DE2204095C3 - Puls-Doppler-Radargerät mit zwei variablen TelldurchlaBbereichen zur zunehmend genaueren Dopplerfrequenzbestlmmung - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Puls-Doppler-Radargerät, bei dem empfangsseitig mindestens ein Dopplerfilter zur Festzeichenunterdrückung vorgesehen ist, das nur Signale eines bestimmten, durch den zu erfassenden Geschwindigkeitsbereich bzw. die Impulsfolgefrequenz festgelegten Dopplerfrequenzbereichs durchläßt, und bei dem mittels eines Diskriminators eine genauere Bestimmung der Dopplerfrequenz eines bestimmten Bewegtziels dadurch vorgenommen wird, daß zwei Teildurchlaßbereiche vorgesehen sind, die zunächst zusammen etwa den interessierenden Durchlaßbereich des Dopplerfilters überdecken, und bei Erfassung eines Bewegtziels die Teildurchlaßbereiche so lange mittels einer nachgeschalteten Diskriminatorschaltung zunehmend verkleinert werden, bis die Bestimmung der Dopplerfrequenz mit einer vorgegebenen Genauigkeit durchgeführt werden kann.

Allgemein (beispielsweise aus der deutschen Offenlegungsschrift 1 966 077) ist ein Puls-Doppler-Radargerät bekannt, bei dem dem Ausgang eines Dopplerfilters eine Filterbank nachgeschaltet ist. Das Dopplerfilter läßt ein Frequenzband durch, welches etwas kleiner ist als die Impulsfolgefrequenz des Radargeräts. Die nachgeschaltete Filterbank ermög- »o licht die Ermittlung genauerer Werte der Dopplerfrequenz, auf Grund derer eine Bestimmung des Geschwindigkeitsbereichs eines Bewegtziels möglich ist. Wenn entsprechend genau gemessen werden soll, ist eine sehr umfangreiche Filterbank mit vielen schmalen Durchlaßbereichen erforderlich, was einen erheblichen schaltungstechnischen Aufwand erfordert.

Aus der deutschen Auslegeschrift 1 268 696 ist ein Doppier-Radargerät bekannt, bei dem mittels eines Dopplerfilters eine Festzeichenunterdrückung vorao genommen wird und die Dopplerfrequenz eines Bewegtziels mittels einer Diskriminatorschaltung genauer bestimmt wird. Hierzu ist ein frei schwingender Oszillator vorgesehen, dessen Frequenz in der Diskriminatorschaltung mit der Frequenz der Dopplerschwingung verglichen wird und welcher auf Grund dieses Vergleichs so lange nachgesteuert wird, bis beide Schwingungen einander gleich sind. Die Frequenz des so nachgezogenen Oszillators bzw. die daraus abgeleitete Geschwindigkeit wird angezeigt. Auch hier ist der Aufwand ziemlich groß. Wegen der meist großen zu erfassenden Geschwindigkeitsbereiche muß der Nachstimmbereich des Oszillators sehr breit sein, und der Nachstimmvorgang dauert trotz der aufwendigen Schaltung relativ iange. Der Abstimm-Vorgang verläuft nicht optimal, weil das in der Regelschaltung vorgesehene Filter eine feste Bandbreite aufweist.

Aus dem Buch von S k ο 1 η i k, M. I., »Radar Handbook«, McGraw-Hill, 1970, S. 35-10 bis 35-15, ist es bekannt, als Dopplerfilter Digitalfilter zu verwenden. Diese Filter lassen sich durch Wahl entsprechender Koeffizienten in ihrem Durchlaßverhalten verändern.

Aus der USA.-Patentschrift 3 491 358 ist ein PuIs-Doppler-Radargerät bekannt, welches der Bestimmung von Luftturbulenzen dient. Hierbei ist ein Dopplerfilter vorgesehe.., das an einen Entfernungskanal angeschaltet wird und dessen Durchlaßbere'ch verkleinert werden kann. Hierzu wird ein eigener Steuermechanismus verwendet, der das Filter so verändert, daß die Bandbreite zunehmend verkleinert wird. Dadurch kann die Dopplerfrequenz zunehmend genauer bestimmt werden.

Aus der USA.-Patentschrift 3 631 486 ist ein PuIs-Doppler-Radargerät bekannt, bei dem die Dopplerfrequenz dadurch zunehmend genauer bestimmt wird, daß zwei Frequenzkanäle verwendet werden. Durch Interpolationen zwischen aufeinanderfolgenden Filterkanälen kann die Genauigkeit bei der Bestimmung der Dopplerfrequenz weiter erhöht werden. Die Bandbreiten benachbarter Filter überlappen sich etwas.

Da bei Puls-Doppler-Radargeräten die Zielbeleuchtungszeit vielfach sehr kurz ist, gelingt es nicht, die Filter innerhalb dieser kurzen Zeiträume so scharf abzustimmen, daß eine genügend exakte Bestimmung der Dopplerfrequenz bzw. eines kleineren Dopplerfrequenzbereichs möglich ist.

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Der vorliegenden Erfindung, welche sich auf ein Teildurchlaßbereiche herangezogen wird. Dabei wird Puls-Doppler-Radargerät der eingangs genannten Art zweckmäßig so vorgegangen, daß das Dopplerfilter bezieht, liegt die Aufgabe zugrunde, auch bei kurzer den einen Teildurchlaßbereich bildet und der zweite Zielbeleuchtungszeit eine ausreichend exakte Be- Teildurchlaßbereich durch Parallelschalten eines Stimmung der Dopplerfrequenz zu ermöglichen. 5 zweiten Digitalfilters zum Doppelfilter erzeugt ist.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch Bei Radargeräten, weiche mit Entfernungskanälen gelöst, daß bei Verwendung eines Digitalfilters als arbeiten, wobei in jedem Entfcrnungskanal ein Dopplerfilter und bei im Verhältnis zur benotigten Dopplerfilter vorgesehen ist, kann in einer vorleil-Zeit für die Bestimmung der Dopplerfrequcnz des haften Weiterbildung der Erfindung der Aufwand Digitalfilters zu geringer Zielbeleuchtungszeit eine io noch weiter dadurch verringert werden, daß die Wiederholungseinrichtung in Tätigkeit gesetzt wird, Dopplerfilter nicht von Bewegtzielechosignalen bein welcher die vorher empfangenen Echosignale eines legter Entfernungskanäle bei den durch vermutete Bewegtziels gespeichert sind, und daß die Wieder- Zielechosignale belegten Entfernungskanälen mit zur holung so lange durchgeführt wird, bis die ge- Biluang von Teildurchlaßbereichen herangezogen wünschte Genauigkeit bei der Frequenzbestimmung 15 werden. In diesem Fall ist praktisch als zusätzlicher erreicht ist. Aufwand nur noch die Diskriminatorschaltung er-

Am einfachsten wird der Vorgang zur Bestimmung forderlich sowie eine Steuereinrichtung, welche den-

der Geschwindigkeit dann, wenn beide Teildurchlaß- jenigen Entfernungskanal bzw. bei mehreren Zielen

bereiche gleich groß gewählt sind und etwa in der diejenigen Entfernungskanäle gegen die Anschaltung

Mitte des Durchlaßbereichs aneinanderstoßen. Da- »o weiterer Signale sperrt, welche mit zur Bildung von

gegen lassen sich besonders schnell Ziele in gewissen Teildurchlaßbereichen herangezogen werden. Am

Geschwindigkeitsbereichen dadurch erfassen, daß einfachsten kann hierbei so vorgegangen werden, daß

beide Teildurchlaßbereichc verschieden groß gewählt einfach zwei Entfernungskanäle, von denen in einem

sind und der schmalere Durchlaßbereich dort liegt, ein Bewegtziel festgestellt wurde, eingangsseitig zur

wo ein besonders interessierender Dopplerfrequenz- »s gleichen Zeit an den Ausgang der vorangehenden

bereich auftritt. Stufe des Radarempfängers angeschaltet werden

Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung besteht (Parallelschaltung), wobei das eine Dopplerfilter auf eine vorteilhafte Möglichkeit, zu einer eventuellen den einen, das andere Dopplerfilter auf den anderen Erhöhung der Signaldauer zu gelangen, darin, daß Teildurchlaßbereich eingestellt wird und beide ausbei im Verhältnis zur benötigten Einschwingzeit des 30 gangsseitig mit dem Eingang des Diskriminators ver-Digitalfilters zu geringer Zielbeleuchtungszeit die bunden werden. Da normalerweise nicht alle η Ent-Verweilzeit der Radarantenne in einer bestimmten fernungskanäle mit Bewegtzielen belegt sind, sondern Zielrichtung entsprechend vergrößert wird, bis die nur ein gewisser, meist sehr kleiner Teil, genügt es, erforderliche Einschwingzeit und damit die ge- h (Vi < n) Diskriminatoren vorzusehen, die bei Bedarf wünschte Genauigkeit bei der Frequenzbestimmung 35 an die Ausgänge entsprechender Dopplerfilter anerreicht ist. geschaltet werden.

Da insbesondere bei Radargeräten, welche der Mit nur jeweils einem Digitalfilter zur Bestimmung Überwachung größerer Räume dienen, zunächst der Dopplerfrequenz kann dadurch gearbeitet wer-Suchvorgänge durchgeführt werden müssen, ohne den, daß die beiden Teildurchlaßbereiche nachdaß stets Bewegtziele erfaßt werden, kann es vielfach 40 einander durch entsprechende Änderungen der zweckmäßig sein, den Suchvorgang vor Erfassen charakteristischen Größen von einem einzigen Digitaleines vermuteten Bewegtziels mit einer bestimmten, filter erzeugt sind, das nacheinander auf entsprerelativ kurzen Zielbeleuchtungszeit durchzuführen chende Teildurchlaßbereiche abgestimmt wird. Hierund nach Erfassen eines Ziels die Radarantenne auf bei kann es vorteilhaft sein, zur Erzielung einer belängere Zielbeleuchtungszeiten umzuschalten. Hierbei 45 sonders sicheren Aussage so zu verfahren, daß die treten keine Schwierigkeiten mit der Einschwingzeit jeweils bei einem Teildurchlaßbereich erhaltenen auf, weil für den Suchvorgang nur das eigentliche Ausgangswerte gespeichert und dann jeweils zwei Dopplerfilter mit seinem großen Durchlaßbereich Werte aus zeitlich aufeinanderfolgenden Teildurch- und seiner deshalb kleinen Einschwingzeit verwendet laßbereichen in der Diskriminatorschaltung miteinwird. Der Suchvorgang wird vorteilhaft mit einer 50 ander verglichen werden. Besonders schnell verläuft besonders niedrigen Ansprechschwelle durchgeführt, die Auswertung dadurch, daß bei Unterschreiter die zu einer sicheren Identifizierung nicht ausreicht, eines Schwellenwertes in einem ersten Teildurchlaßwobei erst nach der Bestimmung der Dopplerfrequenz bereich nicht mehr in dem zugehörigen zweiten Teilern Ziel als tatsächlich vorhanden erkannt wird. durchlaßbereich gesondert, sondern gleich in einen

Besonders vorteilhaft läßt sich diese Art der Ver- 55 neuen kleineren Teildurchlaßbereich gemessen wird

größerung der Zielbeleuchtungszeit dann durch- Dabei wird davon ausgegangen, daß bei Fehlanzeigf

führen, wenn als Radarantenne eine phasengesteuerte in einem ersten Teildurchlaßbereich das Bewegtziel

Antenne (»Phased-Array«-Antenne) verwendet wird. echosignal in dem zugehörigen zweiten Teildurchlaß

Bezüglich der Umschaltvorgänge besonders ein- bereich liegen muß, der dann für die nächste Mes fach ist die Erfindung dadurch realisierbar, daß zwei 60 sung in neue kleinere Teildurchlaßbereiche geteil

getrennte Digitalfilter zur Bildung der Teildurchlaß- wird.

bereiche vorgesehen sind. Besonders genau kann dadurch gemessen werden

Ein besonders geringer schaltungsmäßiger Auf- daß bei Verwendung von Entfernungskanälen mi

wand hinsichtlich der zur Geschwindigkeitsbestim- digitalen Dopplerfiltern in besonders interessierende: mung benötigten Digitalfilter läßt sich erreichen, 65 Entfernungsbereichen die Speicherplätze und/ode

wenn das als Dopplerfilter verwendete Bewegt- die Arbeitszeit der Digitalfilter anderer Entfernung«

zeichenfilter ebenfalls als Digitalfilter ausgebildet ist kanäle mit zur Bestimmung der Dopplerfrequen

und nach Erfassen eines Ziels mit zur Bildung der herangezogen ist.

In manchen Rillen, besonders bei Störeinwirkung, kann es zweckmäßig sein, daß während der Bcslimmung der Dopplcrfiequenz die 'uilfemungsaullösung verringert ist.

Eine einfache Möglichkeit zur Bereitstellung größerer Signalenergic und damit der Erzielung genauerer Meßvorgänge besteht darin, daß für die Bestimmung der Dopplerfrcquenz längerdauernde Sendeimpulse verwendet sind. Eine vorteilhafte Ciestaltungsmöglichkcit der Sendeimpulse besteht darin, daß scndcseitig codierte, aus mehreren SuIv pulsen zusammengesetzte Scndeimpulse verwendet sind, die cmpfangsscitig einer Impulskompression unterworfen werden. Um eine verlängerte Mcßzcil ohne Vergrößerung der Belastung des Radarsenders zu cr/iclcn, kann so vorgegangen werden, daß für die Bestimmung der Dopplerfrcquenz bei gleicher Dauer der Scndeimpulse die Zahl der SuIv pulse verringert wird.

Die Erfindung sowie Weiterbildungen der Erfindung sind an Hand von Zeichnungen näher erläutert. Es zeigt

F i g. 1 als Ausführiingsbcispiel ein Blockschaltbild eines Radargeräts nach der Erfindung, wobei Entfernungskanälc verwendet sind,

F i;.'.. 2 ein Blockschaltbild eines DiskriminaUirs mit einem Digitalfilter,

F i g. 3 ein Blockschaltbild eines Digitalfilters, Fig. 4 und 5 Durchlaßkurven des Digitalfilters nach Fig.? für verschiedene charakteristische Größen.

In Fig. 1 ist die Antenne eines Radargeräts mit I bezeichnet. Es kann sich dabei um eine rotierende Antenne handeln, wenn das Radargerät für Rundsuchbetrieb ausgelegt ist, oder um eine in ihrer Richtcharakteristik elektrisch steuerbare Antenne (z. B. sogenannte »Phascd-Arraye-Antcnnc). Der Antenne ist ein Scndc-Empfangs-Schalter 3 nachgeschailct, welcher im Scndcfall den Radarsender 2 an die Antenne I anschaltet und im Empfangsfall die nachgeschaltcle Empfangseinrichtung, welche aus einem Demodulator 5 und einem kohärenten Oszillator 6 besteht. Zur Steuerung der Taktfolge des Radargeräts ist ein Taktgeber 4 vorgesehen. Am Ausgang des Demodulators 5 ist ein Analog-Digital-Wandler 7 vorgesehen, welcher aus den Videosignalen einzelne Abtastproben entnimmt und in binäre Wortfolgen umwandelt. Im vorliegenden Beispiel ist angenommen, daß das Radargerät mit Entfernungskanälen arbeitet, die mit Kl bis Kn bezeichnet sind. Diese Entfernungskanäle werden von einer Schalteinrichtung S nacheinander an die vorangegangene Empfangsschaltung angeschaltet, und zwar für einen bestimmten Zeitraum, weicher einem bestimmten Entfernungsbereich entspricht. Jeder Entfernungskanal enthält ein Dopplerfilter Di bis Dn, eine Schwellenstufe Wl bis Wn, einen Gleichrichter bzw. eine Einrichtung zur Umformung in unipolare Signale Gl bis Gn sowie eine Tiefpaßschaltung El (Integrationstiefpaß — »post detection filter«). Die am Ausgang der Tiefpässe El bis En vorhandenen Signale werden, wenn sie eine zweite Schwcllenstufc V1 bis Vn überschreiten, von einer Schalteinrichtung P nacheinander abgetastet und einer Auswerte- oder Anzeigeeinrichtung 8 zugeführt. Hierfür kann z. B. ein Radarbildschirm in »PPI'-Darstellung oder ein Rechner z. B. bei Verwendung eines Zielvcrfolgungsradars vorgesehen sein. Die Steuerung der Schalt

einrichtungen S und P erfolgt ebenfalls von den Taktgeber 4 aus. Die Schwellcnstufcn IVl bis Wi haben einen wesentlich niedrigeren, nur wenig übei der Rauschgrenze liegenden Schwellenwert als die 5 .Schwellenstufen V I bis Vn. Erstcre sprechen somi bereits an, wenn noch nicht sicher ist, ob ein Bewegtziel vorhanden ist (also nur vermutet wird), wahrem beim Überschreiten des Schwellenwerts der Stufer Vl bis Vn mit großer Sicherheit ein Bewcgtzic ίο vorliegt.

Der Durchlaßbcrcich der Dopplerfilter /Jl bis Di ist normalerweise etwas kleiner als die Impulsfolgefrequenz des Radargeräts. Vor allem dann, wenr diese Impulsfolgcfrcqucnz sehr hoch liegt, kann c; auch vorkommen, daß nur ein kleinerer Teil des gesamten möglichen Dopplcrfrcqucnzbereichs durch interessierende Bcwegtzielc belegt wird und dcshall· die Dopplcrfilter Dl bis Dn nur einen Teilbcrcicl durchlassen. Auf jeden Fall ist der interessierende ao Dopplcrl'rcqucnzbercich für jeweils ein bestimmte! Radargerät typenmäßig festgelegt. Wenn in einen Entfcrnungskanal ein zunächst nur vermutetes Bewegtziel festgestellt wird, z. B. nach einem Suchvorgang, so wird der Schwellenwert der zugehöriger Schwelle Wl bis Wn überschritten. Im vorliegender Beispiel ist angenommen, daß eine derartige Überschreitung im Enlfernungskanal K 1 festgestellt worden ist. In einer Speicher-und Steuereinheit 9 werder die Belegung eines oder mehrerer Entfernungskanälc registriert und daraufhin die notwendigen Stcuervorgänge eingeleitet. Im vorliegenden Beispiel wire hierzu der benachbarte Entfcrnungskanal Kl mit zui Frequenzbestimmung eines Bcwcgtziels herangezogen Hierzu ist eine Änderung des Steuertaktes der Schalteinrichtung S notwendig, und zwar derart, daß die beiden Schalter Sl und Sl gleichzeitig geschlosser werden, und zwar in derjenigen Zeit, in der sonst nui der Schalter .SI geschlossen ist. Auf diese Weise wire zwar die Entfernungsauflösung insoweit verringert als in dem dem Enlfernungskanal KX entsprechender Entfernungsbcreich keine Ziele mehr erfaßt werden Da jedoch ein etwaiges Ziel nach kurzer Zeit ohnchir den Entfernungskanal K3 erreichen würde, geht ei nicht völlig verloren, sondern seine Erfaßbarkeit wire nur etwas zeitlich verschoben. Derartige Schwierigkeiten lassen sich umgehen, wenn ein weiter entfernter, nicht belegter Entfernungskanal, z. B. dci Kanal K17, gleichzeitig mit dem belegten Entfcrnungskanal angeschaltet wird. Durch die Speicher- und Steuereinheit 9 wird ein Diskriminator B an eine entsprechende, bei jedem Dopplerfilter Dl bis Dr, vorgesehene Ausgangsklemme α angeschaltet, sobald in einem Entfernungskanal (im vorliegenden Beispiel im Kanal I) ein Bewegtziel festgestellt worden ist. Gleichzeitig wird von der Speicher- und Steuereinheit 9 der Durchlaßbercich der beiden beteiligten Dopplerfilter Dl und Dl auf die Hälfte verringert, und zwar so, daß das eine Dopplerfilter D1 die eine (z. B. untere), das andere Dopplerfilter D 2 die andere (z. B. obere) Hälfte (somit jeweils einen Teildurchlaßbcreich) des ursprünglichen Gesamtdurchlaßbereichs aufweist. Durch den Diskriminator B braucht nun lediglich festgestellt zu werden, in welchem der beiden Teildurchlaßbereiche ein möglicherweise ein Bewegtziel darstellendes Signal auftritt. Dabei ist es, da unter Umständen nahe an der Rauschgrenze gearbeitet wird, zweckmäßig, die Ausgangssignale beider Tcildurchlaßbcrcichc miteinander zu vergleichen

509 627 ?0'

ίο

und die Fiequcnzlage des ampliludenmäßig größeren von beiden weiter zu analysieren. Nimmt man an, daß das vermutete Bewegtzielsignal im oberen, also tür das vorliegende Beispiel im Teildurclilaßbereich •.!es Dopplcrlilters Dl liegt, so wird dies vom Diskriminator aus an die Speicher- und Steuereinheit 9 weitcrgemeklet, welche daraulliin eine ernetile Änderung der Teilclurchlaßbereiche vornimmt, und /.war so. daß der obere Teiklurchlaßbereich erneut halbiert wird. Die neuen /weiten Teildurchlaßbereiche umfassen somit nur noch etwa ein Viertel des ursprünglichen Gesumtdurchlaßbeieichs der Dopplerfilter /) 1 bzw. Dl. Dieser Vorgang wird so lange fortgesetzt, bis die Teildurchlüßbereielie so klein geworden sind, daß die Doppleifrcquenz mit der notwendigen Genauigkeit bestimmt werden kann. Aus dem durchgeführten Steuerprogramm bei der Speicher- und Steuereinheit 9 kann nun einfach festgestellt werden, in welchem Teiklurchlaßbereich das Bewegtziel liegt, und es kann von hier aus eine Anzeigeeinrichtung 10 für die Frequenz b/w. die Geschwindigkeit angesteuert werden. Bei rechner gesteuerten Anlagen kann die so gemessene Zielgeschwindigkeit auch unmittelbar in die Auswertethis Digitalfilter HD ist ebenfalls eine durch gestrichelte Linie angedeutete Verbindung /u der Speicher- und Steuereinheit 9 vorhanden, wodurch dann, in der vorher beschriebenen Weise, die l'oitlaufende Veränderung tier charakteristischen Größen der beiden Digitalfilter zur schrittweisen Verringerung der Teildurchlaßbereiche durchgeführt werden kann. Wenn Radargeräte ohne Entfcnuingskanälc verwendet werden, so entspricht deren Aufbau etwa

:o dem eines einzigen Entfernimgskanuls. Die übrige Betriebsweise erfolgt analog zu der vorstehend beschriebenen.

Eine Möglichkeit fur den Aufbau eines einfachen Dopplcrfilters D\ bis Dn nach F i g. I ist in F i g. 3

is angegeben. Das dort dargestellte Digitalfilter zweiten (iiv.des enthält am Eingang eine Multiplikationsstufe 15, der eine Addiersiufc 16 folgt, die ausgangsseitig einerseits mit einer weiteren Addierstufe 17 sowie andererseits einer als uetakteter Speicher arbeitendcn Verzögerungseinrichtung 18 verbunden ist. Am Ausgang der Verzögerungseinrichtung 18 ist eine weitere Multiplikationsstufc 19 vorgesehen, die ausgangsscitig mit dem zweiten Eingang der Addierstufe 17 verbunden ist. Eine zweite Mulliplikatonsstufc 20

gegenüber den Bewcgt/.ielsignalen zurück, und da-> zunächst nur vermutete Bewegteiel kann zunehmend

oder Anzeigeeinrichtung 8 eingegeben werden. Mit 25 führt zu dem einen Eingang einer Addierstufe 21, zunehmender Einengung der Breite deiTcildurchlaß- deren Ausgang mit dem zweiten Eingang der Addierberciche treten die Rauschanteile mehr und mehr stufe 16 in Verbindung steht. Schließlich gelangen

Jie Signale vom Ausgang der Verzögerungseinrichtung 18 zu einer weiteren als getakteter Speicher sicherer bestimmt werden. Wenn der Schwellenwert 30 arbeitenden Verzögerungseinrichtung 22, die ausdcr Stufen W\ bis Wi: dagegen z. B. von einer gangsseitig einmal über die Multiplikationsstufc 23 Rauschspitze überschritten wurde, stellt sich nach mit dem zweiten Eingang der Addierstufe 21 in Verwenigen Abslimmvorgangen, d. h. Umschaltungcn bindung steht und zum andern über die Multiplikaauf Teildurchlaßbereiche, bereits heraus, daß kein tionsstul'e 24 mit einem Eingang einer weiteren Ad-Bcwegtziel vorliegt, weil die Signalenergie weil- 35 dierstufe 25. deren zweiter Eingang vom Ausgang der gehend gleichmäßig auf die Teildurchlaßbereiche Addierstufe 17 aus angesteuert wird. Der Ausgang verteilt ist. Sobald dies vom Diskriminator erkannt der Addierstufe 25 bildet zugleich den Ausgang des ist. wird eine Meldung an die Speicher- und Steuer- dargestellten Digitalfilter.

Nach der bekannten bilinearen c-Transformation gilt für das dargestellte Digitalfilter (Dopplerfilter) zweiten Grades folgende Gleichung:

einheit 9 gegeben und daraufhin kein Bewegtziel und keine Geschwindigkeit angezeigt bzw. ausgewertet.

Nach einer aus-cichcnd sicheren und genauen Bestimmung des Geschwindigkeitsbcreichs eines Bewegtzicls kann der Diskriminator B abgeschaltet und für einen neuen Erfassungsvorgang bereitgehalten werden. Gegenüber der Zahl η von Entfernungskanälen sind normalerweise meist sehr wenige Diskriminatoren erforderlich, die jeweils bei Bedarf an entsprechende Kanäle angeschaltet werden.

Wenn ein Verlust an Entfernungsauflösung durch IHz) -

1 4- βz-* ■ Cz.-¹
1 Dz-' Ez-

Durch Veränderung der Koeffizienten A bis E in der nachstehend erläuterten Weise läßt sich das dargestellte Dopplerfilter mit breitem Bandpaßverhaltcn in einen Resonator mit entsprechenden Teildurchlaß-Blockierung eines Entfernungskanafs nicht zugelassen 50 bcreichen verwandeln, der demgegenüber jeweils nur werden soll, kann in einfacher Weise so vorgegangen einen kleinen Teildurchlaßbereich hat. Hierzu müssen

werden, daß nicht nur der Diskriminator B an den jeweiligen Entfernungskanal angeschaltet wird, sondern eine Schaltungsanordnung, wie sie in F i g. 2 dargestellt ist. An den einen Eingang des Diskriminators ist ein digitales Bandfilter angeschlossen, welches mit HD bezeichnet ist und welches einen Teildurchlaßbereich eines Dopplerfilters Dl bis Dn nach F i g. 1 umfaßt. Es wird, wenn ein Bewegtziel in einem bestimmten Entfernunuskanal genauer gemessen werden soll, an die Anschlußklemme b vor dem Eingang des entsprechenden Dopplerfilters angeschaltet, während der zweite Eingang des Diskriminator an die Anschlußklemme α am Ausgang der Dopplerfiltcr />1 bis Dn angeschaltet wird. Das jeweilige ^ Dopplerfilter wird gleichzeitig auf den zweiten Teildurchlaßbereich durch einen Steuerbefehl von der Speicher- und Steuereinheit 9 aus abgestimmt. Für die Koeffizienten — ausgehend von der bekannten Standard-c-Transformation— im einzelnenfolgendermaßen gewählt werden:

A	-(I R)-	- 0	(1 ! R)
B	cos (2.1	2 R cos (2	' fr'fa)
C	R1
D	IT	-ifrlfa)
E	la(\ R
fa
b	H-T · R)

Dabei ist ja die Abiastfrequenz, fr die Resonanzfrequenz im Resonatorfall und b die durch die 3-dB-Punkte gegebene Bandbreite. Die Größe R kann durch die letzte Gleichung, ausgehend von der gewünschten Bandbreite, berechnet werden

In F i g. 4 und 5 isl die Dämpfung d in Abhängigkeit von der iiorniizrlen Frequenz jjja aufgetragen. Die in F⁷ i g. 4 gestrichelt eingezeichnete Kurve/)/·' zeigt den Dämpfungsverlauf für den Fall, daß die l-"iltet, /.. B. DX bis Dn, nach F i g. I als normale Dopplerlilter betrieben werden. Die Durchlaßkurvc /)/·' laßt sich von dem Filter nach F i g. 2 dann einstellen, wenn die Koeffizienten folgendermaßen gewählt sind:

A D

0,752
1,427

Bl C

Ii 0,581

Aus dem so betriebenen Dopplcrfilter läßt sich ein Resonatorfilter mit kleinen Teildurchlaßbcrcichen TDX und TDl nach F i g. 4 erstellen, wenn die Koeffizienten folgendermaßen gewählt werden:

TD 1:	/7)2:	-- 0,125	blfa -	0,20	C	= 0
ir-ja	jrlja	- 0,6228	B	- 0,707 i
A	A	- 0,8685	E -	-0,3772
D	D
	■-- 0,375	blja =-=	0,20	C	-0
- 0,6228	B	i 0,7071
- -0.8685	Lj	0,3772

Bei Verwendung dieser vorstehend angegebenen Koeffizienten für das Digitalfilter nach Fig. 3 ergibt sich eine erste Teildurchlaßkurvc TDl, die den unteren, und eine zweite Teildurchlaßkurvc TD 2, welche den oberen Durchlaßbercich des ursprünglichen Dopplerfilters entsprechend der Kurve DF

umfaßt und diesen in zwei etwa gleich große Bereiche aufteilt.

Wenn mittels des Diskriminator/? festgestellt wird, daß das vermutete Bewegtziel im oberen Teildurchlaßbercidi (Kurve TD I) liegt, so werden durch einen weiteren Schaltvorgang der Steuereinheit 9 die Koeffizienten des Digitalfilters nach F i g. 2 erneut verändert, und zwar so, daß der Durchlaßbereich TDl in zwei kleinere Teilbereiche unterteilt wird. Für die ίο Kurven TD 3 und 77)4 nach F i g. 4 ergeben sich dabei folgende Koeffizientenwerlc:

C = O

C = O

TD 3:	TD 4:	0,3125	blfa --	0,11
frlfa -	fr/ja -	0,4477	B =	0,3827
A ---	A -	-0,5688	E --=■■	- 0,5523
D -	D -
	0,4375	blfa -	0,11
0,4477	B -	0,9239
- 1,3733	E -	0,5523

In der vorstehend beschriebenen Weise kann so lange verfahren werden, bis die Durchlaßbereicbe so klein sind, daß die Geschwindigkeitsbestimmung mit

as der notwendigen Genauigkeit durchgeführt werden kann.

Die Fllterkurven verlaufen symmetrisch zu dem Wert j !ja ---0,5, so daß die Geschwindigkeitsbereiche doppeldeutig sind. Erforderlichenfalls muß durch eine Grobmessung festgestellt werden, ob die Geschwindigkeit des Bewegtziels oberhalb oder unterhalb von ///α = 0,5 liegt.

Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (22)

Patentansprüche:

1. Puls-Doppier-Radargerät, bei dem empfangsseitig mindestens ein Dopplerfilter zur Fest Zeichenunterdrückung vorgesehen ist, das nur Signale eines bestimmten, durch den zu erfassenden Geschwindigkeitsbereich bzw. die Impulsfolgefrequenz festgelegten Dopplerfrequenzbereichs durchläßt, und bei dem mittels eines Diskriminators eine genauere Bestimmung der Dopplerfrequenz eines bestimmten Bewegtziels dadurch vorgenommen wird, daß zwei Teildurchlaßbereiche vorgesehen sind, die zunächst zusammen etwa den interessierenden Durcblaßbereich des Dopplerfilters überdecken, und bei Erfassung eines Bewegtziels die Teildurchlaßbereiche so fange mittels einer nachgeschalteten Diskriminatorschaltung zunehmend verkleinert werden, bis die Bestimmung der Dopplerfrequenz mit ao einer vorgegebenen Genauigkeit durchgeführt werden kann, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung eines Digitalfilters (15 bis 25) als Dopplerfilter (Dl, D 2...) und bei im Verhältnis zur benötigten Zeit für die Bestimmung der Dopplerfrequenz des Digitalfilters zu geringer Zielbeleuchtungszeit eine Wiederholungseinrichtung in Tätigkeit gesetzt wird, in welcher die vorher empfangenen Echosignale eines Bewegtziels gespeichert sind, und daß die Wiederholung so lange durchgeführt wird, bis die gewünschte Genauigkeit bei der Frequenzbestimmung erreicht ist.

2. Puls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teildurchlaßbereiche (TDl, TD2) gleich groß gewählt sind und etwa in der Mitte des Durchlaßbereichs aneinanderstoßen.

3. Puls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß beide Teildurchlaßbereiche (TDl, TD 2) verschieden groß gewählt sind und der schmalere Durchlaßbereich dort liegt, wo ein besonders interessierender Dopplerfrequenzbereich auftritt.

4. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei im Verhältnis zur benötigten Einschwingzeit des Digitalfilters zu geringer Zielbeleuchtungszeit die Verweilzeit der Radarantenne (1) in einer bestimmten Zielrichtung entsprechend vergrößert wird, bis die erforderliche Einschwingzeit und damit die gewünschte Genauigkeit bei der Frequenzbestimmung erreicht ist.

5. Puls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß vor Erfassen eines vermuteten Ziels ein Suchvorgang mit einer bestimmten relativ kurzen Zielbeleuchtungszeit durchgeführt und nach Erfassen eines Ziels die Radarantenne (1) auf längere Zielbeleuchtungszeiten umgeschaltet wird.

6. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Radarantenne (1) eine elektronisch veränderte, insbesondere phasengesteuerte Antenne (»Phased-Arraye-Antenne) verwendet wird.

7. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der

vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn zeichnet, daß zwei getrennte Digitalfilter zui Bildung der Teildurchlaßbereiche (TDl, TDl vorgesehen sind.

8. Puls-Doppler-Radargerät nach einem dei Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, da£ das als Bewegtzeichenfilter vorgesehene Dopplerfilter (Dl bis Dn) ebenfalls als Digitalfilter ausgebildet ist und nach Erfassen eines Bewegtzieh mit zur Bestimmung der Dopplerfrequenz herangezogen wird, wobei das Dopplerfilter (z. B. Dl) den einen Teildurchlaßbereich bildet und der zweite Teildurchlaßbereich durch Parallelschalten eines zweiten Digitalfilters (HD) zum Dopplerfilter erzeugt wird.

9. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche mit Entfernungskanälen und darin angeordneten Dopplerfiltern, dadurch gekennzeichnet, daß die Dopplerfilter nicht von Bewegtzielechosignalen belegter Entfernungskanäle (z. B. KZ) bei durch vermutete Zielechosignale belegten Entfernungskanälen (z. B. Kl) mit zur Bildung von Teildurchlaßbereichen herangezogen sind.

10. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Steuerschaltung (9) vorgesehen ist, welche durch logische Schaltungen die Belegung jeweils eines der Teildurchlaßbereiche (7Dl bzw. TDl) feststellt und die weitere Änderung der Teildurchlaßbereiche (TD 3, TD 4) steuert.

11. Puls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (9) auch die Anschaltung der Digitalfilter mi? den Teildurchlaßbereichen (TDl, TDl) und bei Radargeräten nach Anspruch 9 auch die Umschaltung der Entfernungskanäle (z.B. Kl) vornimmt.

12. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der Ansprüche 9 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß für eine Reihe von η Entfernungskanälen (Kl bis Kn) nur h < η Diskriminatoren (B) vorgesehen sind, die bei Bedarf an durch vermutete Bewegtzielechosignale belegte Entfernungskanäle angeschaltet werden.

13. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Teildurchlaßbereiche (TDl, TD 2) nacheinander durch entsprechende Änderungen der charakteristischen Größen von einem einzigen Digitalfilter erzeugt werden, das nacheinander auf entsprechende Teildurchlaßbereiche abgestimmt wird.

14. Puls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils bei einem Teildurchlaßbereich (z.B. TDl) erhaltenen Ausgangswerte gespeichert und dann jeweils zwei Werte aus zeitlich aufeinanderfolgenden Teildurchlaßbereichen in der Diskriminatorschaltung (ß) miteinander verglichen werden.

15. Puls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, daß bei Unterschreiten eines Schwellenwerts in einem ersten Teildurchlaßbereich (z. B. TDl) nicht mehr in dem zugehörigen zweiten Teildurchlaßbereich gesondert, sondern gleich in einem neuen kleineren Teildurchlaßbercich (z. B. TD 3) gemessen wirrt

16. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß bei Verwendung von Entfernungskanälen (Kl bis Kn) mit digitalen Dopplerfiltern (Dl bis Dn) in besonders interessierenden Entfernungsbereichen die Speicherplätze und/oder die Arbeitszeit der Digitalfilter anderer Entfernungskanäle mit zur Bestimmung der Dopplerfrequ^nz herangezogen sind.

17. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß während der Bestimmung der Dopplerfrequenz die Entfernungsauflösung verringert ist.

18. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, insbesondere nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bestimmung der Doppierfrequenz längerdauernde Sendeimpulse verwendet sind.

19. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß sendeseitig codierte, aus mehreren Subpulsen zusammengesetzte Sendeimpulse ververwendet sind, die empfangsseitig einer Impulskompression unterworfen werden.

20. Puls-Doppler-Radargerät nach Anspruch 19, insbesondere rückbezogen auf Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß für die Bestimmung der Dopplerfrequenz bei gleicher Dauer der Sendeimpulse die Zahl der Subpulse verringert wird.

21. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schwellenschaltung (Wl bis Wn) vorgesehen ist, deren Schwellenwert nahe an der Rauschgrenze liegt und eine sichere Bewegtzielerfassung noch nicht ermöglicht, und daß bei Überschreiten dieses Schwellenwerts durch ein Empfangssignal die Unterteilung in Teildurchlaßbereiche (TD 1, TD 2) ausgelöst wird.

22. Puls-Doppler-Radargerät nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Ausgangssignale der beiden Teildurchlaßbereiche (TDl, TD2) miteinander verglichen werden und derjenige Teildurchlaßbereich weiter unterteilt wird (TD 3, TD 4), dessen Ausgangsspannung größer ist.