DE2500877C3 - Anordnung zur Unterdrückung von Störimpulsen in einem Impulsdopplerradarempfänger - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Unterdrückung von Störimpulsen im Empfänger eines Impulsdopplerradargerätes mit Quadraturdetektor zur Aufteilung eines aus Impulsen bestehenden Empfangssignals in zwei um 90° phasenverschobene Quadraturkomponenten, vor der Signalverarbeitung in Signalverarbeitungsschaltungen des Empfängers.

Die störenden Impulse, die von dem lmpulsdopplerradar aufgenommen werden, können beispielsweise von einer benachbarten Radarstation herrühren, die auf der gleichen Frequenz arbeite¹., oder von einem Sender für aktive Störung.

Die Schwierigkeiten mit solchen störenden Impulsen werden gewöhnlich durch eine Amplitudenbegrenzung des empfangenen Signals mit nachfolgender Integration gelöst, worauf sich die Zielechos leichter von störenden Impulsen unterscheiden lassen. Diese bekannte Methode reicht dann aus, wenn der Radarempfänger nicht nach dem Impulsdopplerprinzip arbeitet.

Damit Bodenechos bei einem Impulsdopplerradar-

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6o empfänger gut unterdrückt werden, müssen die Flanken der Filter im Dopplerradarempfänger steil sein, was jedoch zu einem relativ langen Impulsfunktionsverhalten des Filters führt. Das bedeutet, daß durch den Einfluß des Dopplerfilters auch ein kurzer, störender Impuls zeitlich gedehnt wird. Der störende Impuls wird somit durch diese Amplitudenbegrenzung nicht genügend unterdrückt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Anordnung der eingangs beschriebenen Art zu schaffen, mit welcher diese Nachteile vermieden werden.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß gelöst durch einen Amplitudenformer, welcher aus den zwei Quadraturkomponenten des Empfangssignals, gegebenenfalls nach Filterung, der Amplitude des Empfangssignals entsprechende Vergleichsimpulse bildet, durch einen Vergleichsimpulsverzögerer, welcher die Vergleichsimpulse um eine Zeit gleich einem Zeitabschnitt zwischen zwei Radarimpulsen verzögert, und einen Komparator, welcher die Amplitude eines verzögerten Vergleichsimpulses mit derjenigen eines Vergleichsimpulses vergleicht, und durch Einrichtungen, welche bei der fortgesetzten Signalverarbeitung die entsprechenden QuaoVaturkomponenten durch die um den genannten Zeitabschnitt früher auftretenden Quadraturkomponenten ersetzen, wenn beim Vergleich der Amplituden die Bedingung erfüllt ist, daß der Quotient der Amplitude des unverzögerten Vergleichsimpulses und der Amplitude des verzögerten Vergleichsimpulses einen gewählten Wert überschreitet.

Zweckmäßige Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Ansprüchen 2 bis 4.

Gemäß der Erfindung wird der zeitliche, charakteristische Unterschied zwischen einem störenden Impuls und den Amplitudenschwankungen eines Zielechos ausgenutzt. Bei einem Erkennungsradar beispielsweise variiert die Amplitude des Zielechos hauptsächlich entsprechend dem Strahlungsdiagramm der Antenne, während die Amplitude des störenden Impulses innerhalb eines Impulsintervalls des Radars von Null bis auf ihren Maximalwert ansteigen kann.

Ein störender Impuls, der von der erfindungsgemäßen Anordnung erfaßt ist, wird durch ein vorhergehendes Signal ersetzt, wodurch verhindert wird, daß der störende Impuls — im Gegensatz zur bekannten Lösung — der weiteren Signalverarbeitung, unter anderem der Filterung in den Dopplerfiltern, zugeführt wird. Andernfalls würde die Dopplerfilterung, wie oben erwähnt, dem Störimpuls einen solchen Charakter vermitteln, daß bei seiner Unterscheidung vom Zielecho Schwierigkeiten auftreten könnten.

Die ausführlichere Erläuterung der Erfindung erfolgt unter Bezugnahme auf das in der Zeichnung dargestellte Blockschaltbild einer Ausführungsform.

Die erfindungsgemäße Anordnung, im folgenden Störimpulsunterdrücker bezeichnet, gehört zur Signalverarbeitungseinheit eines Impulsdopplerradarempfängers. Die Signalverarbeitung, die im Empfänger vor und nach dem Störimpulsunterdrücker erfolgt, wird hier nicht im einzelnen beschrieben, da sie auf verschiedene an sich bekannte Weise vorgenommen werden kann. Es soll nur kurz erwähnt werden, daß im Radarempfänger das Eingangssignal auf eine niedrigere Frequenz umgesetzt und verstärkt wird und daß durch Phasenerfassung in einem nicht gezeigten Quadratur- oder Querdetektor gegenüber zwei Bezugssignalen mit 90° Phasenverschiebung bipolare Videosignale gebildet werden. Hierdurch erhält man bekanntlich zwei

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gegeneinander um 90° phasenverschobene, sogenannte Quadraturkomponenten /und Q. die in zwei getrennten Kanälen weiterverarbeitet werden. Im gezeigten Ausführungsbeispiel ist eine digitale Technik vorgesehen, die Quadraturkomponenten / und Q werden durch einen Analog-Digital-Wandler auf an sich bekannter Weise in digitale Quadraturkomponenten / bzw. q umgewandelt In der Praxis erfolgt die Kanaltrennung mit Vorteil so, daß die Signalverarbeitung der digitalisierten Quadraturkomponenten / und q zeitlich >o unterteilt abwechselnd in den gleichen Schaltungen erfolgt, so daß die Anzahl der benötigten Schaltungen klein bleibt Zur einfacheren Beschreibung werden jedoch in dem gezeigten Beispiel die Quadraturkomponenten /und q in je einem Kanal gleichzeitig verarbeitet. >5

Der Störimpuisunterdrücker ist im Ausführungsbeispiel an jeden Kanal hinter einem an sich bekannten digitalen Filter t bzw. Γ angeschlossen. Der Störimpuisunterdrücker enthält einen Schalter 4 bzw. 4', den sogenannten Hauptschalter, der in jedem Kanal nach dem Filter 1 bzw. Γ und einem nachfolgenden Quadratursignalverzögerer 5 bzw. 5', beispielsweise in Form eines Schieberegisters, in Reihe liegt. Der Hauptschalter 4 bzw. 4' besitzt zwei Eingänge, wovon einer mit dem Filter 1 bzw. Γ und der andere mit einer Rückkopplungsschleife verbunden ist, zur Rückkopplung der entsprechi-nden Komponente nach Verzögerung im Quadratursignalverzögerer 5 bzw. 5'. Die Rückkopplungsschleife ist außerdem mit einer Summiereinheit 6 bzw. 6' verbunden, in jedem Kanal angeordnet, mit dem auch der Ausgang des Filters 1 bzw. Γ verbunden ist. Die Summiereinheiten 6 und 6' sind ausgangsseitig mit je einem Eingang eines Amplitudenformers 7 verbunden, dessen Ausgang am Eingang eines Komparators 8 liegt, sowie mit dem Eingang eines Vergleichsschalters 9 für Vergleichsimpulse und einem Schwellendelektor 10. Der Vergleichsschalter 9 liegt ausgangsseitig über einen Vergleichsimpulsverzögerer 11, beispielsweise ein Schieberegister, an einem zweiten Eingang des Vergleichsschalters 9 sowie am zweiten Eingang des Komparators 8. Die Ausgänge des Komparators 8 und des Schwellendetektors 10 sind zu einem Und-Gatter 12 geführt, dessen Ausgang mit dem Steuereingang sowohl des Hauptschalters 4 bzw. 4' in jedem Kanal als auch des Vergleichsschalters 9 verbunden ist.

In jedem Kanal wird die digitalisierte Quadraturkomponente /bzw. q im digitalen Filter 1 bzw. Γ gefiltert, über den Hauptschalter 4 bzw. 4' übertragen, um ein Impulsintervall, d. h. die Periodendauer des Radars, im Quadratursignalverzögerer 5 bzw. 5' verzögert und in der Summiereinheit 6 bzw. 6' mit dem Signal aufsummiert, das direkt vom Filter 1 bzw. Γ kommt. Dies bewirkt eine weitere Filterung vor dem Störimpulsunterdrücker und somit eine Unterdrückung des Bodenechos, so daß die Störimpulse auch beim Vorhandensein von Bodenechos von den Zielechos getrennt werden können.

Hinter dem Hauptschalter 4 bzw. 4' ist zur weiteren Signalverarbeitung die Schaltung 2 bzw. 2' des Dopplerradars angeschlossen.

Die Quadraturkomponenten /und q werden nach der Filterung in Form der Quadraturkomponenten /Ί und q\ dem AmpKtudenformer 7 zugeführt und nach der Formel \/ i\+q\ zu einem Vergleichsimpuls addiert, das die Amplitude des Empfangssignals repräsentiert Das Vergleichssignal geht dann über den Vergleichsschalner 9, wird im Ve rgleichsimpulsverzögerer 11 verzögert und im Kompar; tor 8 mit dem nichiverzögerten Vergleichssignal vergli:hen. Die Verzögerung wird so gewählt, daß sie gleich der Periodendauer des Radars ist d. h. dem durch die Impulsfolgefrequenz des Radars bestimmten Impulsintervall, wobei der Vergleich mit dem Signal aus dem nächsten, folgenden Impuls durchgeführt wird. Man kann dem Vergleichsimpuls auch eine Verzögerung verleihen, die gleich der Periodendauer des Radars multipliziert mit einer gewählten, ganzen Zahl ist.

In der Vergleichseinheit 8 wird geprüft, ob ein weiteres Zuführen des nicht verzögerten Impulses in den Kanälen verhindert werden soll. Hierfür gilt folgende Bedingung: Die Amplitude des Vergleichsimpulses soll sich vom einen zum anderen Impuls mindestens um einen bestimmten Faktor, beispielsweise auf das 4-fache erhöht haben. Wenn diese Bedingung erfüllt ist, geht ein Signal von dem Komparator 8 zum Und-Gatter 12.

Der Vergleichsimpuls geht außerdem zum Schwellendetektor 10, der prüft, ob die Amplitude des Impulses einen gewählten Amplitudenpegel überschreitet. Bei Erfüllung dieser zweiten Bedingung geht das Signal zum zweiten Eingang des Und-Gatters 12. Wenn so die beiden Bedingungen erfüllt sind, entsprechend einem möglicherweise vorhandenen Störimpuls, gibt das Und-Gatter ein Signal auf die Steuereingänge des Hauptwandlers 4 im zugehörigen Kanal und des Vergleichsschalters 9, wodurch diese so geschaltet werden, daß bei der weiteren Signalverarbeitung in den Schaltungen 2 bzw. 2' der störende Impuls durch den vorhergehenden Impuls ersetzt wird, der im Quadratursignalverzögerer 5 bzw. 5' verzögert wird, und daß in dem Komparator 8 der erfaßte Störimpuls bei den folgenden Vergleichen die Amplitude des verzögerten Vergleichsimpulses nicht beeinflußt. Auftretende Störimpulse der eingangs erwähnten Art werden so in den Kanälen nicht weitergeleitet, sondern durch ein vorhergehendes Zielecho ersetzt.

Der Schwellendetektor 10 sowie das Und-Gatter 112 können auch entfallen, ohne daß im Prinzip die Funktion der Erfindung beeinflußt wird. Der Störimpulsunteirdrücker kann prinzipiell auch mit analogen anstelle der digitalen Schaltungen aufgebaut werden. Die oben erwähnte Addition der Quadraturkomponenten im Amplitudenformer 7 ergibt ein theoretisch richtiges Resultat. Dieses Resultat kann in der Praxis auch beispielsweise durch die Annäherung der Summe der Amplituden der Quadraturkomponenten 1] und c]\ ersetzt werden, d.h. durch|^pi|,was eine für viele Zwecke ausreichende Genauigkeit liefert und zu einer einfacheren Schaltung führt.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

25 OO Patentansprüche:

1. Anordnung zur Unterdrückung von Störimpulsen im Empfänger eines Impulsdopplerradargerätes mit Quadraturdetektor zur Aufteilung eines aus Impulsen bestehenden Empfangssignals in zwei um 90° phasenverschobene Quadraturkomponenten, vor der Signalverarbeitung in Signalverarbeitungsschaltungen des Empfängers, gekennzeichnet durch einen Amplitudenformer (7), welcher aus den zwei Quadraturkomponenten (i. q) des Empfangssignals, gegebenenfalls nach Filterung (1, Γ) der Amplitude des Empfangssignals entsprechende Vergleichsimpulse bildet, durch einen Vergleichsim- '5 pulsverzögerer (H), welcher Vergleichsimpulse um eine Zeit gleich einem Zeitabschnitt zwischen zwei Radarimpulsen verzögert, und einen Komparator (8), welcher die Amplitude eines verzögerten Vergleichsimpulses mit derjenigen eines Vergleichs- *° impulses vergleicht, und durch Einrichtungen (4, 4', 5, 5') welche bei der fortgesetzten Signalverarbeitung die entsprechenden Quadraturkomponeiiten durch die um den genannten Zeitabschnitt früher auftretenden Quadraturkomponenten ersetzen, wenn beim Vergleich der Amplituden die Bedingung erfüllt ist. daß der Quotient der Amplitude des unverzögerten Vergleichsimpulses und der Amplitude des verzögerten Vergleichsimpulses einen gewählten Wert überschreitet.

2. Anordnung nach Anspruch I, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtungen (4,4', 5,5') nur dann zu dem Ersatz führen, wenn gleichzeitig die Bedingung erfüllt ist (in 12), daß die Amplitude des Vergleichsimpulses einen festen Wert (in 10) überschreitet.

3. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudenformer (7) die Quadratwurzel aus der Summe der Quadrate der beiden Quadraturkomponenten (i, q)ne\\\.

4. Anordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Amplitudenformer (7) die Summe der Amplituden der Quadraturkomponenten (i. ^bildet.

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