JPS59157581A - Fm/cwレ−ダ装置 - Google Patents
Fm/cwレ−ダ装置Info
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Classifications
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
- G01S7/02—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00 of systems according to group G01S13/00
- G01S7/03—Details of HF subsystems specially adapted therefor, e.g. common to transmitter and receiver
- G01S7/038—Feedthrough nulling circuits
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S13/00—Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
- G01S13/02—Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
- G01S13/06—Systems determining position data of a target
- G01S13/08—Systems for measuring distance only
- G01S13/32—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated
- G01S13/34—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal
- G01S13/343—Systems for measuring distance only using transmission of continuous waves, whether amplitude-, frequency-, or phase-modulated, or unmodulated using transmission of continuous, frequency-modulated waves while heterodyning the received signal, or a signal derived therefrom, with a locally-generated signal related to the contemporaneously transmitted signal using sawtooth modulation
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
- G01S7/00—Details of systems according to groups G01S13/00, G01S15/00, G01S17/00
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
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Description
【発明の詳細な説明】
(技術分野)
本発明は周波数変調連続波レーダシステム技術に関し、
更に詳細には、長距離レンジに亘って反射物体との相対
離間距離の正確な測定を行なうことのできるレーダ装置
及びレーダ高度計プローブに関する。
更に詳細には、長距離レンジに亘って反射物体との相対
離間距離の正確な測定を行なうことのできるレーダ装置
及びレーダ高度計プローブに関する。
(背景技術)
周波数変調連続波レーダ(FM/CWレーダ)技術は広
範に知られており、種々の専門的研究において述べられ
ている。この技術は航空機の高度計及び同様なレーダ装
置に一般に使用されている。FM/CWレーダの主な利
点は、構造が非常にシンプルであること及び検出レンジ
内に位置する反射物体との相対離間距離の正確な測定な
行なうことができることにある。−力、従来のFM/C
Wレーダは、2つの別々のアンテナ、すなわち一般的な
レータ特性及び同じ機械的構造を有する送信アンテナ及
び受信アンテナを具備しなければならないという要求か
ら生じる構造的制限及び技術的限定を生じさせる。実際
、送信機と受信機との間の干渉現象を除去できるように
2つのアンテナの十分なレーダデカプリング因子を保証
するために、これらのアンテナは互いに物理的に離間し
ていなければならない。従って、とりわけ、これらのア
ンテナを当該装置内に一体化することができす、これら
のアンテナは運搬手段の壁に固定され、かつ伝送遅延を
測定しなければならない伝送線を介して当該装置と相互
接続される必要があるという市実により、ある種の無線
電気的問題及び機械的問題が生じる。これらの伝送ライ
ンは伝播損失及び伝送信号の多重反射を導く。更に、検
出すべき物体との相対離間距離が極端に減少した場合、
例えば検出すべき物体が地面より成るときもしくは大規
模な障害物であるときには、物体と運搬手段の壁との間
に多重パス現象が生じる。この多重パス減少は誤った距
#測定を生じせしめる。
範に知られており、種々の専門的研究において述べられ
ている。この技術は航空機の高度計及び同様なレーダ装
置に一般に使用されている。FM/CWレーダの主な利
点は、構造が非常にシンプルであること及び検出レンジ
内に位置する反射物体との相対離間距離の正確な測定な
行なうことができることにある。−力、従来のFM/C
Wレーダは、2つの別々のアンテナ、すなわち一般的な
レータ特性及び同じ機械的構造を有する送信アンテナ及
び受信アンテナを具備しなければならないという要求か
ら生じる構造的制限及び技術的限定を生じさせる。実際
、送信機と受信機との間の干渉現象を除去できるように
2つのアンテナの十分なレーダデカプリング因子を保証
するために、これらのアンテナは互いに物理的に離間し
ていなければならない。従って、とりわけ、これらのア
ンテナを当該装置内に一体化することができす、これら
のアンテナは運搬手段の壁に固定され、かつ伝送遅延を
測定しなければならない伝送線を介して当該装置と相互
接続される必要があるという市実により、ある種の無線
電気的問題及び機械的問題が生じる。これらの伝送ライ
ンは伝播損失及び伝送信号の多重反射を導く。更に、検
出すべき物体との相対離間距離が極端に減少した場合、
例えば検出すべき物体が地面より成るときもしくは大規
模な障害物であるときには、物体と運搬手段の壁との間
に多重パス現象が生じる。この多重パス減少は誤った距
#測定を生じせしめる。
またアンテナ間の離間距離が検出すべき物体との距離に
対して無視できないとき、アンテナシステムの幾何形状
は不完全となる。更に、運搬手段の壁」二に固定された
2つのアンテナによって生じる機械的問題の中には、ア
ンテナのためのハウジングの内部に送信ライン用通路及
び種々の接続の取付は及び取外しのための種々のコネク
タを収容することが要求されるという問題がある。最後
に運搬手段の壁の電気的連続性を保持しなければならな
いことは、J!■搬手段の壁を構成する際考慮されるべ
きある種の予備措置を必要とする。
対して無視できないとき、アンテナシステムの幾何形状
は不完全となる。更に、運搬手段の壁」二に固定された
2つのアンテナによって生じる機械的問題の中には、ア
ンテナのためのハウジングの内部に送信ライン用通路及
び種々の接続の取付は及び取外しのための種々のコネク
タを収容することが要求されるという問題がある。最後
に運搬手段の壁の電気的連続性を保持しなければならな
いことは、J!■搬手段の壁を構成する際考慮されるべ
きある種の予備措置を必要とする。
FM/CWレーダ装置では、伝送信号及び物体によって
反射される信号が共通アンテナにてデュプレクス(二重
化)される場合、送信機と受信機との間に合成カプリン
グ信号が形成され、この合成カプリング信号は主として
、有限でかつ大きさ零でない定常波比を有するアンテナ
のレベルにおける部分反射及び方向性係数が論理的に制
限されるデュプレクサ回路によって導入されるリーク信
号(漏れ信号)より生じる。そしてこのラジオ周波数合
成カプリング信号は、受信機の入力ミクサにおける復調
後、受信機の可聴周波数増幅器において、エコー信号の
有効帯域内に部分的に位置する干渉信号を生成する。そ
の結果、近接物体を検出するための感度に限界があった
。
反射される信号が共通アンテナにてデュプレクス(二重
化)される場合、送信機と受信機との間に合成カプリン
グ信号が形成され、この合成カプリング信号は主として
、有限でかつ大きさ零でない定常波比を有するアンテナ
のレベルにおける部分反射及び方向性係数が論理的に制
限されるデュプレクサ回路によって導入されるリーク信
号(漏れ信号)より生じる。そしてこのラジオ周波数合
成カプリング信号は、受信機の入力ミクサにおける復調
後、受信機の可聴周波数増幅器において、エコー信号の
有効帯域内に部分的に位置する干渉信号を生成する。そ
の結果、近接物体を検出するための感度に限界があった
。
(発明の課題)
本発明の目的は、上述のごとき従来のFM/CWレーダ
装置の欠点を克服することにある。
装置の欠点を克服することにある。
従って、本発明は、入力チャネル及び出力チャネルを有
するデュプレクサ回路に結合される指向性アンテナを具
備し、前記入力チャネルには周期的変調信号を供給する
信号発生器によって周波数変調可能なラジオ周波数連続
波発生器を含む送信機サブアセンブリが接続され、前記
出力チャネルには直列接続されたラジオ周波数人力ミク
サ及び可聴周波数増幅器を含む受信機サブアセンブリが
接続され、前記ラジオ周波数入力ミクサの複数の入力チ
ャネルの1つには調整可能な移相器が挿入され、前記可
聴周波数増幅器はレベル変調器を介して前記送信機の周
波数変調信号発生器に接続される第2の入力を有し、前
記レベル変調器は調整可能な直流電圧信号に応答する制
御入力を有し、更に当該装置は前記可聴周波数増幅器の
出力信号を処理するための回路を具備し、被検出物体と
の相対離間距離の測定を可能とするFM/CWレーダ装
置を提供する。
するデュプレクサ回路に結合される指向性アンテナを具
備し、前記入力チャネルには周期的変調信号を供給する
信号発生器によって周波数変調可能なラジオ周波数連続
波発生器を含む送信機サブアセンブリが接続され、前記
出力チャネルには直列接続されたラジオ周波数人力ミク
サ及び可聴周波数増幅器を含む受信機サブアセンブリが
接続され、前記ラジオ周波数入力ミクサの複数の入力チ
ャネルの1つには調整可能な移相器が挿入され、前記可
聴周波数増幅器はレベル変調器を介して前記送信機の周
波数変調信号発生器に接続される第2の入力を有し、前
記レベル変調器は調整可能な直流電圧信号に応答する制
御入力を有し、更に当該装置は前記可聴周波数増幅器の
出力信号を処理するための回路を具備し、被検出物体と
の相対離間距離の測定を可能とするFM/CWレーダ装
置を提供する。
(発明の構成及び作用)
第1図は従来のFM/CWレーダ装置の構成を示す図で
ある。このレーダ装置は3つのサブアセンブリ、すなわ
ち送信機lOO、ホモダイン型受信機200、及び前記
受信機200の出力信号を処理する回路300から成り
、少なくとも当該装置によって検出される反射物体との
相対距離の情報を伝える出力信号Soを出力する。送信
機サブアセンブリは直列に接続された次の要素、すなわ
ち指向性アンテナ+10、ラジオ周波数連続波発生器1
20及び変調信号発生器130を含んでいる。受信機サ
ブアセンブリは直列に接続された次の要素、すなわちア
ンテナ210、ラジオ周波数平衡ミクサ220及び可聴
周波数増幅器230を含んでいる。平衡ミクサの第2の
入力は方向性結合器140を介して連続波発生器120
の出力に接続されている。送信アンテナ110 と受信
アンテナ210との離間距離りは、送信機と受信機との
間のカプリング信号が当該装置の検出パフォーマンスに
よって決定される十分低いレベルとなるように決定され
る。受信機の出力信号を処理する回路300は、平衡ミ
クサにおけるミクシングより生じたビート信号、受信ア
ンテナによりピックアップされるエコー信号及び方向性
結合器140の出力にて得られる参照信号の特性を用い
る。
ある。このレーダ装置は3つのサブアセンブリ、すなわ
ち送信機lOO、ホモダイン型受信機200、及び前記
受信機200の出力信号を処理する回路300から成り
、少なくとも当該装置によって検出される反射物体との
相対距離の情報を伝える出力信号Soを出力する。送信
機サブアセンブリは直列に接続された次の要素、すなわ
ち指向性アンテナ+10、ラジオ周波数連続波発生器1
20及び変調信号発生器130を含んでいる。受信機サ
ブアセンブリは直列に接続された次の要素、すなわちア
ンテナ210、ラジオ周波数平衡ミクサ220及び可聴
周波数増幅器230を含んでいる。平衡ミクサの第2の
入力は方向性結合器140を介して連続波発生器120
の出力に接続されている。送信アンテナ110 と受信
アンテナ210との離間距離りは、送信機と受信機との
間のカプリング信号が当該装置の検出パフォーマンスに
よって決定される十分低いレベルとなるように決定され
る。受信機の出力信号を処理する回路300は、平衡ミ
クサにおけるミクシングより生じたビート信号、受信ア
ンテナによりピックアップされるエコー信号及び方向性
結合器140の出力にて得られる参照信号の特性を用い
る。
第2図は、本発明によるFM/CWレーダ装置の基本的
構成をブロック図の形で表わしたものである。この装置
は長い距離範囲に亘って及びとりわけ例えばメートルの
オーダの非常に短い距離において、反射物体の存在の検
出を可能にすると共に該物体との相対離間距離の測定手
段をかえる。
構成をブロック図の形で表わしたものである。この装置
は長い距離範囲に亘って及びとりわけ例えばメートルの
オーダの非常に短い距離において、反射物体の存在の検
出を可能にすると共に該物体との相対離間距離の測定手
段をかえる。
このようなF M/ CWレーダ装置は次のごときサブ
アセンブリ、すなわちアンテナサブアセンブリAX、送
信機サブアセンブリTX、受信機サブアセンブリRX及
び処理回路サブアセンブリC8から構成される。アンテ
ナサブアセンブリAxは入力チャネルaと出力チャネル
bを有し、入力チャネルaは周波数変調されたラジオ周
波数連続波を送出する送信機サブアセンブリTXに接続
され、出力チャネルbは処理回路サブアセンブリCxに
n(助層波数出力信号Saを送出する受信機サブアセン
ブリRXに接続されている。処理回路サブアセンブリC
8は検出すべき物体との相対離間距離の測定信号Soを
出力する。
アセンブリ、すなわちアンテナサブアセンブリAX、送
信機サブアセンブリTX、受信機サブアセンブリRX及
び処理回路サブアセンブリC8から構成される。アンテ
ナサブアセンブリAxは入力チャネルaと出力チャネル
bを有し、入力チャネルaは周波数変調されたラジオ周
波数連続波を送出する送信機サブアセンブリTXに接続
され、出力チャネルbは処理回路サブアセンブリCxに
n(助層波数出力信号Saを送出する受信機サブアセン
ブリRXに接続されている。処理回路サブアセンブリC
8は検出すべき物体との相対離間距離の測定信号Soを
出力する。
アンテナサブアセンブリAwはラードームlaを備える
ことのできる指向性アンテナ1及びデュプレクサ回路2
を含んでいる。指向性アンテナ1は最大イ〆iが所定の
大きさ以下となるような定在波比(S、W、R)を有し
ている。デュプレクサ回路2の入力チャネル及び出力チ
ャネルはそれぞれ送信機サブアセンブリT、l及び受信
機サブアセンブリに接続されている。デュプレクサ回路
2は従来のサーキュレータによって形成することができ
る。
ことのできる指向性アンテナ1及びデュプレクサ回路2
を含んでいる。指向性アンテナ1は最大イ〆iが所定の
大きさ以下となるような定在波比(S、W、R)を有し
ている。デュプレクサ回路2の入力チャネル及び出力チ
ャネルはそれぞれ送信機サブアセンブリT、l及び受信
機サブアセンブリに接続されている。デュプレクサ回路
2は従来のサーキュレータによって形成することができ
る。
送信機サブアセンブリTXは自励発振器3及び信号発生
器4から構成される。自動発振器3は中心周波数F。及
び中心パワーP0を有するラジオ周波数連続波を出力し
、信号発生器4は自励発振器3の周波数変調のための周
期信号を送出しかつ2つの完全に定められた最大、最小
値すなわちF。十Fm及びFo−F、の間において中心
周波数F。の偏移のための対応変調手段を含んでいる。
器4から構成される。自動発振器3は中心周波数F。及
び中心パワーP0を有するラジオ周波数連続波を出力し
、信号発生器4は自励発振器3の周波数変調のための周
期信号を送出しかつ2つの完全に定められた最大、最小
値すなわちF。十Fm及びFo−F、の間において中心
周波数F。の偏移のための対応変調手段を含んでいる。
受信機サブアセンブリRXは直列に接続された要素、す
なわちラジオ周波数平衡ミクサ5及び低雑音可聴周波数
増幅器8を含んでいる。平衡ミクサ5は参照チャネルを
有し、該参照チャネルは調整可能な移相器6を介して方
向性結合器7に接続される。方向性結合器7は送信機サ
ブアセンブリTxとデュプレクサ回路2の間に挿入され
る。可聴周波数増幅器8は、自励発振器3の周波数変調
のための信号発生器4にレベル変調器9を介してO 接続されている。このレベル変調器9は調整回部な直流
?ltgl、、に応じる制御チャネルを有する。
なわちラジオ周波数平衡ミクサ5及び低雑音可聴周波数
増幅器8を含んでいる。平衡ミクサ5は参照チャネルを
有し、該参照チャネルは調整可能な移相器6を介して方
向性結合器7に接続される。方向性結合器7は送信機サ
ブアセンブリTxとデュプレクサ回路2の間に挿入され
る。可聴周波数増幅器8は、自励発振器3の周波数変調
のための信号発生器4にレベル変調器9を介してO 接続されている。このレベル変調器9は調整回部な直流
?ltgl、、に応じる制御チャネルを有する。
このようなレベル変調器9は連続制御信号によって電子
的に制り1可能な平衡変調器により構成する 。
的に制り1可能な平衡変調器により構成する 。
ことができる。
構成的には、指向性アンテナ1を介する方向性結合器7
と平衡ミクサ5の信号入力との間の電気的径路の通過時
間τ1は、方向性結合器7と平衡ミクサ5の参照入力と
の間の電気的径路の通過時間で2とはC等しい。また構
成的には、指向性アンテナ1のS、W、Rは当該装置の
ラジオ周波数帯域内でほとんど変化しない。このS、W
、Rは送信機と受信機とのカプリングの信号の主たるソ
ースである。別のカプリング・ソースは一般により小さ
い程度でデュプレクサ回路2により与えらえる。当該装
置の最適の動作を達成するために、すなわち寄生的送信
機/受信機カプリング信号により発生する干渉I/ベベ
ル低減させるために、送信機の周波数変調特性は一次的
(リニア)でなければならない。このため、ラジオ周波
数自励発振1 器2は、参照要素としてリニア周波数弁別器を有するル
ープ回路を含む。この参照要素はまた指向性アンテナに
よって放射されるラジオ周波数波の中心周波数F0を安
定化するために使用される。
と平衡ミクサ5の信号入力との間の電気的径路の通過時
間τ1は、方向性結合器7と平衡ミクサ5の参照入力と
の間の電気的径路の通過時間で2とはC等しい。また構
成的には、指向性アンテナ1のS、W、Rは当該装置の
ラジオ周波数帯域内でほとんど変化しない。このS、W
、Rは送信機と受信機とのカプリングの信号の主たるソ
ースである。別のカプリング・ソースは一般により小さ
い程度でデュプレクサ回路2により与えらえる。当該装
置の最適の動作を達成するために、すなわち寄生的送信
機/受信機カプリング信号により発生する干渉I/ベベ
ル低減させるために、送信機の周波数変調特性は一次的
(リニア)でなければならない。このため、ラジオ周波
数自励発振1 器2は、参照要素としてリニア周波数弁別器を有するル
ープ回路を含む。この参照要素はまた指向性アンテナに
よって放射されるラジオ周波数波の中心周波数F0を安
定化するために使用される。
Nf聴同周波数増幅器8出力におけるエコー信号の処理
回路は、検出すべき物体との距離の測定を!j−えるた
めにこのエコー信号の特性を用いる既知のタイプのもの
であって良い。従ってこの処理回路についてはここで述
べない。
回路は、検出すべき物体との距離の測定を!j−えるた
めにこのエコー信号の特性を用いる既知のタイプのもの
であって良い。従ってこの処理回路についてはここで述
べない。
以下、地面上空の航空機の高度を測定する場合を例とし
て第2図に示すFM/CWレーダ装置の動作について説
明する。例示のため、送信器の周波数変調のために発生
器4により形成される信号は第4図に示すごときリニア
な鋸歯状信号であるとする。この変調信号は循環周期T
mと振幅V。
て第2図に示すFM/CWレーダ装置の動作について説
明する。例示のため、送信器の周波数変調のために発生
器4により形成される信号は第4図に示すごときリニア
な鋸歯状信号であるとする。この変調信号は循環周期T
mと振幅V。
を有するが、振幅Vmは第3図に示すように指向性アン
テナ1によって放射されるラジオ周波数連続波の中心周
波数Foの両側−■−の周波数偏移F。
テナ1によって放射されるラジオ周波数連続波の中心周
波数Foの両側−■−の周波数偏移F。
に対応している。
地面によって反射されるエコー信号のパワーレ2
ベルPeは次の一般式で与えられる。
ここでPOはアンテナにより放射されるラジオ周波数信
号のパワーレベル、G^は当該装置を使用する際の動作
状態により決定される指向性アンテナの利得、入◇は当
該装置の動作波長でありλ。
号のパワーレベル、G^は当該装置を使用する際の動作
状態により決定される指向性アンテナの利得、入◇は当
該装置の動作波長でありλ。
=C/Fo、σ0は地面の反射係数、Hは地面」二空の
航空機の高度である。
航空機の高度である。
平衡ミクサ5の信号入力におけるエコー信号の対応振幅
veは次の形をとる。
veは次の形をとる。
V8=KoH−1
そしてこのエコー信号は遅延時間τe=2H/Cで受信
される。
される。
デュプレクサ回路2のリーク信号のパワーレベルが指向
性アンテナ1によって反射される信号のパワーレベルよ
りもかなり小さいと仮定すると、送信機/受信機カプリ
ング信号のパワーレベルPrは次の関係式で与えられる
。
性アンテナ1によって反射される信号のパワーレベルよ
りもかなり小さいと仮定すると、送信機/受信機カプリ
ング信号のパワーレベルPrは次の関係式で与えられる
。
ここでパラメータθはアンテナによって与えられるS
、W、Hの大きさである。平衡ミクサの信り人力におけ
る送信機/受信機カプリング信号の振幅Vrは次の形と
なる。
、W、Hの大きさである。平衡ミクサの信り人力におけ
る送信機/受信機カプリング信号の振幅Vrは次の形と
なる。
vr =に、=定数
そしてこのカプリング信号は、アンテナを介する方向性
結合器と平衡ミクサとの接続の電気的長さに比例する遅
延時間で鵞により変化する。
結合器と平衡ミクサとの接続の電気的長さに比例する遅
延時間で鵞により変化する。
方向性結合器7により出力される参照信号のパワーレベ
ルP、は次の関係式で与えられる。
ルP、は次の関係式で与えられる。
P、−αP0
ここでパラメータαは方向性結合器の伝達係数である。
平衡ミクサ5の参照入力における参照信号の対応振幅v
Pは次の形となる。
Pは次の形となる。
V、=に2=定数
構成的には次の条件が与えられる。
K、<K2
第5図は平衡ミクサもしくはコヒーレント検波器の規格
化された伝達特性V、/Viを示す図であり、この規格
化伝達特性は次の形で表わされる。
化された伝達特性V、/Viを示す図であり、この規格
化伝達特性は次の形で表わされる。
4
ここでVXlXミオサの出力における信号の振幅、Vi
は入力信号−の振幅、Φdは参照信号の位相ΦPと人力
信号の位相ΦLとの間の相対位相である。
は入力信号−の振幅、Φdは参照信号の位相ΦPと人力
信号の位相ΦLとの間の相対位相である。
調整可能な移相器6は、入力信号及び参照信号の中心周
波数Foにおいて2π・FoΔτ+Φ0れΦ。を異なっ
たチャネルに導入する。
波数Foにおいて2π・FoΔτ+Φ0れΦ。を異なっ
たチャネルに導入する。
参照信号vPと送信機/受信機カプリング信号Vrの間
の最大の位相差ΔΦrは次の関係式によりlj−えられ
る。
の最大の位相差ΔΦrは次の関係式によりlj−えられ
る。
ΔΦr=2π・ΔFm (τ、−で2)りかなり小さく
なるように小となる。送信機/受信機カプリング信号よ
り生じる寄生信号の振幅vPは次の関係式により与えら
れる(第6図)。
なるように小となる。送信機/受信機カプリング信号よ
り生じる寄生信号の振幅vPは次の関係式により与えら
れる(第6図)。
Vp = Vr cas(−+ΔΦr)=VrΔΦr地
面により反射されかつ伝搬遅延τθ後にアンテナにより
ピックアップされた信号は平衡ミクサ5 で復調され、参照信号VPとエコー信号Veとの間の最
大位相差ΔΦeは次の関係式によりケえられる。
面により反射されかつ伝搬遅延τθ後にアンテナにより
ピックアップされた信号は平衡ミクサ5 で復調され、参照信号VPとエコー信号Veとの間の最
大位相差ΔΦeは次の関係式によりケえられる。
Φe=2π・ΔFTIIτe)π/2
そして平衡ミクサの出力におけるエコー信号は、次の関
係式で与えられる“ビート周波数fI、”によって定め
られるはC正弦波の列(ト1/イン)により形成される
。
係式で与えられる“ビート周波数fI、”によって定め
られるはC正弦波の列(ト1/イン)により形成される
。
比で071mが一定に保たれればビート周波数ft、は
航空機の高度Hに無関係となり、逆に送信機の変調器V
)の周期Tmが一定値に保たれれればビート周波数fl
、は高度Hに比例する。
航空機の高度Hに無関係となり、逆に送信機の変調器V
)の周期Tmが一定値に保たれれればビート周波数fl
、は高度Hに比例する。
第7図は平衡ミクサ2における復調後の送信機/受信機
カプリング信号VPの形を時間の関数として承す図、第
8図はレベル変調器9の出力における信号Vaを図であ
る。信号Vaは送信機の周波数変調信号Vrnと等しく
、その振幅はレベル変調器によって導入される乗算因子
(multipli −cation factor
) K3に比例する。可聴周波数増 6 ’lll1i器の人力における2つの信号■1とF21
の引算より、第9図に示すように残差信号v6が得られ
、この残差信号はかなり低レベルまで低減する。送信機
の周波数変調のための信号の発生器4と0工種周波数増
幅器8の第2の入力との間に接続されたレベル変調器9
によって形成されたこのキャンセル回路は通常可聴周波
数増幅器8によって増幅されるエコー信号には影響をq
−えない。
カプリング信号VPの形を時間の関数として承す図、第
8図はレベル変調器9の出力における信号Vaを図であ
る。信号Vaは送信機の周波数変調信号Vrnと等しく
、その振幅はレベル変調器によって導入される乗算因子
(multipli −cation factor
) K3に比例する。可聴周波数増 6 ’lll1i器の人力における2つの信号■1とF21
の引算より、第9図に示すように残差信号v6が得られ
、この残差信号はかなり低レベルまで低減する。送信機
の周波数変調のための信号の発生器4と0工種周波数増
幅器8の第2の入力との間に接続されたレベル変調器9
によって形成されたこのキャンセル回路は通常可聴周波
数増幅器8によって増幅されるエコー信号には影響をq
−えない。
方向ヤ1結合器7と平衡ミクサ5の入力との間の伝送ラ
インの電気的長さにおける違いから生じる相対的n!j
Ilil ’N=延Δτ=(τ1−で2)は、適当な構
成により 10 秒のオーダの値まで低減させること
ができる。調整可能な移相器6の調整レンジは少なくと
もπ/2ラジアンに等しくなければならない。
インの電気的長さにおける違いから生じる相対的n!j
Ilil ’N=延Δτ=(τ1−で2)は、適当な構
成により 10 秒のオーダの値まで低減させること
ができる。調整可能な移相器6の調整レンジは少なくと
もπ/2ラジアンに等しくなければならない。
可聴周波数増幅器8の出力において得られるエコー信号
を処理する回路の動作は既知であるのでここでは述べな
い。
を処理する回路の動作は既知であるのでここでは述べな
い。
受信機における復調後、送信機/受信機カプリング信号
をキャンセルするための回路のパフオー7 マンスを維持するために、レベル変調器9の制御入力に
印加される直流電圧信号VCの大きさを、可聴周波数増
幅器8の出力において現われる残差信号Vrの値に依存
するようにすることが好ましい。このため、受信機は、
第10図に示すように、可聴周波数増幅器8の出力及び
レベル変調器9の制御入力との間に接続されるループ回
路を含む。このループ回路は木質的に同期検波器10及
びローパスフィルタ11から成り、検波器lOの入力は
可聴周波数増幅器8の出力に接続され、検波器lOの参
照入力は送信機の周波数変調のための信号を発生する発
生器4に接続される。ローパスフィルタ 11はアクテ
ィブ形のものが好ましく、従来の積分器によって形成す
ることができる。
をキャンセルするための回路のパフオー7 マンスを維持するために、レベル変調器9の制御入力に
印加される直流電圧信号VCの大きさを、可聴周波数増
幅器8の出力において現われる残差信号Vrの値に依存
するようにすることが好ましい。このため、受信機は、
第10図に示すように、可聴周波数増幅器8の出力及び
レベル変調器9の制御入力との間に接続されるループ回
路を含む。このループ回路は木質的に同期検波器10及
びローパスフィルタ11から成り、検波器lOの入力は
可聴周波数増幅器8の出力に接続され、検波器lOの参
照入力は送信機の周波数変調のための信号を発生する発
生器4に接続される。ローパスフィルタ 11はアクテ
ィブ形のものが好ましく、従来の積分器によって形成す
ることができる。
第11図は第10図に示す同期検波器10の第1の例を
ブロック図の形で示したものであり、この同期検波器l
Oは鋸歯状参照信号により動作する。この第1の例では
、同期検波器10は2つのパルス信号F、及びF2を与
える発生器101を含んでいる。2つのパルス信号F1
及びF2は、第8 12図に示すように、時間的に鋸歯状変調信号の折り返
し部の両側に位置している。第12図ではパルス信号F
1及びF2は鋸歯状変調信号と対比して示されている。
ブロック図の形で示したものであり、この同期検波器l
Oは鋸歯状参照信号により動作する。この第1の例では
、同期検波器10は2つのパルス信号F、及びF2を与
える発生器101を含んでいる。2つのパルス信号F1
及びF2は、第8 12図に示すように、時間的に鋸歯状変調信号の折り返
し部の両側に位置している。第12図ではパルス信号F
1及びF2は鋸歯状変調信号と対比して示されている。
パルス信号F1及びF2または 、サンプリングパルス
は2つのサンプル・アンド・ホールド装置102及び1
03の制御入力にそれぞれ供給される。これらの回路は
共通の入力を有しており、該入力は可聴周波数増幅器8
の出力に接続されている。これらの2つのサンプル・ア
ンド−ホールド装置の出力は引算回路104に接続され
、該引算回路104の出力はローパスフィルタ11の入
力に接続される。
は2つのサンプル・アンド・ホールド装置102及び1
03の制御入力にそれぞれ供給される。これらの回路は
共通の入力を有しており、該入力は可聴周波数増幅器8
の出力に接続されている。これらの2つのサンプル・ア
ンド−ホールド装置の出力は引算回路104に接続され
、該引算回路104の出力はローパスフィルタ11の入
力に接続される。
第13図は第11図に示す同期検波器10の第2の例を
ブロック図の形で示すもので、この検波器10も鋸歯状
参照信号により動作する。この第2の例では、同期検波
器lOは発生器!05及び平衡復調器10Gから構成y
れる。発生器105は第12図の鋸歯状変調信号と反対
の第14図に示すごとき方形波信号FRQを送出し、−
力平衡変調器10Bの制御入力は方形波信号の発生器1
05に接9 続され、変調器106の信号人力は可聴周波数増幅器8
の出力に接続される。モ衡復調器106の出力はローパ
スフィルタ 11の入力に接続される。
ブロック図の形で示すもので、この検波器10も鋸歯状
参照信号により動作する。この第2の例では、同期検波
器lOは発生器!05及び平衡復調器10Gから構成y
れる。発生器105は第12図の鋸歯状変調信号と反対
の第14図に示すごとき方形波信号FRQを送出し、−
力平衡変調器10Bの制御入力は方形波信号の発生器1
05に接9 続され、変調器106の信号人力は可聴周波数増幅器8
の出力に接続される。モ衡復調器106の出力はローパ
スフィルタ 11の入力に接続される。
第15図は第2図と関連させて述べたFM/CWレータ
装置の変形例をブロック図の形で示す図である。この変
形例では、受信機サブアセンブリRXは、入力チャネル
か一部共通である非モ衡型の入力ミクサ5aを含んでい
る。従って、参照信号及び送4A機/受信機カプリング
信号の相対位相を調整するための調整可能な移相器6は
、指向性アンテナ1とデュプレクサ回路2との間に挿入
される。送信機/受信機カプリング信号間のj¥延時間
差を最小化するためにアンテナ−デュプレクサ接続の長
さは最小の値まで低減させなければならない。第1の構
成において、デュプレクサ回路2の指向性係数は、指向
性アンテナ1によって反射される信号のレベルよりかな
り大きい信号レベルが出力チャネルbに得られるように
決定される。
装置の変形例をブロック図の形で示す図である。この変
形例では、受信機サブアセンブリRXは、入力チャネル
か一部共通である非モ衡型の入力ミクサ5aを含んでい
る。従って、参照信号及び送4A機/受信機カプリング
信号の相対位相を調整するための調整可能な移相器6は
、指向性アンテナ1とデュプレクサ回路2との間に挿入
される。送信機/受信機カプリング信号間のj¥延時間
差を最小化するためにアンテナ−デュプレクサ接続の長
さは最小の値まで低減させなければならない。第1の構
成において、デュプレクサ回路2の指向性係数は、指向
性アンテナ1によって反射される信号のレベルよりかな
り大きい信号レベルが出力チャネルbに得られるように
決定される。
若干光なった構成では、デュプレクサ回路2の指向性係
数の値は最大とされ、指向性アンテナlの0 S、W、Hの値は、デュプレクサ回路2のリーク信号の
レベルよりかなり大きい反射信号のレベルを得るように
調整される。しかしながら、参照信号の寄生変調及び振
幅雑音が除去されないので、非平衡入力を有するミクサ
な含む受信機の検波感度は、平衡ミクサな含む受信機に
よって与えられる感度よりかなり小さい。
数の値は最大とされ、指向性アンテナlの0 S、W、Hの値は、デュプレクサ回路2のリーク信号の
レベルよりかなり大きい反射信号のレベルを得るように
調整される。しかしながら、参照信号の寄生変調及び振
幅雑音が除去されないので、非平衡入力を有するミクサ
な含む受信機の検波感度は、平衡ミクサな含む受信機に
よって与えられる感度よりかなり小さい。
次に本発明を地表の近くを高速で移動可能なミサイルに
使用されるレーダ高度計プローブに適用した例について
説明する。例示として、このようなミサイルは水面の」
一方散mの高度のところを飛、 行し、距離測定下
限を約1mとし、上限を100mとする。一般にミサイ
ルは特殊な部分の組合わせより成り、全て同一径である
。ここで問題とする高度計プローブの電気的特性は次の
通りである。
使用されるレーダ高度計プローブに適用した例について
説明する。例示として、このようなミサイルは水面の」
一方散mの高度のところを飛、 行し、距離測定下
限を約1mとし、上限を100mとする。一般にミサイ
ルは特殊な部分の組合わせより成り、全て同一径である
。ここで問題とする高度計プローブの電気的特性は次の
通りである。
すなわち、中心動作周波数は5〜15GHzの間のマイ
クロ波周波数帯域に位置し、この帯域では低空で短い距
離に亘る伝播は実際のところ妨害されない。アンテナ1
によって放射されるマイクロ波信号のパワーレベルは約
13dBのアンテナ利得に対1 して数十mVのオーダである。搬送波周波数の周波数偏
移はピーク−ピーク値で250MHzのオーダである。
クロ波周波数帯域に位置し、この帯域では低空で短い距
離に亘る伝播は実際のところ妨害されない。アンテナ1
によって放射されるマイクロ波信号のパワーレベルは約
13dBのアンテナ利得に対1 して数十mVのオーダである。搬送波周波数の周波数偏
移はピーク−ピーク値で250MHzのオーダである。
第16図はミサイル用の高度計プローブの構成を示す図
である。このプローブは円筒状の剛性ケースBを含み、
該ケースBはミサイル本体の特定部分の一つをなす。ケ
ースBはその周囲に、ラードーム laによって保護さ
れる指向性アンテナlが堅固に固定ネれるハウジングを
具備する。ケースBは底部に空胴りを有する什切り壁C
も具備する。その底部には送信機サブアセンブリ及び受
信機サブアセンブリの種々のマイクロ波部品、すなわち
デュプレクサ回路2、シ衡ミクサ5、調#n丁能な移相
器6、方向性結合器7、マイクロ波発振器3及びアイソ
レータ■のごとき関連要素、並びにマイクロ波発振器3
の周波数変調特性を線形化するため手段であるマイクロ
波回路Eを集積したハイブリッド回路が設けられている
。ハイブリッド回路は図外の蓋で覆われる。最後に、プ
リント回路ノ、(板がケースBに挿着される。これらの
ブリ2 ンI・回路基板−1−には、送信機の周波数変調用信号
を発生する発生器、可聴周波数増幅器、送信機/受信機
カプリング信号をキャンセルするための回路、及び受信
機の出力信号を処理するための回路のごとき電子回路が
集積される。
である。このプローブは円筒状の剛性ケースBを含み、
該ケースBはミサイル本体の特定部分の一つをなす。ケ
ースBはその周囲に、ラードーム laによって保護さ
れる指向性アンテナlが堅固に固定ネれるハウジングを
具備する。ケースBは底部に空胴りを有する什切り壁C
も具備する。その底部には送信機サブアセンブリ及び受
信機サブアセンブリの種々のマイクロ波部品、すなわち
デュプレクサ回路2、シ衡ミクサ5、調#n丁能な移相
器6、方向性結合器7、マイクロ波発振器3及びアイソ
レータ■のごとき関連要素、並びにマイクロ波発振器3
の周波数変調特性を線形化するため手段であるマイクロ
波回路Eを集積したハイブリッド回路が設けられている
。ハイブリッド回路は図外の蓋で覆われる。最後に、プ
リント回路ノ、(板がケースBに挿着される。これらの
ブリ2 ンI・回路基板−1−には、送信機の周波数変調用信号
を発生する発生器、可聴周波数増幅器、送信機/受信機
カプリング信号をキャンセルするための回路、及び受信
機の出力信号を処理するための回路のごとき電子回路が
集積される。
本発明の特徴及びその適用は、以上詳細に説明した実施
例にのみ限定されるものではない。
例にのみ限定されるものではない。
実際、送信される波を周波数変調する信号の形態は、送
信機/受信機カプリング信号をキャンセルする回路が線
形特性であるため、送信機サブアセンブリは、使用する
部品、例えばGUNNダイオード、IMPATTダイオ
ード、FETマイクロ波トランジスタのごとき部品のタ
イプに応じて様々なように形成することができる。
信機/受信機カプリング信号をキャンセルする回路が線
形特性であるため、送信機サブアセンブリは、使用する
部品、例えばGUNNダイオード、IMPATTダイオ
ード、FETマイクロ波トランジスタのごとき部品のタ
イプに応じて様々なように形成することができる。
本発明は、航空機用無線高度計、障害物検出、ミサイル
の近接電波信管、桟橋に横付けされる船用センサ、衛J
I!を結合するためのセンサに適用され、かつ圧部の1
確なl/−ダ測定をするための一般的な装置に適用され
る。
の近接電波信管、桟橋に横付けされる船用センサ、衛J
I!を結合するためのセンサに適用され、かつ圧部の1
確なl/−ダ測定をするための一般的な装置に適用され
る。
3
第1図は従来のF M/ CWレーダ装置を示す同第2
図は本発明によるFM/CWレーダ装置の基本的構成の
ブロック図、第3図は伝送されるラジオ周波数信号の周
波数偏移則を時間の関数として示す図、第4図は送信機
の周波数変調信号の形を示す図、第5図はラジオ周波数
平衡ミクサの規格化伝送特性を示す図、第6図は平衡ミ
クサにおける復調後の送信機/受信機カプリング信号の
形を位相差の関数として示す図、第7図は平衡ミクサに
おける復調後の送信機/受信機カプリング信号の形を時
間の関数として示す図、!188図はレベル復調器の出
力信号の形を示す図、第9図は可聴周波数増幅器の出力
における残差寄生信号の形を示す図、第1O図はレベル
復調器を制御するループ回路をブロック図の形で表わし
た図、第11図はループ回路の同期検波器の第1の例を
ブロック図の形で表わした図、第12図は同期検波器の
パルス発生器によって供給されるサンプル信号の形を示
す図、第13図はループ回路の同期検波器の第2の例を
ブロック図の形で表わした図、第14図は4 同期検波器の信号発生器によって供給される信号の形を
表わす図、第15図は第2図のFM/CWレーダ装置の
別の実施例を示すブロック図、第16図はミサイル用高
度計プローブの構成方法の一例を示す図である。 1−m−指向性アンテナ、 2−m−デュプレクサ回路、 3−m−自動発振器、 4−m−信号発生器。 5−m−ラジオ周波数平衡ミクサ、 6−−−移相器、 7一−一方向性結合器、8−m
−可聴周波数増幅器、 8−m−レベル変調器、 AX−m−アンテナサブアセンブリ、 TX−m−送信機すブアセンプ1ハ RX−−−受信機サブアセンブリ、 C8−m−処理回路サブアセンブリ。 特許出願人 トムソンーセーエスエフ 特許出願代理人 弁理± 111本恵− 5 577
図は本発明によるFM/CWレーダ装置の基本的構成の
ブロック図、第3図は伝送されるラジオ周波数信号の周
波数偏移則を時間の関数として示す図、第4図は送信機
の周波数変調信号の形を示す図、第5図はラジオ周波数
平衡ミクサの規格化伝送特性を示す図、第6図は平衡ミ
クサにおける復調後の送信機/受信機カプリング信号の
形を位相差の関数として示す図、第7図は平衡ミクサに
おける復調後の送信機/受信機カプリング信号の形を時
間の関数として示す図、!188図はレベル復調器の出
力信号の形を示す図、第9図は可聴周波数増幅器の出力
における残差寄生信号の形を示す図、第1O図はレベル
復調器を制御するループ回路をブロック図の形で表わし
た図、第11図はループ回路の同期検波器の第1の例を
ブロック図の形で表わした図、第12図は同期検波器の
パルス発生器によって供給されるサンプル信号の形を示
す図、第13図はループ回路の同期検波器の第2の例を
ブロック図の形で表わした図、第14図は4 同期検波器の信号発生器によって供給される信号の形を
表わす図、第15図は第2図のFM/CWレーダ装置の
別の実施例を示すブロック図、第16図はミサイル用高
度計プローブの構成方法の一例を示す図である。 1−m−指向性アンテナ、 2−m−デュプレクサ回路、 3−m−自動発振器、 4−m−信号発生器。 5−m−ラジオ周波数平衡ミクサ、 6−−−移相器、 7一−一方向性結合器、8−m
−可聴周波数増幅器、 8−m−レベル変調器、 AX−m−アンテナサブアセンブリ、 TX−m−送信機すブアセンプ1ハ RX−−−受信機サブアセンブリ、 C8−m−処理回路サブアセンブリ。 特許出願人 トムソンーセーエスエフ 特許出願代理人 弁理± 111本恵− 5 577
Claims (6)
- (1)アンテナを共用する送信機及びホモダイン受信機
を具備するFM/CWレーダ装置であって、更に、前記
受信機のラジオ周波数ミクサの複数の入力チャネルの1
つに挿入されるラジオ周波数移相器と、前記受信機の可
聴周波数増幅器の入力において前記送信機の変調信号の
一部を注入する信号チャネルとを具備し、アンテナ回路
によって導入される送信機/受信機カプリング信号の変
調成分を低減させることを特徴とするFM/CWレーダ
装置。 - (2)前記送信機の変調信号発生器と前記受信機の前記
可聴周波数増幅器の入力との間の前記信号チャネルが、
調整可能な連続信号源に応じる制御入力を有する振幅増
幅器から成る特許請求の範囲第1項に記載の装置。 - (3)前記変調器を制御するための調整可能な前記連続
信1)源が、前記可聴周波数増幅器の出力とレベル変調
器の制御入力との間に接続されるループ回路により!j
−えられる特許請求の範囲第2項に記載の装置。 - (4)前記レベル変調器を制御するための信号を供給す
る前記ループ回路が、直列に接続された、前記送信機の
変調信号発生器に接続される参照人力を右する同期検波
器及び前記レベル変調器の制御入力に接続されるローパ
スフィルタから成る特許請求の範囲第2項に記載の装置
。 - (5)前記受信機の前記ラジオ周波数ミクサの前記複数
の入力チャネルの電気的長さかは1″等しい特許請求の
範囲第1項に記載の装置。 - (6)アンテナを共用する送信機及び受信機を几備する
レーダ高度計プローブであって、前記受信機のラジオ周
波数の複数の入力チャネルの1つに接続yれるラジオ周
波数移相器と、前記送信機の変調信号発生器と前記受信
機の可聴周波数増幅器の入力との間に接続されるレベル
変調器と、ラジオ周波数増幅器の出力と前記レベル変調
器の制御入力との間に接続される同期検波器及びローパ
スフィルタから成るループ回路とを具備しダ、前記同期
検波器の参照人力が前記送信機の変調信号発生器に接続
されていることを特徴とするレーダ高度計プローブ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FR8302721 | 1983-02-18 | ||
FR8302721A FR2541465B1 (fr) | 1983-02-18 | 1983-02-18 | Radar a onde continue modulee en frequence et son application a une sonde altimetrique |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS59157581A true JPS59157581A (ja) | 1984-09-06 |
Family
ID=9286074
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59028017A Pending JPS59157581A (ja) | 1983-02-18 | 1984-02-18 | Fm/cwレ−ダ装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4682175A (ja) |
EP (1) | EP0118342B1 (ja) |
JP (1) | JPS59157581A (ja) |
DE (1) | DE3475111D1 (ja) |
FR (1) | FR2541465B1 (ja) |
Families Citing this family (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2594959B1 (fr) * | 1986-02-24 | 1988-09-09 | Electricite De France | Procede et dispositif de mesure optique de la distance et de la vitesse d'une cible |
FR2603385B1 (fr) * | 1986-08-27 | 1988-11-10 | Trt Telecom Radio Electr | Radar a onde continue modulee en frequence pour mesure de distance |
US4806935A (en) * | 1987-09-17 | 1989-02-21 | Fosket Timothy G | Closed loop velocity/altitude sensor for FM-CW doppler radars |
FR2625327B1 (fr) * | 1987-12-23 | 1992-04-30 | Omera Segid Optique Meca Elect | Radar a compression d'impulsions et application a la cartographie ou a la meteorologie |
US4891649A (en) * | 1988-09-02 | 1990-01-02 | Trw Inc. | Noise suppressor for pulsed signal receivers |
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