DE2819880C2 - Empfänger für ein Gerät zur kohärenten Puls-Doppler-Rückstrahlortung - Google Patents
Empfänger für ein Gerät zur kohärenten Puls-Doppler-RückstrahlortungInfo
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Description
Die Erfindung betrifft Empfänger für ein Gerät zur kohärenten Puls-Doppler-Rückstrahlortung, mit Dopplerfiltern
im Videokanal, ferner mit einer an den Ausgang der Dopplerfilter angeschlossenen Wichtungseinrichtung
und mit einer an diesen Wichtungsfaktoren liefernden Signalerzeugungsschaltung, welche einen
Speicher, in dem eine Anzahl von Signalen entsprechend bestimmten Abtastintervallschritten einspeicherbar
sind, sowie eine daran angeschlossene Auswertschaltung zur Ableitung der Wichtungsfaktoren in
Abhängigkeit von bestimmten, im Speicher gespeicherten Signalen enthält.
Bei der Filterung von Radar-Videosignalen zur Festzeichenunterdrückung verbleibt mitunter ein Filterungsrest,
welcher so groß sein kann, daß fälschlich die Gegenwart eines Zielobjektes angezeigt wird, während
talsachlich der Filterungsrest von einem starken Festzeichenecho verursacht worden ist Bei einem
MTI-Radar oder einer Radaranlage mit Festzeichenunterdrückung
enthalten die Dopplerfilter der Löschstufe Verzögerungsleitungen mit Verzögerungszeiten,
welche ein ganzzahliges Vielfaches der Sendeimpulsperiode oder des Reziprokwertes der Pulswiederholungsfrequenz
sind. Die Subtration eines starken Festzeichenechos von dem vorausgehend empfangenen Echo
aufgrund desselben stillstehenden Zielobjekts führt zur Löschung des Festzeichenechos mit Ausnahme eines
Filterungsrestes. Ein bewegtes Zielobjekt, welches sich der Radaranlage nähert oder sich hiervon entfernt,
verursacht ein Echosignal, welches nicht gelöscht wird. Das Echosignal aufgrund des bewegten Zielobjektes
wird von den Dopplerfiltern ohne Abdämpfung durchgelassen. Einzelheiten der Theorie von MTI-Radaranligen
sind der Veröffentlichung »Radarhandbook« von M. I. Skolnik, McGraw-Hill Book Company,
1970, zu entnehmen.
Bei einem Empfänger der eingangs beschriebenen Art, wie er etwa aus der US-Patentschrift 39 72 041 bekannt ist, hat man eine Beseitigung des Filterungsrestes dadurch versucht, daß bei der Ableitung der der Wichtungseinrichtung zugeführten Wichtungsfaktoren die Größe der Echosignale entsprechend mehreren benachbarten Richtungs-Abtastintervallschritten berücksichtigt wurde.
Bei einem Empfänger der eingangs beschriebenen Art, wie er etwa aus der US-Patentschrift 39 72 041 bekannt ist, hat man eine Beseitigung des Filterungsrestes dadurch versucht, daß bei der Ableitung der der Wichtungseinrichtung zugeführten Wichtungsfaktoren die Größe der Echosignale entsprechend mehreren benachbarten Richtungs-Abtastintervallschritten berücksichtigt wurde.
Es zeigt sich jedoch, daß durch eine solche Ausbildung des Empfängers dessen maximale Empfindlichkeit und
Leistungsfähigkeit nicht ausgenützt werden kann.
Durch die Erfindung soll die Aufgabe gelöst werden, einen Empfänger der eingangs beschriebenen Art so
auszubilden, daß er eine empfindliche Zielobjektortung auch beim Auftreten starker Festzeichenechos durchführen
kann.
Diese Aufgabe wird durch die im kennzeichnenden Teil des anliegenden Anspruches 1 angegebenen
Merkmale gelöst.
Der Einfluß eines Filterungsrestes auf die Erfassung von Zielobjekten bei bereichsweise oder statistisch
auftretenden starken Festzeichenechos kann durch die hier angegebene Schaltung gemindert oder beseitigt
werden.
Es sei bemerkt, daß der vorliegend angegebene
Empfänger vorzugsweise in digitaler Schaltungstechnik aufgebaut werden kann, wobei der Aufwand zur
Verarbeitung der Signale, welche der Wichtungseinrichtung zugeführt werden, durch Logaritnmierung dieser
Signale verringert werden kann, wie an sich aus der US-Patentschrift 37 79 017 bekannt ist
Im übrigen bilden zweckmäßige Ausgestaltungen und Weiterbildungen des vorgeschlagenen Empfängers
Gegenstand der Ansprüche 2 bis 7, deren Inhalt hierdurch ausdrücklich zum Bestandteil der Beschreibung
gemacht wird, ohne an dieser Stelle den Wortlaut zu wiederholen.
Als praktisches Beispiel für die Erläuterung des hier angegebenen Empfängers ist zwar eine azimutal
abtastende Radaranlage mit Festzeichenunterdrückung ts
beschrieben, doch eignet sich die vorgeschlagene Schaltung auch für andere Ortungssysteme, etwa für
Sonaranlagen. Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele anhand der Zeichnung näher erläutert. Es stellt
dar 2u
F i g. 1 ein Blockschaltbild eines Radarsystems mit einem Empfänger der vorliegend angegebenen Art,
F i g. 2 eine schematische Aufsicht des Radarsystems nach F i g. 1 mit einer in Azimutrichtung abtastenden
Radarantenne, wobei in dieser Zeichnungsfigur die 2r>
aufeinanderfolgenden Radarimpuls- und Aussendungen während der Abtastung eines Sektors angedeutet sind,
welcher einer Breite gleich der Breite des Radar-Richtstrahles besitzt,
F i g. 3 ein Blockschaltbild des in F i g. 1 verwendeten Empfängers, in welchem eine Speicherung und Auswahl
von Festzeichenechotastungen und eine Wichtung eines gefilterten Echosignals entsprechend der Stärke des
Festzeichenechos stattfindet und
F i g. 4 ein Schaltbild einer Auswahlvorrichtung des Empfängers nach F i g. 3.
In Fig. 1 ist das als Blockschaltbild wiedergegebene
Radarsystem mit 20 bezeichnet und enthält einen Signalgenerator 22, einen Sender 24, einen Taktgeber
26, eine Bezugssignalquelle 28, eine Sendeantenne 30, eine Empfangsantenne 32, eine Empfängerstufe 34, eine
Signalverarbeitungsschaltung 36 und ein Wiedergabegerät 38. Die vorliegend interessierenden Schaltungsteile
sind in der Signalverarbeitungsschaltung 36 und in dem Wiedergabegerät 38 zu finden. Die Signalverarbeitungsschaltung
36, wird genauer anhand von Fig.3 beschrieben. Das Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist
eine bistatische Radaranlage mit im Abstand voneinander angeordneten Antennen 30 und 32, welche mit der
vorliegend angegebenen Schaltung zusammenwirken. Es kann jedoch auch eine einzige Antenne 40
vorgesehen sein, wie in F i g. 2 gezeigt ist, wobei der Sender 24 und die Empfängerstufe 34 mit der Antenne
40 nach Fig.2 über eine Sende-Empfangsweiche 42 gekoppelt sind.
Der Tatkgeber 26 liefert Taktsignale, welche zur Steuerung des Signalgenerators 22 und der Bezugssignalquelle
28 in Synchronismus mit den Taktsignalen dienen. Die Bezugssignalquelle 28 gibt ein hochfrequentes
Bezugssignal und ein zwischenfrequentes Bezugssignal an den Sender 24 ab, wobei das hochfrequente
Bezugssignal auch der Empfängerstufe 34 zugeleitet wird, während das zwischenfrequente Bezugssignal
außer zu dem Sender 24 auch zu der Signalverarbeitungsschaltung 36 gelangt. Der Sender 24 enthält
Mischer zur Aufmodulation eines von dem Signalgenerator 22 erzeugten Signales auf einen zwischenfrequenten
Träger und dann auf einen hochfrequenten Träger zur Aussendung über d;e Antenne 30. Der Ausbreitungsweg 44, über welcher· sich die von der Antenne 30
abgestrahlte Energie zur Antenne 32 hin ausbreitet enthält ein reflektierendes Zielobjekt, beispielsweise ein
das Zielobjekt darstellendes Flugzeug. Die Echosignale aufgrund des Flugzeugs, welche auf die Empfangsantenne
32 treffen, werden von der Empfängerstufe 34 verstärkt die einen Mischer enthält welcher die
Echosignale mit dem hochfrequenten Bezugssignal mischt um die Echosignale wieder auf das Niveau des
Zwischenfrequenzträgers herabzusetzen. Die in dieser Weise umgesetzten Signale erscheinen auf der Leitung
46. Das auf der Leitung 46 dargebotene Signal wird sodann in der Signalverarbeitungsschaltung 36 weiterverarbeitet
und schließlich ausgewertet etwa durch Darstellung in dem Wiedergabegerät 38 oder beispielsweise
unter Verwendung eines nicht dargestellten Rechners zur Zielobjektidentifizierung und automatischen
Nachführung. Der Taktgeber 26 liefert noch weitere Taktsignale, welche von der sich auffächernden
Leitung 48 abgenommen werden können und an einen Anschluß C der Signalverarbeitungsschaltung 36 und
des Wiedergabegerätes 38 angekoppelt werden, um die digitale Schaltung in diesen Schaltungseinheiten zu
betätigen und den Betrieb der genannten Einheiten mit dem Betrieb des Signalgenerators 22 und des Senders 24
zu synchronisieren.
Die hier vorgeschlagene Signalverarbeitungsschaltung 36 enthält Schaltungsmittel zur Speicherung der
Größe der Festzeichenechosignale die sich längs des Übertragungsweges 44 ausbreiten und aus einer Folge
von ausgesendeten Radarimpulsen des Senders 24 resultieren. Die auf der Leitung 46 dargebotenen
Signale werden in der Signalverarbeitungsschaltung 36 gefiltert und dann mit Wichtungsfaktoren gewichtet,
welche entsprechend bestimmter Eigenschaften der gespeicherten Festzeichenechosignale ausgewählt werden,
so daß man auf einer Leitung 50 ein Signal erhält, welches von einem zu großen Löschrest aufgrund der
gefilterten Festzeichenechos befreit ist.
In F i g. 2 ist eine andere Ausführungsform eines Radarsystems beschrieben, bei welcher der Sender 24
und die Eimpfängerstufe 34, wie bereits gesagt, über die
Sende-Empfangsweiche 42 mit einer gemeinsamen Antenne 40 gekoppelt sind. Die Sende-Empfangsweiche
oder der Duplexer 42 koppelt die Signale des Senders 24 unmittelbar an die Antenne 40 an, während die
empfangenen Signale von der Antenne 40 über den Duplexer 42 der Empfängerstufe 34 zugeführt werden.
Die Antenne 40 rotiert im Uhrzeigersinn um die Antennenbasis 52. Die Richtcharakteristik oder der
Richtstrahl 54 gemäß F i g. 2 sind bei der Antenne 40 für Sendung und Empfang identisch. Die Antenne 40 kann
auch die Gestalt einer phasengesteuerten Antennenelementreihe haben, wobei der Richtstrahl schrittweise
eine Abtastbewegung ausführt.
Fig. 2 verdeutlicht aufeinanderfolgende Einstellungen der Richtstrahlachse während aufeinanderfolgender
Sendetakte oder Bereichsabtastungen des Senders 24 während des Umlaufes der Antenne 40 zur
azimutalen Abtastung. Ein Wasserturm liegt in Richtung der augenblicklichen Einstellung der Richtstrahlachse in
bestimmter Entfernung, während ein das Zielobjekt darstellendes Flugzeug etwas seitlich von dem Wasserturm
und in größerer Entfernung von der Antenne 40 dargestellt ist. Die Breite des Richtstrahles zwischen den
Punkten, an welchen die Strahlungsintensität in der Richtcharakteristik sich um 3 dB verringert hat, ist in
F i g. 2 ebenfalls angedeutet. Die den Entfernungsbereich überstreichende Abtastung in einem Sektor etwa
gleich einer Richtstrahlbreite liefert bezüglich des Festzeichenechos entsprechende Daten, welche in
einem Speicher der Signalverarbeitungsschaltung 36 nach F i g. 1 gespeichert werden. Falls gewünscht, kann
ein größerer Sektor, beispielsweise ein Sektor entsprechend zwei Richtstrahlbreiten, zur Erfassung einer
größeren Menge von Festzeichenechodaten untersucht werden. F i g. 2 läßt fernerhin beispielsweise einige
Entfernungs-Abtastintervallschritte erkennen, die nachfolgend als Entfernungsbereichszellen bezeichnet sind
und welche das Entfernungs-Auflösungsvermögen der Radaranlage 20 versinnbildlichen, wobei eine Gruppe
von Entfernungsbereichszellen jeweils eine Zelle in einer Reihe entsprechend den einzelnen Entfernungsbereichsabtastungen enthält und jeweils symmetrische
radiale Lage mit Bezug auf die Antenne 40 hat.
Wie aus F i g. 3 ersichtlich ist, enthält die Signalverarbeitungsschaltung 36 zwei synchron arbeitende Detektoren 56 und 57, zwei Analog-/Digitalumsetzer 60 und
61, zwei Digitalfilter 64 und 65, zwei betragsbildende Schaltungseinheiten 68 und 69, zwei Logarithmierungsschaltungen 72 und 73, Speichereinheiten 76 und 78,
einen Speicher 80, eine Wichtungseinrichtung 82, eine Delogarithmierungsschaltung84, einen Digital-/Analogumsetzer 86 und eine Auswahlvorrichtung mit einer
Gruppe von Wählern 88. Das auf der Leitung 46 dargebotene Signal wird jeweils einem Eingangsanschluß der Detektoren 56 und 57 zugeführt Das
Zwischenfrequenz-Bezugssignal gelangt zu einem Zwischenfrequenz-Bezugssignaleingang des Detektors 56
und wird über einen 90°-Phasenschieber 90 dem Bezugssignaleingangsanschluß des Detektors 57 zugeleitet Die in Phase liegende Signalkomponente der
Amplitude des Echosignals auf der Leitung 46, welche durch den Buchstaben / versinnbildlicht wird, erscheint
am Ausgang des Detektors 56 und wird in den Analog-/Digitalumsetzer 60 eingegeben, um dort in ein
entsprechendes Digitalsignal umgeformt zu werden. Die um 90° phasenverschobene Komponente des Echosignals, welche durch den Buchstaben Q versinnbildlicht
wird, erscheint am Ausgang des Detektors 57 und gelangt zu dem Analog-/Digitalumsetzer 61, um
ebenfalls die Gestalt eines Digitalsignales zu erhalten. Die Umsetzer 60 und 61 werden durch Taktimpulse
gesteuert welche an den jeweiligen Anschluß C gelegt werden und von dem Taktgeber 26 gemäß F i g. 1
bereitgestellt werden. Die Ausgangssignale der Analog-/Digitalumsetzer 60 und 61 werden an die betragsbildende Schaltungseinheit 69 angekoppelt welche die in
Phase liegende Komponente und die um 90° phasenverschobene Komponente der digitalen komplexen Zahl
vom Ausgang der Analog-/Digitalumsetzer 60 und 61 miteinander kombiniert um den Betrag der komplexen
Digitalzahl darzustellen, welcher der Größe des Echosignales der Leitung 46 entspricht Die den
genannten Betrag darstellende Digitalzahl wird von der betragsbildenden Schaltungseinheit 69 an die Logarithmierungsschaltung 73 weitergegeben, welche auf der
Leitung 92 eine Digitalzahl abgibt, welche den Logarithmus des genannten Betrages bzw. der Größe
des Echosignals angibt
Jeder der in F i g. 3 gezeigten Digitalfilter 64 und 65
enthält digitale Verzögerungsleitungen, beispielsweise Schieberegister, Summationseinrichtungen und Multiplikationseinrichtungen zur Steuerung des Filter-Verstärkungsfaktors, wie dies beispielsweise für die
MTI-Löschstufe nach den Kapiteln 17 und 35 der zuvor
erwähnten Veröffentlichung »Radar Handbook« beschrieben ist. Im einzelnen ist festzustellen, daß die
Verzögerungen, welche durch die Verzögerungsleitun-■"> gen des Filters 64 eingeführt werden, bei einer
MTI-Löschstufe ganzzahlige Vielfache der Radar-Sendepulsperiode des Senders 24 nach F i g. 1 sind, was
wiederum gleich dem ganzzahligen Vielfachen des Reziprokwertes der Pulswiederholungsfrequenz ist.
ίο Audi andere Filtereinrichtungen, beispielsweise Transversalfilter, wie sie ebenfalls in dem erwähnten
Handbuch beschrieben sind, können verwendet werden. Der Filter 64 nimmt eine Filterung der in Phase
liegenden Signalkomponente vor, während der Filter 65
is die um 90° phasenverschobene Komponente der Echosignale filtert. Die Ausgangssignale der Filter 64
und 65 stellen somit die in Phase liegende Komponente und die um 90° phasenverschobene Komponente einer
dem Echosignal entsprechenden komplexen Zahl dar.
7ü Die komplexe Zahl wird darauf in die betragsbildende
Schaltungseinheit 68 eingeführt, welche ein Signal entsprechend dem Betrag der komplexen Zahl abgibt.
Der digitale Ausgang der Schaltung 68 wird an die Logarithmierungsschaltung 72 angekoppelt, welche
eine logarithmische Darstellung des gefilterten Echosignals auf ihrer Ausgangsleitung 94 darbietet. Im
einzelnen ist festzustellen, daß die logarithmischen Darstellungen der Signale auf den Leitungen 92 und 94
Digitalzahlen sind, welche bedeutend weniger Stellen
haben als die Digitalzahlen, welche am Signalausgang
der betragsbildenden Schaltungseinheiten 69 und 68 erscheinen.
Die Speichereinheiten 76 und 78 können jeweils Speicher willkürlicher Zugriffsmöglichkeit (nicht darge
stellt) oder Schieberegister enthalten, wie in der
Zeichnungsfigur gezeigt ist Das Schieberegister des Speichers 76 enthält wie aus der Zeichnung zu
entnehmen, eine Reihe von Zellen, die den Entfernungsbereichszellen nach F i g. 2 entsprechen. Das Schiebere-
gister ist ausreichend lang, um eine genügende Speicherkapazität darzubieten, so daß die Festzeichenechodaten der Entfernungsbereichszellen in der jeweiligen Richtung des Antennenrichtstrahlen eingespeichert
werden können, welche innerhalb der Strahlbreite der
Antenne nach F i g. 2 gelegen ist Betrachtet man ein
Beispiel, bei welchem innerhalb eines Sektors der Breite des Antenenrichtstrahles 16 Sendeimpulse zur Überstreichung des Entfernungsbereiches verarbeitet werden, so besitzt das Schieberegister eine Zellenzahl gleich
dem Sechzehnfachen der Anzahl von Entfernungsbereichszellen auf jeder die Entfernungsbereiche überstreichenden Spur nach Fig.2. Bei praktischen
Ausführungsformen der Signalverarbeitungsschaltung 36 zeigt es sich, daß Festzeichenechos nur während der
Zeiten entsprechend verhältnismäßig kurzen Entfernungen in einem Luftüberwachungsradar bedeutsam
sind und folglich der Taktgeber 26 nach Fig. 1 Taktimpulse zur Weiterschaltung des Schieberegisters
nur während der Abschnitte entsprechend den geringen
Entfernungen der Entfernungsabtastung nach Fig.2
abgeben muß. In diesem Falle kann der Speicher 76 eine bedeutend geringere Anzahl von Zellen aufweisen.
Starke Festzeichenechos von stillstehenden Zielobjekten, beispielsweise dem erwähnten Wasserturm, treten
in bedeutsamem Maße nur während des den geringen
Entfernungen entsprechenden Abschnittes der Entfernungsabtastung auf, während die Echosignale aufgrund
des Flugzeugs in großer Entfernung insbesondere dann,
wenn eine Entfernungsbereichsschaltung des Empfängers verwendet wird, durch das Bodenrauschecho oder
bodenbedingte Störungen nicht wesentlich beeinflußt werden. Weiter ist bemerkenswert, daß Festzeichenechos
von aufeinanderfolgenden Abtastungen in starkem Maße eine Korrelation erfahren, so daß gegebenenfalls
nicht die Daten sämtlicher Abtastungen in dem Speicher 76 untergebracht zu werden brauchen.
Beispielsweise können die Daten von jeder vierten Abtastung innerhalb des Sektors nach F i g. 2 gespeichert
werden. In diesem Falle bewirken die aus dem Anschluß C des Speichers 76 wirksamen Taktsignale,
daß die Signaltastungen nur während jeder vierten Entfernungsabtastung genommen werden.
Jede Zelle des Schieberegisters des Speichers 76 enthält eine Anzahl von Speicherplätzen zur Einspeicherung
einer bestimmten Zahl von Stellen oder Bits der logarithmischen digitalen Darstellung einer Tastungsprobe
des Echosignales. Das Schieberegister wird durch Taktimpulse, welche dem Anschluß C zugeführt
werden, mit einer Geschwindigkeit getaktet, welche der Probennahmegeschwindigkeit der Analog-/Digitalumsetzer
60 und 61 gleich ist wobei diese Geschwindigkeit gleich dem Reziprokwert der Verzögerungszeit zwischen
aufeinanderfolgenden Entfernungsbereichszellen nach F i g. 2 ist, so daß aufeinanderfolgende Tastungsproben
der Festzeichenechodaten der Reihe nach am Schieberegister entlanglaufen und das Schieberegister
die Historie der Störungen oder des Festzeichenechos in den sechzehn Entfernungsabtastspuren enthält.
Das Schieberegister des Speichers 76 besitzt, wie aus F i g. 3 zu entnehmen ist sechzehn Ausgangsleitungen,
welche jeweils in Paaren an acht Wähler 88 geführt sind. Wenn die in den Zellen des Schieberegisters enthaltenen
Daten taktweise das Schieberegister durchwandern, so erfahren sie eine Verzögerung beim Weiterschreiten
von Zelle zu Zelle. Die Verzögerung zwischen je zwei Ausgangsleitungen 96 des Schieberegisters ist gleich der
Periode der Aussendungen des Senders 24 nach Fig. 1, so daß die augenblicklich auf der jeweils zweiten
Ausgangsleitung 96 auftretenden Daten gegenüber den augenblicklich auf der ersten der Ausgangsleitungen 96
auftretenden Daten um eine Sendeperiode verzögert sind. Entsprechendes gilt für die Verzögerungszeiten
der das Schieberegister durchlaufenden Daten an den weiteren Paaren von Ausgangsleitungen 96.
Der Wähler 88, der nachfolgend im Zusammenhang mit F i g. 4 genauer beschrieben werden soll, vergleicht
die Amplitude der Digitalzahlen an einem Paar von Ausgangsleitungen 96. Die Wähler-Auswahlvorrichtungen
enthalten eine Gruppe von acht Wählern 88, welche unmittelbar an das Schieberegister des Speichers 76
angeschlossen sind. Eine darauffolgende Stufe enthält vier Wähler 88, die jeweils ein Paar von Eingangsanschlüssen
aufweisen, welche je an einen Ausgangsanschluß eines Wählers eines Wählerpaares der vorgeschalteten
Stufe von acht Wählern 88 gelegt sind. Dieses Schaltschema, welches oft als Schaltungsbaum bezeichnet
wird, setzt sich in zwei Wählern 88 einer dritten Stufe und einem einzigen Wähler 88 in einer vierten
Stufe der Auswahlvorrichtungen fort Jeder Wähler 88 der ersten Stufe koppelt das jeweils größere der beiden
in diesen Wähler eingegebenen Signale zu dem Wähler 88 der nächsten bzw. zweiten Stufe aus. Die sechzehn
Signale, welche auf die erste Stufe oder die Reihe von
Wählern 88 treffen, werden somit zahlenmäßig auf acht
Signale reduziert, welche in die zweite Reihe von Wählern 88 eingegeben werden. Diese Signale werden
wieder zahlenmäßig auf vier Signale reduziert die der dritten Stufe oder Reihe von Wählern zugeführt werden
und schließlich treffen nur noch zwei Signale auf den letzten Wähler 88. Dieser letzte Wähler 88 koppelt also
die größte Digitalzahl, welche in einer Gruppe von Zellen des Schieberegisters des Speichers 76 gespeichert
ist, zu der Leitung 98 aus, von wo aus diese Digitalzahl an den Adresseneingang des Speichers 80
gelangt. Wegen der Verzögerungen zwischen den
ίο Signalen und den jeweiligen Ausgangsanschlüssen des
Schieberegisters stellen die Signale an jeder der Leitungen 96 Festzeichenechodaten in Entfernungsbereichszellen
dar, welche in jeder Entfernungsabtastspur nach Fig.2 jeweils gleichen Radialabstand von der
Antenne 40 besitzen. Im Falle des bistatischen Systems nach F i g. 1 beziehen sich die Daten auf die Entfernungsbereichszellen
des Ausbreitungsweges von der Antenne 30 zum Zielobjekt und von dort zur Antenne 32
zurück. Folglich ist unter Berücksichtigung von F i g. 2 und F i g. 3 die Digitalzahl auf der Leitung 98 der
Logarithmus des Betrages des größten Festzeichenechosignals aus einer gegebenen Entfernung von der
Antenne 40 wobei die betreffende Entfernung sich in Abhängigkeit von der Zeit ändert und die auf der
Leitung 98 auftretende Zahl sich ebenfalls in Abhängigkeit von der Zeit entsprechend ändert während die
Daten im Schieberegister des Speichers 76 entlangwandern.
Der Speicher 80, welcher ein Festwertspeicher sein kann, enthält eine Gruppe von Wichtungsfaktoren, von welchen jeder einem Betrag der Digitalzahl zugeordnet ist, welche auf der Leitung 98 erscheinen kann. Jede auf der Leitung 98 zugeführte Zahl adressiert also einen bestimmten Wichtungsfaktor im Speicher 80, so daß dieser von dem Speicher auf der Leitung 100 dargeboten wird, um die Wichtungseinrichtung 82 entsprechend der Größe des FeFtzeichenechos aus einer bestimmten Entfernung innerhalb der Strahlbreite der Antenne 40 nach F i g. 2 zu steuern.
Der Speicher 80, welcher ein Festwertspeicher sein kann, enthält eine Gruppe von Wichtungsfaktoren, von welchen jeder einem Betrag der Digitalzahl zugeordnet ist, welche auf der Leitung 98 erscheinen kann. Jede auf der Leitung 98 zugeführte Zahl adressiert also einen bestimmten Wichtungsfaktor im Speicher 80, so daß dieser von dem Speicher auf der Leitung 100 dargeboten wird, um die Wichtungseinrichtung 82 entsprechend der Größe des FeFtzeichenechos aus einer bestimmten Entfernung innerhalb der Strahlbreite der Antenne 40 nach F i g. 2 zu steuern.
Der Speicher 78 enthält ein Schieberegister 102, welches genauso aufgebaut ist wie das Schieberegister
des Speichers 76. Ferner ist ein Schalter 104 mit einem Bedienungsknopf 106 vorgesehen, um selektiv einen
bestimmten aus einer Anzahl von Ausgängen des Schieberegisters 102 mit der Leitung 108 zu koppeln.
Die auf der Leitung 94 auftretenden Signale werden der Reihe nach taktweise durch das Schieberegister 102
geführt was unter Steuerung der Taktimpulse geschieht die dem Anschluß Czugeleitet werden. Die Digitalsigna-Ie
erscheinen der Reihe nach an jedem der Ausgangsanschlüsse der einzelnen Stellen des Schieberegisters 102.
Eine Verzögerung gleich der Periode der Takiimpuise
tritt zwischen benachbarten Ausgängen des Schieberegisters 102 auf und demgemäß bewirkt die Auswahl
eines bestimmten Ausgangsanschlusses des Schieberegisters 102 vermittels des Schalters 104, daß einem sich
über die Leitung 94 ausbreitenden Signal eine bestimmte Verzögerungszeit für die Weitergabe auf die
Leitung 108 aufgeprägt wird. Die Verzögerungszeit läßt
sich mittels des Bedienungsknopfes 106 einstellen, so daß die Gesamtverzögerung der Ansprechzeit des
Digitalfilters 64 oder des Filters 65, welcher eine Ansprechzeit gleich derjenigen des Filters 64 hat
zuzüglich der Verzögerung in dem Speicher 78 gleich der Hälfte der Gesamtverzögerung ist welche durch
den Speicher 76 aufgeprägt wird. Berücksichtigt man,
daß die Gesamtverzögerung der Speichereinhert 76 gleich der Zeit ist welche die Richtstrahlachse gemäß
F i g. 2 benötigt, um schrittweise einen Sektor gleich der
Strahlbreite abzutasten, so resultiert das Auftreten eines Signales auf der Leitung 108 nach derjenigen Zeit,
welche das zugehörige Signal dazu benötigt, um den Speicher 76 halb zu durchlaufen, um Wirksamwerden
eines Wichtungsfaktors des Speichers 80 entsprechend Festzeichenechodaten aus dem Bereich im halben
Richtstrahl vor der Richtstrahlachse und im halben Richtstrahl hinter der Richtstrahlachse während der
azimutalen Abtastung durch den Richtstrahl. Auf diese Weise erfolgt also die Gewichtung symmetrisch unter
Berücksichtigung der Festzeichenechos um das Zielobjekt herum.
Die Taktimpulse an dem Anschluß C bewirken, daß der über die Leitung 100 zugeführte Wichtungsfaktor
und das zu wichtende Signal, das über die Leitung 108 rageführt wird, gleichzeitig in der Wichiungseinrichtung
82 auftreten, so daß die Signale der Leitungen 108 und 100 miteinander kombiniert werden können. Das
gewichtete Signal tritt am Ausgang des Multiplizierers oder der Wichtungseinrichtung 82 auf und wird der
Delogarithmierungsschaltung 84 zugeführt, welche eine Delogarithmierung vornimmt, um die ursprüngliche
Form des gefilterten Signales wieder herzustellen. Danach wird das am Ausgang der Delogarithmierungsschaltung
84 dargebotene, gefilterte Signal von dem Umsetzer 86 in ein Analogsignal umgeformt und dieses
wird der in F i g. 1 gezeigten Wiedergabeeinrichtung zugeführt.
Nachdem das auf der Leitung 108 auftretende Signal logarithmische Form besitzt, muß auch das über die
Leitung 100 zugeführte Wichtungsfaktorsignal logarithmische Form haben. Die Wichtung oder Multiplikation
in der Wichtungseinrichtung 82 geschieht also durch Aufsummieren der logarithmischen Signale von den
Leitungen 100 und 108. Das Summieren wird durch eine Recheneinheit (nicht dargestellt) innerhalb der Wichtungseinrichtung
82 durchgeführt, wobei diese Recheneinheit eine Addition und Subtraktion von logarithmischen
Signalen entsprechend einem positiven oder negativen Vorzeichenbit vornimmt welches in der auf
der Leitung 100 dargebotenen Digitalzahl enthalten ist. Bei anderen Ausführungsformen des hier vorgeschlagenen
Empfängers können die Logarithmierungsschaltungen 72 und 73 und die Delogarithmierungsschaltung 84
weggelassen werden. In diesem Falle werden die Signalwerte, welche von den betragbildenden Schaltungseinheiten
68 und 69 erzeugt werden, und nicht ihre Logarithmen, weiterverarbeitet Finden also keine
logarithmischen Werte Verwendung, so wird die Wichtung oder Multiplikation in der Wichtungseinrichtung
82 mittels eines Multiplizierers (nicht dargestellt) durchgeführt welcher die auf den Leitungen 108 und
100 zugeführten Signale miteinander multipliziert
Aus F i g. 4 ist zu ersehen, daß die Wähler 88 jeweils
einen digitalen Vergleicher 110, einen digitalen Inverter 112, zwei Torschaltelemente 114 und 116 sowie ein
ODER-Schaltelement 118 enthalten. Der digitale
Vergleicher 110 nimmt einen Vergleich der digitalen Eingangssignale an den beiden Eingangsleitungen des
betreffenden Wählers 88 vor und gibt an das Torschaltelement 114 einen hohen Spannungspegel
oder ein Signal der logischen Bedeutung 1 weiter, wenn das in das Torschaltelement 114 eingegebene Signal das
jeweils größere der beiden Eingangssignale ist, während der digitale Vergleicher 110 einen niedrigen Spannungspegel oder ein Signal der logischen Bedeutung 0 über
den Inverter 112 an das Torschaltelement 116 liefert,
wenn das in das Torschaltelement 116 eingespeiste Signal das größere der beiden Eingangssignale ist. Die
Torschaltelemente 114 und 116 besitzen gleiche Konstruktion und können aus einer Gruppe zueinander
parallel liegender UND-Schaltelemente gebildet sein,
um jede Stelle der das jeweilige Eingangssignal darstellenden, vierteiligen Digitalzahl durchzulassen. In
Abhängigkeit von dem an das Torschaltelement 114 angekoppelten hohen Spannungspegel läßt das Torschaltelement
114 das Eingangssignal zu dem ODER-Schaltelement 118 und von dort zu dem Ausgangsanschluß
des Wählers 88 durch. In entsprechender Weise läßt das Torschaltelement 116 bei Zuführung eines
hohen Spannungspegels über den Inverter 112 das Eingangssignal zu dem ODER-Schaltelement 118 zu
dem Ausgangsanschluß des Wählers 88 durch. Man erkennt also, daß der Wähler 88 das jeweils größere der
beiden Eingangssignale zu dem Ausgangsanschluß auskoppelt Kehrt man nun zu Fig.3 zurück, so ist
festzustellen, daß der Speicher 78 anstelle des Schieberegisters 102 auch in nicht dargestellter Weise
einen Speicher willkürlicher Zugriffsmöglichkeit enthalten kann. In diesem kann die Folge der über die Leitung
94 angelieferten Signale mit fortlaufender Adresse in bestimmte Plätze des Speichers eingeschrieben werden
und hier später nach einer bestimmten Verzögerungszeit und in Abhängigkeit von den am Anschluß C
eingespeisten Taktimpulsen können die Signale der Reihe nach adressiert und über die Leitung 108 aus dem
Speicher entnommen werden. Die Speicher 78 und 76 können somit entweder als Mittel zur Speicherung der
Historie der Abtastungen oder als Mittel zur Verzögerung des Auftretens der Signalabtastproben um eine
bestimmte Verzögerungszeit betrachtet werden.
Sollen die Wichtungsfaktoren aus dem Speicher 80 auf der Basis der quadratischen Mittelwerte einer
Gruppe von Signalen auf den Ausgangsleitungen 96 des Speichers 76 gewählt werden, so sind die Signale von
diesen Leitungen 96 einer nicht dargestellten Quadrierungseinheit zuzuführen, um die Signale jeweils zu
quadrieren. Der Ausgang der Quadrierungseinheit ist dann einer ebenfalls nicht dargestellten Sammationsschaltung
zuzuleiten, deren Ausgang wiederum einer Schaltung zur Bildung der Quadratwurzel zuzuführen
ist Der Ausgang der Quadratwurzel bildenden Schaltung ist dann auf die Leitung 98 aufzugeben und
bestünde ir. einer Digitslzahl, welche der Wurzel der
mittleren Quadratwerte der Signale auf den Leitungen 96 entspricht Die soeben kurz beschriebene Schaltung
zur Bildung der quadratischen Mittelwerte ist dann vorteilhaft, wenn das Festzeichenecho von Objekten in
einem gemeinsamen Entfernungsbereich zufällig schwankt und die Schwankungen mit der Größe des
Echos etwa von dem vorerwähnten Wasserturm vergleichbar sind.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Empfänger für ein Gerät zur kohärenten Puls-Doppler-Rückstrahlortung, mit Dopplerfiltern
(64, 65) im Videokanal, ferner mit einer an den Ausgang der Dopplerfilter (64,65) angeschlossener.
Wichtungseinrichtung (82) und mit einer an diese Wichtungsfaktoren liefernden Signalerzeugungsschaltung
(69, 73, 76, 88, 98, 80), welche einen Speicher (76), in dem eine Anzahl von Signalen
entsprechend bestimmten Abtastintervallschritten einspeicherbar sind, sowie eine daran angeschlossene
Auswertschaltung (88, 98, 80) zur Ableitung der Wichtungsfaktoren in Abhängigkeit von bestimmten,
im Speicher gespeicherten Signalen enthält, dadurch gekennzeichnet, daß in den
Speicher (76) Signale entsprechend Entfernungs-Abtastintervallschritten
und entsprechend Richtungs-Abtastintervallschritten eingespeichert werden und
daß die Auswertschaltung (88, 98, 80) einen Wichtungsfaktor für jedes einem bestimmten Entfernungs-Abtastintervallschritt
entsprechende Ausgangssignal der Dopplerfilter (64, 65) aus einer Gruppe von in dem Speicher gespeicherten Signalen
entsprechend demselben Entfernungs-Abtastintervallschritt, jedoch einer Mehrzahl von Richtungs-Abtastintervallschritten
bildet.
2. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Wichtungseinrichtung (82) eine Verzögerungsschaltung (78) vorgeschaltet ist, welche
die der Wichtungseinrichtung (82) zugeführten Ausgangssignale der Dopplerfilter (64, 65) verzögert,
bis die Signalerzeugungsschaltung (69, 73, 76, 88, 98, 80) einen zugehörigen Wichtungsfaktor
gebildet hat.
3. Empfänger nach Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswerteschaltung (88,98,
80) die demselben Entfernungs-Abtastintervallschritt entsprechenden Signale im Speicher (76) nach
einem Signal bestimmter Eigenschaft zur Ableitung des Wichtungsfaktors in Abhängigkeit von diesem
Signal untersucht.
4. Empfänger nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertschaltung (88, 98, 80)
Auswahlvorrichtungen (88) zur Auswahl des jeweils größten Signals unter den demselben Entfernungs-Abtastintervallschritt
entsprechenden Signalen enthält
5. Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Auswertschaltung
(88, 98, 80) einen weiteren Speicher (80) enthält, in welchem eine Gruppe von Wichtungsfaktoren
gespeichert ist und welcher in Abhängigkeit von bestimmten, im erstgenannten Speicher (76) der
Signalerzeugungsschaltung gespeicherten Signalen adressierbar ist.
6. Empfänger nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die den Abtastintervallschritten
entsprechenden Signale dem Speicher (76) der Signalerzeugungsschaltung (69, 73, 76, 88,
98, 80) über eine Logarithmierungsschaltung (73) zugeführt werden.
7. Empfänger nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß sowohl die den Abtastintervallschritten
entsprechenden Signale, welche der Wichtungseinrichtung (82) zugeführt werden, als auch die der
Wichtungseinrichtung zugeführten Wichtungsfaktoren durch Logarithmierungsschaltungen (72) logarithmiert
werden und daß die Ausgangssignale der Wichtungseinrichtung (82) in einer Delogarithmierungsschaltung
(84) delogariihmiert werden.
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OD | Request for examination | ||
D2 | Grant after examination | ||
8330 | Complete renunciation |