DE1227089B

DE1227089B - Arrangement for improving the signal / noise ratio in the case of periodic electrical signal sequences, e.g. B. Radar video signal sequences

Info

Publication number: DE1227089B
Application number: DES69176A
Authority: DE
Inventors: Dr-Ing Friedrich Baur; Peter Fischer
Original assignee: Siemens Corp
Current assignee: Siemens Corp
Priority date: 1960-06-30
Filing date: 1960-06-30
Publication date: 1966-10-20

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLANDFEDERAL REPUBLIC OF GERMANY

DEUTSCHESGERMAN

PATENTAMTPATENT OFFICE

AUSLEGESCHRIFTEDITORIAL

Int. Cl.: Int. Cl .:

GOIsGOIs

Deutsche Kl.: 21 a4 - 48/61 German class: 21 a4 - 48/61

Nummer: 1227 089Number: 1227 089

Aktenzeichen: S 69176IX d/21 a4File number: S 69176IX d / 21 a4

Anmeldetag: 30. Juni 1960 Filing date: June 30, 1960

Auslegetag: 20. Oktober 1966Opened on: October 20, 1966

Bei der Entstörung von Radargeräten od. dgl. tritt das Problem der Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses periodischer elektrischer Signalfolgen auf. Es sind für diesen Zweck integrierende Verfahren bekannt, bei denen die Signale in einer zeitproportionalen örtlichen Verteilung auf einen Speicher aufgebracht werden. Die periodischen Signalfolgen werden dabei auf dem Speicher additiv übereinander gespeichert und addieren sich linear in ihren Signalamplituden, während das nichtperiodische Geräusch weniger als linear zunimmt, da sich die Geräuschleistungen addieren. Aus diesem Grunde wird hinter dem Speicher eine Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses erzielt. Es ist andererseits an sich bekannt, zur Sdgnal/Rausch-Verbesserung nichtlineare Kennlinien zu benutzen. Bei diesem Verfahren sind periodische Signalfolgen nicht Voraussetzung. Nach diesem Prinzip kann man das Signal/Rausch-Verhältnis sowohl in dem Falle verbessern, wenn die Nutzsignalamplitude größer als das Rauschen ist, als auch dann, wenn das Rauschen größer als das Nutzsignal ist. Im ersteren Falle wird durch Wahl einer geeigneten Kennlinienkrümmung das Nutzsignal gegenüber dem Rauschen weiter angehoben, während im anderen Falle durch entgegengesetzte Kennlinienkrümmung erreicht wird, daß das Rauschen wenigstens auf die Amplitude des Nutzsignals herabgedrückt wird.When eliminating interference from radar devices or the like, the problem of improving the signal-to-noise ratio arises periodic electrical signal sequences. For this purpose they are integrating procedures known, in which the signals in a time-proportional local distribution on a memory be applied. The periodic signal sequences are added to one another on the memory stored and add linearly in their signal amplitudes, while the non-periodic noise increases less than linearly, since the noise levels add up. Because of this, it gets behind the memory achieved an improvement in the signal-to-noise ratio. On the other hand, it is known per se to use non-linear characteristics to improve the signal / noise. In this procedure are periodic signal sequences are not a prerequisite. According to this principle, one can determine the signal / noise ratio improve both in the case when the useful signal amplitude is greater than the noise, and when the noise is greater than the useful signal. In the former case, by choosing a suitable Curvature of the characteristic curve further increases the useful signal compared to the noise, while in the other Case is achieved by opposite curvature of the characteristic that the noise at least on the amplitude of the useful signal is reduced.

Für die additive Speicherung sind Linienspeichereinrichtungen bekannt, die aus einer Bildröhre und aus einer Speicherröhre bestehen. Die periodischen Signale werden auf dem Schirm der Bildröhre übereinander geschrieben und nach optischer Abbildung auf der Speicherplatte der Speicherröhre durch den Strahl der Speicherröhre langsamer abgetastet. Es ist bekannt, zur Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses in Verbindung mit derartigen Linienspeichereinrichtungen amplitudenbeschneidende Vorrichtungen, und zwar vor und nach der Addition anzuwenden. Auch hat man bei diesen Speichern bereits vorgesehen, daß zuletzt alle Signale unterhalb einer bestimmten Größe abgeschnitten werden. Dies hat den Nachteil, daß zusätzlich zu der Speicheranordnung getrennte Vorverzerrer und Nachentzerrer notwendig werden.For additive storage, line storage devices are known, which consist of a picture tube and consist of a storage tube. The periodic signals are superimposed on the screen of the picture tube written and after optical imaging on the storage disk of the storage tube through the Beam of storage tube scanned more slowly. It is known to improve the signal-to-noise ratio in connection with such line storage devices, amplitude-cutting devices, to be used before and after the addition. Also one already has with these storages provided that finally all signals below a certain size are cut off. this has the disadvantage that, in addition to the memory arrangement, separate predistorters and de-equalizers are necessary will.

Die Erfindung bezieht sich auf eine Anordnung zur Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses bei im Rauschen untergegangenen periodischen elektrischen Signalfolgen, z. B. Radarvideosignalfolgen, durch Anwendung nichtlinearer Kennlinien bei additiver Speicherung der Signalfolgen übereinander. Die Erfindung besteht darin, daß bei Anwendung einer aus einer Bildröhre und einer Speicherröhre bestehenden Linien-Anordnung zur Verbesserung des Signal/Rausch-Verhältnisses bei periodischen elektrischen
Signalfolgen, z. B. RadarvideosignalfolgenThe invention relates to an arrangement for improving the signal-to-noise ratio in the case of periodic electrical signal sequences lost in the noise, e.g. B. radar video signal sequences, by using non-linear characteristics with additive storage of the signal sequences on top of each other. The invention consists in that when using a line arrangement consisting of a picture tube and a storage tube to improve the signal / noise ratio in the case of periodic electrical
Signal sequences, e.g. B. Radar video signal sequences

Anmelder:Applicant:

Siemens & Halske Aktiengesellschaft,Siemens & Halske Aktiengesellschaft,

Berlin und München,Berlin and Munich,

München 2, Witteisbacherplatz 2Munich 2, Witteisbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
Dr.-Ing. Friedrich Baur,
Peter Fischer, MünchenNamed as inventor:
Dr.-Ing. Friedrich Baur,
Peter Fischer, Munich

speichereinrichtung für die additive Speicherung, mit deren Hilfe die periodischen Signale auf dem Schirm der Bildröhre in Intensitätsschrift übereinander geschrieben und nach optischer Abbildung auf der Speicherplatte der Speicherröhre durch den Strahl der Speicherröhre langsamer abgetastet werden, das nichtlineare Gebiet der Bildröhre und das der Speicherröhre in der Weise zur Absenkung des Rauschens bzw. zur Anhebung des Nutzsignals ausgenutzt sind, daß in der Bildröhre bzw. auf dem Bildschirm durch eine Kennlinie von Wurzelcharakteristik das Rauschen gegenüber dem Nutzsignal abgesenkt und in der Speicherröhre bzw. auf der Speicherplatte durch eine Kennlinie von Potenzcharakteristik das Nutzsignal gegenüber dem Rauschen angehoben wird.Storage device for additive storage, with the help of which the periodic signals on the screen of the picture tube in intensity letters written one above the other and after optical imaging on the storage disk of the storage tube are scanned more slowly by the beam of the storage tube, the non-linear area of the picture tube and that of the storage tube are used to lower the noise or to increase the useful signal, that in the picture tube or on the screen by a characteristic curve of the square root characteristic the noise compared to the useful signal and in the storage tube or on the storage disk by a Characteristic curve of power characteristic the useful signal is raised compared to the noise.

Die Erfindung besitzt gegenüber dem Bekannten den besonderen Vorteil, daß sowohl der Vorverzerrer als auch der Nachentzerrer voll durch die bekannte Linienspeicheranordnung gebildet sind.The invention has the particular advantage over the known that both the predistorter as well as the post-equalizer are fully formed by the known line memory arrangement.

Die Erfindung und weitere Einzelheiten sind an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Fig. 1 zeigt eine an sich bekannte Speicheranordnung zur additiven Speicherung von Signalfolgen im Blockschaltbild, bei der die Erfindung angewendet ist. In F i g. 2 ist an Hand von Diagrammen das Nutz- und Rauschsignal an verschiedenen Punkten der Schaltung erläutert, um die entstörende Wirkung zu zeigen.The invention and further details are explained in more detail with reference to drawings. Fig. 1 shows a memory arrangement known per se for the additive storage of signal sequences in a block diagram, in which the invention is applied. In Fig. 2 is the useful and noise signal on the basis of diagrams explained at various points in the circuit to show the anti-interference effect.

In F i g. 1 dient die Speicheranordnung zur additiven Speicherung von Radarvideosignalfolgen und ist hinter ein Radargerät geschaltet, um die Erkennbarkeit von kleinsten Flugzielen zu ermöglichen, die an der Reichweitengrenze des Radargerätes im Rauschen untergegangen sind. Die Anordnung ist beispielsweiseIn Fig. 1, the memory arrangement is used for the additive storage of radar video signal sequences and is connected behind a radar device in order to enable the detectability of the smallest flight targets that are on the range limit of the radar device are drowned in the noise. The arrangement is for example

609 707/145609 707/145

auch geeignet, nicht abhängige Störsignale eines Störsenders zu unterdrücken. Vom Radargerät 1 mit rotierender Antenne 2 gelangen die Radarvideosignale auf eine Linienspeichereinrichtung, die aus einer Kathodenstrahlbildröhre 4 und einer Speicherröhre 5 besteht. Der Strahl der Bildröhre 4 wird von einem Ablenkgerät 6 in einer Linienspur über den Schirm der Bildröhre abgelenkt, und das entstehende helligkeitsmodulierte Bild wird mittels einer Optik 7 auf der Signalplatte der Speicherröhre 5 abgebildet, deren Strahl durch das Ablenkgerät 8 deckungsgleich mit der abgebildeten Linienspur langsamer als der Strahl in der Bildröhre abgelenkt wird. Das von der Speicherplatte der Speicherröhre abgenommene Signal geht auf ein Sichtgerät 10, dessen Ablenkjoch synchron mit der rotierenden Antenne des Radargerätes gedreht wird. Im Betrieb werden die periodischen Radarsignale auf dem Schirm der Bildröhre 4 in Intensitätsschrift übereinander geschrieben, und durch die optische Abbildung auf der Signalplatte der Speicherröhre wird eine entsprechende Ladungsverteilung erzeugt, die durch den Strahl der Speicherröhre langsamer abgetastet wird, so daß die einzelnen Signalamplituden addiert werden Als Speicherröhre 5 wird beispielsweise eine Vidikonröhre benutzt, bei der als Speicherplatte eine Halbleiterfotoschicht verwendet ist.also suitable for suppressing non-dependent interfering signals from a jammer. From the radar device 1 with rotating Antenna 2, the radar video signals are sent to a line memory device, which consists of a cathode ray picture tube 4 and a storage tube 5. The beam of the picture tube 4 is deflected by a deflector 6 is deflected in a line track over the screen of the picture tube, and the resulting brightness is modulated Image is imaged by means of an optics 7 on the signal plate of the storage tube 5, the Beam through the deflection device 8 congruent with the depicted line track slower than the beam is deflected in the picture tube. The signal picked up from the storage tube's storage disk is off onto a viewing device 10, the deflection yoke of which is rotated synchronously with the rotating antenna of the radar device will. In operation, the periodic radar signals are written on the screen of the picture tube 4 in intensity writing one above the other, and through the optical A corresponding charge distribution is generated on the signal plate of the storage tube, which is scanned more slowly by the beam of the storage tube, so that the individual signal amplitudes are added as storage tube 5, for example uses a vidicon tube in which a semiconductor photo layer is used as a storage disk.

Fig. 2 zeigt auf der linken Seite den Eingang des Radarbildsignals bei α der Schaltung von F i g. 1. Dabei ist angenommen, daß die Bildsignale am Eingang kleiner sind als das Rauschen. In der Bildröhre 4 bzw. auf dem Bildschirm wird an einer gekrümmten Kennlinie W von Wurzelcharakteristik das Rauschen in der Amplitude so begrenzt, daß es die Höhe der Amplitude der Nutzsignale erreicht. In der mittleren Spalte von Fi g. 2 ist der Integrationsvorgang im Linienspeicher dargestellt, durch den das Nutzsignal auf Grund der durchgeführten Addition über den Rauschpegel angehoben wird. Der Speicher addiert die mehrfach übereinander geschriebenen Nutzsignale stärker als das unperiodische Rauschen, so daß auch im Falle der anfänglich kleineren Nutzamplitude als das Rauschen nach dem Speicher das Nutzsignal über das Rauschen hinausragt. Die Zahl der Signalfolgen, die in Speicherlinien übereinander geschrieben und dann abgelesen werden, ist mit η bezeichnet. In der Speicherröhre 5 bzw. auf der Speicherplatte wird nunmehr das bereits weitgehend entstörte Nutzsignal an einer Kennlinie P von Potenzcharakteristik so verarbeitet, daß die Nutzsignale Tcräftig gegenüber dem Rauschen angehoben werden. Der Ausgangswert bei b gelangt sodann im Sichtgerät zur Anzeige. Das Verfahren kann ein- oder mehrfach wiederholt werden. In gewissen Fällen, z.B. bei Radargeräten, die dauernd nur ein Ziel anmessen, kann es von Vorteil sein, durch Rückführung des Ausgangssignals an den Eingang der Apparatur eine Reichweitenvergrößerung zu erzielen. Wenn die Röhren bzw. ihre Bild- bzw. Speicherschichten S-förmigen Kennlinienverlauf haben, werden zweckmäßig die Bildröhre, der das Eingangssignal zugeführt wird, bzw. der Bildschirm im oberen Kennliniengebiet und die Speicherröhre bzw. die Speicherplatte im unteren Kennliniengebiet betrieben, so daß eingangsseitig am Speicher das Rauschen in der BiIdröhre bzw. am Bildschirm begrenzt wird und nach der integrierenden Speicherung das addierte Signal an der Speicherröhre bzw. an die Speicherschicht gegenüber dem Rauschen gedehnt wird.On the left-hand side, FIG. 2 shows the input of the radar image signal at α of the circuit of FIG. 1. It is assumed that the image signals at the input are smaller than the noise. In the picture tube 4 or on the screen, the noise is limited in amplitude on a curved characteristic curve W with a square root characteristic so that it reaches the level of the amplitude of the useful signals. In the middle column of Fig. 2 shows the integration process in the line memory, through which the useful signal is raised above the noise level due to the addition carried out. The memory adds the useful signals written several times over one another more than the non-periodic noise, so that even if the useful amplitude is initially smaller than the noise after the memory, the useful signal protrudes beyond the noise. The number of signal sequences that are written on top of one another in memory lines and then read is denoted by η. In the storage tube 5 or on the storage disk, the useful signal, which has already been largely suppressed, is now processed on a characteristic curve P with a power characteristic in such a way that the useful signals Tcr are significantly increased compared to the noise. The output value at b is then displayed in the display device. The process can be repeated one or more times. In certain cases, for example in the case of radar devices that constantly measure only one target, it can be advantageous to increase the range by feeding the output signal back to the input of the apparatus. If the tubes or their picture or storage layers have an S-shaped characteristic curve, the picture tube to which the input signal is fed or the screen in the upper characteristic area and the storage tube or the storage disk in the lower characteristic area are expediently operated, so that the input side the noise in the picture tube or on the screen is limited at the memory and, after the integrated storage, the added signal at the storage tube or at the storage layer is stretched in relation to the noise.

Claims

Patent claims:

1. Arrangement to improve the signal-to-noise ratio when submerged in the noise periodic electrical signal sequences, e.g. B. Radar video signal sequences, by application non-linear characteristics with additive storage of the signal sequences on top of each other, thereby characterized in that when using one of a picture tube and a storage tube existing line storage device for additive storage, with the help of which the periodic signals written one above the other on the screen of the picture tube in intensity letters and after being optically imaged on the storage tube disk, scanned more slowly by the storage tube beam the non-linear area of the picture tube and that of the storage tube in such a way as to lower the noise or to increase the useful signal are used that in the picture tube or the noise on the screen by a characteristic curve of the square root characteristic the useful signal is lowered and in the storage tube or on the storage disk a power characteristic curve increases the useful signal compared to the noise will.

2. Arrangement according to claim 1, characterized in that with an S-shaped characteristic curve the picture tube or the screen in the upper characteristic area and the storage tube or the storage disk are operated in the lower characteristic area.

Considered publications:
German Auslegeschrift No. 1062290;
U.S. Patent No. 2,415,981;
Radio detection library, Vol. 5 VI, Dortmund 1955, pp. 11 to 26.

1 sheet of drawings