DE2600661A1

DE2600661A1 - Bandkompressionsanordnung

Info

Publication number: DE2600661A1
Application number: DE19762600661
Authority: DE
Inventors: Roland Carre
Original assignee: Thomson CSF SA
Current assignee: Thales SA
Priority date: 1975-01-10
Filing date: 1976-01-09
Publication date: 1976-07-15
Also published as: DE2600661C3; FR2297517A1; US4045798A; FR2297517B1; GB1524271A; DE2600661B2

Description

Unser Zeichen; T'1925

THOMSON-CSF

173 Bd.Haussmann

75008 Paris, Frankreich

Bandkompressionsanordnung

Die Erfindung bezieht sich auf eine Bandkompressionsanordnung und insbesondere auf eine solche Anordnung, die in einem Aktivortungssystem wie einem Radar- und Lidar-System verwendbar ist.

Es ist bekannt, daß zur Unterscheidung eines Objekts mit kleiner wirksamer Oberfläche, wie ein Periskop oder ein Schnorchel eines Unterseeboots, von seiner Störechos reflektierenden Umgebung das Auflösungsvermögen des Radars erhöht werden muß. Das Auflösungsvermögen wird insbesondere durch Reduzieren der Dauer der ausgesendeten Impulse erhöht.Dieses Verfahren ergibt das beste Verhältnis zwischen der Nutzsignalamplitude und der Amplitude der auf die Umgebung zurückzuführenden Störechos. Ferner ergibt sie eine bessere Genauigkeit bei der Entfernungsortung. Jedoch ist die Bandbreite der vom Empfänger gelieferten Videosignale viel größer. Ifei diesen Anwendungsfällen ist nicht das·Präzisionsvermögen das angestrebte Ziel. Die Wahrscheinlichkeit, daß zwei im Strahlenbündel

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der Antenne vorhandene Objekte sehr nahe beieinanderliegen, ist praktisch gleich Null. Es wird nur ein ausreichender Kontrast zwischen den Objektechos und den Störechos der Umgebung angestrebt.

Damit dieses Kontrastvermögen erhalten wird, müssen die auf den Empfänger folgenden Auswertungsanordnungen ein Durchlaßband haben, das wenigstens gleich der Bandbreite des Videosignals ist. Dies ist im allgemeinen nicht möglich, wenn die Anwendungsanordnung eine ,herkömmliche Katodenstrahl· anzeigevorrichtung oder irgendeine andere Vorrichtung ist, die dazu bestimmt ist, einer Bedienungsperson die Ergebnisse der Ortung darzustellen. Das Durchlaßband einer solchen Vorrichtung ist reduziert, und es ist notwendig, zwischen den Empfänger und die Anwendungsanordnung eine Bandkompressionsanordnung einzufügen, damit die Kontrastverluste vermieden werden, die aus .einer Fehlanpassung resultieren wurden.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, eine solche Bandkompressionsanordnung zu schaffen, deren Herstellungskosten gering bleiben. Bei Nutzsignalen, die im Prinzip Impulse sind, kommt die Kompression durch eine Verlängerung der Dauer der Impulse zum Ausdruck.

Nach der Erfindung ist eine Bandkompressionsanordnung mit einer Eingangsklemme für den Empfang von Signalen mit einer Bandbreite B und einer Ausgangsklemme zum Abgeben von Signalen mit einer Bandbreite b, die kleiner als die Bandbreite B ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Eingangsklemme und die Ausgangsklemme ein Kleinstwertbegrenzer mit einstellbarem Schwellenwert und einem Durchlaßband B, einem Verstärker und ein Tiefpaßfilter mit einem Durchlaßband b in Serie geschaltet sind.

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Die Erfindimg wird nun an Hand der Zeichnung beispielshalber ' erläutert. Es zeigen:

Fig.1 eine Bandkompressionsanordnung nach der Erfindung,

Fig.2 den Verlauf von Signalen an verschiedenen Schaltungspunkten,

Fig.3 ein Ausführungsbeispiel eines Tiefpaßfilter-Verstärkers ,

Fig.4 eine weitere Ausgestaltung der Bandkompressionsanordnung ,

Fig.5 ein Beispiel der Steuerschaltung und

Fig.6 den Verlauf der Signale in der Verstärkerschaltung.

Die in Fig.1 dargestellte Anordnung enthält nacheinander eine Eingangsklemme 1 und dann in Serie einen Kleinstwertbegrenzer 2 mit einem Schwellenwertsteuereingang 3, einen Verstärker 4, ein Tiefpaßfilter 5 und eine Ausgangsklemme Mit gestrichelten Linien sind vor der Eingangsklemme 1 ein Radarempfänger 7 und nach der Ausgangsklemme 6 eine Anzeigevorrichtung 8 mit Katodenstrahlröhre dargestellt.

Der Kleinstwertbegrenzer 2 weist ein Durchlaßband mit der gleichen Breite B wie die Bandbreite der vom Empfänger gelieferten Signale auf. Dieser Kleinstwertbegrenzer unterdrückt alle Signale, deren Amplitude unterhalb eines Bezugsschwellenwerts liegt, der an die Klemme 3 angelegt ist. Er läßt diejenigen Signale unverändert,deren Amplitude über diesem Schwellenwert liegt. Der Kleinstwertbegrenzer 2 kann ein mit geeignet vorgespannten Dioden oder Transistoren versehener Kleinstwertbegrenzer sein. Er kann mit dem Verstärker 4 kombiniert sein.

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Der Schwellenwert ist derart eingestellt, daß das gefilterte Rauschen an derAusgangsklemme 6 nahezu eine normale Verteilung hat, d.h. keine große Klei'nstwertbegrenzung aufweist, Das Tiefpaßfilter 5 kann mit dem Verstärker kombiniert sein,damit ein aktives Filter entsteht, wie es beispielsweise im Zusammenhang mit Fig.3 beschrieben wird. Es kann jedoch auch von einem einfachen RC-Glied gebildet werden, wenn ein Abfall von 6dB pro Oktave ausreichend ist, oder es kann von einem komplizierteren RCL-Glied zweiter Ordnung gebildet sein, wenn ein Abfall von 12 dB pro Oktave erforderlich ist. Die Bandbreite des Filters ist gleich der Bandbreite b der Anzeigevorrichtung 8.

Fig.2 zeigt den Verlauf der Signale an verschiedenen Punkten der Schaltungen .

Das Signal (a) repräsentiert das Signal, das derEmpfanger ~ während einer kurzen Zeitdauer abgibt, in der gerade ein Nu^-' zechoimpuls empfangen wird. Dieser Impuls hebt sich von den Störechos ab, deren Amplitude!deutlich kleiner als. die" des Nutzechos sind.

Das Ausgangssignal des Kleinstwertbegrenzers ist bei (b) dargestellt. Die Amplitude des Nutzsignals ist zwar verkleinert, doch sind die Störechos praktisch unterdrückt. Dieses Signal wird verstärkt und gefiltert, und an der Ausgangsklemme 6 erscheint das vom Tiefpaßfilter verbreiterte Signal (c), dessen Bandbreite kleiner als die des Eingangssignals ist.

Fig.3 zeigt ein Ausführungsbeispiel eines aktiven Tießpaßfilters. Es enthält einen Verstärker 10, an dessen Eingang zwei zur Aufnahme des Ausgangssignals des Kleinstw^rtbegrenzers 2 bestimmte, in Serie liegende Widerstände und 12 sowie ein Kondensator 13 angeschlossen sind, dessen

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anderer Anschluß an Masse liegt. Ein zweiter Kondensator 14 ist zwischen den Verbindungspiinkt der Widerstände 11 und 12 und den Ausgang des Verstärkers geschaltet.

Die Werte der Schaltungselemente sind so bestimmt, daß die Grenzfrequenz des Filters gleich b ist. Zur Verwirklichung einer Bandkompressionsanordnung nach der Erfindung würden sich auch andere dem Fachmann bekannte aktive Tiefpaßfilter eignen.

Die. beschriebene Anordnung kennzeichnet sich durch niedrige Herstellungskosten, doch verschlechtert sich das Verhältnis von Signal zu Rauschen nach der Kompression merklich, wenn der angestrebte Kompressionsgrad über 5 liegt.

Es ist trotzdem möglich, Kompressionsgrade über 5 mit einem annehmbaren Verhältnis von Signal zu Rauschen zu erhalten, indem die Kompressionsanordnung nach der Erfindung mit der nach der französischen Patentanmeldung Nr.73.01748 beschriebenen Anordnung kombiniert wird. Diese Anordnung besteht im wesentlichen aus einer Verzögerungsleitung mit Anzapfungen sowie aus einer an alle Anzapfungen angeschlossenen ODER-Schaltung. Die Verzögerung zwischen zwei Anzapfungen ist im wesentlichen gleich der Dauer der zu verlängernden Impulse, und der Kompressionsgrad ist gleich der Anzahl der Anzapfungen der Verzögerungsleitung (einschließlich der Eingangs- und Ausgangsanzapfungen). Am Ausgang der ODER-Schaltung bewirkt ein Tiefpaßfilter die Anpassung zwischen der Kompressionsanordnung und der Anwendungsanordnung.

Die Kompressionsanordnung mit Verzögerungsleitung ergibt zwar höhere Herstellungskosten als die Anordnung mit Kleinstwertbegrenzung, doch ist ihr Leistungsvermögen

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bezüglich des Verhältnisses von Signal zu Rauschen besser. Fig.4 zeigt eine Kombination der zwei Anordnungen.

Die an die Eingangsklemme 1 angelegten Eingangssignale werden zu einem Verstärker 20 mit dem Durchlaßband B (beispielsweise einem Zwischenfrequenzverstärker) übertragen. Die Ausgangssignale des Verstärkers 20 werden an einen Hüllkurvendetektor 21 und dann an einen Videoverstärker 22 angelegt, dessen Ausgang die mit Anzapfungen versehene Verzögerungsleitung 23 speist (bei der die Anzahl der Anzapfungen gleich N einschließlich der Endanzapfungen am Eingang und am Ausgang ist). Das Durchlaßband der Schaltungseinheiten 20 bis 23 hat die Breite B. Die Anzapfungen der Verzögerungsleitung sind an eine ODER-Schaltung mit Dioden D1, D2, ....DN angeschlossen. Diese Dioden sind mit einem Widerstand R und mit einem Tiefpaßfilter-Verstärker 24 verbunden, dessen Ausgang die komprimierten Signale an die Ausgangsklemme 6 abgibt.

Die Kleinstwertbegrenzung wird mit Hilfe der Dioden der ODER-Schaltung mittels einer Spannung erzielt, die an die Dioden über die Verzögerungsleitung 23 und den Verstärker von einem Kleinstwertbegrenzungs-Spannungsgenerator 26 angelegt wird. Der Verstärker 22, der die Videosignale und die Kleinstwertbegrenzungsspannung empfängt, weist zwei Eingänge auf. Die Dioden werden mit einer Spannung vorgespannt, deren Polarität der Polarität der an den Anzapfungen der Verzögerungsleitung abgreifbaren Signale entgegengesetzt ist. Der Verstärker 24 mit dem Durchlaßband b verstärkt die vom Widerstand R gesammelten Signale.

Die Kleinstwertbegrenzuiigsanordnung von Fig.1 wird somit hier von den Dioden D1 bis DN gebildet, die über die

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Verzögerungsleitung vorgespannt werden. Das Ausgangs-Tiefpaßfilter gehört zu "beiden Kompressionsanordnungen. Die Kleinstwertbegrenzung wird dadurch erzielt, daß beim Verstärker 22 eine Spannung hinzugefügt wird. Dieser Verstärker 22 kann ein Verstärker mit Differenzeingängen sein.

Die in Fig.4 dargestellte Anordnung enthält außerdem Schaltungseinheiten 25 und 26, die es ermöglichen, ein konstantes Pehlalarmverhältnis zu erzielen. Da sich die Störsignale in großen Verhältnissen ändern (falls es sich um ein Radar handelt, hängen.sie vom Seitenwinkel der Antenne und dem Abstand von der Radarstation ab), ist es vorteilhaft, mit einer automatischen Steuerung der an den Verstärker 22 angelegten Kleinstwertbegrenzungsspannung zu arbeiten. Die vom Generator 26 erzeugte Kleinstwertbegrenzungsspannung wird von einer Steuerschaltung 25 gesteuert, die die Ausgangssignale der Kompressionsanordnung empfängt.

Die Einzelheiten der Steuerschaltung 25 sind in Fig.5 angegeben.

Der Ausgang des Verstärkers 24 ist an den Eingang eines Entfernungsfensters 30 gelegt, das mit einer. Begrenzungsverstärkerstufe 31 verbunden ist. Die Ausgangssignale des Begrenzungsverstärkers werden in einer Bandpaß-.schaltung 32 gefiltert und integriert, die beispielsweise von einem RC-Glied gebildet ist. Das Ausgangssignal des Filters 32 und eine Bezugsspannung VR, die die Höhe der zulässigen Fehlalarme festlegt, werden in einem Komparator 33 miteinader verglichen. Das Differenzsignal wird einem Verstärker 34 zugeführt, dessen Ausgang mit dem Steuereingang des Generators 26 verbunden ist.

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Die Lage des Entfernungsfensters in der Radarfolgeperiode sowie seine Dauer werden abhängig von der Entfernung gemäß der Größenverteilung der Störsignale festgelegt. Dieses Fenster hat den Zweck, die Signale mit großer Amplitude am Beginn der Folgeperiode, die nahen Hindernissen entsprechen, sowie die Signale am Ende der Folgeperiode, deren Amplitude im Gegensatz zu den erstgenannten Signalen zu schwach ist, zu eliminieren.

Fig.6 zeigt den Verlauf der Signale am Ausgang des Begrenzungsverstärkers 31. Im ausgeglichenen Zustand ist die Bezugsspannung VR gleich dem Produkt aus der Begrenzungsspannung VL und dem "Füllverhältnis¹¹ der Signale, d.h. gleich dem Mittelwert der Signale am Ausgang des Filters

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Patentansprüche

Bandkcmpressionsanordnung mit einer Eingangsklemme für den Empfang von Signalen mit eine Bandbreite B und eina* Ausgangsklemme zum Abgeben von S ignalen mit einer Bandbreite b, die kleiner als die Bandbreite B ist, dadurch gekennzeichnet, daß zwischen die Eingangsklemme und die Ausgangsklemme ein Kleinstwertbegrenzer (2) mit einstellbarem Schwellenwert und einem Durchlaß-Band B, ein Verstärker (4) und ein Tiefpaßfilter(5) mit einem Durchlaßband b in Serie geschaltet sind.
2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Verstärker und das Tiefpaßfilter von einem Rechenverstärker (10), zwei Widerständen (11, 12) in Serie zum Eingang des Verstärkers (10), einem ersten Kondensator (13) zwischen dem Eingang des Verstärkers und Masse und einem zweiten Kondensator (14) zwischen dem Verbindungspunkt der zwei Widerstände und dem Ausgang des Verstärkers gebildet sind.
3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Kleinstwertbegrenzer einen Hüllkurvendetektor (21), einen Additionsverstärker (22),, der das Ausgangs- · si'gnal des Detektors und eine Bezugsspannung empfängt, eine an' den Ausgang des Verstärkers (22) angeschlossene Verzögerungsleitung (23) mit Anzapfungen und eine mit jeweils an die Anzapfungen der Verzögerungsleitung angeschlossenen Dioden (D1, D2...DN) versehene ODER-Schaltung enthält, wobei der Ausgang der ODER-Schaltung an die Verstärker- und Filterschaltungen der Kompressionsanordnung angeschlossen ist.
4. Anordnung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Bezugsspannung von einem Spannungsgenerator

(26) erzeugt wird, der von einer Steuerschaltung (25) vom Ausgangssignal der Kompressionsanordnung aus zur Erzielung ■--■.. ORIGINAL INSPECTED

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eines konstanten Fehlalarmverhältnisses gesteuert wird.
5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuerschaltung (25) in einer Serienschaltung ein Entfernungsfenster (30), einen Begrenzungs-verstärker (31), ein Tiefpaßfilter (32),.einen Komparator (33) mit einer Bezugsspannung (VR) und einen Verstärker (34) enthält.
6. Anordnung zur Aktivortung mit einem Empfänger, der Videosignale mit einer Bandbreite B abgibt, und einer Anwendungsvorrichtung mit einer Bandbreite b, gekennzeichnet durch eine zwischen den Ausgang des Empfängers und den Eingang der Anwendungsvorrichtung angeschlossene Bandkompressionsanordnung. ·

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