DE1100101B

DE1100101B - Method for reducing the bandwidth when transmitting radar measurement images and device for carrying out the method

Info

Publication number: DE1100101B
Application number: DES52306A
Authority: DE
Inventors: Hans Fischer
Original assignee: Siemens Albis AG
Current assignee: Siemens Schweiz AG
Priority date: 1956-09-04
Filing date: 1957-02-12
Publication date: 1961-02-23
Also published as: CH342264A

Description

Verfahren zur Verminderung der Bandbreite bei der Ubertragung von Radar-Meßbildern und Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens In der Radartechnik ist es üblich, elektromagnetische Wellen impulsweise in einem Richtstrahl gegen entfernt liegende Objekte auszusenden und den von der Ausbreitungsgeschwindigkeit der elektromagnetischen Wellen und den Entfernungen der Objekte abhängigen zeitlichen Verlauf der durch Reflexion an den angestrahlten Objekten entstehenden Echoimpulsreihe zur Standortbestimmung der genannten Objekte auszuwerten. Der Richtstrahl wird dabei fortlaufend gedreht. Nach Maßgabe des vorhandenen Offnungswinkels des Richtstrahles und der relativ hohen Folgefrequenz der Sendeimpulse wird dabei dieselbe Messung an der gleichen Gruppe von Objekten mehrfach wiederholt, so daß nacheinander mehrere annähernd gleichartige Echoimpulsreihen auftreten. Method for reducing the bandwidth when transmitting Radar measurement images and device for carrying out the method in radar technology it is common to counter electromagnetic waves in pulses in a directional beam to send out distant objects and that of the speed of propagation the electromagnetic waves and the distances of the objects depending on the time Course of the echo pulse series resulting from reflection on the illuminated objects to evaluate the location of the objects mentioned. The directional beam is thereby continuously rotated. According to the existing aperture angle of the directional beam and the relatively high repetition frequency of the transmission pulses is the same measurement repeated several times on the same group of objects, so that several approximately similar series of echo pulses occur.

Oft ist es erwünscht, die beispielsweise an einem topographisch günstigen Standort aufgenommenen Radarmeßbilder fortlaufend nach entfernt gelegenen zentralen Beobachtungsstellen zu übertragen oder auf magnetisierbaren Bändern zu registrieren. Bei den üblicherweise verwendeten Radargeräten bedingt jedoch die sich in der Größenordnung von Bruchteilen von Mikrosekunden bis zu einigen Mikrosekunden bewegende Impulsdauer eine in der Nachrichtentechnik nur für Fernsehübertragungen erforderliche Band breite der Übertragungskanäle, die zu dem zu übertragenden oder zu registrierenden Nachrichteninhalt in keinem passenden Verhältnis steht. It is often desirable, for example, at a topographically favorable Location recorded radar measurements continuously to distant central To transmit observations or to register on magnetizable tapes. In the case of the radar devices that are commonly used, however, they are of the order of magnitude Pulse duration moving from fractions of microseconds to a few microseconds a bandwidth required in communications technology only for television broadcasts the transmission channels associated with the message content to be transmitted or registered is out of proportion.

Es ist nun bekannt, die Bandbreite bei der Übertragung von Radar-Meßbildern durch Addition mehrerer aufeinanderfolgender Echoimpulsreihen zu vermindern, was dadurch möglich ist, daß für die Über tragung des Summenimpulszuges die n-fache Zeit zur Verfügung steht, wenn n die Zahl der summierten Echoimpulsreihen bedeutet. Erstreckt sich der Additionsvorgang lediglich über die jeweils an der gleichen Gruppe von Objekten vorgenommenen Messungen, so bleibt der ursprüngliche Nachrichteninhalt offensichtlich unvermindert erhalten. Übersteigt der Additionsvorgang diesen Bereich, so wird der Nachrichteninhalt geschmälert, was sich insbesondere durch eine Verminderung der Winkelauflösung bemerkbar macht. Diese Nachteile können jedoch in einigen Anwendungsfällen im Interesse einer weitergehenden Bandbreitereduktion zugestanden werden. It is now known the bandwidth in the transmission of radar images by adding several successive series of echo pulses to reduce what it is possible that for the transfer of the sum pulse train n times Time is available if n is the number of summed echo pulse series. Does the addition process only extend over each of the same groups Measurements made by objects, the original message content remains obviously preserved unabated. If the addition process exceeds this range, so the message content is reduced, which is particularly evident through a reduction the angular resolution makes noticeable. However, these disadvantages can occur in some use cases in the interest of a further reduction in bandwidth.

Durch den erwähnten Additionsvorgang ergibt sich außer dem genannten noch ein weiterer wesentlicher Vorteil. Bekanntlich sind die empfangenen Echoimpulsreihen immer von einer Vielzahl von als Rauschen bezeichneten Störimpulsen durchsetzt, die im Radar-Meßbild entweder die Anwesenheit von zusätzlichen Objekten vortäuschen oder gar die Abbildungen der wirklichen Objekte überdecken. Da die Störimpulse jedoch gemäß einer statistischen Vorteil lung auftreten, ist ihre Einwirkung auf das Ergebnis der Addition konformer Echoimpulsreihen gering, so daß die summierten Echofmpulse die Amplituden des Rauschens um ein Mehrfaches überragen. The aforementioned addition process also results in the aforementioned yet another major benefit. As is known, the received echo pulse series are always interspersed with a multitude of interference pulses known as noise, which either simulate the presence of additional objects in the radar measurement image or even cover the images of the real objects. Because the glitches, however according to a statistical advantage change occur, is their effect on the result the addition of compliant echo pulse series is low, so that the summed echo pulses exceed the amplitudes of the noise by a multiple.

Bei einem bekannten Verfahren zur Verminderung der Bandbreite bei der Übertragung von Radar-Meßbildern werden aufeinanderfolgende Echoimpulsreihen fortwährend mittels eines intensitätsmodulierten Kathodenstrahles auf einen speicherfähigen Zwischenträger übereinander aufgetragen und mittels eines Abtastorgans in einer gegenüber derjenigen des aufzeichnenden Kathodenstrahles verminderten Geschwindigkeit abgetastet. Der Vorgang der Addition einzelner Echoimpulsreihen wird also bereits bei der Aufzeichnung derselben vorgenommen. In a known method for reducing the bandwidth at the transmission of radar measurement images are successive echo pulse series continuously by means of an intensity-modulated cathode ray to a storable Intermediate carriers applied one above the other and by means of a scanning element in one compared to that of the recording cathode ray reduced speed scanned. The process of adding individual series of echo pulses is thus already made when recording the same.

Eine Ausführungsform dieses bekannten Verfahrens verwendet als speicherfähigen Zwischenträger den Leuchtschirm einer Kathodenstrahlröhre, wobei der Leuchtstoff durch den mittels der Echoimpulsreihen intensitätsmodulierten Kathodenstrahl zum Leuchten angeregt wird. Die das Additionsergebnis mehrerer Echoimpulsreihen darstellende Leuchtspur wird dabei fortlaufend mittels eines optischen Systems mit Photozelle punktweise abgetastet. Bekanntlich lrermindert sich jedoch die Intensität einer Leuchtspur gemäß einer exponentiellen Zeitfunktion. Da die Nachleuchtdauer Ides Leuchtstoffes nicht derart groß sein darf, daß nachfolgende Additionsergehnisse durch Reste von vorhergehenden gestört werden, ist es unvermeidbar, daß die Intensität der innerhalb einer Periode konformer Echoimpulse zuerst gespeicherten Impulse schon weitgehend geschwächt ist, wenn die letzten Impulse dieser Periode aufgezeichnet werden. One embodiment of this known method used as storable Intermediate carrier the luminescent screen of a cathode ray tube, the luminescent material through the cathode ray, which is intensity-modulated by means of the echo pulse series, to the Lights is excited. The one representing the addition result of several series of echo pulses The light trail is continuous by means of an optical system with a photocell scanned point by point. As is well known, however, the intensity of one is reduced Tracer according to an exponential function of time. Since the afterglow Ides The phosphor must not be so large that the subsequent addition results be disturbed by remnants of previous ones, it is inevitable that the intensity of the pulses stored first within a period of compliant echo pulses is largely weakened when the last impulses of this period to be recorded.

Eine exakte Addition mehrerer Impulsreihen läßt sich demnach durch dieses Verfahren nicht erzielen; abgesehen davon, daß jedem Leuchtstoff eigene Sättigungserscheinungen das Meßergebnis weiterhin stören können.An exact addition of several pulse series can therefore be carried out fail to achieve this procedure; apart from the fact that every fluorescent substance has its own saturation phenomena can continue to interfere with the measurement result.

Eine gewisse Verbesserung wurde in bekannten Geräten durch die Verwendung von elektronischen Speichervorrichtungen mit einer Speicherelektrode erzielt, die aus einer Vielzahl von mikroskopischen speicherfähigen Elementen aufgebaut ist, welche Elemente mitgeteilte Ladungen über längere Zeit ohne wesent-Iiche Verluste nach Art der Kondensatoren zu speichern vermögen. Ein weiterer wichtiger Vorteil dieser Speichervorrichtungen gegenüber dem Leuchtschirm besteht darin, daß die aufgezeichneten Ladungsmuster zu jedem erforderlichen Zeitpunkt, in manchen Fällen sogar durch die Ablesung selbst, gelöscht werden können. Bei diesen mit besonderer Speicherelektrode arbeitenden Verfahren werden aufeinanderfolgende Echoimpulsreihen ebenfalls mittels eines intensitätsmodulierten Elektronenstrahles fortwährend übereinander aufgezeichnet, und das als Ergebnis dieses tSberlagerungsvorganges entstehende Ladungsmuster wird mittels eines weiteren Elektronenstrahles abgetastet. Es können dabei Ladungsspeicherröhren ohne sichtbares Bild, z. B. mit getrenntem Schreib- und Lesestrahl, die den Speicherschirm von verschiedenen Seiten her abtasten, oder auch Fernseh-Bildfängerröhren in Verbindung mit Kathodenstrahlbildröhren Verwendung finden. Die Addition ist auch bei diesen Systemen nicht ideal, da auch Ladungsspeicher Sättigungserscheinungen aufweisen. Some improvement has been made in known devices through the use of electronic storage devices having a storage electrode that is made up of a large number of microscopic storable elements, which elements communicated charges over a long period of time without significant losses able to store according to the type of capacitors. Another important benefit of these storage devices opposite the luminescent screen is that the recorded Charge pattern at any required time, in some cases even through the Reading itself, can be deleted. With these with a special storage electrode working methods are successive echo pulse series also by means of an intensity-modulated electron beam continuously recorded on top of each other, and the charge pattern arising as a result of this superposition process becomes scanned by means of another electron beam. It can charge storage tubes without a visible image, e.g. B. with separate write and read beam, which the storage screen scan from different sides, or television image capture tubes in connection find with cathode ray picture tubes use. The addition is also with these Systems, as charge storage systems also show signs of saturation.

Außerdem treten die sich durch unerwünschte Veränderung der Intensität des Abtaststrahles äußernden Störungen, die durch die bei der mikroskopischen Struktur der Speicherelektrode unvermeidbaren mechanischen und stofflichen Unregelmäßigkeiten verursacht werden, im Additionsergehnis voll in Erscheinung, da die Echoimpulsreihen immer in derselben Linie aufgezeichnet werden, in welcher auch die Asbtastung erfolgt.It also occurs due to unwanted changes in intensity of the scanning beam uttering disturbances caused by the microscopic structure unavoidable mechanical and material irregularities of the storage electrode caused, fully in appearance in the addition result, since the echo pulse series must always be recorded in the same line in which the scanning is carried out.

Die geschilderten Nachteile werden gemäß einem nicht vorveröffentlichten älteren Vorschlag dadurch vermieden, daß der Vorgang der Addition der genannten Echoimpulsreihen bei der Abtastung des Speichermusters vorgenommen- wird. Die Echoimpulsreihen werden auf dem speicherfähigen Zwischenträger in mehreren quer zur Aufzeichnungsrichtung gegeneinander verschobenen Bahnen aufgezeichnet, und diese Bahnen werden erst durch die gemeinsame Abtastung zusammengefaßt. The disadvantages outlined are according to a not previously published older proposal avoided by adding the above Echo pulse series is made when scanning the memory pattern. The echo pulse series are stored on the storable intermediate carrier in several transverse to the recording direction traces shifted against each other are recorded, and these trajectories are only through the common scanning summarized.

Ein wesentlicher Nachteil dieses Verfahrens ist, daß zu seiner Durchführung bei elektrischen Speichervorrichtungen ein bandförmiger Elektronenst,rahl notwendig ist. Die Erzeugung eines bandförmigen Elektronenstrahls stellt aber ein Problem dar, das nur mit einem verhältnismäßig hohen Aufwand praktisch gelöst werden kann. Dagegen bietet die Erzeugung eines allseitig konzentrierten Elektronenstrahls mit punktförmiger Spur keine Schwierigkeiten. Erfindungsgemäß wird deshalb vorgeschlagen, daß bei einem Verfahren zur Verminderung der Bandbreite bei der Übertragung von Radar-Meßbildern durch Addition mehrerer durch aufeinanderfolgende Sendeimpulse hervorgerufener Echoimpulsreihen mittels fortlaufender Aufzeichnung der genannten Echoimpulsreihen auf mindestens einen speicherfähigen Zwischenträger einer eIektronischen Speichervorrichtung und Abtastung des entstehenden Speichermusters in einer gegenüber derjenigen des Aufzeichnungsvorganges verminderten Geschwindigkeit mindestens ein Teil der Aufzeichnungsspuren der Echoimpulsreihen quer zur Aufzeichnungsrichtung gegeneinander verschoben aufgezeichnet wird und daß die Abtastung im Sinne einer Zusammenfassung der Aufzeichnungsspuren mit einer zusätzlichen oszillierenden Bewegung quer zu den Spuren erfolgt, deren Geschwindigkeit wesentlich größer als die Geschwindigkeit in Richtung Ider Spuren ist. Die Erfindung umfaßt selbstverständlich auch die zur Durchführung des angegebenen Verfahrens benötigte Vorrichtung. A major disadvantage of this process is that it has to be carried out a ribbon-shaped electron beam is necessary for electrical storage devices is. However, the generation of a ribbon-shaped electron beam poses a problem that can only be solved in practice with a relatively high level of effort. In contrast, the generation of an electron beam concentrated on all sides also offers punctiform track no difficulties. According to the invention it is therefore proposed that in a method for reducing the bandwidth in the transmission of Radar measurement images by adding several consecutive transmission pulses evoked echo pulse series by means of continuous recording of the mentioned Echo pulse series on at least one storable intermediate carrier of an electronic Storage device and scanning of the resulting memory pattern in an opposite that of the reduced speed of the recording process Part of the recording tracks of the echo pulse series perpendicular to the recording direction is recorded shifted against each other and that the scanning in the sense of a Summary of the recorded tracks with an additional oscillating movement takes place across the tracks, the speed of which is significantly greater than the speed in the direction of either track. The invention of course also includes the for Device required to carry out the specified procedure.

Infolge der hochfrequenten Ablenkung des Abtaststrahles quer zu den Speicherlinien erhält das Ausgangssignal eine mit der Abienkfrequenz wechselnde Hochfrequenzspannung, der die abgetasteten Signalspannungen überlagert sind. Die Ausgangssignale ersch!einen also gegenüber den Eingangssignalen in einer um die Ablenkfrequenz verschiedenen Frequenziage. As a result of the high-frequency deflection of the scanning beam across the The output signal receives a memory line that changes with the deflection frequency High-frequency voltage on which the sampled signal voltages are superimposed. the Output signals appear to be around the same compared to the input signals Deflection frequency different frequency position.

Dies bedeutet den Vorteil, daß die Entkopplung der Ausgangssignale von den Eingangssignalen wesentlich vereinfacht wird.This has the advantage that the output signals are decoupled is significantly simplified by the input signals.

Die Aufzeichnungsbahnen können die Form paralleler oder spiralförmiger Linien oder konzentrischer Kreise aufweisen; sie können quer zur Aufzeichnungsrichtung um weniger als die Spurbreite gegeneinander verschoben sein. Als speicherfähiger Zwischenträger kann sich eine Ladungsspeicherschicht oder ein Leuchtstoff eignen. The recording tracks can be parallel or spiral in shape Have lines or concentric circles; they can be transverse to the recording direction be shifted against each other by less than the track width. As more storable A charge storage layer or a phosphor can be suitable as the intermediate carrier.

Die Zeichnung stellt ein Ausführungsbeispiel der erfindungsgemäß verwendeten Vorriehtung dar. The drawing represents an embodiment of the invention used device.

Fig. 1 zeigt einen Längsschnitt durch eine elektronische Speichervorrichtung gemäß der Erfindung, Fig. 2 einen Schnitt gemäß Xer Linie IV-IV in Fig. 1. 1 shows a longitudinal section through an electronic storage device according to the invention, FIG. 2 shows a section along Xer line IV-IV in FIG. 1.

Gemäß den Fig. 1 und 2 befindet sich im Innern eines evakuierten Gefäßes 1 eine Speicherelektrode2. According to FIGS. 1 and 2 is located inside an evacuated Vessel 1 a storage electrode 2.

Auf die eine Seite der Speicherelektrode 2 wirkt ein von einer Elektronenquelle 3 ausgehender Aufzeichnungselektronenstrahl 4. Wie man unter Beiziehung von Fig. 2 erkennt, folgt der Aufzeichnungselektronenstrahl 4 auf der Speicherelektrode2, von der gestrichelten Ausgangslage 5 ausgehend, einer stilisiert dargestellten spiralförmigen Bahn 6. Der besseren Übersichtlichkeit halber sind die hinreichend bekannten Ablenkmittel zur spiralförmigen Lenkung nicht dargestellt. Sie bestehen in der Regel aus zwei um 900 gegeneinander versetzten Ablenkpllatten- oder Ablenkspulenpaaren, die an zwei um 900 gegeneinander gedrehten sinusförmigen Spannungen mit abnehmender Amplitude liegen. Die Steuerung ist dabei derart, daß der Aufzeichnungselektrnnenstrahl 4 beim Erreichen seiner Endlage am inneren Ende der spiralförmigen Bahn 6 unverzüglich in seine Ausgangslage 5 gebracht wird und yon dort aus erneut der Bahn 6 folgt. Der Aufzeichnungselektronenstrahl 4 wird im Verlauf seiner Bewegung in bekannter Weise durch die eintreffenden Echoimpulsrei.hen intensitätsmoduliert. Die Modulationsspannung kann beispielsweise der Elektronenquelle3, dem nicht dargestellten Wehneltzylinder oder einer besonderen Blende zugeführt werden. Alle drei Verfahren sind gebräuchlich. Entsprechend der Modulation zeichnet der Aufzeichnungselekfronensftahl 4 entlang der Bahn 6 ein Speichermuster auf die Speicherelektrode 2. Dieses Speichermuster ist das Abbild konformer, je einen Umlauf des ganzen Spiralzugs belegender Echoimpulsreihen.An electron source acts on one side of the storage electrode 2 3 outgoing recording electron beam 4. How to obtain with reference to Fig. 2, the recording electron beam 4 follows on the storage electrode 2, starting from the dashed starting position 5, a stylized spiral-shaped illustrated Lane 6. For the sake of clarity, the deflecting means are well known for spiral steering not shown. They usually consist of two by 900 pairs of deflection plates or deflection coils offset from one another, which at two sinusoidal voltages rotated by 900 against each other with decreasing amplitude lie. The control is such that the recording electron beam 4 when it reaches its end position at the inner end of the spiral path 6 immediately is brought into its starting position 5 and from there follows the path 6 again. The recording electron beam 4 becomes known in the course of its movement Intensity-modulated by the incoming echo pulse series. The modulation voltage can, for example, be the electron source3, the Wehnelt cylinder (not shown) or a special aperture. All three methods are common. According to the modulation, the recording telephone 4 draws along of the web 6 a memory pattern on the memory electrode 2. This memory pattern the image is conformal, each one revolution of the entire spiral train occupying echo pulse series.

Die Ausführungsform besitzt eine Abtastvorrichtung, bei der von einer Elektronenquelle 11 ein linienförmiger Abtastelektronenstrahl 12 ausgeht. Neben der nicht dargestellten Ablenkvorrichtung zur Herbeiführung der Kreisbewegung des Abtastelektronenstrahles 12 ist eine zusätzliche Ablenkvorrichtung 13 vorhanden, die im wesentlichen aus zwei konzentrischen Kegelstümpfen 14 und 15 besteht. Eine der Ablenkvorrichtung zugeführte hochfrequente Spannung verursacht ein Pendeln des Albtastelektronenstrahles 12 zwischen zwei Endlagen 16 und 17. Wie in Fig. 2 dargestellt, führt der Abtastelektronenstrahl 12 dadurch außer seiner Bewegung in Richtung der Aufzeichnungsbahn 6 noch oszillierende Bewegungen quer dazu aus und folgt mithin der Liniel8. Im Interesse einer besseren Darsteltlung ist die Bahn des Abtastelektronenstrahles in Fig. 2 etwas gedehnt dargestellt. Än Wirilichkeit liegen benachbarte Teile der Linie 18 näher beieinander, wodurch die Bewegungsgeschwindigkeit des Abtastelektronenstrahles 12 in radialer Richtung offensichtlich wesentlich größer wird als in tangentialer. Obgleich untereinanderliegende Bahnpunkte nun nacheinander berührt werden, wird ein Additionsvorgang stattfinden, wenn entweder die Bandbreite des Übertragungskanals zu gering ist, um untereinanderliegende Bahnpunkte getrennt zu übertragen, oder wenn aus dem Ergebnis des Abtastvorganges die hochfrequente Spannung ausgefiltert wird. Ein Ausfiltern der hochfrequenten Spannung ist bei Aufnahme der Ausgangsspannungen auf magnetisierbarem Band nicht erforderlich, da dieselbe dann als eine Art Hochfrequenzmagnetisierungsspannung wirken kann. The embodiment has a scanning device in which of one Electron source 11 a linear scanning electron beam 12 emanates. Next to the Deflection device, not shown, for bringing about the circular movement of the scanning electron beam 12 there is an additional deflection device 13, which essentially consists of two concentric truncated cones 14 and 15 consists. One of the deflectors applied high-frequency voltage causes oscillation of the scanning electron beam 12 between two end positions 16 and 17. As shown in FIG. 2, the scanning electron beam leads 12 thereby, in addition to its movement in the direction of the recording web 6, still oscillating Movements across it and therefore follows the line8. In the interests of a better The path of the scanning electron beam is shown somewhat expanded in FIG. Än Wirilichkeit adjacent parts of the line 18 are closer to each other, whereby the speed of movement of the scanning electron beam 12 in the radial direction obviously is much larger than in tangential. Albeit one below the other Path points are now touched one after the other, an addition process will take place, if either the bandwidth of the transmission channel is too low to accommodate one another To transfer path points separately, or if from the result of the scanning process the high-frequency voltage is filtered out. Filtering out the high frequency There is no tension when the output voltages are recorded on magnetizable tape required, since the same then as a kind of high-frequency magnetizing voltage can work.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Method for reducing the bandwidth at the transmission of radar images Addition of several by consecutive Transmitted pulses of echo pulse series caused by continuous recording of said series of echo pulses on at least one storable intermediate carrier an electronic storage device and scanning the resulting memory pattern at a speed less than that of the recording process, characterized in that at least some of the recording tracks of the series of echo pulses is recorded transversely to the recording direction shifted from one another and that the scanning in the sense of a combination of the recording tracks with an additional one oscillating movement takes place transversely to the tracks, the speed of which is substantial is greater than the speed in the direction of the tracks.

2. The method according to claim, characterized in that the recording tracks of the echo pulse series transverse to the recording direction by less than the track width are recorded shifted against each other.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized by the use a storage tube with separate write and read beams, which form the storage screen scan from different sides.

References considered: U.S. Patents No. 2,412 669, 2415 981.

Older patents considered: German patents No. 1 000 068, 1 018 115.