DE3110324A1

DE3110324A1 - Pulse doppler radar with variable pulse repetition rate

Info

Publication number: DE3110324A1
Application number: DE19813110324
Authority: DE
Inventors: German Dipl.-Ing. 8000 München Gstöttner
Original assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Current assignee: Siemens AG; Siemens Corp
Priority date: 1981-03-17
Filing date: 1981-03-17
Publication date: 1982-11-25

Abstract

To detect moving target echoes from MTA (multiple time around) ranges, pulse doppler radars operate with a variable pulse repetition rate. To prevent fixed target echoes from no longer being suppressed temporarily by the moving target indicator (MTI), an additional pole position of the moving target indicator is used in connection with dimensioning the difference in the pulse repetition rates in such a manner that fixed target echoes from MTA ranges occupy different range elements. <IMAGE>

Description

Puls-Doppler-Radargerät mit veränderbarer Pulsfolge-Pulse Doppler radar device with changeable pulse train

frequenz Die Erfindung bezieht sich auf ein Puls-Doppler-Radargerät mit von Puls zu Puls veränderbarer Pulsfolgefrequenz zur Erkennung von Überreichweiten-Echos und mit Digitalfiltern zur Unterdrückung von Festzielechosignalen (Bewegtzeichenfilter).frequency The invention relates to a pulse Doppler radar device with pulse repetition frequency that can be changed from pulse to pulse for detection of overreach echoes and with digital filters for the suppression of fixed target echo signals (moving character filter).

Radargeräte mit fester Pulsfolgefrequenz verarbeiten neben den Bewegt- und Festzielen aus der eindeutigen Reichweite, die durch die Pulsfolgefrequenz bestimmt ist, auch unerwünschte Zielechos aus den Uberreichweiten. Dabei können je nach Systemdaten des Radargerätes Echos aus mehreren Uberreichweiten entdeckt werden.Radar devices with a fixed pulse repetition rate process not only the moving and fixed targets from the unique range determined by the pulse repetition rate is, also unwanted target echoes from the overreaches. Depending on the system data of the radar device echoes can be detected from several overreaches.

Zur Erkennung von Bewegtzielechos aus Uberreichweiten ist es bekannt, einen Wechsel der Pulsfolgefrequenz vorzunehmen (Skolmik "Introduction to Radar Systems" 1962, Seite 57). Danach kann die Umschaltung der Pulsfolgefrequenz nach jedem Antennenumlauf oder von Puls zu Puls erfolgen. Durch den Wechsel der Pulsfolgefrequenz treffen Bewegtzielechos aus Uberreichweiten zu verschiedenen Zeiten am Radarempfänger ein und können auf dem Radarbildschirm als Uberreichweiten-Echos erkannt werden, da sie von Empfangsperiode zu Empfangsperiode mit stark verschiedenen Entfernungen angezeigt werden.To detect moving target echoes from overreaches, it is known to change the pulse repetition rate (Skolmik "Introduction to Radar Systems "1962, page 57). After that, the pulse repetition frequency can be switched according to every antenna revolution or from pulse to pulse. By changing the pulse repetition rate hit moving target echoes from overreaches at different times on the radar receiver on and can be recognized as over-range echoes on the radar screen, since they have very different distances from reception period to reception period are displayed.

Bei Puls-Doppler-Radargeräten mit Clutterunterdrückung (Festzeichenunterdrückung) durch ein Dopplerfilter hat die periodische Umschaltung der Pulsfolgefrequenz zur Folge, daß die Unterdrückung von Festzeichenechos aus den Uberreichweiten verschlechtert ist. Während Festzielechos aus der eindeutigen Reichweite bei verschiedenen Pulsfolgefrequenzen unverändert in das gleiche Entfernungselement treffen, fallen die Festziele aus den Uberreichweiten nach dem Umschaltzeitpunkt in andere Entfernungselemente, so daß sich in der Regel die Festzielamplitude in-Jedem Entfernungselement ändert. Damit ist das Kriterium (konstante Amplitude) für die Unterdrückung von Festzeichen im Dopplerfilter entfallen.For pulse Doppler radars with clutter suppression (fixed-character suppression) through a Doppler filter the periodic switching of the pulse repetition frequency As a result, the suppression of fixed-character echoes from the overreaches worsens is. While fixed target echoes out of the clear range at different pulse repetition rates hit the same distance element unchanged, the fixed targets fail the overreaches after the switchover to other distance elements, see above that, as a rule, the fixed target amplitude changes in each range element. This is the criterion (constant amplitude) for the suppression of fixed characters omitted in the Doppler filter.

Das sich in der Amplitude ändernde Festzielsignal ist von einem Bewegtzielechosignal nicht mehr zu unterscheiden und wird vom Dopplerfilter nur noch teilweise unterdrtickt.The fixed target signal changing in amplitude is from a moving target echo signal can no longer be distinguished and is only partially suppressed by the Doppler filter.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, bei einem Puls-Doppler-R-adtrgerxåt der eingangs genannten Art eine Verschlechterung der Festzeichenunterdrückung bei Uberreichweitenempfang mit relativ geringem Aufwand zu verhindern. Diese Aufgabe wird gemäß der Erfindung dadurch gelöst, daß die Differenz der Frequenzwerte der aufeinanderfolgend zur Aussendung gebrachten Radarimpulse so gewählt sind, daß Festzielechos aus Uberreichweiten in verschiedene Entfernungselemente fallen und daß bei Verwendung einer Anzahl von n Pulsfolgefrequenzen PRF die Frequenzcharakteristik des Bewegtzeichenfilters so ausgebildet ist, daß sie eine zusätzliche Polstelle aufweist, deren Polmitte bei einer Frequenz liegt, die aus der Summe aller n Pulsfolgefrequenzen dividiert durch die Anzahl n2 gebildet ist.The invention is based on the object in a pulse Doppler R-adtrgerxåt of the type mentioned at the outset, a deterioration in fixed-character suppression Prevent over-range reception with relatively little effort. This task is achieved according to the invention in that the difference in the frequency values of the successively transmitted radar pulses are chosen so that fixed target echoes from overreaches fall into different distance elements and that when used a number of n pulse repetition frequencies PRF, the frequency characteristic of the moving character filter is designed so that it has an additional pole, the pole center lies at a frequency which is divided by the sum of all n pulse repetition frequencies is formed by the number n2.

Der Vorteil einer.derartigen Anordnungzur Unterdrückung von Festzielechos aus Uberreichweiten besteht darin, daß die Entdeckungswahrscheinlichkeit für Bewegtziele insbesondere dann nicht beeinträchtigt ist, wenn die Pulsfolgefrequenz des betreffenden Radargerätes hoch ist. Der zusätzliche Blindbereich durch einen weiteren Filterpol des Digitalfilters ist bei hoher Pulsfolgefrequenz nicht störend.The advantage of such an arrangement for suppressing fixed target echoes from overreaches is that the detection probability for moving targets in particular is not affected if the pulse repetition rate of the radar device in question is high. The additional blind area through another filter pole of the digital filter is not annoying at a high pulse repetition rate.

Die Erfindung und weitere Einzelheiten der Erfindung werden anhand der Figuren 1 und 2 näher erläutert.The invention and further details of the invention will become apparent with reference to Figures 1 and 2 explained in more detail.

Es zeigen Fig. 1 ein vereinfachtes Prinzipschaltbild eines Puls-Doppler-Radargerätes, Fig. 2 die Frequenzcharakteristik eines Bewegtzeichenfilters mit einer zusätzlichen Polstelle gemäß der Erfindung.1 shows a simplified basic circuit diagram of a pulse Doppler radar device, 2 shows the frequency characteristic of a moving character filter with an additional one Pole according to the invention.

Das Radargerät nach Fig. 1 weist eine rotierende oder in einem Sektorbereich geschwenkte Antenne AN, einen Sende-Empfangs-Schalter SE, einen Sendeteil ST und einen Empfangsteil EM auf. Dem Sendeteil SE und dem Empfangsteil EM ist ein gemeinsamer Taktgeber TG zugeordnet, durch den wenigstens zwei umschaltbare Impulsfolgefrequenzen bestimmt werden. Der Empfangsteil EM enthält insbesondere Mischstufen und Verstärker.The radar device according to Fig. 1 has a rotating or in a sector area pivoted antenna AN, a transmit / receive switch SE, a transmit part ST and a receiving part EM. The transmitting part SE and the receiving part EM are common Clock generator TG assigned by the at least two switchable pulse repetition frequencies to be determined. The receiving part EM contains, in particular, mixer stages and amplifiers.

An den Empfänger EM schließt sich ein Phasendetektor PD, ein Analog-Digitalwandler ADW und ein Bewegtzeichenfilter BF an. Das Bewegtzeichenfilter BF dient der Unterdrückung von Festzielechosignalen und ist als ein aus Speicherelementen bestehendes Digitalfilter aufgebaut. Das Digitalfilter kann ein- oder mehrstufig aufgebaut sein und aus einem Canceler, einem Doppel-Canceler oder aus einem rekursiven Filter höherer Ordnung bestehen.A phase detector PD, an analog-to-digital converter, is connected to the receiver EM ADW and a moving character filter BF. The moving character filter BF is used for suppression of fixed target echo signals and is used as a digital filter composed of memory elements built up. The digital filter can be constructed in one or more stages and from one Canceler, a double canceler or a recursive higher-order filter exist.

Für die weitere Auswertung der Empfangssignale sind in bekannter Weise verschiedene Schaltungsteile, wie Gleichrichter, Nachintegrationsfilter und Schwellenschaltungen vorgesehen, die durch die Auswerteschaltung AW angedeutet sind. Die Darstellung oder Auswertung der Radarinformationen erfolgt beispielsweise mittels eines Schirmbildes BS.For further evaluation of the received signals are in better known Way, various circuit parts, such as rectifiers, post-integration filters and Threshold circuits are provided, which are indicated by the evaluation circuit AW. The presentation or evaluation of the radar information takes place, for example, by means of of a screen BS.

Die Änderung der Pulsfolgefrequenz von Puls zu Puls dient der Erkennung von Bewegtzielechos aus einer oder mehreren Uberreichweiten, um eine falsche Auswertung der Echo signale aus Uberreichweiten zu verhindern. Die Änderung der Pulsfolgefrequenz erfolgt durch nicht näher dargestellte Umschalteinrichtungen im Taktgeber GB. Jede Umschaltung der Pulsfolgefrequenz führt in den einzelnen Stufen des Bewegtzeichenfilters zu mehr oder weniger großen Einschwingvorgängen, die Änderungen in der Amplitude von Festzielechos zur Folge haben.The change in the pulse repetition rate from pulse to pulse is used for detection of moving target echoes from one or more overreaches to an incorrect evaluation to prevent echo signals from overreaching. The change in the pulse repetition rate takes place by switching devices, not shown in detail, in the clock generator GB. Every Switching the pulse repetition frequency leads to the individual stages of the moving character filter to more or less large transients, the changes in the amplitude of fixed target echoes.

Während der Einschwingzeit der Filter ist daher die Festzeichenunterdrückung gestört. Zur Unterdrückung dieser Festzielechos ist daher gemäß der Erfindung die Differenz der aureinanderfolgend gesendeten Pulsfolgefrequenzen so gewählt, daß das durch die Pulsfolgefrequenzänderung zerteilte Echosignal eines Festzeichens aus einer Uberreichweite gerade kein gemeinsames Entfernungselement belegt.Fixed-character suppression is therefore during the settling time of the filter disturbed. To suppress these fixed target echoes is therefore according to the invention Difference of the consecutively transmitted pulse repetition frequencies selected so that the echo signal of a fixed character divided by the change in the pulse repetition frequency no common distance element is occupied from an overreach.

Ein bevorzugtes Ausführungsbeispiel stellt die Verwendung von zwei Pulsfolgefrequenzen PRF1, PRF2 dar.A preferred embodiment provides the use of two Pulse repetition frequencies PRF1, PRF2.

Der zusätzliche Filterpol liegt dann bei der Frequenz PRF1 4 PRF2 (Fig. 2). -In Fig. 2 ist als Beispiel die Filtercharakteristik für ein Radargerät mit der Pulsfolgefrequenz PRF1 = 8 kHz und einer Pulsfolgefrequenz PRF2 die etwa 1 % unter- oder oberhalb der Pulsfolgefrequenz PRF1 liegt. Die Mittenfrequenz der zusätzli- chen Polstelle ergibt sich aus der Formel d.h. bei etwa 4 kHz. Der zusätzliche Filtersperrbereich mit der Mittenfrequenz von etwa 4 kHz wirkt sich nicht störend aus, wenn die Pulsfolgefrequenz des Radargerätes hoch genug gewählt ist.The additional filter pole is then at the frequency PRF1 4 PRF2 (Fig. 2). In Fig. 2, the filter characteristic for a radar device with the pulse repetition frequency PRF1 = 8 kHz and a pulse repetition frequency PRF2 which is about 1% below or above the pulse repetition frequency PRF1 is shown as an example. The center frequency of the additional pole results from the formula ie at around 4 kHz. The additional filter blocking range with the center frequency of about 4 kHz does not have a disruptive effect if the pulse repetition frequency of the radar device is selected high enough.

Bei der Verwendung von drei Pulsfolgefrequenzen (n=3) mit den Frequenzwerten PFR 1 = 8000 Hz PRF 2 = 8100 Hz PRF 3 = 8200 Hz errechnet sich die Polmitte der zusätzlichen Polstelle bei der Polmittenfrequenz 1 Patentanspruch 2 FigurenWhen using three pulse repetition frequencies (n = 3) with the frequency values PFR 1 = 8000 Hz PRF 2 = 8100 Hz PRF 3 = 8200 Hz, the pole center of the additional pole is calculated at the pole center frequency 1 claim 2 figures

Claims

Patent claim pulse Doppler radar device with variable from pulse to pulse Pulse repetition rate for the detection of overreach echoes and with digital filters for the suppression of fixed target echo signals (moving character filter) d a -d u r c h it is noted that the difference in the frequency values of the successive transmitted radar pulses is chosen so that fixed target echoes from overreaches fall in different distance elements and that when using a number of n Pulse Repetition Frequencies (PRF) the frequency characteristics of the moving character filter is designed so that it has an additional pole, the pole center lies at a frequency which is divided by the sum of all n pulse repetition frequencies is formed by n2.