JP2600611B2 - スペクトル低減装置 - Google Patents

スペクトル低減装置

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JP2600611B2
JP2600611B2 JP6137714A JP13771494A JP2600611B2 JP 2600611 B2 JP2600611 B2 JP 2600611B2 JP 6137714 A JP6137714 A JP 6137714A JP 13771494 A JP13771494 A JP 13771494A JP 2600611 B2 JP2600611 B2 JP 2600611B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、航空機に搭載した機上
装置(インタロゲータ)が地上装置(トランスポンダ)
の応答パルスを受信して距離測定を行うDME/P(Pre
cision Distance Measuring Equipment)に利用し、トラ
ンスポンダからの応答パルスのピーク振幅に対するスペ
クトルローブを低減するスペクトル低減装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、航空機の着陸援助システムである
MLS(Microwave Landing Sys
tem)には距離測定を行うDME/Pがサブシステム
として用いられている。このDME/Pのトランスポン
ダがインタロゲータに送信する送信パルス(応答パル
ス)の波形はパルス到着時刻測定の高精度化と、一般的
に用いられているDMEとの互換性を得るため、立ち上
がり(前縁)が急峻であり、また、立ち下がり(後縁)
が緩やかになっている。すなわち、パルスの前部がCO
S関数で立ち上がり、また、パルスの後半がCOS二乗
関数で立ち下がる波形となっている。
【0003】この急峻なパルスをトランスボンダから送
信し、インタロゲータにおいて受信する際に、多重電波
伝播(マルチパス)の電波(パルス)が到来する前に、
返送時間を検出して、航空機と地上装置(トランスポン
ダ)との間の距離を高精度に測定している。このインタ
ロゲータから送信する急峻な送信パルスは、RF(高周
波)信号に振幅変調を施して得られる。
【0004】この変調装置は、アナログ方式の場合、例
えば、特開昭57ー564号公報及び米国特許出願19
8300号に示されるように、予め定めた振幅値にパル
ス幅を一定に保持するようしている。
【0005】図5は、この従来のアナログ変調回路の構
成例を示すブロックである。図5において、方向性結合
器111は送信パルス信号S112の一部を、検出端か
ら取り出し、検波器113が検波を行う。この検波され
たパイロット信号S114がパルス幅電圧変換器126
に入力され、ここで予め定めた相対振幅値(例えば、ピ
ーク振幅を100%として、85%と15%のパルス
幅)のパルス幅に比例した電圧である85%パルス幅電
圧S127と、15%パルス幅電圧S128をそれぞれ
作動増幅器121,122の一端に出力する。
【0006】ここで目標値発生器120から85%と1
5%のパルス幅の、制御目標値(しきい値)である85
%パルス幅目標電圧S134と、15%パルス幅目標電
圧S135とを発生して、それぞれ作動増幅器121,
122の他端に出力する。
【0007】この作動増幅器121,122は個別にフ
イードバックループで動作し、作動増幅器121からの
85%パルス幅誤差信号S129を変調波発生器123
に出力し、この変調波発生器123で振幅を制御した変
調波信号S131を加算器125に出力する。また、作
動増幅器122からの15%パルス幅誤差信号S130
をペデスタル発生器124に出力し、このペデスタル発
生器124で振幅を制御したペデスタル信号S132を
加算器125に出力する。加算器125は変調波信号S
131とペデスタル信号S132とを加算した合成変調
波信号S133を変調器109に出力する。 ここで入
力RF信号S108を合成変調信号S133で振幅変調
し、増幅器110はC級増幅を行って、入力RF信号S
108のペデスタル部が、その非直線性のために削られ
る。すなわち、パイロット信号S114に示すように所
望の送信パルス信号S112として出力される。この場
合、変調トリガS100が、変調波発生器123及びペ
デスタル発生器124に入力されることによって動作を
開始する。
【0008】図6は、従来のデジタル変調回路の構成例
を示すブロックである。図6において、方向性結合器1
11は送信パルス信号S112の一部を、検出端から取
り出し、検波器113が検波を行う。この検波されたパ
イロット信号S114がA/D変換器115に入力さ
れ、ここでデジタル信号に変換されてメモリ116で記
憶される。メモリ116はアドレス制御回路101が発
生するアドレス信号S117によって、パイロット信号
S114が読みだされ、比較器103に入力される。比
較器103はメモリ116からのデータと基準波形メモ
リ102からの基準波形信号とを比較し、その差分をデ
ジタル波形発生器119の加算器104に入力する。
【0009】加算器104では、変調波形メモリ105
から読みだしたデータと、比較器103の出力とを加算
し、次回の変調波形として変調波形メモリ105に入力
する。変調波形メモリ105からは、アドレス制御回路
101から入力されるアドレス信号S117によって記
憶データが読みだされ、D/A変換器106に入力され
る。ここでアナログ信号に変換して、変調器109に出
力する。この変調器109で、入力RF信号S108に
合成変調信号S133で振幅変調を施し、増幅器110
がC級増幅を行って、入力RF信号S108のペデスタ
ル部が、その非直線性のために削られ、パイロット信号
S114に示すように所望の送信パルス信号S112と
して出力される。この場合、変調トリガS100が、ア
ドレス制御回路101に入力されることによって動作を
開始する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来例の変
調回路の前者のアナログ処理例では、各レベルのパルス
幅に基づいて波形制御を行っているため、図7(a)に
示すパイロット信号S114に対して、図7(b)に示
すようにパイロット信号S114がパルス幅を保持した
まま波形のカーブが変形する歪みが発生して、波形が劣
化する。この劣化はフィードバックによる修正ができな
い。すなわち、要求される送信パルス波形であるパルス
の前部がCOS関数で立ち上がり、また、パルスの後半
がCOS二乗関数で立ち下がる波形に形成できず、パル
ス到着時刻測定の高精度と、一般的に用いられているD
MEとの互換性が得られない。
【0011】後者のデジタル処理例では、このアナログ
処理例のような問題が発生しないものの、フィードバッ
ク制御の安定化のために、制御誤差の不感領域がある。
この不感領域は、送信パルス信号S112のランダムな
出力変動によって、フィードバックループがハンチング
などの不安定状態に陥ることを阻止するためのものであ
り、この領域の大きさは、ランダムな変動量に対応して
決定される。DME/Pのトランスポンダ(地上装置)
では、この不感領域値が通常、ピーク振幅の数%から1
0%に達しており、ここで本発明が解決しようとする
0.1%(ピーク振幅に対して−30dB)のレベルの
スペクトル低減が出来ない。
【0012】本発明では、このような従来の課題を解決
するものであり、スペクトルローブが低減して送信パル
スの出力が増加し、DME/Pのインタロゲータ(機上
装置)での受信S/Nが向上して正確な距離測定の信号
処理が可能になって、その距離測定の精度を向上できる
スペクトル低減装置の提供を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項1記載の発明は、DME/Pにおける機上装
置からの質問パルスに対して、地上装置の変調装置が、
高周波入力信号を振幅変調した規定波形の応答パルスを
送信する際に、規定帯域のスペクトラムローブの低減か
つ離散を行うスペクトル低減装置にあって、変調トリガ
を遅延させる遅延手段と、予め補正波形を記憶する補正
波形記憶手段と、遅延手段からの変調トリガに基づいた
周波数の読み出しクロック信号を補正波形記憶手段に出
力する周波数可変クロック発生手段と、周波数可変クロ
ック発生手段からの読み出しクロック信号で補正波形記
憶手段から読みだしたデータをアナログ信号に変換する
D/A変換手段と、D/A変換手段からのアナログ信号
の振幅を調整する分圧手段とを有し、高周波入力信号を
振幅変調を行う際の変調信号に、周波数、位相及び振幅
を可変した補正信号を波形後半部分に加算して規定帯域
内に含まれるスペクトラムローブを低減かつ離散する構
成としている。
【0014】請求項2記載の発明は、DME/Pにおけ
る機上装置からの質問パルスに対して、地上装置の変調
装置が、高周波入力信号を振幅変調した規定波形の応答
パルスを送信する際に、規定帯域のスペクトラムローブ
の低減かつ離散を行うスペクトル低減装置にあって、変
調トリガを予め設定した遅延量で遅延する遅延手段と、
変調トリガに同期して、予め設定した発振周波数の正弦
波信号を出力する同期発振手段と、変調トリガに基づい
た窓関数信号を発生する窓関数発生手段と、同期発振手
段からの正弦波信号と窓関数発生手段からの窓関数信号
との変調を行ってスペクトラムローブのレベルに調整し
た補正信号を出力する変調手段と、変調手段からの補正
信号のレベルを調整して出力する分圧手段とを有し、高
周波入力信号を振幅変調を行う際の変調信号に、周波
数、位相及び振幅を可変した補正信号を波形後半部分に
加算して規定帯域内に含まれるスペクトラムローブを低
減かつ離散する構成である。
【0015】請求項3記載のスペクトル低減装置は、窓
関数発生手段が、変調トリガの入力によってゲート信号
を発生するゲート信号発生回路と このゲート信号発生
回路からのゲート信号の波形の前縁、後縁を滑らかに生
成した窓関数信号を変調手段に送出するローパスフィル
タとを備える構成である。
【0016】
【作用】このような構成により、請求項1記載のスペク
トル低減装置は、遅延した変調トリガに基づいた周波数
のクロック信号によって、補正波形記憶手段からデータ
を読みだし、このアナログ信号の補正信号、すなわち、
周波数、位相及び振幅を可変した補正信号を、高周波入
力信号を振幅変調を行う際の変調信号の波形後半部分に
加算して、規定帯域内に含まれるスペクトラムローブを
低減かつ離散させている。
【0017】請求項2,3記載のスペクトル低減装置
は、変調トリガを予め設定した遅延量で遅延し、この変
調トリガに同期して、予め設定した発振周波数の正弦波
信号と変調トリガに基づいた窓関数信号との変調を行っ
ている。このスペクトラムローブのレベルに調整した補
正信号、すなわち、周波数、位相及び振幅を可変した補
正信号を、高周波入力信号を振幅変調を行う際の変調信
号の波形後半部分に加算して、規定帯域内に含まれるス
ペクトラムローブを低減かつ離散させている。したがっ
て、スペクトルローブが低減して送信パルスの出力が増
加し、DME/Pのインタロゲータ(機上装置)での受
信S/N比が向上する。この受信S/N比の向上で、そ
のノイズによる距離測定の誤った信号処理がなくなる。
【0018】
【実施例】以下、本発明のスペクトル低減装置の実施例
を図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の図面及
び文章中にあって従前の図6と同様の構成要素には同一
の符号を付した。
【0019】図1は本発明のスペクトル低減装置を備え
るデジタル変調回路の構成を示すブロック図である。図
1において、このデジタル変調回路には、アドレス信号
S117を発生するアドレス制御回路101と、基準波
形信号を送出する基準波形メモリ102とが設けられて
いる。さらに、基準波形メモリ102からの基準波形信
号とパイロット信号S114との差分をアドレス信号S
117に基づいて得る比較器103とが設けられてい
る。さらに、比較器103からの差分の信号と、次段の
変調波形メモリ105から読みだしたデータとを加算す
る加算器104と、加算器104からのデータを次回の
変調波形として記憶するとともに、アドレス制御回路1
01から入力されるアドレス信号S117によって記憶
データが読みだされる変調波形メモリ105と、D/A
変換器106とを有するデジタル波形発生器119とが
設けられている。
【0020】また、このデジタル変調回路には、入力R
F信号S108を合成変調信号S133で振幅変調を施
す変調器109と、C級増幅を行って入力RF信号S1
08のペデスタル部を、その非直線性で削除して所望の
波形の送信パルス信号S112を出力する増幅器110
とが設けられている。また、送信パルス信号S112の
一部を検出端から取り出す方向性結合器111と、方向
性結合器111からの送信パルス信号S112を検波す
る検波器113とを有している。さらに、この検波され
たパイロット信号S114をデジタル信号変換するA/
D変換器115と、このデジタル信号のパイロット信号
S114を記憶し、かつ、アドレス制御回路101から
のアドレス信号S117によって読みだされるメモリ1
16とが設けられている。
【0021】さらに、このデジタル変調回路には、スペ
クトル低減回路136が設けられており、この回路には
変調トリガS100を予め設定した遅延量で遅延する遅
延回路141と、発振周波数を可変したクロック信号を
出力する周波数可変クロック発生回路142とが設けら
れている。さらに、予め補正波形を記憶した補正波形メ
モリ143と、D/A変換器144と、このD/A変換
器144からの補正信号レベルを減衰する分圧器145
とが設けられている。また、分圧器145からの補正信
号と、デジタル波形発生器119からの変調信号とを加
算した合成変調信号S133を変調器109に出力する
加算器107が設けられている。
【0022】次に、この実施例の動作について説明す
る。
【0023】図2は、この第1実施例の動作における処
理信号と、そのタイミングを示すタイミングチャートで
ある。図1及び図2において、増幅器110、方向性結
合器111からデジタル波形発生器119までの動作は
従前の動作と同様である。すなわち、方向性結合器11
1は送信パルス信号S112の一部を、検出端から取り
出し、検波器113が検波を行う。この検波されたパイ
ロット信号S114がA/D変換器115に入力され、
ここでデジタル信号に変換されてメモリ116で記憶さ
れる。メモリ116はアドレス制御回路101が発生す
るアドレス信号S117によって、パイロット信号S1
14が読みだされて、比較器103に入力される。
【0024】比較器103はメモリ116からのデータ
と基準波形メモリ102からの基準波形信号とを比較
し、その差分を加算器104に入力する。加算器104
では、変調波形メモリ105から読みだしたデータと、
比較器103の出力とを加算し、次回の変調波形として
変調波形メモリ105に入力される。変調波形メモリ1
05からは、アドレス制御回路101から入力されるア
ドレス信号S117によって記憶データが読みだされ、
D/A変換器106に入力される。ここでアナログ信号
に変換して加算器107に出力される。
【0025】一方、図2(a)に示す変調トリガS10
0がスペクトル低減回路136の遅延回路141に入力
され、ここで変調トリガS100に設定した図2中に示
す遅延量dtを施し、周波数可変クロック発生回路14
2に出力する。周波数可変クロック発生回路142は設
定周波数で発振して、このクロック信号を補正波形メモ
リ143に出力する。この補正波形メモリ143には、
図2(f)に示す補正信号S12aの波形が記憶されて
おり、この補正信号S12aは、図2(d)に示す窓関
数信号S10によって図2(e)に示す正弦波信号S1
1を振幅変調した波形と同一である。補正信号S12a
がD/A変換器144に入力されてアナログ信号に変換
されて分圧器145に入力される。分圧器145では補
正信号S12aを減衰させてレベルを低減し、スペクト
ラムローブのレベルに調整される。この調整した補正信
号S12bが加算器107に入力される。
【0026】加算器107では、この補正信号S12b
とデジタル波形発生器119からの変調信号とを加算
し、この加算した信号が変調器109に入力される。こ
こで入力RF信号S108に合成変調信号S133で振
幅変調を施し、増幅器110はC級増幅を行った送信パ
ルス信号S112が出力される。この場合の送信パルス
信号S112には、微小な−30dB以下のリップルが
重畳されているのみである。すなわち、従前のデジタル
変調回路をもって説明のように、フィードバックループ
では不感領域があり、ピーク振幅に対して、この実施例
では−30dBレベルでの制御を行わないため、重畳し
た−30dBのリップルが、フィードバックループに影
響を与えなくなる。
【0027】図3は、第2実施例のスペクトル低減回路
136の構成を示すブロック図である。図3において、
このスペクトル低減回路136には変調トリガS100
を予め設定した遅延量で遅延する遅延回路141と、変
調トリガS100に同期して、予め設定した発振周波数
の正弦波信号を出力する同期発振器147とが設けられ
ている。さらに、変調トリガS100によって図2
(d)に示した窓関数信号S10を発生し、ローパスフ
ィルタ148a、ゲート信号発生器148bとからなる
窓関数発生器148と、窓関数信号S10と発振周波数
信号との変調を行ってスペクトラムローブのレベルに調
整した補正信号S12bを出力する変調器149と、変
調器149からの補正信号S12aを減衰して出力する
分圧器145とが設けられている。
【0028】次に、この第2実施例の動作について説明
する。
【0029】図2及び図3において、ここではスペクト
ル低減回路136のみの動作を説明する。この他の動作
は図1及び図2に示した第1実施例の動作と同様であ
る。まず、遅延回路141で遅延した変調トリガS10
0が同期発振器147に入力され、この同期発振器14
7から図2(e)に示す正弦波信号S11を発振して変
調器149に出力する。また、遅延回路141で遅延し
た変調トリガS100が窓関数発生器148のゲート信
号発生器148bに入力される。
【0030】このゲート信号発生器148bから、図3
(c)に示すゲート信号S16がローパスフィルタ14
8aに入力されて、波形の前縁、後縁が滑らかな図2
(d)に示す窓関数信号S10が変調器149に入力さ
れる。変調器149では、窓関数信号S10によって正
弦波信号S11を振幅変調した補正信号12aを生成す
る。この補正信号12aが分圧器145で減衰され、そ
の補正信号12bが図1中の加算器107に出力され
る。
【0031】次に、第1及び第2実施例の動作における
スペクトルローブの低減について説明する。
【0032】図4は、スペクトルローブの低減の説明の
ための図である。図4(a)は通常のパイロット信号1
14aを示し、図4(b)は通常のパイロット信号11
4aに対するスペクトラムを示す。また、図4(c)は
補正したパイロット信号114bを示し、図4(d)は
補正したパイロット信号114bに対するスペクトラム
を示す。この場合のDME/Pに対するスペクトル規定
17は、中心周波数f0から0.8MHzの周波数で離同
調した周波数を中心として、0.5MHz帯域で規定され
る。この規定範囲の実効輻射電力(ERP)が200m
W以下の必要がある。したがって、送信パルスのピーク
実効複写電力を200Wに設定すると、この規定は−3
0dBのレベルに相当する。
【0033】図4(b)に示すスペクトル中の斜線部分
のローブ18は、この−30dBに達しておらず、この
ローブのためにスペクトル規定を満足できない。ここで
図2に示す遅延量dtを変化させて、0.6MHZの位相
を調整し、ローブ18と逆位相にすれば、ローブ18が
減少する。図4(c)に低減したスペクトルを示す。ロ
ーブ18のエネルギーは、より高い周波数と、低い周波
数に分散されて結果的にDME/Pに対するスペクトル
規定17を満足する。図4(d)の補正したパイロット
信号114bの後半に0.6MHZの微妙なリップルが重
畳されるが、このパイロット信号114bの前半は図4
(a)に示す通常のパイロット信号114aと同一であ
り、特に問題とならない。
【0034】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、請求項
1記載のスペクトル低減装置によれば、遅延した変調ト
リガに基づいた周波数のクロック信号によって、データ
を読みだしている。この周波数、位相及び振幅を可変し
た補正信号を、高周波入力信号を振幅変調を行う際の変
調信号の波形後半部分に加算して、規定帯域内に含まれ
るスペクトラムローブを低減かつ離散させている。
【0035】請求項2,3記載のスペクトル低減装置に
よれば、変調トリガを予め設定した遅延量で遅延し、こ
の変調トリガに同期して、予め設定した発振周波数の正
弦波信号と変調トリガに基づいた窓関数信号との変調を
行っている。すなわち、スペクトラムローブのレベルに
調整した補正信号、すなわち、周波数、位相及び振幅を
可変した補正信号を、高周波入力信号を振幅変調を行う
際の変調信号の波形後半部分に加算して、規定帯域内に
含まれるスペクトラムローブを低減かつ離散させてい
る。
【0036】したがって、スペクトルローブが低減して
送信パルスの出力が増加して、DME/Pのインタロゲ
ータ(機上装置)での受信S/N比が向上し、この受信
S/N比の向上で、そのノイズによる距離測定の誤った
信号処理がなくなり、その距離測定精度が向上するとい
う効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のスペクトル低減装置の第1実施例にお
ける構成を示すブロック図である。
【図2】この第1実施例の動作における処理信号と、そ
のタイミングを示すタイミングチャートである。
【図3】第2実施例のスペクトル低減回路の構成を示す
ブロック図である。
【図4】(a)は通常のパイロットを示す図である。
(b)は通常のパイロット信号に対するスペクトラムを
示す図である。(c)は補正したパイロット信号を示す
図である。(d)は補正したパイロット信号に対するス
ペクトラムを示す図である。
【図5】従来のアナログ変調回路の構成例を示すブロッ
ク図である。
【図6】従来のデジタル変調回路の構成例を示すブロッ
ク図である。
【図7】(a)はアナログ変調回路で処理するパイロッ
ト信号を示す図である。(b)はアナログ変調回路で処
理して、その波形が歪んだパイロット信号を示す図であ
る。
【符号の説明】
101 アドレス制御回路 102 基準波形メモリ 103 比較器 105 変調波形メモリ 104,107 加算器 109,149 変調器 110 増幅器 111 方向性結合器 113 検波器 116 メモリ 119 デジタル波形発生器 136 スペクトル低減回路 141 遅延回路 142 周波数可変クロック発生回路 143 補正波形メモリ 147 同期発振器 148a ローパスフィルタ 148b ゲート信号発生器 148 窓関数発生器 145 分圧器

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 DME/Pにおける機上装置からの質問
    パルスに対して、地上装置の変調装置が、高周波入力信
    号を振幅変調した規定波形の応答パルスを送信する際
    に、規定帯域のスペクトラムローブの低減かつ離散を行
    うスペクトル低減装置にあって、変調トリガを遅延させ
    る遅延手段と、予め補正波形を記憶する補正波形記憶手
    段と、前記遅延手段からの変調トリガに基づいた周波数
    の読み出しクロック信号を前記補正波形記憶手段に出力
    する周波数可変クロック発生手段と、前記周波数可変ク
    ロック発生手段からの読み出しクロック信号で補正波形
    記憶手段から読みだしたデータをアナログ信号に変換す
    るD/A変換手段と、前記D/A変換手段からのアナロ
    グ信号の振幅を調整する分圧手段とを有し、高周波入力
    信号を振幅変調を行う際の変調信号に、周波数、位相及
    び振幅を可変した補正信号を波形後半部分に加算して規
    定帯域内に含まれるスペクトラムローブを低減かつ離散
    することを特徴とするスペクトル低減装置。
  2. 【請求項2】 DME/Pにおける機上装置からの質問
    パルスに対して、地上装置の変調装置が、高周波入力信
    号を振幅変調した規定波形の応答パルスを送信する際
    に、規定帯域のスペクトラムローブの低減かつ離散を行
    うスペクトル低減装置にあって、変調トリガを予め設定
    した遅延量で遅延する遅延手段と、前記変調トリガに同
    期して、予め設定した発振周波数の正弦波信号を出力す
    る同期発振手段と、変調トリガに基づいた窓関数信号を
    発生する窓関数発生手段と、前記同期発振手段からの正
    弦波信号と前記窓関数発生手段からの窓関数信号との変
    調を行ってスペクトラムローブのレベルに調整した補正
    信号を出力する変調手段と、前記変調手段からの補正信
    号のレベルを調整して出力する分圧手段とを有し、高周
    波入力信号を振幅変調を行う際の変調信号に、周波数、
    位相及び振幅を可変した補正信号を波形後半部分に加算
    して規定帯域内に含まれるスペクトラムローブを低減か
    つ離散することを特徴とするスペクトル低減装置。
  3. 【請求項3】 前記窓関数発生手段が、変調トリガの入
    力によってゲート信号を発生するゲート信号発生回路と
    このゲート信号発生回路からのゲート信号の波形の前
    縁、後縁を滑らかに生成した窓関数信号を変調手段に送
    出するローパスフィルタとを備えることを特徴とする請
    求項2記載のスペクトル低減装置。
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