DE1245451B - Radarempfaenger mit einem Videoverstaerker mit grossem Dynamikumfang - Google Patents

Description

DEUTSCHES WTWWl· PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

DeutscheKl.: 21 a4-48/61

Nummer: 1245 451

Aktenzeichen: B 67567IX d/21 a4

J 24 5451 Anmeldetag: 6. Juni 1962

Auslegetag: 27. Juli 1967

Die Erfindung betrifft einen Radarempfänger mit einem Videoverstärker mit großem Dynamikumfang und derart selbsttätig einstellbarem Schwellwert, daß die mittlere Anzahl der pro Zeiteinheit zur Auswerteinrichtung gelangenden Impulse unabhängig vom Signal-Rausch-Verhältnis ist, bei welchem der Verstärker aus einer Kette von einzelnen Verstärkerstufen, deren Sättigungswerte, von der letzten zur ersten Stufe ansteigend, gegeneinander abgestuft sind, aus einer Addierschaltung sowie aus einer Reihe von die Eingänge aller Verstärkerstufen sowie den Ausgang der letzten Verstärkerstufe mit der Addierschaltung verbindenden Kopplungseinrichtungen besteht und bei welchem jede Kopplungseinrichtung eine Speicherschaltung mit kurzer Auflade- und langer Entladezeit und einen dieser nachgeschalteten und hinsichtlich seiner Übertrageeigenschaften durch die Ladung des Speichers in dem Sinne vorspannungsgesteuerten Verstärker enthält, daß er im wesentlichen sperrt, wenn die Ladung des Speichers einem so hohen Wert der integrierten Eingangsenergie entspricht, daß der die jeweilige Kopplungseinrichtung speisende Verstärker der Kette sich sättigt, nach Patentanmeldung B 67540 LXd/21 a4 (deutsche Auslegeschrift 1 238 077).

Wenn man an einen derartigen Radarempfänger eine Lageplan-Anzeigevorrichtung anschließt, um das erfaßte Echo zu beobachten, dann zeigt sich, daß in den Bereichen des Bildschirmes, in denen sich normalerweise Störungen bemerkbar machen, das Zielecho relativ schlecht zu sehen ist, wenn sich der Rauschpegel sehr schnell ändert. Durch diese Erscheinung wird die Leistungsfähigkeit des Empfängers nach dem Hauptpatent bei Verwendung mit einer Lageplan-Anzeigevorrichtung eingeschränkt. Die vorliegende Erfindung hat sich zum Ziel gesetzt, den Gegenstand des Hauptpatentes derart weiterzubilden, daß dieser Mangel vermieden wird. Die Weiterentwicklung nach der vorliegenden Erfindung besteht, ausgehend von dem Empfänger nach dem Hauptpatent, darin, daß bei Einfügung einer Differentiationsschaltung vor und/oder in den Videoverstärker sowie Anschluß einer Lageplan-Anzeigevorrichtung an den Videoverstärker dieser Anzeigevorrichtung in an sich bekannter Weise eine Einrichtung vorgeschaltet ist, welche bei Eingangssignalen mit die Breite der Sendeimpulse überschreitender Breite (Störreflexionen) Austastimpulse erzeugt, die die von den Vorderflanken der längeren Eingangsimpulse stammenden Ausgangsimpulse des Verstärkers von der Anzeige ausschließen, und daß diese Einrichtung in dem Sinne mittels der vom Ausgang der Speicher-Radarempfänger mit einem Videoverstärker
mit großem Dynamikumfang

Zusatz zur Anmeldung: B 67540IX d/21 a4 Auslegeschrift 1238 077

Anmelder:

The Bendix Corporation,
Detroit, Mich. (V. St. A.)

Vertreter:

Dipl.-Ing. K. A. Brose, Patentanwalt,
München-Pullach, Wiener Str. 2

Als Erfinder benannt:

Oliver H. Baust, William E. Fickenscher,

Baltimore, Md. (V. St. A.)

Beanspruchte Priorität:

V. St. v. Amerika vom 7. Juni 1961 (115 438)

schaltung einer der letzten Kopplungseinrichtungen der Verstärkerkette abgenommenen Gleichspannung vorspannungsgesteuert ist, daß sie ab einer vorherbestimmten Höhe dieser Gleichspannung abgeschaltet wird.

In einer Weiterentwicklung des Empfängers nach der vorliegenden Erfindung ist vorgesehen, daß die Einrichtung zur Erzeugung der Austastimpulse einen Schmitt-Trigger enthält, der die von dem im Verstärker befindlichen Detektor mit dem großen Dynamikumfang demodulierten Signale direkt auf den einen Eingang eines Koinzidenzkreises und durch ein Verzögerungsglied mit einer Verzögerung entsprechend der Impulsbreite der Sendeimpulse dem anderen Eingang dieses Koinzidenzkreises zuführt, und daß sie ein zweites, gleiche Verzögerung wie das erste aufweisendes Verzögerungsglied enthält, das das Ausgangssignal des Verstärkers vor der Wiedergabe auf die Lageplan-Anzeigevorrichtung verzögert, sowie einen Austastkreis, der beim Auftreten eines Koinzidenz-Ausgangssignals des Koinzidenzkreises das verzögerte Ausgangssignal des Verstärkers von der Anzeige fernhält.

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Im folgenden wird die Erfindung unter Hinweis auf die Zeichnung an einem Ausführungsbeispiel beschrieben. In der Zeichnung ist ein Blockschaltbild dargestellt.

Der in dem erfindungsgemäßen Radarsystem verwendete Empfänger enthält eine ZF-Verstärkerstufe, die einen Detektor mit weitem Dynamikbereich aussteuert, der in einem Gebiet größer als 60 db nicht gesättigt ist. Das Ausgangssignal des Detektors wird differenziert und mehreren in Kaskade gleichstromgekoppelten Videoverstärkern zugeführt.

Die zu jedem dieser Videoverstärker gelangenden Eingangssignale und das Ausgangssignal der letzten Videoverstärkerstufe gehen über getrennte Kopplungskreise zu einer Addieranordnung, die die von den Abgriffspunkten der Videoverstärker kommenden Ausgangssignale miteinander kombiniert. Die Kopplungskreise enthalten einen Dioden-Integratorkreis, der eine Gleichstromvorspannung erzeugt, die zur Steuerung eines in jedem Kopplungskanal enthaltenen Verstärkers bestimmt ist, wobei das System so eingestellt ist, daß die vom Integrator erzeugte Vorspannung den im eigenen Kanal enthaltenen Verstärker zur selben Zeit abschaltet, in der der entsprechende Videoverstärker mit der Sättigung beginnen würde. Daher werden schwache Signale in der gesamten Videoverstärkerkaskade verstärkt, während starke Signale, beginnend mit der letzten Stufe, die aufeinanderfolgenden Stufen sättigen, bis endlich bei einem Wert von 60 db über dem kleinsten aufnehmbaren Signal alle Stufen gesättigt sind. Die Verstärkung der verschiedenen Stufen ist so eingestellt, daß die Störamplitude am Eingang zur Addieranordnung die gleiche ist, ohne Rücksicht darauf, welcher Kanal das Eingangssignal liefert, das im Augenblick an der Addieranordnung zur Wirkung gelangt.

Ein gemäß der Erfindung aufgebautes System enthält einen gebräuchlichen Impulsradarsender 41, der mittels einer Antenne 42 einen gerichteten Energiestrahl aussendet und über die gleiche Antenne von den Zielen kommende Echos empfängt. Die Echosignale werden über gebräuchliche Kristallmischer und Duplexerkreise aufgenommen, so daß eine Zwischenfrequenz geschaffen wird, die nach Wunsch in einem Vorverstärker verstärkt und einer Eingangsklemme des Radarempfängers zugeführt werden kann.

Das für die Verstärkung von amplitudenmodulierten ZF-Signalen bestimmte Verstärkersystem enthält eine Eingangsklemme 11, über die die ZF-Signale einer ZF-Verstärkerstufe 12 angekoppelt werden. Das Ausgangssignal des ZF-Verstärkers 12 wird in einem Detektor 13 mit großem Dynamikbereich demoduliert, der in seinen Einzelheiten in der vorgenannten Anmeldung beschrieben ist. Die demodulierten Signale, die Impulsform aufweisen, werden in einem Kreis 14 kleiner (schneller) Zeitkonstante differenziert, von dem aus sie zum Eingang einer Videoverstärkerstufe 15 geführt werden. Die Videosignale werden in aufeinanderfolgenden Videostufen 16, 17, 18 und 19 verstärkt. Die jeder Videostufe 15 bis 19 zugeführten Eingangssignale und das Ausgangssignal des Videoverstärkers 19 werden jeweils über Kopplungskreise 22 bis 27 an eine Addieranordnung 21 angekoppelt, die sich dadurch auszeichnet, daß sie ein Ausgangssignal erzeugt, das der Summe der ihr zugeführten Eingangssignale ent-

spricht. Jeder Kopplungskreis 22 bis 27 enthält einen Diodenintegratorkreis 28, der einen Gleichstrompegel erzeugt, der dem zugeführten Geräuscheingang entspricht und der als eine Vorspannung einem Verstärker 29 zugeführt wird. Diese Vorspannung hat eine solche Größe, daß sie den Verstärker 29 bis zum Abschalten vorspannt, wenn die Videoverstärkerstufe, welche den Kopplungskreis aussteuert, sich zu sättigen beginnt. Der Pegel, bei dem der Verstärker 29 im Kopplungskreis 24 abgeschaltet wird, ist beispielsweise durch den Punkt bestimmt, an dem sich der Videoverstärker 16 zu sättigen beginnt. Das Ausgangssignal jedes Verstärkers 29 wird in einem Kreis 31 kleiner (schneller) Zeitkonstante differenziert, bevor es als eines der Eingangssignale der Addieranordnung 21 zugeführt wird. Das Ausgangssignal des Addierkreises 21 erscheint am Leiter 32 und bewirkt einen Betrieb mit konstantem Falschanzeigewert und im wesentlichen konstanter Empfindlichkeit über einen großen Dynamikbereich, wenn das System in geeigneter Weise eingestellt ist.

Das vom Detektor 13 kommende Ausgangssignal wird auch einem Verstärker 43 zugeführt, der demodulierte (gleichgerichtete) Impulse einem Schmitt-Auslösegenerator 44 liefert. Der Schmitt-Trigger 44 erzeugt Impulse gleicher Amplitude, deren Dauer derjenigen der ihm zugeführten Eingangsimpulse entspricht. Das Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 44 wird in einer Verzögerungseinrichtung (Verzögerungsleitung) 45 um einen Betrag verzögert, der gleich der Impulsbreite der vom Radargerät 41 gegesendeten Impulse ist. Das Ausgangssignal der Verzögerungseinrichtung 45 wird als ein Eingangssignal einem UND-Kreis 46 zugeführt, der als anderes Eingangssignal das direkte, nicht verzögerte Ausgangssignal des Schmitt-Triggers 44 erhält. Der UND-Kreis erzeugt nur bei Impulsen, die länger als die vom Radargerät 41 augesendeten Impulse sind, ein Ausgangssignal, da nur für Impulse dieser Länge eine Koinzidenz der dem UND-Kreis 46 zugeführten Eingangssignale auftritt. Diese Ausgangssignale werden einem Torgenerator 47 zugeführt. Der Torgenerator 47 betätigt einen Austastkreis 48, der zur Vorderkante von Impulsen, die mit dem Ausgangssignal des UND-Kreises 46 zusammenfallen, ein Austastsignal hinzufügt. Ein vom Austastkreis 48 kommendes Austastsignal bewirkt über den Verstärker 49 und die Treiberstufe 51, daß bei der Wiedergabe in einem Polarkoordinaten-Anzeigegerät 52 die Vorderkante langer Impulse beseitigt wird.

Auf dem Anzeigegerät 52 werden Zielsignale dadurch wiedergegeben, daß vom Ausgang 32 der Addieranordnung 21 über eine Verzögerungsvorrichtung 53, die eine Verzögerung ähnlich derjenigen von der Verzögerungsvorrichtung 45 erzeugt, zugeführt werden. Diese Verzögerung macht es möglich, daß die Vorderkante langer Störreflexionssignale (»clutter«) gleichzeitig mit dem Beginn der Austastimpulse im Austastkreis 48 anlangen und daher durch die Wirkung dieses Kreises beseitigt werden. Wird kein Austastimpuls erzeugt, so laufen die Echosignale durch den Verstärker 49 und die Treiberstufe 51 und werden vom Anzeigegerät 52 wiedergegeben.

Die für große Störsignalblocks erzeugten Austastsignale würden auch manchmal durch zahlreiche Geräuschspitzen erzeugt, die eine vielfache Zündung des Schmitt-Trigger-Kreises 44 bewirken würden, wodurch in fehlerhafter Weise eine Betätigung des

Claims (2)

UND-Kreises 46 eintreten würde und somit zahlreiche unerwünschte Austastsignale erzeugt würden. Um diese nicht erwünschte Arbeitsweise zu verhindern, wird vom Integrator und Kopplungskreis 26 mittels einer Leitung 54 eine Gleichstromvorspannung abgenommen und immer dann, wenn der Geräuschpegel im Kopplungskreis 26 für die Erzeugung der Gleichstromvorspannung groß genug wird, zur Abschaltung dem Verstärker 43 zugeführt. Bei abgeschaltetem Verstärker 43 können die Geräuschspitzen nicht zum Schmitt-Trigger 44 laufen und in fehlerhafter Weise Austastsignale erzeugen, wobei die gesamte Erzeugung von Tastimpulsen für Austastzwecke so lange angehalten wird, bis die Geräuschvorspannung im Kopplungskreis 26 vermindert ist. In dem erfindungsgemäßen Radarsystem gewährt die von einer Differentiation gefolgte Demodulation oder Gleichrichtung bei niedrigem Pegel über Landgebieten eine unter die Störgeräusche reichende Sichtbarkeit. Der Videoverstärker erzeugt bei Anwesenheit von (absichtlichen) Störungen oder Seereflexionen einen konstanten Falschanzeigewert, und der Impulsbreiten-Diskriminator sorgt für die Austastung der Vorderkanten der Störungen (»clutter«). as Die Empfindlichkeit dieses Systems wird proportional zur Amplitude der geräuschähnlichen Komponente der Seestörreflexionen vermindert, und die Sichtbarkeit unterhalb der Seestörsignale ist der niederfrequenten Komponente der von der Oberfläche der See kommenden Reflexionen proportional. Es wird somit eine Sättigung des Anzeigegerätes vermieden, wodurch es möglich ist, Ziele innerhalb einer Seereflexionsfläche zu verfolgen, wenn die Amplitude des Zieles größer als der durchschnittliehe Geräuschpegel ist. Über Landflächen ändert sich die Sichtbarkeit unterhalb der Störgeräusche mit der Form (Profil) der Störreflexionen, und zwar von einem ziemlich kleinen Wert an in Gebieten mit scharf abgebrochenen Störspitzen bis zu 55 db in Gebieten mit gleichmäßigen Störsignalen. (Absichtliche) Dauer-(CW-)Störungen beeinflussen die Empfindlichkeit des Empfängers im Dynamikbereich des Eingangsvorverstärkers nur geringfügig. Patentansprüche:

1. Radarempfänger mit einem Videoverstärker mit großem Dynamikumfang und derart selbsttätig einstellbarem Schwellwert, daß die mittlere Anzahl der pro Zeiteinheit zur Auswerteinrichtung gelangenden Impulse unabhängig vom Signal-Rausch-Verhältnis ist, bei welchem der Verstärker aus einer Kette von einzelnen Verstärkerstufen, deren Sättigungswerte, von der letzten zur ersten Stufe ansteigend, gegeneinander abgestuft sind, aus einer Addierschaltung sowie aus einer Reihe von die Eingänge aller Verstärkerstufen sowie den Ausgang der letzten Ver-

stärkerstufe mit der Addierschaltung verbindenden Kopplungseinrichtungen besteht und bei welchem jede Kopplungseinrichtung eine Speicherschaltung mit kurzer Auflade- und langer Entladezeit und einen dieser nachgeschalteten und hinsichtlich seiner Übertragungseigenschaften durch die Ladung des Speichers in dem Sinne vorspannungsgesteuerten Verstärker enthält, daß er im wesentlichen sperrt, wenn die Ladung des Speichers einem so hohen Wert der integrierten Eingangsenergie entspricht, daß der die jeweilige Kopplungseinrichtung speisende Verstärker der Kette sich sättigt, nach Patentanmeldung B 67540 IXd/21a4 (deutsche Auslegeschrift 1238 077), dadurch gekennzeichnet, daß bei Einfügung einer Differentiationsschaltung (14, 31) vor und/oder in den Videoverstärker (15 bis 31) sowie Anschluß einer Lageplan-Anzeigevorrichtung (52) an den Videoverstärker dieser Anzeigevorrichtung in an sich bekannter Weise eine Einrichtung (43 bis 48) vorgeschaltet ist, welche bei Eingangssignalen mit die Breite der Sendeimpulse überschreitender Breite (Störreflexionen) Austastimpulse erzeugt, die die von den Vorderflanken der längeren Eingangsimpulse stammenden Ausgangsimpulse des Verstärkers von der Anzeige ausschließen, und daß diese Einrichtung in dem Sinne mittels der vom Ausgang der Speicherschaltung (28) einer (26) der letzten Kopplungseinrichtungen der Verstärkerkette abgenommenen Gleichspannung vorspannungsgesteuert ist, daß sie ab einer vorherbestimmten Höhe dieser Gleichspannung abgeschaltet wird.

2. Empfänger nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung zur Erzeugung der Austastimpulse einen Schmitt-Trigger (44) enthält, der die von dem im Verstärker befindlichen Detektor (13) mit dem großen Dynamikumfang demodulierten Signale direkt auf den einen Eingang eines Koinzidenzkreises (46) und durch ein Verzögerungsglied (45) mit einer Verzögerung entsprechend der Impulsbreite der Sendeimpulse dem anderen Eingang dieses Koinzidenzkreises zuführt, und daß sie ein zweites, gleiche Verzögerung wie das erste aufweisendes Verzögerungsglied (53) enthält, das das Ausgangssignal des Verstärkers vor der Wiedergabe auf der Lageplan-Anzeigevorrichtung verzögert, sowie einen Austastkreis (48), der beim Auftreten eines Koinzidenz-Ausgangssignals des Koinzidenzkreises das verzögerte Ausgangssignal des Verstärkers von der Anzeige fernhält.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Deutsche Auslegeschrift Nr. 1067090;
USA.-Patentschrift Nr. 2 663 015;
RCA-Review, 18 (1957), 1 (März), S. 95 bis 135.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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