DE2166591C3 - Puls-Doppler-Radarempfanger mit Wichtung der Echoimpulse vor dem Bewegtzeichenfilter - Google Patents
Puls-Doppler-Radarempfanger mit Wichtung der Echoimpulse vor dem BewegtzeichenfilterInfo
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Description
In F i g. 1 sind die Amplituden A von Impulsen Al fälschlicherweise ein Festziel aLs Bewegtziel angezeigt
bis An eines vom Radarempfänger aufgenommenen wird.
Impulszuges dargestellt. In dieser Form können sie Die zur Verbesserung der Festzielunterdrückung
vor dem Eingang des Bewegtzeichenfilters auftreten, günstigste Wichtung ist eine Wichtung nach
wenn z. B. durch Umschaltung der Antennencharak- 5
wenn z. B. durch Umschaltung der Antennencharak- 5
teristik die Antenne in ihrer neuen Richtung voll auf _L_IjL\1
ein größeres Festziel gerichtet ist. Der Abstand e ^ - '
zwischen den einzelnen Impulsen beträet T=-,-, , . _-, ,- ~ , T , .... „
y - Sp wobei TZ die Dauer des Impulszuges ist, der bei / = 0
wobei fp = lmpulsfolgefrequenz des Radargerätes ist. io beginnt. !Eine technisch besonders gut realisierbare
Die Umhüllende der einzelnen Impulse Al bis An Wichtung ist eine Wichtung nach (sin λ/)2 mit / = 0
ist mit L bezeichnet und gestrichelt dargestellt. Sie am Anfang des Impulszuges und
steigt im Bereich lies ersten Impulses A 1, d. h. z. B.
nach der Umschaltung der Richtcharakteristik, sehr π
steil an und fällt nach dem letzten Impuls An, d. h. 15 * = ~z~z;
>
am Ende der Zielbeleuchtungszeit TZ (TZ = Zeit, T
während der die Richtcharakteristik der Antenne in
eine bestimmte Richtung zeigt und dabei gegebenen- wobei ZT der Zielbeleuchtungszeit entspricht. Dann
falls auf ein bestimmtes Ziel gerichtet ist), sehr steil treten Anstiegs- und Abfallflanken auf, wie sie sonst
ab. Bei \ erschiedenen Zielen in jeweils einer Richtung 20 etwa bei der Zielüberstreichung durch stetig bewegte,
muß eine entfernungsmäßige Trennung der zugehöri- z. B. rotierende, Radarantennen vorkommen.
gen Echosignale gewährleistet sein. Bei dem Blockschaltbild nach F i g. 3 ist eine An-
Nach Durchlaufen eines Laufzeit-Bewegtzeichen- tennenanordnung mit umschaltbarer Richtcharaktefilters.
wie es näher an Hand von F i g. 3 erläutert ristik vorgesehen, wobei zur Vereinfachung der Darwird,
treten (wenn die Impulse AI bis An von einem 25 stellung nur zwei derartige Richtcharakteristiken ge-Festziel
herrühren) noch zwei Impulse auf, die dick zeichnet und mit 2 und 3 bezeichnet sind. Als Antennen
ausgezogen zusätzlich in F i g. 1 dargestellt und mit können in diesem Zusammenhang bevorzugt soge-
Al und An bezeichnet sind. Der Impuls A'l entsteht nannte »Phased-Array«-Antennen verwendet werden,
dadurch, daß im Laufzeit-Bewegtzeichenfilter beim d. h. aus einer Reihe von Einzelstrahlern bestehende
Auftreten des Impulses A 1 in der zugehörigen Ver- 30 Anordnungen, bei denen durch Phasenvariation eine
zögerungseinrichtung noch kein Signal vorhanden ist nicht stetige Strahlschwenkung vorgenommen werden
und deshalb die Übertragung ungeschwächt erfolgt. kann. Die Steuerung der Richtcharakteristiken der
Aus diesem Grund ist der Impuls Al in seiner Ampli- Antenne 1 erfolgt von ei;«er Umschalteinrichtung 4
tude praktisch unverändert und entspricht in seinem aus, und zwar meist nach einem vorgegebenen Pro-Vorzeichen
dem Impuls A1 vor dem Laufzeit-Bewegt- 35 gramm. Der Antenne 1 ist ein Sende-Empfangszeichenfilter.
Der Impuls A'n entsteht dagegen am Schalter 5 nachgeschaltet, der von einem Taktgeber 6
Ende der Impulsreihe gegenüber dem Impuls An um aus gesteuert wird und im Sendefall den Sender 7 an
die Zeit T verzögert dadurch, daß in der Verzögerungs- die Antenne 1 anschaltet. Die Empfangssignale geeinrichtung
noch der Impuls An vorhanden ist, wäh- langen zu einer Mischstufe 8, deren Überlagerungsrend
ein korrespondierender unverzögerter Impuls 40 oszillator (»coho«) mit 9 bezeichnet ist, und werden in
nicht mehr auftritt. Alle übrigen Impulse werden durch der Videolage (kohärent) einem Analog-Digitaldas
Laufzeit-Bewegtzeichenfilter gelöscht, d.h. an Wandler Il zugeführt. Am AusgangdesAnalog-Digitaldessen
Ausgang zu Null gemacht. Wandlers haben die Signale die in F i g. 1 dargestellte
Wenn dem Laufzeit-Bewegtzeichenfilter eine Schwelle Form (Abtastproben). Es ist jedoch darauf hinzunachgeschaltet
wird, deren Wert in F i g. 1 mit ± W 45 weisen, daß die Erfindung auch im Rahmen der Verbezeichnet
ist. so überschreiten die Impulse A'l und arbeitung von Analog-Signalen angewandt werden
A'n diese Schwelle, was dazu führt, daß diese Signale kann. In einer .Multiplikationsstufe 12 werden die
als Bewegtzielsignale angezeigt werden, während sie in Empfangssignale nach einem vorgegebenen Programm
Wirklichkeit von einem Festziel herrühren. Auch bei mit den Wichtungskoeffizienten multipliziert. Diese
Kammfiltern höherer Ordnung, die nicht nach dem 5° Wichtungskoeffizienten können entweder aus einem
Laufzeitprinzip arbeiten, können durch den steilen Speicher 13 entnommen werden, wo sie nach einem
Anstieg der Umhüllenden Frequenzkomponenten ge- festen Programm gespeichert sind, oder aber, wie gebildet
werden, die in den Durchlaßbereich fallen und strichelt dargestellt, durch einen Rechner 14 bestimmt
Bewegtziele vortäuschen. werden. Sowohl der Speicher 13 als auch der Rechner
In F i g. 2 ist die Amplitude A einer Impulsfolge 55 14 werden zweckmäßig von der Umschalteinrichtung 4
nach F i g. 1 dargestellt, bei der die einzelnen Impulse aus gesteuert, weil Beginn und Ende der Wichtung
einer Wichtung unterworfen worden sind. Die ent- sowie die Zeitdauer der Wichtung davon abhängig
sprechenden Wichtungskoeffizienten sind dabei so sind, wie die Umschaltung der Richtcharakteristik der
gewählt, daß der erste Impuls A1 und der letzte Antenne 1 erfolgt. Die gewichteten Empfangssignale
Impuls An in ihrer Amplitude A am meisten und die 60 nach F i g. 2 gelangen nach der Multiplizierstufe 12
nachfolgenden bzw. bei der Abfallflanke die voran- zu einem Laufzeit-Bewegtzeichenfilter 15, das zwei
gegangenen Impulse zunehmend weniger geschwächt Übertragungswege aufweist, von denen der erste
werden. Dadurch wird die Differenz aufeinander- direkt zu einer Summierstufe 16 geführt ist, während
folgender Impulse jedenfalls so klein, daß sie unter der zweite über eine Verzögerungseinrichtung 17
der Ansprechschwelle ± W bleibt, und auch am An- 65 läuft, deren Verzögerungszeit T = l/fp beträgt. Das
fang und am Ende des Impulszuges treten keine den Signal wird anschließend vorzeichenmäßig in einer
Impulsen A'I und A'n nach F i g. 1 entsprechenden Umkehrstufe 18 invertiert und dann der Summier-
ImDulse auf. Dadurch ist sichergestellt, daß nicht stufe 16 zugeführt. Dadurch werden Festzeichen stark
geschwächt und Bewegtzeichen praktisch ungedämpft übertragen. Am Ausgang des Laufzeit-Bewegtzeichenfilters
15 ist ein Digital-Analog-Wandler 19 vorgesehen,
dem ein Tiefpaß-Integrationsfilter 20 und eine Schwellenstufe 21 nachgeschaltct sind. Signale, welche
den Schwellenwert der Schwellenstufe 21 überschreiten, werden einer Anzeige- oder Auswertccinrichtung 22
zugeführt.
Es ist zweckmäßig, wenn das Ergebnis der Wxhtung in seiner Wortlänge um einige bit genauer dargestellt
wird, als der Wortlänge des Analog-Digital-Wandlers 11 entspricht. Dadurch kann das Rundungsrauschen
infolge der Wichtung kleiner gehalten und im Ergebnis das Signal-Rausch-Verhältnis weitgehend unverändert
gehalten werden. Bei einer (sin <x/)2-Wichtung kann
z. B. das Signal-Rausch-Verhältnis um etwas mehr als 4 dB verbessert werden, wenn das Ergebnis der
digitalen Wichtung um 2 bis 3 bit genauer dargestellt wird als die ursprüngliche Bit-Zahl des Analog-Digital-Wandlers
11. Dabei ist jedoch darauf zu achten, daß das .Laufzeit-Bewegizeichenfilter 15 bzw.
jedes weitere hier noch vorgesehene Digitalfilter die erhöhte Bit-Zahl auch verarbeiten kann. Man nützt
also die Auflösung des Analog-Digital-Wandlers 11 immer voll aus. Das auf diese Weise verbesserte
Signal-Rausch-Verhäitnis fällt dann besonders ins Gewicht, wenn die verwendeten Ana!og-Digital-Wandler
an der Grenze der technischen Realisierbarkeit liegen und eine hohe Digitalisierungsquote aufweisen.
Die vorstehend geschilderten Vorteile sind nur dann zu erreichen, wenn die Wichtung nach dem Analog-Digital-Wandler
11 vorgenommen wird
An Stelle einer multiplikativen Zuführung der Wichtungskocffizienten zu den einzelnen Amplitudenwerten
A1 bis An nach F i g 1 kann auch eine andere,
z. B. vorteilhaft eine substraktive Verknüpfung vorgesehen werden, d.h., die Amplitudenwerte A1, A2
usw. werden um bestimmte Werte verringert. Dies ist besonders dann zweckmäßig, wenn die Signale nicht in
digitaler, sondern in analoger Form verarbeitet werden.
Der Vorrat an Wichtungskoeffizienten und damit der Bedarf an Speicherplätzen im Speicher 13 läßt sich
dadurch verringern, daß nicht jeder Wichtungskoeffizient mit seinem vollen Wert gespeichert vird, sondern
nur der Anfangs-Wichtungskoeffizient (z. B. für den Amplitudenwert A1 nach F i g. 1) mit seinem vollen
Wert gespeichert und von den nachfolgenden Wichtungskoeffizienten jeweils nur die Differenz gegenüber
dem ■vorangegangenen Wert eingespeichert ist. Es genügt dann, bei der Verarbeitung jeweils aufeinanderfolgende
Koeffizientenwerte aufzuaddieren (bei der Anstiegsflanke) bzw. voneinander zu subtrahieren
(bei der Abfallflanke), um dadurch zu den einzelnen Wichtungskoeffizienten zu gelangen.
Besonders einfache Möglichkeiten für die Ausgestaltung des Speichers 13 für die Wichtungskoeffizienten
ergeben sich, wenn die Wichtungsfunktion symmetrisch iit. Es genügt dann, nur die eine Hälfte
der Gesamtwichtungsfunktion zu speichern, während die andere Hälfte aus der vorhandenen Wichtungsfunktion
abgeleitet werden kann und lediglich den umgekehrten Verlauf aufweist, z. B. an Stelle eines
Anstiegs einen Abfall. Damit läßt sich der Speicherbedarf gegebenenfalls etwa um die Hälfte verringein.
™ Da jeweils für bestimmte Zielbeleuchlungszeiten
andere Wichtungskoeffizienten erforderlich werden, wird bei Umschaltung der Antennencharakteristik in
diesen Fällen gleichzeitig auch die Umschaltung auf andere Wichtungskoeffizienten im Speicher 13 vorgenommen.
Diese Umschaltung kann auch richtungsabhängig erfolgen, nämlich dahingehend, daß für bestimmte
räumliche Ausrichtungen der Richtcharakteristik der Antenne 1 andere Wichtungskoeffizienten
vorgesehen werden als für andere Richtungen. Dadurch können bestimmte Bereiche, in denen starke
Festzieie vorhanden sind, anders behandelt werden als
solche Bereiche, in denen solche Festziele nicht oder nur in schwacher Form auftreten. Zwischen der Umschaltung
der Richtcharakteristik der Antenne 1 und der Umschaltung der Wichtungskoeffizienten sowohl
im Speicher 13 als auch gegebenenfalls im Rechner 14 besteht ein Synchronismus.
Bei der Verwendung eines Rechners 14 wird da; Rechnerprogramm ebenfalls, soweit erforderlich, ir
Abhängigkeit von den verschiedenen Zielbe'ieuchtungs zeiten bzw. verschiedenen räumlichen Ausrichtunger
der Richtcharakteristik entsprechend geändert, unc die jeweiligen Wichtungskoeffizienten werden für jed<
Einstellung neu berechnet und zur Verarbeitung be reitgestellt.
Hierzu 1 Blatt Zeichnungen
Claims (7)
1. Puls-Doppler-Radarempfänger mit einem Be- kommende Echoimpulse, deren Umhüllende eine steile
wegtzeichenfilter zur Festzeichenunterdrückung, 5 Anstiegs- und/cder Abfallflanke aufweist, vor dem
bei dem von Festzielen kommende Echoimpulse, Eingang des Bewegtzeichenfilters einer Wichtung mn
deren Umhüllende eine steile Anstiegs- und/oder verschiedenen, in einem Speicher enthaltenen Wich-Abf
allflanke aufweist, vor dem Eingang des Bewegt- tungskoeffizienten unterworfen werden, so daß die
zeichenfilters einer Wichtung mit verschiedenen, in steilen Anstiegs- und/oder Abfallflanken der Umeinem
Speicher enthaltenen Wichtungskoeffizienten i° hüllenden der Echoimpulse abgeschwächt werunterworfen
werden, so daß die steilen Anstiegs- den.
und/oder Abfallflanken der Umhüllenden der Es ist bekannt, bei Puls-Doppler-Radarempfängern
Echoimpulse abgeschwächt werden, dadurch Bewegtzeichenfilter (Dopplerfilter, »MTI«-Filter) zu
gekennzeichnet, daß nur der Anfangs- verwenden, welche eine Schwächung von Festzielwichtungskoeffizient
mit seinem vollen Wert, da- 15 Echosignalen bewirken, während Bewegtziel-Echogegen
von den folgenden Wichtungskoeffizienten signale praktisch ungeschwächt übertragen werden,
jeweils nur die Differenzwerte aufeinanderfolgender Nach dem Bewegtzeichenfilter ist üblicherweise eine
Wichtungskoeffizienten gespeichert sind (in 13), Schwellenschaltung vorgesehen, welche nur noch
und daß diese Differenzwerte für die Erzeugung Signale zur Anzeige gelangen läßt, welche einen vorder
vollen Wichtungskoeffizienten jeweils in einer 20 gegebenen Schwellenwert überschreiten. Diese Signale
Bereitstellungsstufe aufeinanderfolgend addiert bzw. werden dann als Bewegtziel-Echosignale bewertet. Als
subtrahiert werden (in 13). Laufzeit-Bewegtzeichenfilter ausgebildet arbeiten die
2. Puls - Doppler - Radarempfänger nach An- Bewegtzeichenfilter so, daß jeweils ein um eine Impulsspruch
1, dadurch gekennzeichnet, daß bei be- folgeperiode T verzögerter und ein unverzögerter
züglich Anstiegs- und Abfallflanke symmetrischer 25 Echoimpuls gegeneinandergeschaltet werden. Daneben
Wichtungsfunktion die Symmetrie des Verlaufs sind als Bewegtzeichenfilter auch Kammfilter höherer
der Koeffizienten ausgenutzt und nur die eine Ordnung bekannt, welche im Bereich von Vielfachen
Hälfte der symmetrischen Gesamt-Wichtungs- der Pulsfolgefrequenz fp Polstellen aufweisen,
funktion gespeichert ist, während die andere Hälfte Bei einem sehr steilen Anstieg und/oder Abfall der aus der vorhandenen abgeleitet wird. 30 Umhüllenden der Echoimpulse eines Festzieles kann
funktion gespeichert ist, während die andere Hälfte Bei einem sehr steilen Anstieg und/oder Abfall der aus der vorhandenen abgeleitet wird. 30 Umhüllenden der Echoimpulse eines Festzieles kann
3. Puls-Doppler-Radarempfänger nach einem es vorkommen, daß am Ausgang des Bewegtzeichender
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- filters Echosignale auftreten, welche die Schwelle
zeichnet, daß in Abhängigkeit von der durch die überschreiten, obwohl sie von Festzielen herrühren.
Umschaltung der Antennencharakteristik (2, 3) Derartige sehr steile Anstiegs- und/oder Abfallflanken
der Radarantenne (1) gegebenen Zielbeleuchtungs- 35 können vor allem bei der nicht stetigen Umschaltung
zeit (ZT) die Wichtungskoeffizienten verändert sind. bzw. Änderung der Richtcharakteristik einer Radar-
4. Puls-Doppler-Radarempfänger nach einem antenne auftreten. Daneben besteht auch die Möglichder
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- keit, daß bei sehr schnell rotierenden Radarantennen
zeichnet, daß die Wichtungskoeffizienten in Ab- mit seh«- schmaler Strahlungskeulc die Umhüllende
hängigkeit von der räumlichen Ausrichtung der 40 der einzelnen Echoimpulse bei einem Festziel sehr steil
Richtcharakteristik (2,3) der Radarantenne (1) ge- ansteigen kann.
ändert sind. Aus der deutschen Auslegeschrift 12 85 578 ist es
5. Puls-Doppler-Radarempfänger nach einem bekannt, Echoimpulse mit steiler Anstiegs- und/oder
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- Abfallflanke vor dem Eingang des Bewegtzeichenzeichnet,
daß für verschiedene Zielbeleuchtungs- 45 filters einer Wichtung mit verschiedenen Wichtungszeiten
(ZT) bzw. Ausrichtungen der Radaran- koeffizienten zu unterwerfen, um diese steilen Flanken
tenne (1) verschiedene Koeffizientensätze zur Ver- abzuschwächen.
fügung gestellt werden, die in getrennten Speichern Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, den
vorhanden sind und deren Umschaltung synchron Aufwand für die Speicherung der Wichtungskoeffi-
mit der Antennenumschaltung erfolgt. 5" zienten möglichst klein zu halten. Gemäß der Erfin-
6. Puls-Doppler-Radarempfänger nach einem dung wird dies dadurch erreicht, daß nur der Anfangsder
vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- wichtungskoeffizient mit seinem vollen Wert, dagegen
zeichnet, daß ein Rechner (14) vorgesehen ist, von den folgenden Wichtungskoeffizienten jeweils nur
welcher in Abhängigkeit von verschiedenen Ziel- die Differenzwerte aufeinanderfolgender Wichtungsbeleuchtungszeiten
bzw. verschiedenen räumlichen 55 koeffizienten gespeichert sind, und daß diese Differenz-Ausrichtungen
der Richtcharakteristik (2, 3) nach werte für die Erzeugung der vollen Wichtungskoeffivorgegebenen
Wichtungsfunktionen die Wich- zienten jeweils in einer Bereitstellungsstufe aufeinandertungskoeffizienten
jeweils neu berechnet und zur folgend addiert bzw. subtrahiert werden.
Verarbeitung bereitstellt. Die Erfindung sowie Weiterbildungen der Erfindung
Verarbeitung bereitstellt. Die Erfindung sowie Weiterbildungen der Erfindung
7. Puls-Doppler-Radarempfänger nach einem 60 sind an Hand von Zeichnungen näher erläutert,
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- Es zeigt
der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekenn- Es zeigt
zeichnet, daß eine Einrichtung (4) zur Steuerung F i g. 1 ein Impuls-Zeitdiagramm von Echoim-
der Richtcharakteristik (2, 3) der Radarantenne (1) pulsen vor der Wichtung,
vorgesehen ist, die gleichzeitig die Steuerung der F i g. 2 ein Impuls-Zeitdiagramm von Echoim-Wichtungskoeffizienten
bzw. der hierfür vorge- 65 pulsen nach der Wichtung,
sehenen Speicher (13) oder Rechner (14) über- F i g. 3 das Blockschaltbild eines Radargerätes mit
nimmt. Wichtung der Empfangssignale als Ausführungsbeispiel der Erfindung.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712166591 DE2166591C3 (de) | 1971-11-29 | Puls-Doppler-Radarempfanger mit Wichtung der Echoimpulse vor dem Bewegtzeichenfilter |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE19712159105 DE2159105C3 (de) | 1971-11-29 | 1971-11-29 | Puls-Doppler-Radarempfanger mit Wichtung vor einem Digital-Bewegtzeichenfilter |
DE19712166591 DE2166591C3 (de) | 1971-11-29 | Puls-Doppler-Radarempfanger mit Wichtung der Echoimpulse vor dem Bewegtzeichenfilter |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
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DE2166591A1 DE2166591A1 (de) | 1974-11-28 |
DE2166591B2 DE2166591B2 (de) | 1975-06-19 |
DE2166591C3 true DE2166591C3 (de) | 1976-02-05 |
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