DE1258924B - Schaltungsanordnung fuer Empfaenger von von beweglichen Zielen herruehrenden Echo-Signalen - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GOIs

Deutsche KL: 21 a4-48/63

Nummer: 1258 924

Aktenzeichen: C 33663IX d/21 a4

Anmeldetag: 18. August 1964

Auslegetag: 18. Januar 1968

Die Erfindung betrifft eine Schaltungsanordnung mit Auswertung des Doppler-Effekts für Radarempfänger, mit der der Empfang der von beweglichen Zielen herrührenden Echoimpulse nur vorgenommen wird, wenn letztere sich mit zwischen im voraus bestimmten Grenzen liegenden Geschwindigkeiten verschieben.

Die bisher bekannten Empfänger von von beweglichen Zielen stammenden Signalen weisen selbst dann, wenn sie kohärenten Sendern zugeordnet sind und den Doppler-Effekt ausnutzen, gewisse Nachteile auf, die sie in der Fertigung schwierig machen und ihre Verwendung beschränken. Diese Mängel bestehen vor allem in folgendem: Sie arbeiten bei Video-Frequenzen, wenn sie Sinus- und Kosinus-Demodulationen vornehmen, die eine hohe Genauigkeit und eine große Stabilität erfordern. Sie benötigen außerdem mehrere Verzögerungsleitungen mit Verzögerungen langer Dauer und genau paarweiser Zusammenstellung. Bei ihnen findet keinerlei auto- ao matische Kompensation statt, wenn eine zufällige Änderung der Verzögerung in einer Verzögerungsleitung eintritt, und sie empfangen Echos von beweglichen Zielen, die sich mit Geschwindigkeiten nahe blinden Geschwindigkeiten verschieben. In weiteren bekannten Schaltungen sind zwar auch Anordnungen vorgesehen, die die Phase von zwei Kanälen zugeführten Schwingungen während eines außerhalb der normalen Echozeit liegenden kurzen Zeitintervalls auf optimale Festzeichenlöschung im Zwischenfrequenzbereich nachregeln. Diese Schaltungen ermöglichen aber nicht ohne weiteres die optimale Einstellung der Grenzen der auszuwertenden Zielgeschwindigkeiten.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Schaltungsanordnung der eingangs genannten Art zu schaffen, die den Empfang der von beweglichen Zielen kommenden Signale verbessert und die zuvor genannten Nachteile insgesamt vermeiden läßt. Zu diesem Zweck arbeitet die hier vorgeschlagene Schaltungsanordnung auf einer Zwischenfrequenz des zugeordneten Empfängers, verwendet nur eine einzige Verzögerungsleitung, kompensiert automatisch jegliche zufällige Verschlechterung der Phase in den die durch die Geschwindigkeit des beweglichen Ziels gebildete ursprüngliche Information behandelnden Kanälen und eliminiert die festen Echos, die zu niedrigen Geschwindigkeiten sowie einen Bereich um zu hohe Geschwindigkeiten.

Dies gelingt mit der hier in Vorschlag gebrachten Schaltungsanordnung der einleitend erwähnten Art vor allem dadurch, daß erfindungsgemäß ein Zwi-Schaltungsanordnung für Empfänger von von
beweglichen Zielen herrührenden Echo-Signalen

Anmelder:

Compagnie Francaise

Thomson Houston-Hotchkiss Brandt, Paris

Vertreter:

Dipl.-Ing. Dipl. oec. publ. D. Lewinsky,

Patentanwalt,

8000 München, Gotthardstr. 81

Als Erfinder benannt:

Guy Foulon, Charenton, Seine (Frankreich)

Beanspruchte Priorität:

Frankreich vom 21. August 1963 (945 301) - -

schenfrequenzhilfskanal vorgesehen ist, der in bekannter Weise aus zwei parallelen Teilkanälen, von denen der eine eine Verzögerungsanordnung von der Größe einer Impulsfolgeperiode und dieser und/oder der andere ein Phasenkorrekturglied und beide Begrenzer enthalten, aus einem an die Teilkanäle angeschlossenen, nur während einer äußerst kurzen Zeitspanne der Periode außerhalb der Echoempfangszeit wirkenden Phasenhilfsdiskriminator zur Regelung des Phasenkorrekturgliedes unter dem Einfluß eines künstlichen Echos auf gleiche Ausgangsphase und aus einem hierzu parallel angeschlossenen Phasenhauptdiskriminator besteht und daß der Hilfskanal ferner zwei parallel an den Phasenhauptdiskriminator angeschlossene, die Geschwindigkeitsgrenzen bestimmende Schwellenschaltungen umfaßt, die beim Überschreiten ihres jeweiligen Schwellenwertes im Hauptempfangskanal liegende Stromtore zur Unterdrückung des Empfanges der von sich mit außerhalb der gesetzten Grenzen liegenden Geschwindigkeiten verschiebenden beweglichen Zielen stammenden Echoimpulse steuern.

Die so ausgebildete, in einem entsprechenden Hochfrequenzempfänger einverleibte Schaltungsanordnung wirkt auf die Empfangskette, den sogenannten, in dem zugeordneten Empfänger vorhandenen Hauptempfangskanal, indem sie den Stromdurchgang der empfangenen Signale entsprechend dem Wert der Geschwindigkeit des ins Auge gefaßten

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beweglichen Zieles zuläßt oder untersagt, wobei neben dem allgemeinen Empfangskanal zusätzliche Kanäle vorgesehen sind, in denen die Signale Umwandlungen und verschiedenen Verzögerungen unterworfen werden. Der erstere dieser zusätzlichen Kanäle, nutzt den Doppler-Effekt aus, indem er das Eingangssignal verzögert und eine Spannung, die sogenannte Trägerspannung der Information mit konstanter Amplitude liefert. Der zweite Kanal, der als Bezugskanal bezeichnet werden kann, fügt dem Eingangssignal keine nennenswerte Verzögerung zu und gibt eine Spannung mit konstanter Amplitude ab, die für das vom ersten Kanal abgegebene Signal als Bezugsspannung dient. Diesem Kanal ist gleichzeitig ein weiterer, als Steuerkanal benannter Kanal zugewiesen, der ständig oder periodisch wirkt und elektrische Größen liefert, die den Nulldurchgang des Phasenmaßes steuern und gegebenenfalls korrigieren. Schließlich ist ein dritter Kanal, als gemeinsamer Kanal bezeichneter Kanal vorgesehen, der die linearen Kombinationen des Bezugssignals mit dem die Information tragenden Signal vornimmt und das Signal mit veränderlicher Phase in Signale mit in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des beweglichen Zieles abhängiger Amplitude umwandelt, die entsprechend ihren Größen den Stromdurchgang oder das Öffnen des Hauptempfangskanals oder allgemeinen Empfangskanals des zugeordneten Empfängers steuern, indem sie den Empfang nur von solchen Echos zulassen, die von Zielen herrühren, die sich mit zwischen den genau bestimmten Grenzen liegenden Geschwindigkeiten verschieben. Der erste Kanal behandelt das mit in Abhängigkeit der Geschwindigkeit des beweglichen Zieles veränderlicher Frequenz einfallende Signal. Der Bezugskanal liefert ein als Bezugssignal dienendes Signal mit Hochfrequenz und konstanter Amplitude und wird mit einer Spannung belegt, die mit der Eingangsspannung des ersten Kanals in Phase liegt. Der Steuerkanal liefert eine Steuerspannung, die auf das Korrekturglied des ersten Kanals derart einwirkt, daß die Änderungen des Phasennulldurchgangs kompensiert werden. Der am Ausgang des Bezugsund Steuerkanals liegende Phasendiskriminator wird gleichzeitig von dem vom ersten Kanal abgegebenen Signal belegt. Ein besonderer Vorteil bei der hier vorgeschlagenen Schaltungsanordnung beruht darauf, daß die die gleichen Funktionen ausübenden Schaltungselemente des Bezugskanals und des Steuerkanals zusammenfallen können.

Bei einer Weiterbildung der Erfindung ist es von Vorteil, wenn der Phasenhauptdiskriminator in an sich bekannter Weise aus einem die vektorielle Summe der Zwischenfrequenzsignale der beiden Teilkanäle bildenden Addierglied und einem die vektorielle Differenz der gleichen Signale vornehmenden Substraktionsglied, anschließenden Gleichrichtern und einer Vergleichseinrichtung, die den Quotienten oder die Differenz bildet, besteht. Dieser Phasenhauptdiskriminator wandelt also das ihm angelegte Hochfrequenzsignal mit konstanter Amplitude und veränderlicher Phase in zwei Spannungen veränderlicher Pegel um.

Mit der gemäß der Erfindung ausgebildeten Schaltungsanordnung wird eine Reihe von Umwandlungen vorgenommen, denen die durch den Wert der Geschwindigkeit des bewegten Zieles gebildete ursprüngliche Information unterliegt. Die hier vorgeschlagenen Merkmale sichern dem mit einer solchen Schaltungsanordnung ausgerüsteten Empfänger den Vorteil, die Echos beweglicher Ziele zu empfangen, ohne weder durch die Echos zu langsamer Ziele, noch die durch die zu schnell sich bewegenden Ziele gebildeten Echos gestört zu werden. Bei der Schaltungsanordnung nach der Erfindung durchläuft die ursprüngliche Nachricht die vorstehend beschriebenen Umwandlungen. Die Geschwindigkeit des bewegten Zieles wird durch den Doppler-Effekt in Abhängigkeit von der Frequenz der von dem Empfänger aufgenommenen Welle übersetzt. Der mit konstanter Verzögerungszeit arbeitende Phasenschieber, dem der Amplitudenbegrenzer nachgeschaltet ist, ersetzt die Frequenzänderung durch eine Phasenverschiebung zwischen den vom ersten Kanal und vom Bezugskanal abgegebenen Signalen. Der diesen beiden Kanälen nachgeschaltete, auf Hochfrequenz arbeitende Phasendiskriminator übersetzt diese Phasenverschiebung in Video-Spannungen veränderlicher Pegel. Dieser Phasendiskriminator, der vorstehend als Phasenhauptdiskriminator bezeichnet ist, besteht — wie gesagt — vorzugsweise aus einem Addierglied und einem Substraktionsglied, die voneinander unabhängig arbeiten und denen jeweils ein linearer Gleichrichter nachgeschaltet ist. Die beiden so erhaltenen Video-Spannungen werden unter Bildung ihres Quotienten in unabhängigen Schaltungen zusammengesetzt, von denen jede einen im voraus eingeregelten verschiedenen Schwellwert besitzt. Wie gesagt, können diese Schaltungen auch so ausgerüstet sein, daß der Vorgang der Spannungsteilung durch die Subtraktion der beiden angelegten Spannungen ersetzt wird. Die von jeder Video-Schaltung gelieferte Spannung steuert jeweils ein Stromtor, das in die Haupt-Video-Kette des Empfängers eingeschaltet ist. Das eine Stromtor bewirkt den Durchgang der aufgenommenen Signale, wenn die Geschwindigkeit der erfaßten bewegten Ziele den festgelegten unteren Schwellwert überschreitet, während das andere Stromtor den Empfangskanal sperrt, wenn die Geschwindigkeit des bewegten Zieles außerhalb der oberen Grenze des Geschwindigkeitsbereiches liegt.

In der Zeichnung ist eine Schaltungsanordnung der mit der Erfindung vorgeschlagenen Art in einer beispielsweise gewählten Ausführungsform bezüglich der Wirkungsweise und schaltbildmäßig veranschaulicht. F i g. 1 zeigt in einer graphischen Darstellung die Steuerspannung der Stromtore in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit des beweglichen Ziels; es ist hierbei der Fall einer Video-Schaltung genommen, die den Vorgang der Spannungsteilung ausführt. F i g. 2 läßt in einem Blockschaltbild die Schaltungsanordnung gemäß der Erfindung in einem Ausführungsbeispiel erkennen.

F i g. 1 stellt die von der den Quotienten bildenden Video-Schaltung abgegebene Spannung 3 sowie die beiden Pegelgrenzen 1 und 2 zur Steuerung der Stromtore dar. Diese Werte sind auf der OrdinatenachseiV aufgetragen, während die Werte der Geschwindigkeiten der bewegten Ziele auf der Abszis.-senachse V aufgetragen sind. Oberhalb des Grenzpegels 2 besteht der Bereich zu großer Geschwindigkeiten, während unterhalb vom Grenzpegel 1 der Bereich der Geschwindigkeiten zu langsam bewegter Ziele liegt. Die Kurve der F i g. 1 umfaßt mehrere

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Zweige 3, 3 a, 3 b ... 3 /, von denen jeder in seinem liehen Hindernis reflektiertes Echo vor. Ist keinerlei

eigenen Geschwindigkeitsbereich erfaßbar ist. während der vorhergehenden Periode unvermutet

Fig. 2 bringt in einem Blockschaltbild eine Schal- auftretende Phasenstörung vorhanden, liegen der

tungsanordnung gemäß der Erfindung in Anschal- Bezugsimpuls und der vom Hauptkanal abgegebene

tung an den zugeordneten Empfänger. Die An- 5 Impuls in Phase. Demgegenüber wird jegliche wäh-

schlußleitungen liegen vorzugsweise beiderseits des rend der Prüfung zwischen diesen beiden an den

Amplitudengleichrichters 20 des allgemeinen Emp- erregten Phasendiskriminator 13 angelegten Impulsen

fangskanals. Wie hier zeichnerisch dargestellt ist, festgestellte zufällige Phasenverschiebung durch die

wird die Schaltungsanordnung durch den auf Zwi- durch die Ausgangsspannung des Stromkreises 13

schenfrequenz liegenden Impuls erregt, der im io gesteuerten Schaltungen 33 und 33 α korrigiert. Die

Nebenschluß von der Anschlußklemme 191 abge- so ausgestatteten beiden Kanäle schaffen eine große

nommen wird, an der die Leitung 19 liegt, die eben- Stabilität beim Vorgang der Umwandlung, der die

falls zu dem Eingang des Amplitudengleichrichters 20 den Hauptkanal der Schaltung durchlaufende ur-

führt, der mit den beiden Stromtoren 21 und 22 in sprüngliche Information unterliegt,

der Video-Schaltung in Reihe liegt. Die übliche, 15 Das Bezugssignal und das die Information tra-

nicht dargestellte Video-Kette des allgemeinen gende Signal, die bereits beide zuvor erwähnt sind,

Empfangskanals ist an die Ausgangsklemme 23 an- unterliegen beim Durchgang durch den durch die

geschlossen. Stromkreise 40 bis 43 gebildeten Phasenhauptdis-

Wie bereits zuvor erwähnt worden ist, sind samt- kriminator zwei erneuten Umwandlungen. Beim liehe die ursprüngliche Information behandelnden 20 Durchgang durch die Schaltung 40 werden die ein-Schaltungselemente auf den ersten Kanal, den Be- treffenden Signale vektoriell zusammengefügt, und zugskanal und den gemeinsamen Kanal verteilt, von ihr Summenwert wird nach einer durch die Schaldenen letzterer diejenigen Schaltungsteile enthält, tung 42 ausgeführten linearen Gleichrichtung gleichdie die Stromtore 21 und 22 steuern. Der durch den zeitig an die Schaltungen 44 und 45 angelegt. Parauf Zwischenfrequenz liegenden, von der Eingangs- 25 allel zu dieser Umwandlung erfolgt die vektorielle klemme 191 abgenommenen Impuls erregte erste Substraktion der in der Schaltung 41 eintreffenden Kanal — auch Hauptkanal des ZF-Hilfskanals ge- Signale und die lineare Gleichrichtung in dem nannt — besitzt einen Leistungsverstärker 30, der Stromkreis 43. Die von letzterem abgegebene Spandas Phasenschiebernetz 31 speist, dessen Verzöge- nung wird ebenfalls an die beiden zuvor erwähnten rungszeit gleich der Folgeperiode der einfallenden 30 Schaltungen 44 und 45 angelegt.
Impulse ist, einen die dem Phasenschieber 31 an- Die Stromkreise 40 bis 43 haben somit die Umhaftenden Verluste kompensierenden Verstärker 32, Wandlung der Hochfrequenzspannung mit konstanter ein den Nulldurchgang der Phase korrigierendes ge- Amplitude und veränderlicher Phase in zwei Videosteuertes Schaltungsglied 33 und einen Amplituden- Spannungen mit veränderlichem Pegel vorgenombegrenzer 34. Der Hauptkanal nimmt somit die 35 men. Diese beiden Spannungen werden an jede der lineare Umwandlung zwischen der Frequenz des an Schaltungen 44 und 45 angelegt, die denselben Vorder Klemme 191 auftretenden Hochfrequenzimpulses gang ausführen, jedoch verschiedene Betriebsschwel- und der Phase des am Ausgang des Begrenzers 34 lenwerte oder Grenzpegel besitzen. Die Schaltung 44 mit konstanter Amplitude abgegebenen Signals vor. führt die Teilung (Quotientenbildung) der von den

Die Stabilität des Phasennulldurchganges wird 4° Stromkreisen 42 und 43 abgegebenen Video-Spandurch die Stromkreise 33 und 33 α sichergestellt, die nungen durch und ist so beschaffen, daß sie an das durch den Steuerkanal gesteuert werden, der mit Stromtor 22 nur dann eine Spannung abgibt, wenn dem Bezugskanal zusammenfällt. Letzterer besitzt diese oberhalb des unteren Grenzwertes 1 der F i g. 1 ein auf Zwischenfrequenz arbeitendes Dämpfungs- liegt. Diese Steuerspannung läßt das Stromtor 22 glied 10, das durch die an die Klemme 191 ange- 45 kippen, das somit den Stromdurchgang der Videolegten Signale erregt wird, einen Kompensationsver- Kette des allgemeinen Kanals des zugeordneten stärker 11, das zusätzlich auf den Phasennulldurch- Empfängers (Hauptempfangskanal) herstellt. Die gang wirkende Korrekturglied 33 α und einen Am- Schaltung 45 und das Stromtor 21 haben eine ähnplitudenbegrenzer 12. Der Bezugskanal liefert am liehe Betriebsweise, die jedoch dem oberen fest-Ausgang des Amplitudenbegrenzers 12 diejenige 50 gelegten Grenzwert 2 der Fig. 1 entspricht. Das Spannung, die der die am Ausgang des Begrenzers Stromtor 21 kippt unter Unterbrechung des Strom-34 abgegebene Information tragenden Spannung als durchganges der Video-Kette des Empfängers nur Vergleichsbasis dient. Der Steuerkanal besitzt dann, wenn die von der Schaltung 45 abgegebene außerdem den Phasenhilfsdiskriminator 13, der Steuerspannung diesen oberen Schwellwert übergleichzeitig durch die Bezugsspannungen und durch 55 schreitet. Wie bereits gesagt, können in einer abgedie vom Hauptkanal abgegebene Spannung belegt wandelten Ausführungsform der Erfindung die wird und nur die Steuerspannungen an die Strom- Schaltungen 44 und 45 die Vorgänge der Spannungskreise 33 und 33 α in den Zeitpunkten der Steuerung teilung durch Vorgänge der Subtraktion ersetzen, liefert. die leichter ausführbar sind. Somit macht die gleich-

In jeder Periode wird die Stabilität der Phasen- 60 zeitige Wirkung der Schaltungen 44 und 45 die verschiebung zwischen dem Hauptkanal und dem Video-Kette des zugeordneten Empfängers zum Be-Bezugskanal durch die Schaltungen 33 und 33 α trieb nur dann geeignet, wenn die Pegel der Steuerüberprüft und notfalls korrigiert. Zu diesem Zweck spannungen der Stromtore 21 und 22 zwischen den erregt ein Hochfrequenzsteuerimpuls, dessen Fre- erwähnten Grenzwerten 1 und 2 der F i g. 1 liegen, quenz mit der an der Eingangsklemme 191 ange- 65 die den vorbestimmten Geschwindigkeiten der belegten Resonanzfrequenz des Phasenschiebernetzes weglichen Ziele entsprechen.

31 zusammenfällt, den Hilfsdiskriminator 13. Dieser Auf diese Weise stellt die hier vorgeschlagene

Prüfimpuls täuscht somit ein an einem unbeweg- Schaltungsanordnung den Empfang der an beweg-

lichen Zielen reflektierten Wellen nur dann her, wenn letztere sich mit zwischen zwei im voraus eingeregelten Grenzwerten liegenden Geschwindigkeiten verschieben, wobei die festen Echos eliminiert werden, die auf zu langsame oder auf zu schnelle bewegte Ziele zurückzuführen sind.

Claims (2)

Patentansprüche:

1. Schaltungsanordnung mit Auswertung des Doppler-Effekts für Radarempfänger, mit der der Empfang der von beweglichen Zielen herrührenden Echoimpulse nur vorgenommen wird, wenn letztere sich mit zwischen im voraus bestimmten Grenzen liegenden Geschwindigkeiten verschieben, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zwischenfrequenzhilfskanal vorgesehen ist, der in bekannter Weise aus zwei parallelen Teilkanälen, von denen der eine eine Verzögerungsanordnung (31) von der Größe einer Impulsfolgeperiode und dieser und/oder der andere ein Phasenkorrekturglied (33, 33 a) und beide Begrenzer (12,34) enthalten, aus einem an die Teilkanäle angeschlossenen, nur während einer äußerst kurzen Zeitspanne der Periode außerhalb der Echoempfangszeit wirkenden Phasenhilfsdiskriminator (13) zur Regelung des Phasenkorrekturgliedes unter dem Einfluß eines künstlichen Echos auf gleiche Ausgangsphase und aus einem hierzu parallel angeschlossenen Phasenhauptdiskriminator (40 bis 45) besteht und daß der Hilfskanal ferner zwei parallel an den Phasenhauptdiskriminator angeschlossene, die Geschwindigkeitsgrenzen bestimmende Schwellenschaltungen (in 44, 45) umfaßt, die beim Uberschreiten ihres jeweiligen Schwellenwertes im Hauptempfangskanal liegende Stromtore (21,22) zur Unterdrückung des Empfangs der von sich mit außerhalb der gesetzten Grenzen liegenden Geschwindigkeiten verschiebenden beweglichen

ίο Zielen stammenden Echoimpulse steuern.

2. Schaltungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Phasenhauptdiskriminator in an sich bekannter Weise aus einem die vektorielle Summe der Zwischenfrequenzsignale der beiden Teilkanäle bildenden Addierglied (40) und einem die vektorielle Differenz der gleichen Signale vornehmenden Subtraktionsglied (41), anschließenden Gleichrichtern (42, 43) und einer Vergleichseinrichtung (in 44, 45), die den Quotienten oder die Differenz bildet, besteht.

In Betracht gezogene Druckschriften:

Deutsche Patentanmeldung S 10652, 21 e, 36/03, (bekanntgemacht am 12. 2.1953);

britische Patentschrift Nr. 808 123;

französische Patentschrift Nr. 1240 626;

USA.-Patentschriften Nr. 2 901745, 3 026 514;

Archiv für technisches Messen, V 3631-9, Lieferung 281 vom Juni 1959 (S. 113 bis 116).

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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