DE2613070A1

DE2613070A1 - Dopplerradar zur raumueberwachung

Info

Publication number: DE2613070A1
Application number: DE19762613070
Authority: DE
Inventors: Serge Guennou; Raymond Maugis
Original assignee: Radiotechnique Compelec RTC SA
Current assignee: Radiotechnique Compelec RTC SA
Priority date: 1975-03-26
Filing date: 1976-03-26
Publication date: 1976-11-04
Also published as: JPS5234693A; IT1058679B; JPS5945111B2; ES446369A1; GB1537546A; FR2305740A1; CH611428A5; DE2613070C2; FR2305740B1; US4090195A

Description

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R.T.C. La Radiotechnique-Compelec, Rue Carnot 51 ,Suresnes

(Prankreich)

"Dopplerradar zur Raumüberwachung"

Priorität vom 26. März 1975 aus der französischen
Patentanmeldung 75 09 446

Die Erfindung betrifft ein Dopplerradar zur Raumüberwachung mit einem Sender zur Erzeugung einer ungedämpften Höchstfrequenzschwingung mit einer Halbleiterdiode in selbstschwingender oder Ralaxationsschaltung, einer Speiseschaltung für den Sender, sowie mit einer demodulierenden Höchstfrequenz-Detektordiode, die mit der gesendeten Höchstfrequenzschwingung und mit den reflektierten Schwingungen gekoppelt ist, mit Schaltungen zur Verstärkung und Auswertung der sich aus der Demodulation der von
den bewegten Objekten reflektierten Schwingungen ergebenden,
dopplerfrequenten Signale und mit einer Eigenprüfschaltung der Höchstfrequenzbauelemente des Radars.

Bekanntlich existieren zahlreiche Ausführungsformeη von Vorrichtungen zur Peststellung von Eindringlingen in einen bestimmten, von der Vorrichtung überwachten Bereich; diese Vorrichtungen arbeiten im allgemeinen mit der Reflexion der von einem am Ort befindlichen Sender gesendeten Wellen, die anschließend von einem

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Empfänger, der sich häufig in der Nähe des Senders befindet, aufgenommen werden. Die Art der gesendeten Wellen reicht von Ultraschallwellen bis zu elektromagnetischen Höchstfrequenzschwingungen.

Damit solche Vorrichtungen keine Fehlalarme auslösen, muß dafür Sorge getragen sein, daß sie nicht durch das Vorhandensein oder den Empfang stationärer (oder quasi-stationärer) Signale mehr oder weniger schwankenden Pegels beeinflußt werden, die den Charakter eines Hintergrundrauschens haben, das sich je nach verwendeter Vorrichtung aus Störschallwellen oder -ultraschallwellen zusammensetzt oder auch auf das Vorhandensein einer Amplituden-, Phasen- oder Frequenzmodulation einer Höchstfrequenzwelle zurückgeht.

Um solchen Störeffekten Rechnung zu tragen, wurde mit der französischen Patentschrift 2 O69 4?l bereits vorgeschlagen, den Alarmauslöse-Schwellwert in Abhängigkeit vom Pegel des Hintergrundrauschens einzustellen, um zu vermeiden, daß dieses Hintergrundrauschen Fehlalarme hervorruft.

Dieses von seinem Prinzip her durchaus günstige Verfahren stößt auf Schwierigkeiten bei der praktischen Verwirklichung, weil der Schwellwert für die Alarmgabe nicht in einem im Verhältnis zur Größe der Speisespannung der verwendeten elektronischen Schaltungen großen Wertebereich eingestellt werden kann. Es ist nämlich schwierig, den Maximalwert des Schwellwertes größer als die Hälfte der Speisespannung zu wählen, und es ist ebenso höchst problematisch und unsicher, den minimalen Schwellwert kleiner als ein Zehntel der Speisespannung zu wählen, wenn man die üblichen, sehr niedrigen, stabilisierten Speisespannungen von beispielsweise 8 bis 9 Volt berücksichtigt, die für Transistorschaltungen heute häufig wünschenswert sind und wenn man außerdem die Größe der Basis/Emitter-Spannung von Silizium-Transistoren mit etwa 0,7 Volt bedenkt.

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~³~ 261307G

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein kleines Dopplerradar der eingangs angegebenen Gattung zu schaffen, das unter Vermeidung der zuvor erwähnten Nachteile automatisch mit derdurch den Pegel des auf verschiedene Ursachen zurückgehenden Hintergrundrauschens zugelassenen Empfindlichkeit arbeitet und außerdem mit relativ einfachen Schaltungsmitteln vor Auslösung eines Alarms das unveränderte Vorhandensein eines signifikanten Signals überprüft.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß der Empfangsteil einen Niederfrequenzverstärker hoher, einstellbarer Verstärkung mit vorgeschaltetem Eingangsvorverstärker automatisch geregelter Verstärkung und eine zeitgesteuerte Detektorschaltung umfaßt, deren Eingang mit dem Ausgang des NP-Verstärkers und deren erster Ausgang mit einem Kurzzeit-Sperreingang einer Alarmsteuerschaltung und deren zweiter Ausgang mit einem Sperreingang einer Regelschaltung mit hoher Zeitkonstante verbunden ist, von der ein weiterer Eingang mit dem das Signal des NF-Verstärkers erhaltenden Eingang der Alarmsteuerschaltung und der Ausgang mit dem Verstärkungsteuereingang des Eingangsvorverstärkers verbunden sind.

Mit dieser Ausbildung wird dem Umstand Rechnung getragen, daß die Anpassung der Detektionsbedingungen wesentlich einfacher, sicherer und über einen größeren Bereich durch Regelung der Verstärkung eines Verstärkers erfolgt als durch Einstellung des AuslSseschwellwertes einer Alarmsteuerschaltung. Mittels der Regelschaltung mit hoher Zeitkonstante paßt das Dopplerradar nach der Erfindung seine Empfindlichkeit selbsttätig in Abhängigkeit von langsamen Schwankungen des Hintergrundrauschens an, das sich zeitabhängig und abhängig von den Einsatzbedingungen ändern kann; das Dopplerradar arbeitet daher in jedem Augenblick mit der maximal möglichen Empfindlichkeit.

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Die Schaltungskombinatlon bestehend aus der zeitgesteuerten Detektorschaltung, die mit dem Sperreingang der Regelschaltung und dem Kurzzeit-Sperreingang der Alarmsteuerschaltung zusammenarbeitet, vermeidet die Abgabe von unnützen Alarmen bei Detektierung eines flüchtigen Signales₃ wie es durch eine Fliege oder einen Schmetterling, die in kleiner Entfernung von dem Gerät durch das Strahlenbündel hindurchfliegen, ausgelöst wird: Wenn ein Signal zumindest während einer sehr kurzen Zeit eine Amplitude hat, die diejenige eines von einem Eindringling hervorgerufenen Signals sein kann, prüft das Gerät nach Ablauf einer nach den Bedürfnissen des Benutzers einstellbaren Zeit das Vorhandensein eines signifikanten Signals und löst den Alarm im Fall der Bestätigung des Vorhandenseins dieses Signals aus.

Es ist festzuhalten, daß während der Dauer der erwähnten Zeitverzögerung die Verstärkung des Eingangsvorverstärkers automatisch geregelter Verstärkung auf dem Wert gehalten wird, den sie in Abhängigkeit von dem Hintergrundrauschen vor der Feststellung eines Signales, das durch einen Eindringling hervorgerufen sein könnte, hatte.

Das Dopplerradar nach der Erfindung behält also seine maximale Empfindlichkeit und vermeidet trotzdem den Nachteil sehr empfindlicher Geräte, nämlich die häufige Abgabe von Fehlalarmen.

Nach einer vorteilhaften Ausführungsform ist der Ausgang des NF-Verstärkers mit dem Eingang der Alarmsteuerschaltung über ein Sperrfilter verbunden, das auf eine Frequenz gleich dem Doppelten der Netzfrequenz am Anschlußort des Dopplerradars abgestimmt ist.

Diese Weiterbildung macht das Dopplerradar nach der Erfindung unempfindlich gegenüber Störungen, die sich aus dem Vorhandensein von in Betrieb befindlichen Leuchtstoffröhren in der von dem Gerät abgegebene Strahlungskeule ergeben.

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In der Zeichnung ist das Dopplerradar nach der Erfindung in einer beispielsweise gewählten Ausführungsform schematisch vereinfacht dargestellt. Es zeigt:

Fig. 1 ein Blockschaltbild des Dopplerradars,

Fig. 2 ein Schaltbild des Demodulationsteiles und des Vorverstärkerteiles des Dopplerradars nach Fig. 1,

Fig. 3 das Schaltbild eines Ausführungsbeispiels der Regelschaltung für den Vorverstärker nach Fig. 2 und

Fig. 4 ein Schaltbild eines Ausführungsbeispieles der zeitgesteuerten Detektorschaltung, die mit der Regelschaltung nach Fig. 3 zusammenarbeitet.

Gemäß Fig. 1 umfaßt der Höchstfrequenzteil 10 des Dopplerradars zwei aneinandergrenzende Teile 1OA und 1OB, wobei der Teil 1OA der Erzeugung und Abstrahlung der elektromagnetischen Höchstfrequenzwelle dient und der Teil 10B, gekoppelt mit der gesendeten Welle und mit den reflektierten, empfangenen Wellen, insbesondere eine demodulierende Höchstfrequenz-Detektordiode und einen mit ihr zusammenwirkenden Abschluß- oder Lastwiderstand umfaßt. Die Speisespannung wird dem Sendeteil 1OA aus einer nichtstabilisierten Gleichspannungsquelle 11 über eine Einstell- und Stabilisierungsschaltung 12 zugeführt, die eine stabilisierte Speisespannung an den Höchstfrequenzoszillator des Sendeteils 1OA abgibt.

Ein Ausgang 13 des Empfangsteiles 1OB ist mit einem Eingang 14 eines Vorverstärkers 15 mit automatisch geregelter Verstärkung verbunden, der die an dem Ausgang 13 auftretenden äopplerfrequenten Signale verstärkt. Der Vorverstärker 15 besitzt einen Verstärkungssteuereingang 16 und einen Signalausgang 17, der mit dem Eingang eines Niederfrequenzverstärkers 18 hoher, ein-

B Π ü R /, ι, / ji $ 7 )

einstellbarer Verstärkung verbunden ist, wobei der einstellbare Vers
reicht.

2 4 ve Verstärkungsbereich beispielsweise von 5 · IO bis 5 · 10

Der Ausgang des NP-Verstärkers 18 ist mit einem Eingang 19 einer zeitgesteuerten Detektorschaltung 20 verbunden, die ihrerseits zwei Ausgänge 21 und 22 aufweist. Der Ausgang 21 ist mit einem Sperreingang 23 einer Regelschaltung 24 verbunden, die einen Signaleingang 25 und einen Ausgang 26 aufweist, der mit dem Verstärkungssteuereingang 16 des Vorverstärkers 15 verbunden ist. Der Ausgang des NF-Verstärkers 18 ist außerdem mit dem Eingang eines Sperrfilters 27 verbunden, das auf eine Frequenz gleich dem Doppelten der Wechselspannungs-Netzfrequenz am Einsatzort des Dopplerradars abgestimmt ist und dessen Ausgang mit dem Signaleingang 28 einer Alarmsteuerschaltung 29 verbunden ist, die ihrerseits einen Auslöse-Sperreingang 30 aufweist, der mit dem Ausgang 22 der zeitgesteuerten Detektorschaltung 20 verbunden ist.

Der Ausgang 13 des Empfangsteils 1OA des Höchstfr^uertsteiles 10 ist außerdem mit dem Eingang einer Eigenprüfschaltung 31 für die Höchstfrequenzbauelemente des Radars verbunden. Der Ausgang der Eigenprüfschaltung 31 ist seinerseits mit einem Steuereingang 32 der Alarmsteuerschaltung 29 verbunden.

Die verschiedenen Niederfrequenz-Schaltungen des Dopplerradars gemäß Fig. 1, also der Vorverstärker 15, der NF-Verstärker 18, die zeitgesteuerte Detektorschaltung 20, die Regelschaltung 24, das Sperrfilter 27, die Alarmsteuerschaltung 29 und die Eigenprüfschaltung 31 werden aus der Gleichspannungsquelle 1 über eine Spannungsstabilisierschaltung 33 versorgt. Das Dopplerradar arbeitet wie folgt: Der Sendeteil 1OA des Höchstfrequenzteiles 10 besteht beispielsweise aus einem Sender mit einer Gunndiode, die über die Stabilisierungsschaltung 12 mit der für den Sender vorgesehenen Spannung versorgt wird.

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Der Empfangsteil 1OB des Höchstfrequenzteiles 10 umfaßt eine detektierende und demodulierende Höchstfrequenzdiode, beispielsweise eine Schottkydiode, die mit der von dem Sender erzeugten, ungedämpften elektromagnetischen Schwingung und mit den zu dem Radar reflektierten Wellen gekoppelt ist und die einerseits die Hüllkurve des mit stabiler Frequenz gesendeten Höchstfrequenzsignales detektiert, welche Detektierung zu einer an den Anschlüssen des der Höchstfrequenzdiode zugeordneten Detektorwiderstandes auftretenden Gleichspannung führt.

Die Demodulation der von sich bewegenden Objekten zu dem Radargerät reflektierten Wellen wirkt sich im Auftreten einer kleinen Wechselspannungskomponente mit der Dopplerfrequenz, also einer niedrigen Frequenz, aus, die sich der/vorhergehenden Absatz erwähnten Gleichspannungskomponente der delektierten Spannung überlagert.

Die dopplerfrequente Wechselspannungskomponente wird kapazitiv auf den Eingang des Vorverstärkers 15 gekoppelt und die gesamte am Ausgang 13 abgenommene Spannung wird dem Eingang der Eigenprüfschaltung 31 zugeführt, die in der französischen Patentanmeldung 74 30624 vom 10.9.1974 diesseits beschrieben wurde. Wie in dieser Anmeldung ausgeführt, überwacht die Eigenprüfschaltung 31 das ordnungsgemäße Arbeiten des Radargerätes und wird tätig, einerseits wenn der Wert der Gleichspannungskomponente der detektierten Spannung unter einen bestimmten Wert fällt und andererseits wenn der Wert der Gleichspannungskomponente oder der Spitzenwert der Summe (Gleichspannungskomponente + Wechselspannungskomponente) einen bestimmten Pegel überschreitet.

Der Vorverstärker 15 automatisch geregelter Verstärkung arbeitet in Abhängigkeit von der Steuerung durch die Regelschaltung 24, deren Einfluß auf den Vorverstärker 15 noch beschrieben werden wird.

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Das dopplerfrequente, durch den NF-Verstärker 18 verstärkte Signal wird einerseits der Detektorschaltung 20 und andererseits dem Eingang des Filters 27 zugeführt, das das gefilterte Signal der Alarmsteuerschaltung 29 zuführt. Wenn der Pegel des am Eingang des Vorverstärkers 15 anliegenden, niederfrequenten Signals sich langsam ändert (beispielsweise langsame Änderungen des Hintergrundrauschens), steuert die Regelschaltung 2k die Verstärkung des Vorverstärkers 15 derart, daß eine einfache Zunahme des Hintergrundrauschens keine Alarmauslösung hervorruft; wenn aber das Hintergrundrauschen sich verringert (beispielsweise wegen einer Abnahme der Amplitude der gesendeten Höchstfrequenzwelle) erhöht die Regelschaltung 24 die Verstärkung des Vorverstärkers 15. Die Empfindlichkeit des Dopplerradars wird daher im Fall einer mäßigen Alterung der Gunndiode besser aufrechterhalten.

Die zeitgesteuerte Detektorschaltung 20 hat einen Schwellwert entsprechend einer Amplitude des verstärkten, nichtgefilterten Signals von etwa 2,5 Volt Spitze/Spitze, was nach dem Filter einem gefilterten Signal von beispielsweise 2 Volt Spitze/Spitze entspricht.

Der Schwellwert der Alarmsteuerschaltung 29 ist beispielsweise auf 3 Volt Spitze/Spitze eingestellt, wodurch eine deutliche Verschiebung zwischen dem Tätigwerden der zeitgesteuerten Detektorschaltung und demjenigen der Alarmsteuerschaltung erreicht wird.

Wenn sich der Pegel des am Eingang des Vorverstärkers 15 anliegenden, niederfrequenten Signals plötzlich erhöht, wird die Empfindlichkeit dieses Vorverstärkers nicht augenblicklich neu eingestellt und sobald das nichtgefilterte, verstärkte Signal eine Amplitude gleich oder größer 2,5 Volt Spitze/Spitze (entsprechend dem gewählten Beispiel') erreicht, wird die zeitge-

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steuerte Detektorschaltung 20 unverzüglich wirksam, in dem sie einerseits das Arbeiten der Regelschaltung 24 blockiert, so daß diese die Verstärkung des Vorverstärkers 15 während der gewünschten Verzögerungszeit (einstellbar beispielsweise zwischen 0,3 und 1 Sekunde) nicht vermindert und indem sie andererseits das Auslösen des Alarms durch die Alarmsteuersehaltung 29 sperrt.

Wenn nach Ablauf der der Verzögerungszeit der Detektorschaltung 20 entsprechenden Zeit das gefilterte Signal am Eingang der Alarmsteuerschaltung 29 gleich oder größer als 3 Volt Spitze/Spitze ist, löst das Dopplerradar die Alarmgabe aus.

Wenn nach Ablauf der vorerwähnten Zeitverzögerung das gefilterte Signal kleiner als der zu'/or genannte Auslöseschwellwert ist und keine signifikante Amplitude mehr hat, war die kurzzeitige Erhöhung seines Pegels zufällig bedingt (beispielsweise durch den Empfang einer Störung oder durch eine Fliege in der Nähe der Antenne des Dopplerradars),und es wird kein Alarm ausgelöst, der lediglich ein Fehlalarm gewesen wäre.

Diese Schaltungsanordnung und ihr Zusammenwirken erlaubt es also, die unter Berücksichtigung der Einsatzbedingungen und insbesondere die in Abhängigkeit von einem Hintergrundrauschen, dessen Gesamtpegel zeitlich verlaufenden Schwankungen unterworfen sein kann, maximal mögliche Empfindlichkeit beizubehalten. Der Beitrag des Dopplerradars selbst zum Pegel des Hintergrundrauschens ist im allgemeinen vernachlässigbar, da die Höchstfrequenzoszillatoren mit Gunndiode ein sehr spektralreines Signal senden und die verwendeten Schottkydioden üblicherweise nicht rauschen; jedoch rufen Geräte, deren Arbeiten von Schwingungen begleitet ist (beispielsweise Klimaanlagen) oder die rotierende Metallflächen aufweisen (beispielsweise Ventilatorflügel) das Auftreten von semi-permanenten Pseudodopplersignalen hervor, die ein Signal ergeben, das den Charakter eines Hintergrundrauschens hat.

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Es wurde außerdem diesseits festgestellt, daß in Betrieb befindliche Leuchtstoffröhren, die sich im Feld eines Radars befinden, das Auftreten eines Pseudodopplersignals hervorrufen, dessen Frequenz gleich dem Doppelten der Netzfrequenz ist, mit der die Leuchtstoffröhren gespeist werden. Tatsächlich wird nämlich zweimal je Periode das ionisierte Plasma, das aus dem in der Röhre enthaltenen Gas- und/oder Dampfgemisch besteht, das als "Träger" der Entladung dient, hinreichend leitend, um die Rolle eines Reflektors zu spielen, während es in den Nulldurchgängen diese Eigenschaft verliert.

Um diese Störerscheinung, die das Arbeiten des Radars beeinträchtigen würde, auszuschalten, ist das Sperrfilter 27 vorgesehen, das auf die doppelte Frequenz der Netzwechselspannung abgestimmt ist und zwischen dem Ausgang des NF-Verstärkers und dem Eingang der Alarmsteuerschaltung 29 liegt; aus dem gleichen Grund ist der Eingang 25 der Regelschaltung 24 mit dem Ausgang des Sperrfilters 27 verbunden.

In Fig. 2 sind in dem gestrichelt gezeichneten Rechteck die dem Höchstfrequenz-Empfangsteil 1OB und der Demodulation der in Richtung des Radars reflektierten, empfangenen Wellen dienenden Bauteile dargestellt. Es handelt sich um eine Schottkydiode 37, deren Anode direkt mit der aus der Masse des Höchstfrequenzteiles 10 bestehenden Masse 38 und den zugehörigen weiteren Schaltungselementen verbunden ist. Die Kathode der Schottkydiode 37 ist mit einem isolierten Leiter 39 verbunden, der zu dem Ausgang 13 führt, an welchem der eine Anschluß eines Detektorwiderstandes 40 angeschlossen ist, dessen anderer Anschluß mit Masse 38 über einen Masseleiter 41 verbunden ist. Zwei Siliziumdioden 42 und 43 sind antiparallel zwischen dem Leiter 39 und dem Masseleiter 4l geschaltet. Die Diode 42 ist mit ihrer Anode mit Masse 38 und Diode 43 ist mit ihrer Kathode mit dieser Masse verbunden. Die zwei Dioden 42 und 43 be-

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wirken in bekannter Weise eine automatische Begrenzung von Spannungen beiderlei Vorzeichens, die etwa zwischen den Elektroden der Schottkydiode 37 auftreten können.

Der Ausgang 13 ist direkt mit dem Eingang 14 des Vorverstärkers 15 verbunden. Der Ausgang 13 ist außerdem über einen Leiter, von dem in Fig. 2 nur der Anfang dargestellt ist, mit dem Eingang der Eigenprüfschaltung 31 für das ordnungsgemäße Arbeiten der Höchstfrequenzbauelemente des Radars verbunden. Zwischen dem Eingang 14 und einem Schaltungspunkt 15 liegt ein Widerstand 44, der gegen Masse durch einen Kondensator 46 leicht entkoppelt ist. Der Schaltungspunkt 45 ist über einen Kopplungskondensator 47 mit der Basis eines NPN-Transistors 48 verbunden, dessen Emitter mit der Anode einer Halbleiterdiode 49 verbunden ist, deren Kathode mit Masse 38 verbunden ist.

Zwischen der Basis des NPN-Transistors 48 und dem Masseleiter 41 sind einerseits ein Festwiderstand 50 und andererseits die Serienschaltung aus einem Widerstand 51 mit negativem Temperaturkoeffizienten und einem Festwiderstand 52 angeordnet. Der Kollektor des Transistors 48 wird über einen Ausgangswiderstand 53 von einem Schaltungspunkt 54 aus gespeist, der mit dem Pluspol der Stabilisierungsschaltung 33 verbunden ist, deren Minuspol mit Masse 38 verbunden ist. Der Schaltungspunkt 54 liegt an einer Gleichspannung + Ub in bezug auf Masse und der Kollektor des NPN-Transistors 48 ist mit dem Ausgang 17 über einen Kondensator 55 verbunden.

Der Verstärkungssteuereingang 16 ist mit der Basis des NPN-Transistors 48 verbunden und erhält einen geeigneten Strom für die Steuerung der Verstärkung dieser Vorverstärkerstufe, welcher Strom aus der Regelschaltung 24 mit hoher Zeitkonstante stammt.

Die einsselnen Bauelemente der Schaltung nach Fig. 2 besitzen bei einem in jeder Hinsicht zufriedenstellend arbeitenden Ausführungsbeispiel folgende Werte:

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26Ή07

37 = Schottky-diode BAW 95

40 = 560 Λ 49 = ΒΑΧ 14

42 = ΒΑΧ 13 50 = 56 k Jl

43 = ΒΑΧ 13 oder BZX 75/C 1V4 51 = 100 kJl

44 = 1000 fL 52 = 33 k Cl

46 = 0,1 /uF 53 = 1500

47 s 6,8 /uP 55 = 0,22

48 = BC

Die Regelschaltung mit hoher Zeitkonstante für die Verstärkungssteuerung gemäß dem Schaltbild der Fig. 3 umfaßt vier Halbleiterdioden und einen NPN-Transistor. Der Transistor und die Dioden werden gespeist und/oder vorgespannt durch einen mit der Masse 38 des Gerätes verbundenen, negativen Leiter 6l und einen positiven Leiter 62, der zu einem Anschluß 63 führt, der mit dem Pluspol der Stabilisierungsschaltung 33 der Fig. 1 verbunden ist, so daß der Anschluß 63 auf einer Spannung + üb in bezug auf Masse liegt.

Der Eingang 25 des gefilterten Signales ist mit einem Schaltungspunkt 64 über einen Widerstand 65 und einen in Serie geschalteten Kondensator 66 verbunden. Eine Halbleiterdiode 67, deren Anode an dem Schaltungspunkt 64 liegt, ist mit ihrer Kathode mit einem Schaltungspunkt 68 verbunden, der einem Spannungsteiler angehört, welcher zwischen dem negativen Leiter 6l und dem positiven Leiter 62 liegt. Ausgehend von dem Leiter 6l umfaßt dieser Spannungsteiler eine Halbleiterdiode 69» deren Kathode mit dem Leiter 6l verbunden ist, einen zu dem Schaltungspunkt 68 führenden Widerstand 70 und einen vom Schaltungspunkt 68 zum Leiter 62 führenden Widerstand 71. Ein Elektrolytkondensator 72 liegt zwischen dem Schaltungspunkt 68 und dem Masseleiter 6l.

Der Kollektor eines NPN-Transistors 73 ist direkt mit dem positiven Leiter 62 verbunden und zwischen dem Emitter dieses Tran-

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^B 1 KJVf)

slstor und dem Masseleiter 61 liegt ein Ausgangswiderstand Die Basis des Transistors 73 ist durch einen Spannungsteiler vorgespannt, der masseseitig eine Diode 75 in Durchlaßrichtung und einen Widerstand 76 umfaßt, während zwischen der Basis des Transistors und dem positiven Leiter 62 ein Widerstand 77 liegt. Eine Elektrolytkondensator 78 großer Kapazität liegt zwischen Masse und der Basis des Transistors 73· Eine Halbleiterdiode 79, deren Anode an der Basis des Transistors 73 liegt, verbindet diese Basis mit dem Schaltungspunkt 64, an dem die Kathode der Diode 79 angeschlossen ist. Der Sperreingang 23 der Regelschaltung ist direkt mit dem Schaltungspunkt 64 verbunden.

Die Arbeitsweise der Regelschaltung nach Fig. 3 ist bei an dem Eingang 25 anliegendem, verstärktem und gefiltertem Dopplersignal wie folgt zu erläutern: Die Halbleiterdioden 67 und 79 detektieren die positiven und negativen Halbwellen des an dem Eingang 25 anliegenden Signals und richten sie gleich.

Bei fehlendem Signal am Eingang 25 besitzt der Transistor 73 einen Arbeitspunkt und eine Spannung an seinem Emitter in bezug auf Masse, die durch die Diode 75 _s den Widerstand 76 und den Widerstand 77 bestimmt sind, welche Bauelemente den Basisvorspannungsteiler für diesen Transistor und seine Basis/Emitter-Spannung bilden. Dieser Arbeitspunkt ist so gewählt, daß der Vorverstärker 15 seine maximale Verstärkung unter Berücksichtigung dessen hat, daß die Basis des NPN-Transistors 48 dieses Vorverstärkers mit dem Emitter des NPN-Transistors 73 über den Widerstand 80 verbunden ist.

Die Detektierung von negativen Halbwellen des am Eingang 25 anliegenden Signals durch die Diode 79 führt zu einer Absenkung des Basispotentials des Transistors 73, das weniger positiv wird, so daß auch das Potential des Emitters des Transistors sinkt und zu einer Verminderung des Verstärkungsfaktors des Vor-

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Verstärkers 15 führt, woraus sich insgesamt die automatische Verstärkungsregelung aus dem Zusammenwirken der Regelschaltung und des Vorverstärkers ergibt.

Sobald eine positive Spannung in der Größenordnung von beispielsweise 7,5 Volt am Sperreingang 73 anliegt, unterbricht sie die Detektierung negativer Halbwellen des gefilterten Signals durch die Diode 79 und, wegen des hohen Kapazitätswertes des Kondensators 78, behält der NPN-Transistor 73 während der auf die Anlegung der Sperrspannung folgenden Zeit von beispielsweise einer Sekunde den Arbeitspunkt bei, den er im Zeitpunkt der Anlegung dieser Sperrspannung hatte.

Die einzelnen Bauelemente der Schaltung nach Pig. 3 besitzen bei einem in jeder Hinsicht zufriedenstellend arbeitenden Ausführungsbeispiel folgende Werte:

65 = 27 k -Q. 71 = 150 k Jl. 76 = 220 k

66 = 1,5 /uF 72 = 22 yuF 77 = 330 k

67 = BAX 13 73 = BC 4O8B 78 = 430

69 = ΒΑΧ 13 74 = 10 k Ji 79 = ΒΑΧ 13

70 = 100 k Sl 75 = BAX l4 80 = 39 k Λ + Ub = 8 Volt

Die zeitgesteuerte Detektorschaltung im Schaltbild der Pig. 4 arbeitet mit zwei PNP-Transistoren 86 und 100, einen NPN-Transistor 94, drei Halbleiter-Gleichrichter-Dioden 99, 106 und 107 sowie einer Zenerdiode 88. Die Speisung dieser verschiedenen Bauelemente der Schaltung geschieht über einen mit Masse 38 des Gerätes verbundenen negativen oder Masseleiter 83 und einen positiven Leiter 84, der zu einem Anschluß 85 führt, der mit dem Pluspol der Stabilisierungsschaltung 33 der Pig. I verbunden ist, die den Anschluß 35 auf einer Spannung + Ub in bezug auf Masse hält.

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ORIGINAL INSPECTED

Der Signaleingang 19 ist mit der Basis des PNP-Transistors 86 über einen Widerstand 87 und eine Zenerdiode 88 in Serie dazu verbunden, wobei die Kathode der Zenerdiode 88 der Basis des Transistors 86 zugewandt ist. Der Emitter des Transistors 86 ist direkt mit dem positiven Leiter 84 verbunden. Ein Pestwiderstand 89 und ein damit in Serie geschalteter Widerstand 90 mit negativem Temperaturkoeffizienten liegen zwischen dem Emitter und der Basis des Transistors 86. Zwei zu beiden Seiten eines Schaltungspunktes 93 angeordnete, eine Serienschaltung bildende Widerstände verbinden den Kollektor des Transistors 86 mit dem Masseleiter 83. Der Schaltungspunkt 93 ist mit der Basis des NPN-Transistors 94 verbunden, dessen Emitter mit dem negativen Leiter 83 verbunden ist und dessen Kollektor über einen Widerstand 95 von dem positiven Leiter 84 gespeist wird.

Der Kollektor des Transistors 94 ist mit dem Basisstromkreis des Transistors 86 über die Serienschaltung aus einem Elektrolytkondensator 96 und einem Widerstand 97 verbunden, wobei der negative Belag des Elektrolytkondensators 96 mit dem Kollektor des Transistors 94 verbunden ist und das freie Ende des Widerstandes 97 mit der Basis des Transistors 86 verbunden ist. Mit dem zwischen dem Widerstand 97 und dem Elektrolytkondensator 96 liegenden Schaltungspunkt 98 ist die Anode der Halbleiterdiode 99 verbunden, deren Kathode mit dem positiven Leiter 84 verbunden ist.

Der Emitter des PNP-Transistors 100 ist mit dem positiven Leiter 84 verbunden und sein Kollektor ist über einen Ausgangswiderstand 101 mit dem negativen Leiter 83 verbunden. Die Basis des Transistors 100 ist mit dem Kollektor des Transistors 94 über eine Schaltung verbunden, die ausgehend vom Kollektor des Transistors 94 einen Elektrolytkondensator 102, einen einstellbaren Widerstand IO3 und einen Pestwiderstand 104 umfaßt und durch einen zwischen der Basis des Transistors 100 und dem positiven Leiter 84 liegenden Widerstand 105 vervollständigt wird.

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Die Anoden der zwei Halbleiterdioden 106 und 107 sind direkt mit dem Kollektor des Transistors 100 verbunden und die entsprechenden Kathoden sind jeweils mit den Ausgängen 21 bzw. 22 verbunden.

Die in Fig. 4 dargestellte, zeitgesteuerte Detektorschaltung arbeitet wie folgt: Der Ausgang des Filters 27, das ein aktives Filter bekannten Aufbaus mit einem NPN-Transistor in Kollektorschaltung ist, liegt auf einem mittler Gleichspannungspotential von + 4 Volt in bezug auf Masse, wenn die Speisespannung * Ub mit 8 Volt angenommen wird und dieses Potential liegt am Eingang 19 der Detektorschaltung; hieraus ergibt sich, daß die Anode der Zenerdiode 88, deren Kathode über die Widerstände 89 und 90 mit dem positiven Leiter 84 verbunden ist, eine Vorspannung von - 4 Volt erhält, der sich das verstärkte, nichtgefilterte Dopplersignal überlagert. Sobald dieses Signal eine Amplitude von etwa 2,5 Volt Spitze/Spitze erreicht, machen die negativen Spitzen dieses Signals die Zenerdiode 88 leitend und bewirken, daß der Transistor 86 leitend wird. Der Spannungsabfall an dem Widerstand 92, hervorgerufen durch den Kollektorstrom des Transistors 86, bewirkt seinerseits, daß der Transistor 94 leitend wird, dessen Kollektorpotential folglich nahezu auf dasjenige des negativen Leiters 83 sinkt, wodurch sich der Elektrolytkondensator 96 über den die Widerstände 89, 90 und 97 enthaltenden Schaltungszweig auflädt.

Der sich aus dem Ladestrom des Kondensators 96 durch die Widerstände 89 und 90 ergebende Spannungsabfall hält den Transistor 86 während einer geeignet gewählten Zeit (beispielsweise gleich 2 Sekunden) leitend, selbst wenn das Signal, das anfangs den Transistor leitend gemacht hatte, ein Signal kurzer Dauer mit dem Charakter eines Störsignales war.

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Während dieser selben Zelt ist der Transistor 94 ebenfalls leitend, was dazu führt, daß sich der Elektrolytkondensator 102 über die Widerstände 103, 104, 105 auflädt. Die Werte der Bauelemente 102, 103, 104 und 105 sind so gewählt, daß die maximale Ladezeit des Kondensators 102 etwa gleich der Hälfte der Ladezeit des Kondensators 96 ist, wobei die Dauer dieser Ladezeit beispielsweise zwischen 0,3 Sekunden und 1 Sekunde mit Hilfe des einstellbaren Widerstandes 103 eingestellt werden kann.

Der sich durch den Ladestrom des Kondensators 102 durch den Widerstand 105 ergebende Spannungsabfall macht den Transistor 100 leitend und läßt demzufolge positives Potential an die Anoden der Dioden 106 und 107 gelangen, deren Spannung in Bezug auf Masse von Null Volt auf etwa 7,5 Volt während der Verzögerungszeit der Schaltung steigt.

Wie zuvor erläutert wurde, führt das Anliegen einer positiven Spannung an den Ausgängen 21 und 22 einerseits zur Blockierung des Arbeitens der Regelschaltung 24 während der entsprechenden Zeit, so daß die Verstärkung des Vorverstärkers 15 auf ihrem ursprünglichen Wert gehalten wird und andererseits zur Sperrung oder Hemmung der Alarmsteuerschaltung 29 zur Vermeidung eines möglichen Fehlalarmes.

Nach Ablauf der gewählten Verzögerungszeit wird der Alarm ausgelöst, wenn das verstärkte, gefilterte Dopplersignal mit einer signifikanten Amplitude nach wie vor am Eingang der Alarmsteuerschaltung 29 anliegt.

Die einzelnen Bauelemente der Schaltung nach Fig. 4 besitzen bei einem in jeder Hinsicht zufriedenstellend arbeitenden Ausführungsbeispiel folgende Werte:

- 18 -

6 η q μ L \- /1! ψ- 7 ?

86	BC 418 B	94	BC 408 B
87 .	12 k Λ.	95	1OkA
88	BZX79/C5V6	96	22 yUP
89	22 k ri	97	47 kA
90 .	6,8 k A	99	BAX 13
91 :	1OkA	100	BC 4l8 B
92 :	33 k-n.

101 .	10 k Sl
102 :	10 /aP
103	50 k Π
104 .	5,6 kr.
105	33 J^l
+ Ub:	8 Volt

Abschließend sei noch bemerkt, daß der Vorverstärker 15 mit automatisch gesteuerter Verstärkung in Aufbau und Wirkungsweise mit der in der französischen Patentschrift 1 566 248 diesseits beschriebenen Eingangsstufe mit veränderlicher Verstärkung übereinstimmt.

6 0 9 3

/ η κ 7 ?

ORIGINAL INSPECTED

Claims

M ö H C H E M 2 1 26.3.1976 GOTT H A R D S T R. 81 8889-IV/He, R.T.C. La Radiotechnique-Compelec Patentansprüche:

1. ι Dopplerradar zur Raumüberwachung mit einem Sender zur Erzeugung einer ungedämpften Höchstfrequenzschwingung mit einer Halbleiterdiode in selbstschwingender oder Ralaxationsschaltung, einer Speiseschaltung für den Sender, sowie mit einer demodulierenden Höchstfrequenz-Detektordiode, die mit der gesendeten Höchstfrequenzschwingung und mit den reflektierten Schwingungen gekoppelt ist, mit Schaltungen zur Verstärkung und Auswertung der sich aus der Demodulation der von bewegten Objekten reflektierten Schwingungen ergebenden, dopplerfrequenten Signale und mit einer Eigenprüfschaltung der Höchstfrequenzbauelemente des Radars, dadurch gekennzeichnet, daß der Empfangsteil einen Niederfrequenzverstärker (18) hoher, einstellbarer Verstärkung mit vorgeschaltetem Eingangsvorverstärker (15) automatisch geregelter Verstärkung und eine zeitgesteuerte Detektorschaltung (20) umfaßt, deren Eingang mit dem Ausgang des NP-Verstärkers (18) und deren erster Ausgang mit einem Kurzzeit-Sperreingang einer Alarmsteuerschaltung (29) und deren zweiter Ausgang mit einem Sperreingang einer Regelschaltung (24) mit hoher Zeitkonstante verbunden ist, von der ein weiterer Eingang mit dem das Signal des NP-Verstärkers (18) erhaltenden Eingang der Alarmsteuerschaltung (29) und der Ausgang mit dem Verstärkungssteuereingang des Eingangsvorverstärkers (15) verbunden sind.

6 0 9 8 h S / 0 ί 7 ?

So

Dopplerradar nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,
daß der Ausgang des NP-Verstärkers (18) mit dem Eingang der Alarmsteuerschaltung (29) über ein Sperrfilter (27) verbunden ist, das auf eine Frequenz gleich dem Doppelten der Netzfrequenz am Anschlußort des Dopplerradars abgestimmt ist.

6098 4 5/067?

ORlGfNAL

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