom Wind bewegte Bäume bei unterschiedlichen Windstärken verursacht
wird. Das Spektrum 5 verhältnismäßig geringer Bandbreite wird durch die Bewegung der Bäume bei
niedrigen Windgeschwindigkeiten erzeugt, während die zunehmend breiteren Spektren 6 und 7 durch die
Bewegung der Bäume bei höheren Windgeschwindigkeiten hervorgebracht werden. Die Spektren zweier
bewegter Ziele sind durch die Umhüllenden 8 und 9 wiedergegeben. Man sieht daß die Amplif jde der vom
Zielecho herrührenden Umhüllenden im wesentlichen kleiner als die Amplitude der vom Rauschecho
herrührenden Umhüllenden ist und daß die dem Zielecho entsprechende Umhüllende 8 bereits im
wesentlichen innerhalb der Spektralkurve 7 des Rauschechos liegt Man erkennt, daß Zielobjekte, die
sich mit einer bestimmten Geschwindigkeit bewegen, unter bestimmten Bedingungen durch das herrschende
Bodenrauschecho überdeckt werden können, so daß solche Zielobjekte ohne Verwendung der hier vorgeschlagenen
Maßnahmen von einem System nicht erfaßt werden könnten, in dem nicht regelbare Filter hoher
Grenzfrequenz eingesetzt werden, um bei starkem Bodenrauschecho eine niedrige Fehlauslösequote zu
erreichen. Aus den nachfolgenden Ausführungen ergibt
sich, daß vorliegend eine optimale Unterscheidung von Zielobjekten gegenüber Rauschsignalen ermöglicht
wird, indem eine dynamische Unterdrückung zeitveränderlicher Rauschsignale erfolgt
In F i g. 2 ist ein Blockschaltbild einer Radar-Signalverarbeitungsschaltung
nach der Erfindung dargestellt. In dieser Schaltung werden die bereits niederfrequenten
Empfangssignale verarbeitet, welche von dem Ausgang einer kontinuierlich strahlenden Radaranlage oder von
dem Ausgang der Tast- und Halte-Schaltung eines Impulsradargerätes abgeleitet sind. Diese niederfrequenten
Empfangssignale entsprechen dem Dopplerecho erfaßter, sich bewegender Zielobjekte. Die
Dopplersignale werden einem Tiefpaßfilter 10 zugeführt dessen Ausgang mit einem elektronisch regelbaren
Hochpaßfilter 12 verbunden ist Letzteres besitzt einen ersten Ausgang im Zuge einer Regelschleife 14
und einen an einen Kanal 16 zum Nachweis von Zielobjekt-Echosignalen angeschlossenen zweiten Ausgang.
Das Tiefpaßfilter 10 besitzt eine Grenzfrequenz, mittels welcher vom Zielobjekt und vom Radargerät
herrührende Störsignalkomponenten ausgeschaltet werden können, die oberhalb des interessierenden
Dopplerfrequenzbandes liegen. Das elektronisch regelbare Hochpaßfilter 12 besitzt eine Grenzfrequenz,
welche in bestimmten Grenzen derart regelbar ist, daß sich entsprechend dem der Erfindung zugrundeliegenden
Gedanken eine besondere Behandlung der Empfangssignale erzielen läßt. Vorzugsweise besitzt der
zweite Ausgang des Filters eine stärker abfallende Kennlinie als der erste Ausgang des Filters, so daß sich
zur Betätigung der Regelschleife zur Unterdrückung des Rauschens eine verhältnismäßig hohe Rauschsignalenergie
ergibt Beide Ausgänge besitzen jeweils eine annähernd gleiche augenblickliche Grenzfrequenz,
welche elektronisch veränderbar ist Die Regelschleife 14 enthält einen Verstärker 18, einen Detektor 20, einen
Rauschsignalrest-Integrator 22 und eine Geberschaltung 24. Ein von dem ersten Ausgang des Filters 12
abnehmbares Signal wird in dem Verstärker 18 verstärkt und in dem Detektor 20 untersucht. Hierauf
gelangt das Signal zu dem Rauschsignalrest-Integrator 22, der vorzugsweise eine Zeitkonstante besitzt, die ein
Vielfaches der Zeitkonstanten des angepaßten Integrators 30 im Zielecho-Signalverarbeitungsweg 16 beträgt,
um zu verhindern, daß das Filter auf ein Zielechosignal abgestimmt wird, wodurch die Wahrscheinlichkeit einer
Erfassung des betreffenden Zieles vermindert würde. Die Schaltung 24 leitet von dem Ausgangssignal des
Integrators 22 ein Signal ab, welches zu dem elektronisch regelbaren Filter 12 rückgekoppelt wird
und welches die Grenzfrequenz des Filters 12 in solchem Sinne verändert daß eine optimale Unterscheidung
zwischen Bodenrauschechosignalen und Zielechosignalen erreicht wird.
Der Zielecho-Signalverarbeitungsweg 16 enthält einen Verstärker 26, einen Detektor 28, einen auf die
Tastzeit abgestimmten Integrator (Time-on-target-Abstimmung),
eine Auslöseschaltung 32 und ein Warngerät 34. Nach Verstärkung und Untersuchung im Verstärker
26 bzw. im Detektor 28 wird das vom zweiten Ausgang des Filters 12 abgenommene Signal von dem abgestimmten
Integrator 30 integriert, wobei der Integrator eine optimale Abstimmung für die Erfassung von
Zielobjekten innerhalb eines bestimmten Geschwindigkeitsbereiches aufweist, welcher einem bestimmten
Bereich von Zielbeobachtungszeiten entspricht. Die Auslöseschaltung 32 wird von oberhalb eines bestimmten
Wertes gelegenen Ausgangssignalen des Integrators betätigt und der Ausgang der Auslöseschaltung
erregt ein geeignetes Warngerät 34, welches beispielsweise ein akustisches Signal oder eine Sichtanzeige
liefert. Das Warngerät kann von Hand zurückgestellt werden, wenn die Warnung zur Kenntnis genommen ist
und die Auslöseschaltung 32 kann selbsthaltend ausgebildet sein, so daß das Warnsignal in Betrieb bis
zur Rückstellung fortdauert Bei einem bestimmten Ausführungsbeispiel kann das elektronisch regelbare
Filter 12 selbst mit ausreichendem Verstärkungsgrad ausgestattet sein, um entweder einen oder beide der
Verstärker 18 bzw. 26 weglassen zu können.
Das elektronische regelbare Hochpaßfilter 12 kann durch eine Vielzahl von Schaltungen verwirklicht
werden. Vorzugsweise handelt es sich jedoch um ein aktives Filternetzwerk, bei welchem eine genaue
Veränderung der Kennlinien durch ein Regelsignal möglich ist Filter dieser Art sind bereits entwickelt
worden. Ein hier verwendbares Filter ist schematisch in F i g. 3 angedeutet und enthält ein aktives Hochpaßfilter
36 sowie eine Gebereinheit 38, welche mit dem Filter 36 verbunden ist und die jeweiligen Eigenschaften des
Filternetzwerkes selektiv steuert Das aktive Filternetzwerk 36 ist im wesentlichen ein aus drei Abschnitten
bestehendes aktives ÄC-Hochpaßfilter mit fünfpoligem
Verhalten der Kennlinie nach Butterworth von 30 db je Frequenzoktave am Ausgang der dritten
Filterstufe und einem dreipoligen Verhalten der
Kennlinie nach Butterworth von 18db je Frequenzoktave
am Ausgang der zweiten Filterstufe. Der Ausgang, dessen Kennlinie das geringere Gefälle
besitzt liegt im Zuge der Regelschleife 14, um für den Betrieb der Regelschleife eine verhältnismäßig hohe
Rauschsignalenergie zur Verfügung zu haben. Die Einheit 38 hat die Form einer Reihe von fünf
angepaßten, elektronisch veränderbaren Widerständen, welche den drei Stufen des Filternetzwerkes 36 so
zugeordnet sind, daß eine genaue Veränderung der Widerstandswerte der angepaßten Widerstandsreihe zu
einer Einstellung der Filtergrenzfrequenz in umgekehrtem linearem Verhältnis zu den Widerstandswerten
führt, ohne daß das grundsätzliche Hochpaßverhalten beeinflußt wird. Die veränderlichen Widerstandselemente
enthalten Kombinationen von photoempfindlichen Widerständen und Lichtquellen, worin Veränderungen
der Lichtintensität, weiche durch Änderungen des erregenden elektrischen Signals verursacht werden,
zu einer entsprechenden Veränderung des jeweiligen Widerstandswertes führen. Das Stellsignal für diese
bevorzugte Form eines Filters bildet ein temperaturstabiler, veränderlicher Strom, der von einer als Stromquelle
dienenden, innerhalb der Schaltung 24 angeordneten Speiseschaltung abgeleitet wird. Der veränderliehe
Strom speist die Lichtquellen der Einheit 38, die ihrerseits auf die photoempfindlichen Widerstände dei
Einheit 38 einwirken, wodurch wiederum die Kennlinier des aktiven Filternetzwerkes 36 verändert werden.
Als Eingang zu dem aktiven Filternetzwerk 36 diener die durch das Tiefpaßfilter gesandten tonfrequenter
Radar-Empfangssignale, während als Eingang zu dei Einheit 38 das von der Schaltung 24 abgeleitete Signa
aus der Regelschleife 14 dient Das aktive Filternetzwerk kann einen Gesamt-Verstärkungsgrad über die
drei Stufen hinweg von 30 db bis 50 db oder darübei
aufweisen, so daß sich ein großer dynamische) Betriebsbereich ergibt und in diesem Falle muß in derr
Ausführungsbeispiel nach Fig.2 nur der äußere
Verstärker 18 vorgesehen sein, um einen entsprechenden Verstärkungsgrad in der Regelschleife 14 mit Bezug
auf den Verstärkungsgrad im gesamten Filternetzwerk vorzusehen, da der Ausgang an der zweiten Stufe des
Filternetzwerkes nicht dieselbe Verstärkung erfährt, wie der Ausgang an der dritten Filterstufe.
Der aktive Filter 12 wird in Abhängigkeit von der Frequenz und/oder der Amplitude der dem Filter
zugeführten Eingangssignale so betätigt, daß sich seine Grenzfrequenz entsprechend verändert, so daß eine
optimale Unterdrückung des Bodenrauschechos erzielt wird und man daher eine optimale Erfassung von
Zielobjekten erreicht. Die Filterkennlinie wird selbsttätig so eingestellt, daß das Verhältnis von Zielobjekt-Echosignal
zu Rausch-Echosignal bei den jeweiligen Rauschechobedingungen so groß wie möglich gehalten
wird. Ist beispielsweise das Spektrum eines bestimmten Rauschechos in seiner Frequenz von dem Spektrum
eines sich bewegenden Zielobjektes getrennt gelegen, so stellt sich die Filterkennlinie selbsttätig so ein, daß
nur jene Frequenzen im Rauschsignalbereich gelöscht werden, so daß sich eine verhältnismäßig breitbandige
Zielobjekterfassung ergibt. Ist andererseits das Spektrum der Rauschsignale so ausgedehnt, daß es nahe an
dem Spektrum der Zielobjekt-Echosignale liegt oder diese teilweise überdeckt, so gleicht sich die Filterkennlinie
zur Löschung des Bodenrausch-Echos diesen neuen Bedingungen an, wobei zwar das Verhältnis von
Zielobjekt-Echosignal zu Rauschecho-Signalrest vermindert wird, jedoch bei den herrschenden Bedingungen
eine optimale Zielerfassung erreicht wird. In ganz bestimmten Fällen, in denen eine außerordentlich
rasche Erhöhung der Spektralbreite der Rauschsignale auftritt, ist eine Übergangszeit der Filterabstimmung zu
beobachten, während welcher die Wahrscheinlichkeit von Fehlauslösungen zunimmt, doch solche Bedingungen
sind in den meisten Betriebsfällen nicht sehr häufig und selbst dann, wenn sie auftreten, ergibt sich nur eine
geringe Häufigkeit von Fehlauslösungen.
Der Zielobjekt-Verarbeitunsweg kann je nach dem für einen bestimmten Anwendungsfall erforderlichen
Aufwand in vielfältiger Weise schaltungsmäßig verwirklicht werden. Beispielsweise zeigt F i g. 4 eine Einrichtung
zum Nachweis von Zielobjektsignalen, welche eine optimale Erfassung über einen weiteren Bereich zu
erwartender Zielobjektgeschwindigkeiten ergibt, als dies bei der Ausführungsform nach F i g. 2 der Fall war.
Dies wird durch eine Mehrzahl von Kanälen erreicht, welche auf bestimmte Geschwindigkeitsbänder abgestimmt
sind. In F i g. 4 ist also eine Mehrkanal-Verarbeitungsschaltung gezeigt, welche anstelle des in Fig.2
gezeigten Kanals 16 eingesetzt wird. In der Zeichnung sind drei Kanäle abgebildet, und zwar einer für
Zielobjekte niedriger Geschwindigkeit, einer für solche mittlerer Geschwindigkeit und einer für Zielobjekte
hoher Geschwindigkeit: Jeder der Kanäle enthält ein Voruntersuchungsfilter 40a bzw. 40b bzw. 40c, einen
Detektor 42a, 42Z> und 42c und einen auf die Zielverfolgungszeit abgestimmten Integrator 44a, 44Z>
und 44c, wobei jeder abgestimmte Integrator in seinem Ansprechverhalten so eingestellt ist, daß sich eine
Abstimmung bezüglich Zielobjekten ergibt, deren Geschwindigkeiten den von den jeweils vorgeschalteten
Vcruntersuchungsfiltern durchgelassenen Dopplerfrequenzen entsprechen. Die Ausgangssignale der Integratoren
werden in einem ODER-Schaltglied 46 kombiniert und der Ausgang dieses ODER-Schaltgliedes
gelangt zu einer Auslöseschaltung 48, die ihrerseits ein Warngerät 50 speist. Die Voruntersuchungsfilter 40a,
40b und 40c besitzen jeweils ein solches Durchlaßband, daß sie Signale von Zielobjekten des jeweiligen
Geschwindigkeitsbereiches durchlassen. Die Filter 40a und 40c brauchen jedoch keine Bandpaßfilter zu sein.
Die Filter 40a, 406 und 40c werden mit Signalen gespeist, welche im Eingangsfilter 10 einen Tiefpaß und
in dem aktiven Filter 12 einen Hochpaß durchlaufen haben. Das Tiefpaßverhalten des Filters 40a ergibt
ίο zusammen mit dem Hochpaßverhalten des Filters 12
das gewünschte Bandpaßverhalten gegenüber Signalen von Zielobjekten niedriger Geschwindigkeit. In gleicher
Weise ergibt das Hochpaßverhalten des Filters 40c in Verbindung mit dem Tiefpaßverhalten des Filters 10 das
gewünschte Bandpaßverhalten mit Bezug auf Signale von Zielobjekten hoher Geschwindigkeit. Das Filter 40b
ist ein Bandpaßfilter zur Erfassung von Zielobjekten des mittleren Geschwindigkeitsbereiches.
Die einzelnen Kennlinien des Ansprechens der Filter in der Schaltung nach Fig.4 sind in Fig.5 der
Zeichnungen angegeben. Die gestrichelten Kurven 52 und 54 zeigen die niedrigste bzw. die höchste
Grenzfrequenz des veränderlich einstellbaren Filters 12. Die ausgezogenen Kurven 56, 58 und 60 zeigen die
Ansprechkennlinie des Tiefpaßfilters 40a bzw. des Bandpaßfilters 40b bzw. des Hochpaßfilters 40c. Die
Kennlinie des am Eingang angeordneten Tiefpaßfilters 10 ist bei 62 gestrichelt angegeben. Es ergibt sich ohne
weiteres, daß das kombinierte Verhalten der Filter 12 und 40a ebenso wie das kombinierte Verhalten der
Filter 10 und 40c ein bestimmtes Bandpaßverhalten darstellt.
Fig.6 zeigt ein anderes Ausführungsbeispiel der
Erfindung, bei welchem die neuartige Unterdrückung des Bodenrauschechos auf eine Gegentaktschaltung
zum Nachweis von Zielobjekt-Echosignalen angewendet ist. In diesem Ausführungsbeispiel werden vektoriell
aufeinander senkrecht stehende Komponenten der tonfrequenten Empfangssignale, welche von einem
kohärenten Radargerät abgeleitet werden, jeweils einem von zwei abstimmbaren Filtern 64 bzw. 66
zugeführt, die jeweils eine zugehörige Regelschleife 68 bzw. 70 der zuvor beschriebenen Art aufweisen.
Der jeweils zweite Ausgang der abstimmbaren Filter wird einer Einseitenband-Tonfrequenzumsetzerschaltung
72 zugeleitet, welche ein Paar von Ausgängen darbietet, nämlich einem für Zielobjekte, die sich vom
Radargerät wegbewegen und einen anderen für Zielobjekte, die sich auf das Radargerät zubewegen.
so Jeder der Ausgänge wird dann einer jeweils zugehörigen
Filterreihe 74 bzw. 76 zugeführt, die jeweils den Mehrkanal-Filter nach F i g. 4 ähnlich sind. Der Ausgang
jeder Filterreihe gelangt zu einem jeweils zugehörigen Detektor 78 bzw. 80 und die Ausgänge dieser
Detektoren schließlich werden in einer Summationsschaltung 82 summiert. Wie bei dem Ausführungsbeispiel
nach F i g. 4 sind die Filterreihen oder Filtersätze so ausgebildet, daß jeder Filter auf einen bestimmten
Bereich entsprechend einem bestimmten Geschwindigkeitsbereich der Zielobjekte abgestimmt ist. Im
vorliegenden Ausführungsbeispiel findet jedoch für jeden, einem Geschwindigkeitsbereich zugeordneten
Kanal ein einzelner Integrator Verwendung und jeder Integrator wird durch das Summationsergebnis der
h5 Ausgänge positiver und negativer Polarität je eines
Detektors gespeist, der seinerseits jeweils von dem Ausgang eines Annäherungskanals bzw. eines Entfernungskanals
her betrieben wird. Die Ausgänge der
Integratoren 84 werden in einer ODER-Schaltung 86 kombiniert und einer Auslöseschaltung 88 zugeführt, die
zur Erregung des Warngerätes 90 dient, wenn ein bestimmter Schwellwert überschritten wird. Der Integrator
kann entweder durch positive oder durch
10
negative Signale betätigt werden. Die Triggerschaltung
kann daher eine Warnung auslösen, wenn entweder positive oder negative Signale aufgetreten sind, die
einen bestimmten Schwellenwert überschritten haben.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (6)
1. Signalverarbeitungsschaltung zum Nachweis bestimmter Signale innerhalb eines Signalflusses,
weicher die nachzuweisenden Signale neben Rauschsignalen zeitlich und frequenzabhängig veränderlicher Stärke enthält, mit einer auf die
nachzuweisenden Signale ansprechenden Detektorschaltung, mit dieser vorgeschalteten Filtern zum
Ausfiltern der Rauschsignale und mit Einrichtungen zum Ändern der Bandbreite des Signalwegs zu der
Detektorschaltung abhängig von Stärke und Frequenz der Rauschsignale, insbesondere zur Verarbeitung von Radar-Echosignalen, dadurch gekennzeichnet, daß Hochpaß-Filter (12; 36,38;
64, 66) mit regelbarer Grenzfrequenz und zwei Signalausgängen vorgesehen sind, von denen einer
an die Detektorschaltung (16; 40 bis 50; 72 bis 90) angeschlossen ist, während der andere mit einer
Regelschaltung (18 bzw. 24; 68, 70) verbunden ist, welche in Abhängigkeit von der spektralen Verteilung der Amplitude der Rauschsignale automatisch
die Grenzfrequenz der Filter derart verstellt, daß mit zunehmender Bandbreite der Rauschsignale die
genannte Grenzfrequenz angehoben wird.
2. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der mit der Regelschaltung (18 bis 24; 68, 70) verbundene Signalausgang der Hochpaß-Filter (12; 36, 38; 64, 66) eine
weniger stark abfallende Kennlinie besitzt als der mit der Detektorschaltung (16 bzw. F i g. 4 bzw. 72
bis 90) verbundene Signalausgang.
3. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Regelschaltung einen Detektor (20) und einen Rauschsignalrest-Integrator (22) enthält
4. Signalverarbeitungsschaltung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektorschaltung
einen Detektor (28; 42a bis c-, 78, 80), einen abgestimmten Integrator (30; 44a bis c-, 84) und eine
Schwellenwert-Schaltung (32; 48; 88) enthält und daß der Rauschsignalrest-Integrator (22) der Regelschaltung eine größere Zeitkonstante als der
abgestimmte Integrator (30) der Detektorschaltung hat.
5. Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die
Hochpaß-Filter (12) und die zugehörige Regelschaltung (14) für mehrere, der Detektorschaltung
angehörende Kanäle mit Doppelfrequenzbereichs-Filtern (40a bis 40cjl Detektoren (42a bis 42c) und
abgestimmte Integratoren (44a bis 44c) gemeinsam vorgesehen sind (F i g. 4).
6. Signalverarbeitungsschaltung nach einem der Ansprüche 1 bis 4, zur Auswertung vektoriell
aufeinander senkrecht stehender Empfangssignale zur Unterscheidung der Bewegungsrichtung eines
Zielobjektes, dadurch gekennzeichnet, daß zwei identische Hochpaßfilter (64, 66) mit regelbarer
Grenzfrequenz und je eine zugehörige Regelschaltung (68,70) vorgesehen sind (F i g. 6).
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