DE2413607C2

DE2413607C2 - Anordnung zur Unterdrückung von Signalen bewegter Störziele in einem Quadraturradarsystem

Info

Publication number: DE2413607C2
Application number: DE19742413607
Authority: DE
Inventors: Tian Gwan Dipl.-Ing. Liem; Stephen Thomas 7900 Ulm Smith
Original assignee: Licentia Patent Verwaltungs GmbH
Current assignee: Telefunken Systemtechnik AG
Priority date: 1974-03-21
Filing date: 1974-03-21
Publication date: 1983-05-19
Also published as: DE2413607A1

Description

4. Anordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, gekennzeichnet durch ein zwelkanallges Festzlel-MTI-Filter, das in den Eingangskanälen der zwei Signal-Komponenten (I, Q) (In-Phase-Signal und Quadratur-Signal) liegt und in jedem dieser Eingangskanäle aus je einer Subtraktionsschaltung (11, 12) mit zwei Eingängen besteht, deren einem Eingang die zugehörige Signalkomponente u η verzögert und derem anderen Eingang die gleiche Signalkomponente über je eine Verzögerungsleitung (13, 14) (Verzögerungszeit = Radarperiode) zugeführt wird.

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Unterdrükkung von Störsignalen in einem Impulsradargerät nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs I.
Eine bekannte Anordnung zur Unterdrückung von Störsignalen Ist zur näheren Erläuterung In Form eines Blockschaltbildes In Flg. 1 gezeigt. Eingangsseltlg werden dieser Anordnung über zwei Kanäle / und Q die zwei Komponenten des die Radarinformation enthaltenden Vldeo-Slgnals zugeführt, nämlich das In-Phase-Slgnal und das Quadratursignal des Quadraturradarsystems. Diese zwei Signal komponenten werden In zwei getrennten Signalzweigen weiterverarbeitet, die eingangs- und ausgangsseitIg zusammengefaßt sind. Der eine dieser Signalzweige enthält eingangsseltlg eine Schaltung 1 zur Bildung des Betrages der beiden Signalkomponenten, während der andere dieser beiden Signalzweige eingangsseltlg eine Einrichtung 2 zur laufenden Ermittlung der Augenblicksphasenlagen der zwei Signalkomponenten enthält. Diese Einrichtung 2 ist beispielsweise ein Nur-Lesespeicher (ROM = Read-Only-Memory). Die Ausgangsslgnale dieser Einrichtung Z sind ein MaB für dig Elngangs-Slgnalphasen, sie entsprechen den Winkelwerten.
Diese Eingangssignale der Einrichtung 2 gelangen auf eine Subtraktionsschaltung 3 mit zwei Eingängen. Dem einen dieser Eingänge werden sie direkt zugeführt, während dem anderen dieser Eingänge eine Verzögerungsleitung 4 vorgeschaltet Ist, deren· Verzögerungszeit gleich

der Radarperlode gewählt Ist, Per Subtraktionsschaltung 3 folgt eine Amplitudenschwelle S, deren Ausgangssignal das zur Welterverarbeitung der den Kanälen / und Q in Komponentenform zugeführten Signale maßgebliche Signal Ist, Mit 6 Ist der Generator des Schwellenwertes dieser Amplltudenschwelle bezeichnet. Bei der gezeigten bekannten Anordnung wird dieser Schwellenwert konstant gehalten. Am Ausgang der in Flg. I gezeigten Anordnung befindet sich eine Torschaltung 7, die In Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Amplitudenschwelle 5 der Ausgangssignale der Schaltung 1 zur Weiterverarbeitung am Ausgang 8 freigibt oder nicht.

Nachteilig an einer derartigen Anordnung Ist die Eigenschaft, außer Fest-Cli|tter nur Clutter zu unterdrücken, dessen Bewegungsgeschwindigkeit relativ zu derjenigen sehr gering ist, die häufig bei Wetter-Clutter wie bei ausgedehnten Regengebieten oder bei Düppel-Clutter auftritt.

Das Beispiel In Fl g. 2 unterscheidet sich davon durch die Einfügung einer weiteren Verzögerungsleitung 9 und einer weiteren Subtraktionsschaltung 10 zwischen der Subtraktionsschaltung 3 und der Ampiitudenschweiie 5. Die Subtraktlonsschaltung 10 weist wiederum zwei Eingänge auf. Die Verzögerungszelt der Verzögerungsleitung 9 entspricht der Radarentfernungsauflösung im Gegensatz zur Verzögerungszeit der Verzögerungsleitung 4, die gleich einer Radarperlode gewählt Ist. Dadurch werden auch Störungen von sich bewegenden Störzielen, die in benachbarten Entfernungsbereichen vergleichbare Phasendifferenzen hervorrufen, unterdrückt.

Bel Clutter mit starken Geschwindigkeitsunterschieden, d. h. mit einem relativ breiten CIutter-Frequenzspektrum, ergibt sich am Ausgang der Subtraktlonsschaltung 10 eine Phasenfluktuation, deren Ausmaß so groß werden kann, daß zielbedingte Phasenfluktuatlonen am Ausgang der Subtraktlonsschaltung 10 durch die Clutter-Fluktuation verschleiert oder unter Umständen völlig zugedeckt werden, was die Falschalarmwahrschelnlichkelt erhöht.

Eine Anordnung zur Unterdrückung von durch sich bewegende Störziele verursachten Störsignalen In einem Impulsradargerät ist aus der DE-OS 22 12 272 bekannt. Bei der aus dieser Schrift bekannten Anordnung wird nach der Bestimmung der Differenz der Eingangssignalphasen für jeden Entfernungsbereich zwischen zwei Radarperloden der Mittelwert aus einer Mehrzahl solcher Phasendifferenzen aus benachbarten Entfernungsbereichen gebildet. Eine bestimmte Phasendifferenz entspricht einer bestimmten Relatlvgeschwlndlgkelt. Der so gebildete Mittelwert repräsentiert also eine mittlere ReIatlvgeschwlndlgkeit der Störzlele. Auf ein Ziel wird entschieden, wenn die für einen Entfernungsbereich bestimmte Geschwindigkeit sich um mehr als einen Mindestwert von der mittleren Geschwindigkeit unterscheidet, wenn also der L'nterschled zwischen der Phasendifferenz aus einem Entfernungsbereich und dem Mittel wert eine vorgegebene Schwelle überschreitet.

Die Art der zu erkennenden Störer wie Regen oder Düppel zeigt jedoch kein einheitliches Gesrhwlndlgkeltsbild, so daß mit der bekannten Anordnung bei Störungen mit schmalem Frequenzspektrum (entsprechend enger Geschwindlgkelts- bzw. Phasenwlnkelvertellung) eine zu hoch eingestellte Schwelle unnötige Zlelentdeckungsverluste verursacht, während bei Clutter mit einem relativ breiten Frequenzspektrum die Falschalarmwahrschelnllchkelt wegen zu niedrig angesetzter Schwelle stark ansteigt.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung Ist es, eine

Anordnung der im Oberbegriff des Patentanspruchs 1 genannten Art anzugeben, die bei der Unterdrückung der Störsienale dje Art der Störung berücksichtigt und/ dadurch erhöhte Falschalarmraten oder Entdeckungsver-

s I us te vermeldet.

Die erfindungsgem&ße Lösung dieser Aufgabe Ist Im Patentanspruch 1 beschrieben. Die Unteransprüche beinhalten vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung.

ίο Erreicht wird die Anpa-wung an die Geschwlndlgkeltsvertellung der Störung im Prinzip durch eine Integration der Flukiuatlonen am Ausgang der Subtraktlonsschaltung 3 über eine Zelt, die einem Vielfachen der Radarentfernungsauflösung (Δί) entspricht.

is Beim Ausführungsbeispiel der Erfindung nach Fig.4 1st diese Integration durch eine Summation angenähert. Indem eine Mehrzahl n, beispielsweise 15, Verzögerungsleitungen IS, bis 15„ In Serie geschaltet sind, indem jeder dieser Verzögerungsleitungen 15, bis 15„ eine Subtraktionsstufe zugeordnet 1st, die die Differenz zwischen dem Eingangs- und Ausgangssignal der ihr - /geordneten Verzögerungsleitungen bildet, indem weiten hin an den Ausgang jeder dieser Subtraktionsstufen eine der betragsbildenden Schaltungen, die In Fig.4 durch Gle'chrichtenanordnungen 17i bis 17„ symbolisiert sind, angeschlossen ist, Inder: ferner eine Summationsschaltung 18 vorgesehen Ist, Indem schließlich an dem Ausgang der Summationsschaltung 18 eine Divisionsschaltung 19 Hegt, die die durch die Summationsschaltung 18 ermittelte Summe durch η dividiert, wobei η der Dlvislonssjhaltung 19 im gezeigten Beispiel von einem Speicher 20 zugeführt wird, und indem endlich der Amplltudenschwelle 5 ihr Eingangssignal vom Ausgang möglichst der mittleren der η betragsbildenden Schaltungen, Im gezeigten Beispiel vom Ausgang der Glelchrlchtenanordnung 17n/2, zugeführt wird, während der Ausgang der Divisionsschaltung 19 mit demjenigen Eingang der Amplltudenschwelle 5 verbunden Ist, dessen Signal den Schwellwert bestimmt.

In manchen Einsatzfällen Ist es bei der Anordnung nach Flg. 4 nachteilig, daß die Torschaltung 7 bei durchzuschallendem Nutzzielechosignal, das ihr von der Stufe 1 zugeführt wird, zweimal nacheinander schaltet, was darauf zurückzuführen !st, daß ein sich ursprünglich nur in einer Aufiösungszelle befindendes Nutzzielecho nach der Subtraktionsstufe auf zwei Auflösungszellen verbreitet wird. Dadurch werden sowohl die Zielentfernungsgenauigkeit als auch die Zielauflösung um die Hälfte reduziert.

so Bei der Weiterbildung der Erfindung gemäß Fl g. 5 Ist eine zusätzliche Summationsschaltung 21 vorgesehen, die an den Eingang der ersten sowie an den Ausgang der ersten und jeder weiteren der Verzögerungsleitungen 15, bis IS₁, ungeschlossen ist. Auch am Ausgang dieser Summatlonsschaltung 21 Hegt eine Divisionsschaltung 22 mit zugehörigem Speiche» 23 für den Divisor n. la> Unterschied zu der Anordnung zu der Flg. 4 jind weiterhin die Subtraktionsschaltungen zwar gleich ausgebildet wie die Subtraktlonsschaltungen 16, bis 16„, sie sind jedoch

so In die Schaltung andersartig eingefügt, Indem jeweils an den Eingang der ersten sowie an den Ausgang der ersten und jeder weiteren der Verzögerungsleitungen 15_t bis 15„ je ein Eingang dieser Subtraktlonsscheltuiigen 24, bis 24„,.| angeschlossen Ist, während der jeweils andere EIngang dieser Subtraktlonsschaltungen am Ausgang der Divisionsstufe 22 Hegt.

Um sowohl Festziel- als auch Bewegt-Clutter über einen weiten Geschwindigkeitsbereich unterdrücken zu

können, Ist bei einer Weiterbildung der Erfindung zusätzlich ein zwelkanallges Fcstzlel-MTI-Fllter vorgesehen, das In den Eingangskanälen der zwei Komponenten / und Q liegt und In jedem dieser Eingangskanäle aus je einer Subtraktionsstufe besteht, deren einem Eingang die Signalkomponente unverzögert und deren anderem Eingang die gleiche Signalkomponente Ober eine Verzögerungsleitung zugeführt wird, deren Verzögerungszelt gleich der Radarperlode Ist. Diese Weiterbildung der Erfindung Ist Im Blockschaltbild der Flg. 3 dargestellt.

Den Stufen 2 und 1 Ist In den Kanälen für die Signale / und Oje eine der Subtraktionsstufen 11 und 12 sowie je eine der Verzögerungsleitungen 13 und 14 vorgeschaltet.

Bei Anwendung einer Pulskompression wird die Kompresslonselnrlchtung der erfindungsemälkn Anordnung vor die Stufen 1 und 2 vorgeschaltet.

Sofern die Weiterbildung der Erfindung gemäß Fl g. 3 in einem Radargerät mit Pulskompression eingesetzt wird. Ist aus DynamlkgrUnden vorteilhaft dieses Festzlel-MTI-Fllter vor die Kompressionseinrichtung zu schalten.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims

Patentansprüche:

1. Anordnung zur Unterdrückung von durch sich bewegende Störzlele verursachten Störsignalen In einem ImpuIsradargerSt n*¹¹ Mitteln zur Bestimmung der Differenz der Eingangs-Signal phase von Radarperlode zu Radarperlode für jeden Entfernungsbereich sowie mit Verzögerungseinrlchtungen zur Speicherung der so bestimmten Phasendlfferenzslgnale aus mehreren benachbarten Entfernungsbereichen und Einrichtungen zur Bildung eines Vergleichswertes aus den gespeicherten Phasendlfferenzslgnalen, dadurch gekennzeichnet, daß In mehreren Subtraktionsschaltungen (16, 24), an deren jeweils ersten Eingang je eines der In den Verzögerungseinrichtungen (15) gespeicherten Phasendlfferenzslgnale anliegt, entweder die Phasendlfferenzslgnale aus direkt benachbarten Entfernungsbereichen voneinander oder die einzelnen Phisendifferenzslgnale von einem aus allen gespeicherten Phasendlfferenzslgnalen in an sich bekannter Welse gebildeten Mittelwert subtrahiert werden, daß die Beträge der Ausgangssignale der Subtraktionsschaltungen zu einem weiteren Mittelwert zusammengefaßt sind, aus dem ein Verglelchswert abgeleitet ist, und daß der Betrag des Ausgangssignals einer der Subtraktlonsschakungen mit dem Verglelchswert verglichen und beim Überschreiten desselben auf Echtziel, andernfalls auf Störziel für den entsprechenden Entfernungsbereich entschieden wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) es sind eine Mehrzahl η Verzögerungsleitungen (15, bis 15„), derer, Verzögerungszelt jeweils gleich der Radarentfemun^jauflösung Ist, In Serie geschaltet

b) jeder dieser Verzögerungsleitungen Ist eine Subtraktionsstufe (16, bis 16„) zugeordnet, die die Differenz zwischen dem Eingangs- und Ausgangssignal der Ihr zugeordneten Verzögerungsleitung bildet.

c) an den Ausgang jeder dieser Subtraktionsstufen Ist eine betragsbildende Schaltung (17, bis VI_n), beispielsweise eine Gleichrichteranordnung, angeschlossen

d) es Ist eine Summationsschaltung (18) vorgesehen, die die Ausgangssignale der betragsbildenden Schaltungen summiert

e) am Ausgang der Summationsschaltung liegt eine Divisionsschaltung (19), die die Summe durch π dividiert

0 die Amplltudenschwelle bezieht einerseits Ihr Eingangssignal vom Ausgang möglichst der mittleren der π betragsbildenden Schaltungen und andererseits Ihr den Schwellwert bestimmendes Signal vom Ausgang der Dlvlslonsschaltung.

3. Anordnung nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch die folgenden Merkmale:

a) es sind eine Menrzahl η Verzögerungsleitungen (15, bis 15,,), deren Verzögerungszeit jeweils gleich der Radarentfernungsauflösung Ist, In Serie geschaltet

b) an den Eingang der ersten (150 sowie an den Ausgang der ersten und jeder weiteren dieser In Serie geschalteten Verzögerungsleitungen Ist ein Eingang einer gemeinsamen Summationsschaltung (21) angeschlossen

c) am Ausgang dieser Summatlonsschaltung (21) liegt eine Divisionsschaltung (22), die die Summe tfurch π dividiert

d) am Eingang der ersten sowie an den Ausgang der ersten und jeder weiteren dieser Verzögerungsleitungen Ist je ein Eingang einer Subtraktionsschaltung (M₁ bis 24_W)) angeschlossen, deren jeweils anderer Eingang am Ausgang der Dlvlslonsschaltung liegt

e) an den Ausgang jeder dieser Subtraktionsstufen ist eine betragsbildende Schaltung (17, bis 17„_t,), beispielsweise eine Glelchrlchteranordnung, angeschlossen

0 es Ist eine Summationsschaltung (18) vorgesehen, die die Ausgangssignale der betragsbildenden Schaltungen summiert

g) am Ausgang der Summationsschaltung Hegt eine Dlvlslonsschaltung (19), die die Summe durch η dividiert

h) die Amplltudenschwelle (5) bezieht einerseits ihr Eingangssignal vom Ausgang möglichst der mittleren (17n/2) der η betragsbildenden Schaltungen und andererseits Ihr den Schwellwert bestimmendes Signal vom Ausgang der Divisionsschaltung (19).