DE2309036A1

DE2309036A1 - Vorrichtung fuer eine radaranlage

Info

Publication number: DE2309036A1
Application number: DE19732309036
Authority: DE
Inventors: Bengt Bergkvist
Original assignee: Philips Gloeilampenfabrieken NV
Current assignee: Koninklijke Philips NV
Priority date: 1972-02-28
Filing date: 1973-02-23
Publication date: 1973-09-13
Also published as: GB1420018A; FR2174082A1; NL177855B; JPS48101894A; FR2174082B1; NL177855C; NL7302456A; SE360931B; JPS5237954B2; DE2309036B2; US3829858A

Description

ZPHN.6612. Kts/EVH.

/..'.te ,Vo.; p_HN_ ₆₆₁₂
¹■ ^: 20. Pebr. 1973

Vorrichtung für eine Radaranlage.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Vorrichtung für eine Radaranlage, die einen Sendeteil zum Aussenden von Radarimpulsen und einen Empfangsteil zum Empfang der an in der Richtung der ausgesandten Impulse befindlichen Gegenständen reflektierten Energie enthält, wobei der Empfangsteil Mittel zur Bestimmung der Stör- oder Rauschenergie sowie eine Schwellwertvorrichtung enthält, in der die eintreffenden Echoimpulse derart diskriminiert werden, dass nur Impulse, die über einen bestimmten Schwellwertpegel hinausgehen, auf einer Wiedergabevorrichtung dargestellt werden, wobei der erwähnte Schwellwertpegel veränderlich ist und momentan auf Grund der gemessenen Stör- oder Rauschenergio eingestellt wird.

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I 230S036

Der Schweliwertpegel lässt eich in Abhängigkeit von Messungen einstellen, die in speziellen Zeiträumen nach dem Echointervall durchgeführt werden, oder auf Grund der Be stimmung des Mittelwertes der* empfangenen Energie in ZeitrKumen, die wenigstens mit einem Teil des EchointervalIs zusammenfallen, wie dies in der schwedischen Patentanmeldung 2^33/72 beschrieben worden ist. Dieses Verfahren, bei dem der Schwellwert automatisch in Abhängigkeit von der gemessenen Störenergiemenge eingestellt wird, hat den Vorteil, dass der Schwellwertpegel selbsttätig an die herrschenden Umstände angepasst wird, wodurch der Schwellwert weder unnötig hoch noch so niedrig eingestellt wird, dass Rauschenergie die Wiedergabevorrichtung erreichen kann. Dieses Verfahren hat jedoch den Nachteil, dass es eine bestimmte Ungewissheit hinsichtlich der Getreuheit des wiedergegebenen Bildes herbeiführen kann, weil es im Falle starker Störungen sehr gut möglich ist, dass der Schwellwertpegel in einer bestimmten Senderichtung auf einen so hohen Wort eingestellt ist, dass die Anlage praktisch unempfindlich wird und dass etwaige Gegenstände in dieser Richtung auf der Wiedergabevorrichtung nicht sichtbar werden.

Gemäss der Erfindung wird dieser Nachteil grössten- teils dadurch behoben, dass der Empfänger auch Mittel enthält, durch die der momentane Schwellwertpegel auf der Wieder gabevorrichtung dargestellt wird. Infolgedessen kann das Bedienungspersonal die Eepfindlichkeit des Radarempfängers in unterschiedlichen Senderichtungen bestimmen und erforderlichenfalls beim Auftreten starker Störungen besondere

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Massnahmen ergreifen, um das Echobild der Radaranlage zu vervollständigen.

Gemäss einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung können die erwähnten Mittel einen Funktionsgenerator enthalten, der beim Aussenden eines Radarimpulses ausgelöst wird und dann ein Ausgangssignal liefert, das derart zeitlich variiert, dass es im Empfänger die Amplitude von Echoimpulsen darstellt, die von einem Gegenstand mit bestimmten Abmessungen herrühren, der in verschiedenen Abständen liegt, die verschiedenen Zeitlagen entsprechen, sowie eine Vergleichs- und Impulserzeugungsvorrichtung, die das erwähnte Signal mit dem eingestellten Schwellweitpegel vergleicht und der Wiedergabevorrichtung einen Impuls zuführt, wenn das Signal durch den Schwellwert geht.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispiels näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Empfängsteiles einer Doppler-Radaranlage, bei der die Erfindung Anwendung findet,

Fig. 2 das Blockschaltbild der Signalverarbeitungsvorrichtung des Empfängers, die eine Vorrichtung gemäss der Erfindung enthält,

Fig· 3 ein Zeitdiagramm zur Erläuterung der Wirkungsweise der Vorrichtung nach Fig. 2,

Fig. k ein Bild, wie es bei Verwendung der Vorrichtung nach Fig. 2 auf dem Bildschirm eines Rundsichtgerätes erzeugt werden kann.

Im Empfangsteil einer Doppler-Radaranlage nach Fig. 1 bezeichnet 10 eine Antenne, die die empfangenen Echoimpulse

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einer Mischvorrichtung 11 zuführt, in der sie mit der Ortsschwingungsfrequenz eines Ortsoszillators 12 kombiniert werden. Die erhaltenen Zwischenfrequenzechoimpulso werden von einem Zwischenfrequenzverstärker 13 einem phasenempfindlichen Detektor 14 zugeführt. Dieser führt sie einer Abtastund -Haltevorrichtung 15 zu, der mehrere parallel geschaltete Abtast- und -Haltekreise enthält. Die Abtast- und -Haltekreise werden nach dem Sendezeitpunkt eines Radarimpulses nacheinander erregt und jeder Kreis bestimmt ein Zeitintervall der einen räumlichen Abstand im Gegenstandsbereich bestimmt. Die Abtast- und -Haltekreise bestimmen den Wert des empfangenen Signals während des Abtastzeitraumes und halten den Wert des Signals konstant. Aus den Abtast- und -Haltekreisen werden die unterschiedlichen Signale der unterschiedlichen Zeitintervalle einer aus Bandfiltern bestehenden Doppler-Filtervorrichtung und dann einer aus Detektoren bestehenden Detektorvorrichtung 17 zur Gleichrichtung zugeführt. Die gleichgerichteten Signale werden einer Integrieranlage 18 zugeführt, die einzelne Integratoren enthält, in denen die Signale aufeinanderfolgender Abtastungen kombiniert werden. Diese Integratoren haben eine endliche Zeitkonstante, so dass das Ausgangssignal des betreffenden Integrators die Kombination der Signale darstellt, die im betreffenden Zeitintervall von mehreren, zum Beispiel 10, vorhergehenden Echointorval]en empfangen worden sind. Die Signale der Integratoren steilen die Summe der Störenergie innerer und äussorer Störuncsquellen und etv/aiger erwünschter Echoiinpulse dar. Die Ausgangfsignale der Integratoren worden über eine Schwellwertvorrichtur.f

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die nachstehend detailliert beschrieben wird und in der die Stör- und Rauschenergie unterdrückt wird, einer Rundsichtwiedergabovorrichtung zugeführt.

Fig. 2 zeigt eine Schaltungsanordnung gemäss der Erfindung, die mit dem in Fig. 1 dargestellten Empfänger zusammenarbeitet. Diese Schaltungsanordnung enthält einerseits eine Schwellwertvorrichtung mit einstellbarem Schwellwertpegel und andererseits eine Vorrichtung, durch die auf der Wiedergabevorrichtung der momentan eingestellte Schwellwert dargestellt wird. Dabei wird angenommen, dass es sich um einen digitalen Empfänger handelt, weshalb hinter dem phasenempfindlichen Detektor 14 der Fig. 1 ein Analog-Digital-Umsetzer angebracht ist, und dass die nachfolgenden Schaltungen digital sind. Der Block 18» in Fig. 2 stellt einen digitalen Integrator dar, der der Integriervorrichtung 18 der Fig. 1 entspricht und der die integrierten Werte liefert, die das im betreffenden Zeitintervall empfangene Signal darstellen. Diese serieninässig angebotenen digitalen Werte werden über eine Verzögerungsschaltung in Form eines Schieberegisters 19 einer Vergleichsschaltung 20 zugeführt. In dieser werden die unterschiedlichen Signalwerte in den botreffenden Zeitintervallen mit einem Schwellwert verglichen, der von einer Schwellwertbestiraraungsvorrichtung 21 geliefert wird. Nur die den Schwellwert übersteigenden Signale des Schieberegisters 19 werden über die Vergleichsschaltung 20 der Hundsichtwiedorgabevorrichtung 22 zugeführt.

Im dargestellten Beispiel erfolgt die Bestimmung des Schwellwertes dadurch, dass eine Anzahl aufeinanderfolgender

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Signalwerte am Ausgang des Integrators 18' in einer Vorrichtung 23 addiert werden und der erhaltene Wert in einer Vorrichtung 2k mit einem konstanten Faktor rr multipliziert wird, wobei N die Zahl der addierten Signalwerte und k eine Konstante von mehr als 1 ist. Vorzugsweise wird nur ein Teil der gesamten Zahl der Signalwerte während jedes Echointervalls ausgewählt um in 23 addiert zu werden, vorzugsweise Signalwerte, die den Signalpegel in grösseren Abständen entsprechenden Zeitintervallen darstellen. Dadurch, dass die in 23 erhaltene Summe durch die Zahl der addierten Werte dividiert wird, ergibt sich ein Mittelwert des Signalpegels während der ausgewählten Zeiträume. Der eingestellte Schwellwert wird das k-fache dieses Mittelwertes betragen.

Infolge der Tatsache, dass der Schwellwort variiert wird und diese Variation des Wertes automatisch in Abhängigkeit von den gemessenen Rausch- und Störpegeln erfolgt, kann eine bestimmte Ungewissheit hinsichtlich der momentanen Empfindlichkeit der Anlage entstehen, Gemäss der Erfindung wird diese Ungewissheit dadurch beseitigt, dass der eingestellte Schwellwert und die Echoimpulse auf der gleichen Wiedergabevorrichtung, d.h. üblicherweise auf einem Rundsichtbildschirm, dargestellt werden. Die dies besorgende Vorrichtung, die in der Figur im allgemeinen mit 30 bezeichnet ist, besteht im dargestellten Beispiel aus einem Punktionsgenerator 31 und einer nachgeschalteten Vergleichsund Impulserzeugungsvorrichtung 32, Der Funktionsgenerator, der vom ausgesandten Impuls ausgelöst wird, ist so ausgebildet, dass or während des Zoitintervallos nach der

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Aussendung eines Radarimpulses eine Ausgangsspannung V liefert, welche die Grosse der Echoimpulse darstellt, wie sie am Ausgang des Integrators 21 gemessen werden und bei Reflexion der Radarimpulse an einem Gegenstand mit bestimmten Abraes-

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sungen, z.B. 10 m , empfangen werden müssten, wenn sich dieser Gegenstand in verschiedenen Abständen von der Radaranlage befinden würde. Wenn während des Echointervalles die Verstärkung nicht variiert wird, muss die Amplitude des Echoimpulses quadratisch mit dem Abstand oder der Zeit nach der Aussendung abnehmen, und der Generator 31 liefert dann eine Spannung, die gemäss dieser Zeitfunktion abnimmt, wie dies durch die Kurve a in Fig. 3 dargestellt ist. Erforderlichenfalls kann die Spannung stufenförmig sein, wie dies durch die Kurve b der Figur dargestellt ist, in welchem Falle sie während jedes Zeitintervalles konstant ist. Wenn eine Verstärkungsregelung Anwendung findet, um Aenderungen der Amplitude mit dem Abstand von reflektierenden Gegenständen oder mit der nach dem Sendezeitpunkt verlaufenen Zeit auszugleichen, d.h. eine STC-Regelung (STC = sensitivity time control = Empfindlichkeitszeitsteuerung), muss diese Regelung bei der Bestimmung des Verlaufs der vom Generator 31 gelieferten Spannung berücksichtigt werden, so dass diese stet« die Amplitude des Bezugsechosignales, wie es am Ausgang des Integrators gemessen wird, darstellt. Bei STC-Regelung bedeutet dies, dass die Spannung des Generators etwas weniger steil zunimmt, z.B. gemäss der Kurve c der Fig. 3.

Die vom Generator 31 gelieferte Spannung wird in der Vergleichs— und Impulserzeugungsvorrichtung 32 mit dem von

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der Vorrichtung 21 gelieferten momentan eingestellten Schwellwert!verglichen. Wenn die Spannung des Generators 31 niedriger als dieser Schwellwert wird, nachdem er höher als diese gewesen ist, liefert die Vorrichtung 32 einen künstliche: Echoimpuls, der, nachdem er in einer Addiervorrichtung 33 mit etwaigen eintreffenden Echoimpulsen kombiniert worden ist, der Wiedergabevorrichtung 22 zugeführt wird. Bei einer Drehung der Antenne und der synchronisierten Drehung der Ablenkrichtung auf dem Rundsiehtschirm wird dann auf diesem Schirm eine Reihe von Punkten sichtbar, die eine ununterbrochene Linie bilden, die den momentan eingestellten Schwellwertpegel angibt. Ein Beispiel einer derartigen den Schwellwertpegel darstellenden Linie, wie sie auf einem Rundsichtschirm erscheint, ist in Fig. k dargestellt. Die Linie stellt die Abstandsgrenze dar, die für die Wiedergabe von Gegenständen mit reellen Abmessungen gilt, d.h., dass Gegenstände die sich in einem Abstand befinden, der kleiner als der durch diese Linie dargestellte Abstand ist, ermittelt werden können, während sich in einem grösseren Abstand befindende Gegenstände nicht wahrgenommen werden. Im dargestellten Beispiel wird angenommen, dass es zwei starke Störsender in don Richtungen A und B gibt. Diese Störsender sind der Grund, dass der Schwellwertpegel so weit hochgeregelt ist, dass die Anlage in diesen Richtungen praktisch unempfindlich ist.

Um die Ein- und Ausschaltung der Darstellung des Schwellwertpegels zu ermöglichen, kann wie in Fig. 2 dargestellt, ein Schalter 3k in der Verbindung κν/isehen dom Funktionsgenerator 31 und der Vorrichtung 32 angebracht v/e

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Die geschilderte Schwellwertpegelwiedergabe ist nicht auf* Verwendung bei Doppler-Radaranlagen beschränkt, sondern kann in Radaranlagen jeder Art Anwendung finden, bei denen die Echosignale mittels eines veränderlichen Schwellwertes diskriminiert werden.

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Claims

PATENTANSPRÜCHE t
' IJ Vorrichtung für eine Radaranlage, die einen Sendeteil

zum Aussenden von Radarimpulsen und einen Empfangsteil zum Empfang der an in der Richtung der ausgesandten Impulse befindlichen Gegenständen reflektierten Energie enthalt, wobei der Empfangsteil Mittel zur Bestimmung der Stör- oder Rauschenergie sowie eine Schwellwertvorrichtung enthält, in der die eintreffenden Echoimpulse derart diskriminiert werden, dass nur einen bestimmten Schwellwertpegel übersteigende Impulse auf einer Wiedergabevorrichtung dargestellt werden, wobei der erwähnte Schwellwertpegel veränderlich ist und momentan auf Grund der gemessenen StSr- oder Rauschenergie eingestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass Mittel zur Darstellung des eingestellten Schwellwertes auf der Wiedergabevorrichtung vorhanden sind.

2* Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die erwähnten Mittel einen Funktionsgenerator enthalten, der beim Aussenden eines Radarimpulses ausgelöst wird und dabei ein Ausgangssignal liefert, das zeitlich derart variiert, dass es in verschiedenen Zeitintervallen nach dem Sendeaugenblick die Echoamplitude eines Gegenstandes darstellt, der eine bestimmte Abmessung hat, in verschiedenen Abständen von der Radaranlage, sowie eine Vergleichs- und Impulserzeugung vorrichtung, die da3 erwähnte Signal mit dem eingestellten Schwellwertpegel vergleicht und, wenn es diesen Pegel unterschreitet, der Wiedergabevorrichtung einen Impuls zuführt.

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