JP2014174102A - Radar device and target detection method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、目標の周波数と送信信号又は受信信号の繰り返し周波数に応じて、複数の素子アンテナの励振振幅及び位相を変化させて、目標の検出を行うレーダ装置及び目標検出方法に関するものである。 The present invention relates to a radar apparatus and a target detection method for detecting a target by changing excitation amplitudes and phases of a plurality of element antennas according to a target frequency and a repetition frequency of a transmission signal or a reception signal.
レーダ装置では、アンテナのサイドローブ領域から入射されるクラッタの影響を除去するために、低サイドローブ化が求められる。アンテナで低サイドローブ化を実現するには振幅制御が必要となるが、振幅の分解能や振幅比が大きくなるなど実現は容易でない。そこで、振幅制御が不要で低サイドローブ化を実現できる時間変調アレーアンテナがある。時間変調アレーアンテナは、開口分布を時分割で変化させ、時間積分により低サイドローブ化を実現する。時間変調アレーアンテナは、例えば、以下の非特許文献１や非特許文献２に開示されている。
Radar devices are required to have low side lobes in order to eliminate the influence of clutter incident from the side lobe region of the antenna. Amplitude control is required to realize a low sidelobe with an antenna, but it is not easy to realize such as an increase in amplitude resolution and amplitude ratio. Thus, there is a time-modulated array antenna that does not require amplitude control and can realize low side lobe. The time modulation array antenna changes the aperture distribution in a time-sharing manner and realizes low side lobe by time integration. The time modulation array antenna is disclosed in, for example, Non-Patent
図２７は非特許文献２に開示されている時間変調アレーアンテナを適用した従来のレーダ装置の構成を示す図である。以下、図２７を用いて従来のレーダ装置の動作を説明する。
まず、演算装置１１８は、低サイドローブ化を実現する所望の励振分布を設定する。そして、演算装置１１８は、所望の励振分布から２つの振幅分布と位相分布を求め、第１振幅位相設定装置１１７−１及び第２振幅位相設定装置１１７−２にそれぞれ設定する。ここで、２つの振幅分布は等しく、２つの位相分布は共役の関係にある。
FIG. 27 is a diagram showing a configuration of a conventional radar apparatus to which the time modulation array antenna disclosed in Non-Patent
First, the
次に、信号生成器１０１は送信する信号（送信信号）を生成する。ここでは、例えば矩形波状の送信信号を一定区間で送信するパルス信号とする。
次に、送信機１０２は、信号生成器１０１により生成された送信信号を送受切換器（ＳＷ）１０３に出力する。この際、送受切換器１０３は、出力先を電力分配／合成器１０４に切り換え、送信機１０２からの送信信号を電力分配／合成器１０４に出力する。
Next, the
Next, the
次に、電力分配／合成器１０４は送信信号（電力）を分配し、位相調整手段１０５−１〜１０５−Ｎ及び振幅調整手段１０６−１〜１０６−Ｎは位相量及び振幅量を与える。ここでは等振幅、等位相となる値とする。その後、この送信信号は、スイッチ（ＳＷ）１０７−１〜１０７−Ｎを介して増幅器１０８−１〜１０８−Ｎに出力される。
次に、増幅器１０８−１〜１０８−Ｎは、送信信号を増幅し、送受切換器（ＳＷ）１０９−１〜１０９−Ｎを介して素子アンテナ１１０−１〜１１０−Ｎに出力する。
そして、素子アンテナ１１０−１〜１１０−Ｎは、この送信信号を空間に放射する。
Next, the power distributor / combiner 104 distributes the transmission signal (power), and the phase adjusting means 105-1 to 105-N and the amplitude adjusting means 106-1 to 106-N give the phase amount and the amplitude amount. Here, it is set to a value having equal amplitude and equal phase. Thereafter, this transmission signal is output to the amplifiers 108-1 to 108-N via the switches (SW) 107-1 to 107-N.
Next, the amplifiers 108-1 to 108-N amplify the transmission signal and output it to the element antennas 110-1 to 110-N via the transmission / reception switchers (SW) 109-1 to 109-N.
The element antennas 110-1 to 110-N radiate this transmission signal to space.
次に、素子アンテナ１１０−１〜１１０−Ｎは、目標により反射された信号を受信信号として受信し、送受切換器１０９−１〜１０９−Ｎを介して増幅器１１１−１〜１１１−Ｎに出力する。
次に、増幅器１１１−１〜１１１−Ｎは、この受信信号を増幅し、スイッチ１０７−１〜１０７−Ｎを介して振幅調整手段１０６−１〜１０６−Ｎに出力する。
Next, the element antennas 110-1 to 110-N receive the signals reflected by the target as reception signals and output them to the amplifiers 111-1 to 111-N via the duplexers 109-1 to 109-N. To do.
Next, the amplifiers 111-1 to 111 -N amplify the received signals and output the amplified signals to the amplitude adjusting units 106-1 to 106 -N via the switches 107-1 to 107 -N.
次に、切換器１１９は、振幅調整手段第１０６−１〜１０６−Ｎ及び位相調整手段１０５−１〜１０５−Ｎを制御する装置として、第１振幅位相設定装置１１７−１を選択する。そして、第１振幅位相設定装置１１７−１は、振幅調整手段１０６−１〜１０６−Ｎ及び位相調整手段１０５−１〜１０５−Ｎの振幅量及び位相量を制御する。
次に、振幅調整手段１０６−１〜１０６−Ｎ及び位相調整手段１０５−１〜１０５−Ｎは、増幅器１１１−１〜１１１−Ｎから出力された受信信号の振幅及び位相を変化させる。この信号は、電力分配／合成器１０４に出力される。
Next, the
Next, the amplitude adjusting units 106-1 to 106-N and the phase adjusting units 105-1 to 105-N change the amplitudes and phases of the reception signals output from the amplifiers 111-1 to 111-N. This signal is output to the power distributor / combiner 104.
次に、電力分配／合成器１０４は、この受信信号を合成し、送受切換器１０３を介して受信機１１２に出力する。
次に、受信機１１２はこの受信信号をＡＤＣ（Ａｎａｌｏｇ ｔｏ Ｄｉｇｉｔａｌ Ｃｏｎｖｅｒｔｅｒ）１１３に出力し、ＡＤＣ１１３は受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換して、記憶装置１１４に記憶させる。
Next, the power distributor /
Next, the
次に、上記と同様の手順で、素子アンテナ１１０−１〜１１０−Ｎから送信信号を送信して、目標により反射された信号を受信信号として受信し、増幅器１１１−１〜１１１−Ｎで増幅して振幅調整手段１０６−１〜１０６−Ｎに出力する。
次に、切換器１１９は、振幅調整手段第１０６−１〜１０６−Ｎ及び位相調整手段１０５−１〜１０５−Ｎを制御する装置として、第２振幅位相設定装置１１７−２を選択する。そして、第２振幅位相設定装置１１７−２は、振幅調整手段１０６−１〜１０６−Ｎ及び位相調整手段１０５−１〜１０５−Ｎの振幅量及び位相量を制御する。
Next, in the same procedure as described above, the transmission signals are transmitted from the element antennas 110-1 to 110-N, the signals reflected by the target are received as reception signals, and are amplified by the amplifiers 111-1 to 111-N. And output to the amplitude adjusting means 106-1 to 106-N.
Next, the
次に、振幅調整手段１０６−１〜１０６−Ｎ及び位相調整手段１０５−１〜１０５−Ｎは、増幅器１１１−１〜１１１−Ｎから出力された受信信号の振幅及び位相を変化させる。この信号は、電力分配／合成器１０４に出力される。
次に、電力分配／合成器１０４は、この受信信号を合成し、送受切換器１０３を介して受信機１１２に出力する。次に、受信機１１２はこの受信信号をＡＤＣ１１３に出力し、ＡＤＣ１１３は受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換して、記憶装置１１４に記憶させる。
Next, the amplitude adjusting units 106-1 to 106-N and the phase adjusting units 105-1 to 105-N change the amplitudes and phases of the reception signals output from the amplifiers 111-1 to 111-N. This signal is output to the power distributor / combiner 104.
Next, the power distributor /
その後、上記の送受信動作を繰り返す。そして、必要な信号数が得られると、周波数変換装置１１５は、記憶装置１１４に記憶された受信信号を周波数領域に変換する。
そして、検出器１１６は、この周波数変換結果に基づいて目標を検出する。
Thereafter, the above transmission / reception operation is repeated. When the necessary number of signals is obtained, the
The detector 116 detects a target based on the frequency conversion result.
図２８に検出器１１６で得られるデータの一例を示す。図２８はパルス繰り返し周波数（送信信号又は受信信号の繰り返し周波数）を２０ｋＨｚ、パルス数を２００、クラッタの周波数を０．８ｋＨｚ、目標の周波数を４ｋＨｚとした場合の結果である。ここで、目標は０ｄｅｇ．方向から、クラッタは１８ｄｅｇ．方向から来ることを想定した。図２８の横軸は周波数を表し、縦軸は電力を表している。
図２８から、クラッタ電力より目標の電力が大きく、クラッタを抑圧できていることがわかる。しかしながら、開口分布を時分割で切り換えることで、信号の繰り返し周期が長くなってしまったため、虚像が発生している。そして、目標からの電力より虚像の電力が大きくなっているので両者を区別することができず、目標の検出ができなくなっている。
FIG. 28 shows an example of data obtained by the detector 116. FIG. 28 shows the results when the pulse repetition frequency (repetition frequency of the transmission signal or reception signal) is 20 kHz, the number of pulses is 200, the clutter frequency is 0.8 kHz, and the target frequency is 4 kHz. Here, the target is 0 deg. From the direction, the clutter is 18 deg. Assuming coming from the direction. In FIG. 28, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents power.
FIG. 28 shows that the target power is larger than the clutter power and the clutter can be suppressed. However, by switching the aperture distribution in a time-division manner, the signal repetition period becomes longer, and thus a virtual image is generated. And since the electric power of a virtual image is larger than the electric power from a target, both cannot be distinguished and the target cannot be detected.
従来のレーダ装置は以上のように構成されており、開口分布を時分割で切り換えることでアンテナの低サイドローブ化を実現しクラッタを抑圧できる。しかしながら、開口分布を時分割で切り換えることで、信号の繰り返し周期が長くなってしまうため虚像が発生し、目標を検出できなくなるという課題があった。 The conventional radar apparatus is configured as described above. By switching the aperture distribution in a time-sharing manner, the antenna can be reduced in side lobe and clutter can be suppressed. However, when the aperture distribution is switched in a time-division manner, the signal repetition cycle becomes long, so that a virtual image is generated and the target cannot be detected.
この発明は、上記のような課題を解決するためになされたもので、クラッタ及び虚像を抑制し、目標を検出できるレーダ装置及び目標検出方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a radar apparatus and a target detection method capable of detecting a target while suppressing clutter and a virtual image.
この発明に係るレーダ装置は、送信信号を送信する送信手段と、送信手段により送信された送信信号を分配する信号分配手段と、信号分配手段により分配された送信信号を空間に放射し、目標により反射された信号を受信信号として受信する複数の素子アンテナと、各素子アンテナにより受信された受信信号を合成する信号合成手段と、信号分配手段から各素子アンテナに出力される送信信号及び／又は当該各素子アンテナから信号合成手段に出力される受信信号の振幅を調整する複数の振幅調整手段と、信号分配手段から各素子アンテナに出力される送信信号及び／又は当該各素子アンテナから信号合成手段に出力される受信信号の位相を調整する複数の位相調整手段と、信号合成手段により合成された受信信号を周波数領域に変換する周波数変換手段と、周波数変換手段による周波数変換結果に基づいて、目標の周波数を検出する検出手段と、所定の振幅分布に従い各振幅調整手段の振幅量を制御する１つ以上の振幅分布設定手段、及び所定の位相分布に従い各位相調整手段の位相量を制御する１つ以上の位相分布設定手段を有する複数の振幅位相設定手段と、低サイドローブを実現する所望の励振分布から振幅分布及び位相分布を求め、振幅分布設定手段に対して当該振幅分布を設定し、位相分布設定手段に対して当該位相分布を設定する分布設定手段と、各振幅調整手段及び各位相調整手段を制御する振幅位相設定手段を順に切り換える切換手段とを備え、振幅位相設定手段は、各振幅調整手段及び各位相調整手段の制御を行う場合に、送信信号又は受信信号毎に、制御を行う振幅分布設定手段及び位相分布設定手段を変え、検出手段は、切換手段により切り換えられた振幅位相設定手段の振幅分布設定手段及び位相分布設定手段の数、及び送信信号又は受信信号の繰り返し周波数に応じて、目標の検出範囲を決定するものである。 A radar apparatus according to the present invention radiates a transmission signal distributed by a signal distribution means for transmitting a transmission signal, a signal distribution means for distributing a transmission signal transmitted by the transmission means, and a signal distribution means to a space, and according to a target. A plurality of element antennas that receive reflected signals as reception signals, a signal synthesis unit that synthesizes reception signals received by each element antenna, a transmission signal output from the signal distribution unit to each element antenna, and / or A plurality of amplitude adjusting means for adjusting the amplitude of the reception signal output from each element antenna to the signal combining means, a transmission signal output from the signal distributing means to each element antenna and / or a signal combining means from each element antenna. A plurality of phase adjusting means for adjusting the phase of the output received signal and a frequency for converting the received signal synthesized by the signal synthesizing means into the frequency domain. A number conversion means, a detection means for detecting a target frequency based on a frequency conversion result by the frequency conversion means, and one or more amplitude distribution setting means for controlling the amplitude amount of each amplitude adjustment means according to a predetermined amplitude distribution; And a plurality of amplitude phase setting means having one or more phase distribution setting means for controlling the phase amount of each phase adjusting means according to a predetermined phase distribution, and an amplitude distribution and a phase distribution from a desired excitation distribution for realizing a low side lobe. Distribution setting means for setting the amplitude distribution for the amplitude distribution setting means, setting the phase distribution for the phase distribution setting means, and amplitude phase setting for controlling each amplitude adjusting means and each phase adjusting means Switching means for sequentially switching the means, and the amplitude phase setting means controls each transmission signal or reception signal when controlling each amplitude adjustment means and each phase adjustment means. The amplitude distribution setting means and the phase distribution setting means are changed, and the detection means is set to the number of amplitude distribution setting means and phase distribution setting means of the amplitude phase setting means switched by the switching means, and the repetition frequency of the transmission signal or the reception signal. Accordingly, the target detection range is determined.
また、この発明に係るレーダ装置は、送信信号を送信する送信手段と、送信手段により送信された送信信号を分配する信号分配手段と、信号分配手段により分配された送信信号を空間に放射し、目標により反射された信号を受信信号として受信する複数の素子アンテナと、各素子アンテナにより受信された受信信号を合成する信号合成手段と、信号分配手段から各素子アンテナに出力される送信信号及び／又は当該各素子アンテナから信号合成手段に出力される受信信号の振幅を調整する複数の振幅調整手段と、信号分配手段から各素子アンテナに出力される送信信号及び／又は当該各素子アンテナから信号合成手段に出力される受信信号の位相を調整する複数の位相調整手段と、信号合成手段により合成された受信信号を周波数領域に変換する周波数変換手段と、周波数変換手段による周波数変換結果に基づいて、目標の周波数を検出する検出手段と、所定の振幅分布に従い各振幅調整手段の振幅量を制御する１つ以上の振幅分布設定手段、及び所定の位相分布に従い各位相調整手段の位相量を制御する１つ以上の位相分布設定手段を有する複数の振幅位相設定手段と、低サイドローブを実現する所望の励振分布から振幅分布及び位相分布を求め、振幅分布設定手段に対して当該振幅分布を設定し、位相分布設定手段に対して当該位相分布を設定する分布設定手段と、各振幅調整手段及び各位相調整手段を制御する振幅位相設定手段を切り換える切換手段と、検出手段により検出された目標の周波数、及び送信信号又は受信信号の繰り返し周波数に基づいて、切換手段を制御するモード制御手段とを備え、振幅位相設定手段は、各振幅調整手段及び各位相調整手段の制御を行う場合に、送信信号又は受信信号毎に、制御を行う振幅分布設定手段及び位相分布設定手段を変え、検出手段は、切換手段により切り換えられた振幅位相設定手段の振幅分布設定手段及び位相分布設定手段の数、及び繰り返し周波数に応じて、目標の検出範囲を決定するものである。 Further, the radar apparatus according to the present invention radiates the transmission signal distributed by the signal distribution means, the signal distribution means for distributing the transmission signal transmitted by the transmission means, the signal distribution means, to the space, A plurality of element antennas for receiving a signal reflected by a target as a received signal, a signal combining means for combining the received signals received by each element antenna, a transmission signal output from the signal distribution means to each element antenna, and / or Or a plurality of amplitude adjusting means for adjusting the amplitude of the received signal output from each element antenna to the signal combining means, and a transmission signal output from the signal distributing means to each element antenna and / or signal combining from each element antenna. A plurality of phase adjusting means for adjusting the phase of the received signal output to the means, and the received signal synthesized by the signal synthesizing means is converted into the frequency domain. Frequency conversion means, detection means for detecting a target frequency based on the frequency conversion result by the frequency conversion means, and one or more amplitude distribution setting means for controlling the amplitude amount of each amplitude adjustment means according to a predetermined amplitude distribution , And a plurality of amplitude phase setting means having one or more phase distribution setting means for controlling the phase amount of each phase adjusting means according to a predetermined phase distribution, and an amplitude distribution and a phase from a desired excitation distribution for realizing a low side lobe. A distribution setting unit that obtains the distribution, sets the amplitude distribution to the amplitude distribution setting unit, and sets the phase distribution to the phase distribution setting unit; and the amplitude phase that controls each amplitude adjusting unit and each phase adjusting unit Based on the switching means for switching the setting means, the target frequency detected by the detection means, and the repetition frequency of the transmission signal or reception signal, the switching means is controlled. And amplitude distribution setting means for controlling each amplitude adjustment means and each phase adjustment means for each transmission signal or reception signal when the amplitude adjustment means and each phase adjustment means are controlled. The detection means determines the target detection range according to the number of amplitude distribution setting means and phase distribution setting means of the amplitude phase setting means switched by the switching means, and the repetition frequency.
この発明によれば、上記のように構成したので、クラッタ及び虚像を抑制し、目標を検出できる。 According to this invention, since it comprised as mentioned above, a clutter and a virtual image can be suppressed and a target can be detected.
以下、この発明の実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示す図である。
レーダ装置は、図１に示すように、信号生成器１、送信機２、送受切換器（ＳＷ）３、電力分配／合成器４、Ｎ個の移相器５−１〜５−Ｎ、Ｎ個の可変減衰器６−１〜６−Ｎ、Ｎ個のスイッチ（ＳＷ）７−１〜７−Ｎ、Ｎ個の増幅器８−１〜８−Ｎ、Ｎ個の送受切換器（ＳＷ）９−１〜９−Ｎ、Ｎ個の素子アンテナ１０−１〜１０−Ｎ、Ｎ個の低雑音増幅器１１−１〜１１−Ｎ、受信機１２、ＡＤＣ１３、記憶装置１４、周波数変換装置１５、検出器１６、Ｍ個の振幅位相設定装置１７−１〜１７−Ｍ、演算装置１８及び切換器１９から構成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
1 is a diagram showing a configuration of a radar apparatus according to
As shown in FIG. 1, the radar apparatus includes a
なお以下では、特に区別する必要が無い場合には、移相器５−１〜５−Ｎ、可変減衰器６−１〜６−Ｎ、スイッチ７−１〜７−Ｎ、増幅器８−１〜８−Ｎ、送受切換器９−１〜９−Ｎ、素子アンテナ１０−１〜１０−Ｎ、低雑音増幅器１１−１〜１１−Ｎ及び振幅位相設定装置１７−１〜１７−Ｍを、移相器５、可変減衰器６、スイッチ７、増幅器８、送受切換器９、素子アンテナ１０、低雑音増幅器１１及び振幅位相設定装置１７と称す。
In the following, when there is no need to distinguish between them, phase shifters 5-1 to 5-N, variable attenuators 6-1 to 6-N, switches 7-1 to 7-N, amplifiers 8-1 to 8-1. 8-N, transmission / reception switchers 9-1 to 9-N, element antennas 10-1 to 10-N, low noise amplifiers 11-1 to 11-N, and amplitude phase setting devices 17-1 to 17-M are moved. The
信号生成器１は、送信する信号（送信信号）を生成する処理を実施するものである。ここでは、例えば矩形波状の送信信号を一定区間で送信するパルス信号とする。
送信機２は、信号生成器１により生成された送信信号を送信する処理を実施するものである。
なお、信号生成器１及び送信機２は、本発明の送信手段を構成する。
The
The
The
送受切換器３は、送信機２と受信機１２とを切り換える処理を実施するものである。ここで、送受切換器３は、送信機２から送信された送信信号を電力分配／合成器４に出力し、電力分配／合成器４から出力された受信信号を受信機１２に出力する。
The transmission /
電力分配／合成器（信号分配手段、信号合成手段）４は、送受切換器３を介して送信機９から送信された送信信号を分配して各移相器５に出力する処理、及び各移相器５から出力された受信信号を合成して送受切換器３に出力する処理を実施するものである。
The power distributor / combiner (signal distributor, signal combiner) 4 distributes the transmission signal transmitted from the
移相器（位相調整手段）５は、切換器１９により切り換えられた振幅位相設定装置１７の制御の下で、電力分配／合成器４により分配された送信信号の位相を調整する処理及び／又は可変減衰器６により振幅が調整された受信信号の位相を調整する処理を実施するものである。なお、実施の形態１では、移相器５は受信信号の位相を調整する。
The phase shifter (phase adjusting unit) 5 adjusts the phase of the transmission signal distributed by the power distributor /
可変減衰器（振幅調整手段）６は、切換器１９により切り換えられた振幅位相設定装置１７の制御の下で、移相器５から出力された送信信号の振幅を調整する処理及び／又は低雑音増幅器１１から出力された受信信号の振幅を調整する処理を実施するものである。なお、実施の形態１では、可変減衰器６は受信信号の振幅を調整する。
The variable attenuator (amplitude adjusting means) 6 is a process for adjusting the amplitude of the transmission signal output from the
スイッチ７は、レーダ装置が送信信号を送信する場合は可変減衰器６と増幅器８との間の経路を接続し、受信信号を受信する場合は可変減衰器６と低雑音増幅器１１との間の経路を接続するものである。
増幅器８は、スイッチ７を介して可変減衰器６から出力された送信信号の電力を増幅する処理を実施するものである。
送受切換器９は、増幅器８から出力された送信信号を素子アンテナ１０に出力し、素子アンテナ１０から出力された受信信号を低雑音増幅器１１に出力する処理を実施するものである。
The
The
The transmission /
素子アンテナ１０は、アンテナ開口を形成するものであり、送受切換器９を介して増幅器８から出力された送信信号を空間に放射し、目標により反射された信号を受信信号として受信するものである。
低雑音増幅器１１は、送受切換器９を介して素子アンテナ１０から出力された受信信号を増幅する処理を実施するものである。
The
The
受信機１２は、送受切換器３を介して電力分配／合成器４から出力された受信信号を受信し、ＡＤＣ１３に出力する処理を実施するものである。
ＡＤＣ１３は、受信機１２から出力された受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換する処理を実施するものである。
記憶装置１４は、ＡＤＣ１３から出力された受信信号を記憶するものである。そして、必要数分の受信信号を取得した場合に、当該受信信号を周波数変換装置１５に出力する。
The
The
The
周波数変換装置（周波数変換手段）１５は、記憶装置１４から出力された受信信号を周波数領域に変換するものである。
検出器（検出手段）１６は、周波数変換装置１５による周波数変換結果に基づいて、目標の周波数を検出することで、目標を検出する処理を実施するものである。なお、検出器１６は、切換器１９により切り換えられた振幅位相設定装置１７の振幅分布設定装置１７１及び位相分布設定装置１７２の数、及びパルス繰り返し周波数（送信信号又は受信信号の繰り返し周波数）に応じて、目標の検出範囲を決定する。
The frequency conversion device (frequency conversion means) 15 converts the received signal output from the
The detector (detection means) 16 performs processing for detecting a target by detecting a target frequency based on the frequency conversion result by the
振幅位相設定装置（振幅位相設定手段）１７は、各移相器５及び各可変減衰器６を制御する処理を実施するものである。ここで、第ｍ振幅位相設定装置１７−ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）は、図２に示すように、Ｌ個の振幅分布設定装置（振幅分布設定手段）１７１−１〜１７１−Ｌ及びＬ個の位相分布設定装置（位相分布設定手段）１７２−１〜１７２−Ｌから構成されている。なお以下において、特に区別する必要が無い場合には、振幅分布設定装置１７１−１〜１７１−Ｌ及び位相分布設定装置１７２−１〜１７２−Ｌを、振幅分布設定装置１７１及び位相分布設定装置１７２と称す。
The amplitude phase setting device (amplitude phase setting means) 17 performs processing for controlling each
振幅分布設定装置１７１は、所定の振幅分布に従い各可変減衰器６の振幅量を制御する処理を実施するものである。
位相分布設定装置１７２は、所定の位相分布に従い各移相器５の位相量を制御する処理を実施するものである。
なお、振幅位相設定装置１７は、各可変減衰器６及び各移相器５の制御を行う場合に、送信信号又は受信信号毎に、制御を行う振幅分布設定装置１７１及び位相分布設定装置１７２を変える。
The amplitude
The phase
The amplitude
演算装置（分布設定手段）１８は、低サイドローブを実現する所望の励振分布を設定し、当該分布から振幅分布及び位相分布を求め、振幅位相設定装置１７の振幅分布設定装置１７１及び位相分布設定装置１７２にそれぞれ設定する処理を実施するものである。
切換器（切換手段）１９は、各移相器５及び各可変減衰器６を制御する振幅位相設定装置１７を順に切り換える処理を実施するものである。
The arithmetic device (distribution setting means) 18 sets a desired excitation distribution that realizes a low side lobe, obtains an amplitude distribution and a phase distribution from the distribution, and sets the amplitude
The switching device (switching means) 19 performs processing for sequentially switching the amplitude
次に、上記のように構成されたレーダ装置の動作について、図３を参照しながら説明する。なお、この実施の形態１では、Ｎ＝１６として、アンテナ構成が１６素子の等間隔リニアアレーアンテナである場合を例に説明する。 Next, the operation of the radar apparatus configured as described above will be described with reference to FIG. In the first embodiment, a case where N = 16 and the antenna configuration is a 16-element equidistant linear array antenna will be described as an example.
レーダ装置の動作では、図３に示すように、まず、演算装置１８は、低サイドローブを実現する所望の励振分布から、振幅位相設定装置１７に設定する振幅分布及び位相分布を求める（ステップＳＴ３０１）。ここで、Ｌ個の振幅分布設定装置１７１−１〜１７１−Ｌ及びＬ個の位相分布設定装置１７２−１〜１７２−Ｌで構成される第ｍ振幅位相設定装置１７−ｍ（ｍ＝１，２，・・・，Ｍ）に対して、所望の励振分布Ａｎを設定すると、その励振分布Ａｎから、Ｌ個分の振幅分布ａｎ,l（ｌ＝１，２，・・・，Ｌ）及び位相分布φｎ,lを算出できる。振幅分布及び位相分布は以下の式（１）から求める。
振幅位相設定装置１７の数は限定しないが、実施の形態１ではＭ＝２として説明する。
そして、第１振幅位相設定装置１７−１は、図４に示すように、１つの振幅分布設定装置１７１−１及び１つの位相分布設定装置１７２−１で構成されている。また、第２振幅位相設定装置１７−２は、図５に示すように、２つの振幅分布設定装置１７１−１，１７１−２及び２つの位相分布設定装置１７２−１，１７２−２で構成されている。
Although the number of amplitude /
As shown in FIG. 4, the first amplitude phase setting device 17-1 includes one amplitude distribution setting device 171-1 and one phase distribution setting device 172-1. As shown in FIG. 5, the second amplitude phase setting device 17-2 includes two amplitude distribution setting devices 171-1 and 171-2 and two phase distribution setting devices 172-1 and 172-2. ing.
この第１振幅位相設定装置１７−１の所望分布を図６とすると、第１振幅位相設定装置１７−１の振幅分布設定装置１７１−１に設定される振幅分布は図７となり、位相分布設定装置１７２−１に設定される位相分布は図８となる。そして、図７の振幅分布と図８の位相分布によるアンテナの放射パターンは図９のようになる。図９の放射パターンでは、正面方向０ｄｅｇ．で規格化している。この図７と図８の分布により、正面方向（目標の方向）０ｄｅｇ．に対してアンテナ利得が最大となる。 If the desired distribution of the first amplitude phase setting device 17-1 is shown in FIG. 6, the amplitude distribution set in the amplitude distribution setting device 171-1 of the first amplitude phase setting device 17-1 is as shown in FIG. The phase distribution set in the device 172-1 is shown in FIG. The antenna radiation pattern based on the amplitude distribution of FIG. 7 and the phase distribution of FIG. 8 is as shown in FIG. In the radiation pattern of FIG. It is standardized by. 7 and 8, the front direction (target direction) 0 deg. In contrast, the antenna gain is maximized.
一方、第２振幅位相設定装置１７−２の所望分布を図１０とした場合、式（１）を満足するために以下の条件を与える。
・第２振幅位相設定装置１７−２の各振幅分布設定装置１７１−１，１７１−２に設定される振幅分布は等しい
・第２振幅位相設定装置１７−２の各位相分布設定装置１７２−１，１７２−２に設定される位相分布は共役の関係
On the other hand, when the desired distribution of the second amplitude phase setting device 17-2 is shown in FIG. 10, the following conditions are given in order to satisfy Expression (1).
Amplitude distribution set in each of the amplitude distribution setting devices 171-1 and 171-2 of the second amplitude phase setting device 17-2 is equal. Each phase distribution setting device 172-1 of the second amplitude phase setting device 17-2. , 172-2 is a conjugate phase distribution
この条件を考慮すると式（１）は、以下の式（２）で書き換えられる。
これより、所望分布を図１０とすれば、第２振幅位相設定装置１７−２の振幅分布設定装置１７１−１に設定される振幅分布は図１１となり、位相分布設定装置１７２−１に設定される位相分布は図１２となる。また、振幅分布設定装置１７１−２に設定される振幅分布は図１４となり、位相分布設定装置１７２−２に設定される位相分布は図１５になる。そして、図１１の振幅分布と図１２の位相分布によるアンテナの放射パターンは図１３のようになり、図１４の振幅分布と図１５の位相分布によるアンテナの放射パターンは図１６となる。 Thus, if the desired distribution is shown in FIG. 10, the amplitude distribution set in the amplitude distribution setting device 171-1 of the second amplitude phase setting device 17-2 is as shown in FIG. 11, and is set in the phase distribution setting device 172-1. The phase distribution is as shown in FIG. The amplitude distribution set in the amplitude distribution setting device 171-2 is shown in FIG. 14, and the phase distribution set in the phase distribution setting device 172-2 is shown in FIG. The antenna radiation pattern based on the amplitude distribution of FIG. 11 and the phase distribution of FIG. 12 is as shown in FIG. 13, and the radiation pattern of the antenna based on the amplitude distribution of FIG. 14 and the phase distribution of FIG.
次に、演算装置１８は、各振幅位相設定装置１７−１，１７−２に対して、上記ステップＳＴ３０１で求めた振幅分布及び位相分布を設定する（ステップＳＴ３０２）。なお、ステップＳＴ３０１，３０２は、本発明の分布設定ステップに相当する。
次に、レーダ装置は、変数ｍ（＝１）を設定する（ステップＳＴ３０３）。
Next, the
Next, the radar apparatus sets a variable m (= 1) (step ST303).
次に、レーダ装置は、送信信号を生成して空間に放射する（ステップＳＴ３０４、送信ステップ、信号分配ステップ、送受信ステップ）。すなわち、まず、信号生成器１は送信信号を生成して、送信機２及び送受切換器３を介して電力分配／合成器４に出力する。そして、電力分配／合成器４は、送信信号を分配して、スイッチ７を介して増幅器８に出力する。そして、増幅器８は、送信信号を増幅して、送受切換器９を介して素子アンテナ１０に出力する。その後、素子アンテナ１０は、送信信号を空間に放射する。ここで送信信号は、ある一定区間で繰り返し送信される。
Next, the radar apparatus generates a transmission signal and radiates it into space (step ST304, transmission step, signal distribution step, transmission / reception step). That is, first, the
次に、切換器１９は、各移相器５及び各可変減衰器６を制御する振幅位相設定装置１７として、第ｍ振幅位相設定装置１７−ｍを選択して切り換える（ステップＳＴ３０５、切換ステップ）。
次に、第ｍ振幅位相設定装置１７−ｍの振幅分布設定装置１７１は各可変減衰器６の振幅量を制御し、位相分布設定装置１７２は各移相器５の位相量を制御する（ステップＳＴ３０６，３０７、振幅位相設定ステップ）。
Next, the switching
Next, the amplitude
次に、素子アンテナ１０は、目標からの反射波を受信信号として受信する（ステップＳＴ３０８、送受信ステップ）。この受信信号は、送受切換器９を介して低雑音増幅器１１に出力される。そして、低雑音増幅器１１は、受信信号を増幅して、切換器７を介して可変増幅器６に出力する。その後、可変減衰器６及び移相器５により受信信号の振幅及び位相が調整される（振幅調整ステップ、位相調整ステップ）。
Next, the
ここで、振幅位相設定装置１７が複数の振幅分布設定装置１７１及び位相分布設定装置１７２で構成される場合には、繰り返し受信される受信信号毎に振幅分布設定装置１７１及び位相分布設定装置１７２を切り換えて可変減衰器６及び移相器５を制御し、振幅量及び位相量を変化させる。
Here, when the amplitude
例えば、切換器１９により第１振幅位相設定装置１７−１に切り換えられた場合には、第１振幅位相設定装置１７−１は１つの振幅分布設定装置１７１−１及び１つの位相分布設定装置１７２−１で構成されるため、全ての受信信号を同じ振幅分布と位相分布で受信する。一方、切換器１９により第２振幅位相設定装置１７−２に切り換えられた場合には、第２振幅位相設定装置１７−２は２つの振幅分布設定装置１７１−１，１７１−２及び２つの位相分布設定装置１７２−１，１７２−２で構成されるため、受信信号毎に振幅分布及び位相分布を交互に切り換えて受信する。
For example, when the
図１７に第１振幅位相設定装置１７−１で設定された振幅位相を用いて受信した場合の目標からの受信信号（パルス信号）を示し、図１８に第２振幅位相設定装置１７−２で設定された振幅位相を用いて受信した場合の目標からの受信信号（パルス信号）を示す。
図１８に示すように、第２振幅位相設定装置１７−２で設定された振幅位相を用いて受信を行った場合には、目標からの受信信号は、交互に振幅位相が変化する。
FIG. 17 shows a received signal (pulse signal) from the target when receiving using the amplitude phase set by the first amplitude phase setting device 17-1, and FIG. 18 shows the second amplitude phase setting device 17-2. The reception signal (pulse signal) from the target when receiving using the set amplitude phase is shown.
As shown in FIG. 18, when reception is performed using the amplitude phase set by the second amplitude phase setting device 17-2, the amplitude phase of the received signal from the target alternately changes.
次に、レーダ装置は、受信信号を周波数変換する（ステップＳＴ３０９、信号合成ステップ、周波数変換ステップ）。すなわち、まず、電力分配／合成器４は、各可変減衰器６及び各移相器５により振幅及び位相が調整された受信信号を合成して、送受切換器３及び受信機１２を介してＡＤＣ１３に出力する。そして、ＡＤＣ１３は、この受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換して、記憶装置１４に出力し記憶させる。
その後、繰り返し送信した信号を全て受信して記憶装置１４に記憶させた後、周波数変換装置１５は、記憶装置１４に記憶された受信信号を周波数領域に変換する。なお、実施の形態１では、周波数変換装置１５は、高速フーリエ変換により受信信号を周波数領域に変換する。
Next, the radar apparatus performs frequency conversion on the received signal (step ST309, signal synthesis step, frequency conversion step). That is, first, the power distributor /
After that, after receiving all the signals repeatedly transmitted and storing them in the
次に、レーダ装置は、変数ｍに１を加算する（ステップＳＴ３１０）。
次に、レーダ装置は、変数ｍがＭ以上であるか判定する（ステップＳＴ３１１）。
このステップＳＴ３１１において、ｍがＭ以下である場合には、シーケンスはステップＳＴ３０４に戻り、次の第ｍ振幅位相設定装置１７−ｍを用いて、ステップＳＴ３０４〜ＳＴ３１０の処理を繰り返し実施する。
Next, the radar apparatus adds 1 to the variable m (step ST310).
Next, the radar apparatus determines whether the variable m is greater than or equal to M (step ST311).
In step ST311, when m is M or less, the sequence returns to step ST304, and the processes of steps ST304 to ST310 are repeatedly performed using the next m-th amplitude phase setting device 17-m.
一方、ステップＳＴ３１１において、ｍがＭより大きい場合（すなわち、切換器１９が全ての振幅位相設定装置１７を選択し終えた場合）には、検出器１６は、周波数変換装置１５による周波数変換結果に基づいて、目標の周波数を検出することで目標を検出する（ステップＳＴ３１２、検出ステップ）。この際、検出器１６は、振幅位相設定装置１７の振幅分布設定装置１７１及び位相分布設定装置１７２の数、及びパルス繰り返し周波数（送信信号又は受信信号の繰り返し周波数）に基づいて、目標の検出範囲を設定し、目標を検出する。
On the other hand, in step ST311, when m is larger than M (that is, when the
例えば、振幅分布設定装置１７１及び位相分布設定装置１７２の数がそれぞれ１の場合には、式（３）で示す範囲内で目標を検出する。
また、振幅分布設定装置１７１及び位相分布設定装置１７２の数が２以上（Ｌ個）の場合には、式（４）で示す範囲内で目標を検出する。
図１９，２０にパルス繰り返し周波数を２０ｋＨｚ、パルス数を２００、クラッタの周波数を０．８ｋＨｚ、目標の周波数を４ｋＨｚとした場合の結果を示す。図１９は第１振幅位相設定装置１７−１を用いた場合の結果であり、図２０は第２振幅位相設定装置１７−２を用いた場合の結果である。ここで、目標は０ｄｅｇ．方向から、クラッタは１８ｄｅｇ．方向から来ることを想定した。また、目標により反射された信号の電力とクラッタからの電力差を−３０ｄＢとした。 19 and 20 show the results when the pulse repetition frequency is 20 kHz, the number of pulses is 200, the clutter frequency is 0.8 kHz, and the target frequency is 4 kHz. FIG. 19 shows the result when the first amplitude phase setting device 17-1 is used, and FIG. 20 shows the result when the second amplitude phase setting device 17-2 is used. Here, the target is 0 deg. From the direction, the clutter is 18 deg. Assuming coming from the direction. Further, the difference between the power of the signal reflected by the target and the power from the clutter was set to −30 dB.
ここで、図１９では、第１振幅位相設定装置１７−１を用いたので、目標を検出する検出範囲は式（５）に示す範囲内となる。
一方、図２０では、第２振幅位相設定装置１７−２を用いたので、目標を検出する検出範囲は式（６）に示す範囲内となる。
この場合、図１９では、検出範囲に目標がいないことがわかる。一方、図２０では、検出範囲内にクラッタと目標があり、電力の大きさから周波数４ｋＨｚが目標であることがわかる。よって、図２０により目標の検出が可能となる。 In this case, FIG. 19 shows that there is no target in the detection range. On the other hand, in FIG. 20, it can be seen that there are clutter and a target within the detection range, and the frequency of 4 kHz is the target from the magnitude of power. Therefore, the target can be detected from FIG.
次に、図２１，２２に、図１９，２０に対して目標の周波数を４ｋＨｚから８ｋＨｚに変えた場合の結果を示す。図２１は第１振幅位相設定装置１７−１を用いた場合の結果であり、図２２は第２振幅位相設定装置１７−２を用いた場合の結果である。ここで、目標は０ｄｅｇ．方向から、クラッタは１８ｄｅｇ．方向から来ることを想定した。
この図２１，２２では、検出範囲内で最も大きいレベルとなっているのが８ｋＨｚであるため、目標の周波数が８ｋＨｚであることがわかる。これより目標の検出が可能となる。
Next, FIGS. 21 and 22 show the results when the target frequency is changed from 4 kHz to 8 kHz with respect to FIGS. FIG. 21 shows the results when the first amplitude / phase setting device 17-1 is used, and FIG. 22 shows the results when the second amplitude / phase setting device 17-2 is used. Here, the target is 0 deg. From the direction, the clutter is 18 deg. Assuming coming from the direction.
21 and 22, since the highest level in the detection range is 8 kHz, it can be seen that the target frequency is 8 kHz. Thus, the target can be detected.
以上で明らかなように、振幅位相設定装置１７の数をＭ＝２とし、第１振幅位相設定装置１７−１を用いて得られた結果と第２振幅位相設定装置１７−２を用いて得られた結果から目標の検出が可能となる。
As is apparent from the above, the number of amplitude
なお、実施の形態１では受信信号の振幅及び位相を変化させた場合について示した。しかしながら、これに限るものではなく、送信信号の振幅及び位相を変化させてもよいし、送信信号及び受信信号を共に変化させてもよい。
また、実施の形態１では、周波数変換装置１５は、高速フーリエ変換による処理を実施するものとしたが、周波数領域に変換する処理であればこの限りでない。
In the first embodiment, the case where the amplitude and phase of the received signal are changed is shown. However, the present invention is not limited to this, and the amplitude and phase of the transmission signal may be changed, or both the transmission signal and the reception signal may be changed.
In the first embodiment, the
また、実施の形態１では、振幅位相設定装置１７の数をＭ＝２として説明したが、Ｍが２以上であっても、式（１）を満足する振幅分布及び位相分布を選択することで適用可能である。また、Ｍ＝２の場合に振幅分布を等しくした場合について説明したが、式（１）を満足すればこの限りでない。また、Ｍ＝２の場合に位相分布を共役とした場合について説明した が、式（１）を満足すればこの限りでない。その他の構成であっても同様の効果が得られるものであればよく、この限りでない。
In the first embodiment, the number of amplitude
以上のように、この実施の形態１によれば、所定の振幅分布に従い各可変減衰器６の振幅量を制御する１つ以上の振幅分布設定装置１７１、及び所定の位相分布に従い各移相器５の位相量を制御する１つ以上の位相分布設定装置１７２を有する複数の振幅位相設定装置１７と、低サイドローブを実現する所望の励振分布から振幅分布及び位相分布を求め、振幅分布設定装置１７１に対して振幅分布を設定し、位相分布設定装置１７２に対して位相分布を設定する演算装置１８と、各可変減衰器６及び各移相器５を制御する振幅位相設定装置１７を順に切り換える切換器１９とを備え、振幅位相設定装置１７は、各可変減衰器６及び上記各移相器５の制御を行う場合に、送信信号又は受信信号毎に、制御を行う振幅分布設定装置１７１及び位相分布設定装置１７２を変え、検出器１６は、切換器１９により切り換えられた振幅位相設定装置１７の振幅分布設定装置１７１及び位相分布設定装置１７２の数、及び送信信号又は受信信号の繰り返し周波数に応じて、目標の検出範囲を決定するように構成したので、クラッタ及び虚像を抑制し、目標を検出できる。
As described above, according to the first embodiment, one or more amplitude
なお上記の移相器５及び可変減衰器６では、受信信号の位相・振幅を調整するものとし、送信信号の位相・振幅調整については言及していないが、一例として従来技術と同様に送信信号を等位相・等振幅となるように調整してもよい。
The
実施の形態２．
図２３はこの発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成を示す図である。図２３に示す実施の形態２に係るレーダ装置は、図１に示す実施の形態１に係るレーダ装置の切換器１９を切換器１９ｂに変更し、モード制御器２０を追加したものである。その他の構成は同様であり、同一の符号を付してその説明を省略する。
FIG. 23 is a diagram showing a configuration of a radar apparatus according to
モード制御器（モード制御手段）２０は、検出器１６により検出された目標の周波数、及びパルス繰り返し周波数（送信信号又は受信信号の繰り返し周波数）に基づいて、切換器１９ｂを制御する処理を実施するものである。
切換器１９ｂは、モード制御器２０による制御に基づいて、各移相器５及び各可変減衰器６を制御する振幅位相設定装置１７を切り換える処理を実施するものである。
The mode controller (mode control means) 20 performs processing for controlling the
The
次に、上記のように構成されたレーダ装置の動作について、図２４を参照しながら説明する。
レーダ装置の動作では、図２４に示すように、まず、演算装置１８は、低サイドローブを実現する所望の励振分布から、振幅位相設定装置１７に設定する振幅分布及び位相分布を求める（ステップＳＴ２４０１）。なお、振幅位相設定装置１７の数は限定しないが、実施の形態２ではＭ＝２とし、各振幅位相設定装置１７−１，１７−２がそれぞれ図４，５に示す構成であるとする。
次に、演算装置１８は、各振幅位相設定装置１７−１，１７−２に対して、上記ステップＳＴ２４０１で求めた振幅分布と位相分布を設定する（ステップＳＴ２４０２）。なお、ステップＳＴ２４０１，２４０２は、本発明の分布設定ステップに相当する。
Next, the operation of the radar apparatus configured as described above will be described with reference to FIG.
In the operation of the radar apparatus, as shown in FIG. 24, first, the
Next,
次に、切換器１９は、各移相器５及び各可変減衰器６を制御する振幅位相設定装置１７として、第１振幅位相設定装置１７−１を選択して切り換える（ステップＳＴ２４０３、切換ステップ）。
Next, the switching
次に、レーダ装置は、送信信号を生成して空間に放射する（ステップＳＴ２４０４、送信ステップ、信号分配ステップ、送受信ステップ）。すなわち、まず、信号生成器１は送信信号を生成して、送信機２及び送受切換器３を介して電力分配／合成器４に出力する。そして、電力分配／合成器４は、送信信号を分配して、スイッチ７を介して増幅器８に出力する。そして、増幅器８は、送信信号を増幅して、送受切換器９を介して素子アンテナ１０に出力する。その後、素子アンテナ１０は、送信信号を空間に放射する。ここで送信信号は、ある一定区間で繰り返し送信される。
Next, the radar apparatus generates a transmission signal and radiates it into the space (step ST2404, transmission step, signal distribution step, transmission / reception step). That is, first, the
次に、第１振幅位相設定装置１７−１の振幅分布設定装置１７１は可変減衰器６の振幅量を制御し、位相分布設定装置１７２は移相器５の位相量を制御する（ステップＳＴ２４０５，２４０６、振幅位相設定ステップ）。
Next, the amplitude
次に、素子アンテナ１０は、目標からの反射波を受信信号として受信する（ステップＳＴ２４０７、送受信ステップ）。この受信信号は、送受切換器９を介して低雑音増幅器１１に出力される。そして、低雑音増幅器１１は、受信信号を増幅して、切換器７を介して可変増幅器６に出力する。その後、可変減衰器６及び移相器５により受信信号の振幅及び位相が調整される（振幅調整ステップ、位相調整ステップ）。
Next, the
次に、レーダ装置は、目標を検出する（ステップＳＴ２４０８、信号合成ステップ、周波数変換ステップ、検出ステップ）。すなわち、まず、電力分配／合成器４は、各可変減衰器６及び各移相器５により振幅及び位相が調整された受信信号を合成して、送受切換器３及び受信機１２を介してＡＤＣ１３に出力する。そして、ＡＤＣ１３は、この受信信号をアナログ信号からディジタル信号に変換して、記憶装置１４に出力し記憶させる。
その後、繰り返し送信した信号を全て受信して記憶装置１４に記憶させた後、周波数変換装置１５は、記憶装置１４に記憶された受信信号を周波数領域に変換する。そして、検出器１６は、この周波数変換結果に基づいて、目標の周波数を検出することで目標を検出する。
Next, the radar apparatus detects a target (step ST2408, signal synthesis step, frequency conversion step, detection step). That is, first, the power distributor /
After that, after receiving all the signals repeatedly transmitted and storing them in the
図２５にパルス繰り返し周波数を２０ｋＨｚ、パルス数を２００、クラッタの周波数を０．８ｋＨｚ、目標の周波数を８ｋＨｚとした場合の結果を示す。ここで、目標は０ｄｅｇ．方向から、クラッタは１８ｄｅｇ．方向から来ることを想定した。
この図２５では、第１振幅位相設定装置１７−１を用いたので、検出範囲は式（５）に示す範囲内（＋５ｋＨｚ以上、−５ｋＨｚ以下）であり、目標の周波数が８ｋＨｚであることがわかる。これより目標の検出が可能となる。
FIG. 25 shows the results when the pulse repetition frequency is 20 kHz, the number of pulses is 200, the clutter frequency is 0.8 kHz, and the target frequency is 8 kHz. Here, the target is 0 deg. From the direction, the clutter is 18 deg. Assuming coming from the direction.
In FIG. 25, since the first amplitude / phase setting device 17-1 is used, the detection range is within the range shown in Equation (5) (+5 kHz or more, −5 kHz or less), and the target frequency is 8 kHz. Recognize. Thus, the target can be detected.
次に、モード制御器２０は、検出器１６により検出された目標の周波数を判定する（ステップＳＴ２４０９）。
このステップＳＴ２４０９において、モード制御器２０は、検出器１６により検出された目標の周波数が式（３）で示す範囲内である場合には、切換器１９に第１振幅位相設定装置１７−１を選択させて切り換えさせる（ステップＳＴ２４０３）。その後、ステップＳＴ２４０４〜ＳＴ２４０９まで処理を同様に実行する。
Next,
In step ST2409, the
一方、ステップＳＴ２４０９において、モード制御器２０は、検出器１６により検出された目標の周波数がＬ＝２とした式（４）の範囲内である場合には、切換器１９に第２振幅位相設定装置１７−２を選択させて切り換えさせる（ステップＳＴ２４１０）。その後、ステップＳＴ２４０４〜ＳＴ２４０９まで処理を同様に実行する。
一方、ステップＳＴ２４０９において、目標の周波数が検出できない場合には、シーケンスは終了する。
なお、上記ステップＳＴ２４０９，２４０３，２４１０は、本発明のモード制御ステップに相当する。
On the other hand, in step ST2409, when the target frequency detected by the
On the other hand, when the target frequency cannot be detected in step ST2409, the sequence ends.
Steps ST2409, 2403, and 2410 correspond to the mode control step of the present invention.
図２６に、第２振幅位相設定装置１７−２を用い、また、図２５に対して目標の周波数を８ｋＨｚから４ｋＨｚに変えた場合の結果を示す。
この図２６では、第２振幅位相設定装置１７−２を用いたので、検出範囲は式（６）に示す範囲内（±５ｋＨｚ以内）であり、目標の周波数が４ｋＨｚであることがわかる。これより目標の検出が可能となる。
FIG. 26 shows the result when the second amplitude phase setting device 17-2 is used and the target frequency is changed from 8 kHz to 4 kHz with respect to FIG.
In FIG. 26, since the second amplitude / phase setting device 17-2 is used, it can be seen that the detection range is within the range shown in Expression (6) (within ± 5 kHz), and the target frequency is 4 kHz. Thus, the target can be detected.
このように、実施の形態２に係るレーダ装置では、目標が近付けば目標の周波数は大きくなるので第１振幅位相設定装置１７−１を用い、目標が離れれば目標の周波数は小さくなるので第２振幅位相設定装置１７−２を用いる。これにより、目標の検出と追尾が可能となる。 Thus, in the radar device according to the second embodiment, the target frequency increases when the target approaches, so the first amplitude / phase setting device 17-1 is used, and the target frequency decreases as the target moves away. An amplitude / phase setting device 17-2 is used. Thereby, detection and tracking of a target are attained.
以上のように、この実施の形態２によれば、モード制御器２０により、検出器１６により検出された目標の周波数、及び上記送信信号又は上記受信信号の繰り返し周波数に基づいて、切換器に切り換えさせる振幅位相設定装置１７を変えるように構成したので、クラッタ及び虚像を抑制し、目標の検出と追尾が可能となる。
As described above, according to the second embodiment, the
なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。 In the present invention, within the scope of the invention, any combination of the embodiments, or any modification of any component in each embodiment, or omission of any component in each embodiment is possible. .
１ 信号生成器、２ 送信機、３ 送受切換器、４ 電力分配／合成器、５，５−１〜５−Ｎ 移相器、６，６−１〜６−Ｎ 可変減衰器、７，７−１〜７−Ｎ スイッチ、８，８−１〜８−Ｎ 増幅器、９，９−１〜９−Ｎ 送受切換器、１０，１０−１〜１０−Ｎ 素子アンテナ、１１，１１−１〜１１−Ｎ 低雑音増幅器、１２ 受信機、１３ ＡＤＣ、１４ 記憶装置、１５ 周波数変換装置、１６ 検出器、１７，１７−１〜１７−Ｍ 振幅位相設定装置、１８ 演算装置、１９，１９ｂ 切換器、２０ モード制御器、１７１，１７１−１〜１７１−Ｌ 振幅分布設定装置、１７２，１７２−１〜１７２−Ｌ 位相分布設定装置。
DESCRIPTION OF
Claims (11)
上記送信手段により送信された送信信号を分配する信号分配手段と、
上記信号分配手段により分配された送信信号を空間に放射し、目標により反射された信号を受信信号として受信する複数の素子アンテナと、
上記各素子アンテナにより受信された受信信号を合成する信号合成手段と、
上記信号分配手段から上記各素子アンテナに出力される送信信号及び／又は当該各素子アンテナから上記信号合成手段に出力される受信信号の振幅を調整する複数の振幅調整手段と、
上記信号分配手段から上記各素子アンテナに出力される送信信号及び／又は当該各素子アンテナから上記信号合成手段に出力される受信信号の位相を調整する複数の位相調整手段と、
上記信号合成手段により合成された受信信号を周波数領域に変換する周波数変換手段と、
上記周波数変換手段による周波数変換結果に基づいて、上記目標の周波数を検出する検出手段と、
所定の振幅分布に従い上記各振幅調整手段の振幅量を制御する１つ以上の振幅分布設定手段、及び所定の位相分布に従い上記各位相調整手段の位相量を制御する１つ以上の位相分布設定手段を有する複数の振幅位相設定手段と、
低サイドローブを実現する所望の励振分布から上記振幅分布及び上記位相分布を求め、上記振幅分布設定手段に対して当該振幅分布を設定し、上記位相分布設定手段に対して当該位相分布を設定する分布設定手段と、
上記各振幅調整手段及び上記各位相調整手段を制御する上記振幅位相設定手段を順に切り換える切換手段とを備え、
上記振幅位相設定手段は、上記各振幅調整手段及び上記各位相調整手段の制御を行う場合に、上記送信信号又は上記受信信号毎に、制御を行う上記振幅分布設定手段及び上記位相分布設定手段を変え、
上記検出手段は、上記切換手段により切り換えられた上記振幅位相設定手段の振幅分布設定手段及び位相分布設定手段の数、及び上記送信信号又は上記受信信号の繰り返し周波数に応じて、上記目標の検出範囲を決定する
ことを特徴とするレーダ装置。 A transmission means for transmitting a transmission signal;
Signal distribution means for distributing the transmission signal transmitted by the transmission means;
A plurality of element antennas that radiate a transmission signal distributed by the signal distribution means to space and receive a signal reflected by a target as a reception signal;
Signal synthesizing means for synthesizing the reception signals received by the element antennas;
A plurality of amplitude adjusting means for adjusting the amplitude of the transmission signal output from the signal distribution means to the element antennas and / or the reception signal output from the element antennas to the signal combining means;
A plurality of phase adjusting means for adjusting a phase of a transmission signal output from the signal distribution means to each element antenna and / or a reception signal output from each element antenna to the signal combining means;
Frequency conversion means for converting the received signal synthesized by the signal synthesis means into a frequency domain;
Detection means for detecting the target frequency based on a frequency conversion result by the frequency conversion means;
One or more amplitude distribution setting means for controlling the amplitude amount of each amplitude adjusting means according to a predetermined amplitude distribution, and one or more phase distribution setting means for controlling the phase amount of each phase adjusting means according to a predetermined phase distribution A plurality of amplitude and phase setting means,
The amplitude distribution and the phase distribution are obtained from a desired excitation distribution that realizes a low side lobe, the amplitude distribution is set for the amplitude distribution setting means, and the phase distribution is set for the phase distribution setting means. Distribution setting means;
Switching means for sequentially switching the amplitude phase setting means for controlling the amplitude adjustment means and the phase adjustment means,
The amplitude phase setting means includes the amplitude distribution setting means and the phase distribution setting means for performing control for each of the transmission signal or the reception signal when the amplitude adjustment means and the phase adjustment means are controlled. Change
The detection means is based on the number of the amplitude distribution setting means and the phase distribution setting means of the amplitude phase setting means switched by the switching means, and the target detection range according to the repetition frequency of the transmission signal or the reception signal. A radar apparatus characterized by determining
上記送信手段により送信された送信信号を分配する信号分配手段と、
上記信号分配手段により分配された送信信号を空間に放射し、目標により反射された信号を受信信号として受信する複数の素子アンテナと、
上記各素子アンテナにより受信された受信信号を合成する信号合成手段と、
上記信号分配手段から上記各素子アンテナに出力される送信信号及び／又は当該各素子アンテナから上記信号合成手段に出力される受信信号の振幅を調整する複数の振幅調整手段と、
上記信号分配手段から上記各素子アンテナに出力される送信信号及び／又は当該各素子アンテナから上記信号合成手段に出力される受信信号の位相を調整する複数の位相調整手段と、
上記信号合成手段により合成された受信信号を周波数領域に変換する周波数変換手段と、
上記周波数変換手段による周波数変換結果に基づいて、上記目標の周波数を検出する検出手段と、
所定の振幅分布に従い上記各振幅調整手段の振幅量を制御する１つ以上の振幅分布設定手段、及び所定の位相分布に従い上記各位相調整手段の位相量を制御する１つ以上の位相分布設定手段を有する複数の振幅位相設定手段と、
低サイドローブを実現する所望の励振分布から上記振幅分布及び上記位相分布を求め、上記振幅分布設定手段に対して当該振幅分布を設定し、上記位相分布設定手段に対して当該位相分布を設定する分布設定手段と、
上記各振幅調整手段及び上記各位相調整手段を制御する上記振幅位相設定手段を切り換える切換手段と、
上記検出手段により検出された上記目標の周波数、及び上記送信信号又は上記受信信号の繰り返し周波数に基づいて、上記切換手段を制御するモード制御手段とを備え、
上記振幅位相設定手段は、上記各振幅調整手段及び上記各位相調整手段の制御を行う場合に、上記送信信号又は上記受信信号毎に、制御を行う上記振幅分布設定手段及び上記位相分布設定手段を変え、
上記検出手段は、上記切換手段により切り換えられた上記振幅位相設定手段の振幅分布設定手段及び位相分布設定手段の数、及び上記繰り返し周波数に応じて、上記目標の検出範囲を決定する
ことを特徴とするレーダ装置。 A transmission means for transmitting a transmission signal;
Signal distribution means for distributing the transmission signal transmitted by the transmission means;
A plurality of element antennas that radiate a transmission signal distributed by the signal distribution means to space and receive a signal reflected by a target as a reception signal;
Signal synthesizing means for synthesizing the reception signals received by the element antennas;
A plurality of amplitude adjusting means for adjusting the amplitude of the transmission signal output from the signal distribution means to the element antennas and / or the reception signal output from the element antennas to the signal combining means;
A plurality of phase adjusting means for adjusting a phase of a transmission signal output from the signal distribution means to each element antenna and / or a reception signal output from each element antenna to the signal combining means;
Frequency conversion means for converting the received signal synthesized by the signal synthesis means into a frequency domain;
Detection means for detecting the target frequency based on a frequency conversion result by the frequency conversion means;
One or more amplitude distribution setting means for controlling the amplitude amount of each amplitude adjusting means according to a predetermined amplitude distribution, and one or more phase distribution setting means for controlling the phase amount of each phase adjusting means according to a predetermined phase distribution A plurality of amplitude and phase setting means,
The amplitude distribution and the phase distribution are obtained from a desired excitation distribution that realizes a low side lobe, the amplitude distribution is set for the amplitude distribution setting means, and the phase distribution is set for the phase distribution setting means. Distribution setting means;
Switching means for switching the amplitude phase setting means for controlling the amplitude adjustment means and the phase adjustment means;
A mode control means for controlling the switching means based on the target frequency detected by the detection means and the repetition frequency of the transmission signal or the reception signal;
The amplitude phase setting means includes the amplitude distribution setting means and the phase distribution setting means for performing control for each of the transmission signal or the reception signal when the amplitude adjustment means and the phase adjustment means are controlled. Change
The detection means determines the target detection range according to the number of amplitude distribution setting means and phase distribution setting means of the amplitude phase setting means switched by the switching means, and the repetition frequency. Radar device.
１つの上記振幅分布設定手段及び１つの上記位相分布設定手段を有する第１振幅位相設定手段と、
２以上（Ｌ）の上記振幅分布設定手段及び２以上（Ｌ）の上記位相分布設定手段を有する第２振幅位相設定手段とを備え、
上記モード制御手段は、上記検出手段により検出された上記目標の周波数が、当該目標の周波数をｆｄとし、上記繰り返し周波数をＰＲＦとした場合に、
ことを特徴とする請求項２記載のレーダ装置。 The amplitude phase setting means includes
First amplitude phase setting means having one amplitude distribution setting means and one phase distribution setting means;
Two or more (L) amplitude distribution setting means and two or more (L) phase distribution setting means, and second amplitude phase setting means.
The mode control means, when the target frequency detected by the detection means is fd as the target frequency and PRF as the repetition frequency,
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。 When the amplitude phase setting means switched by the switching means is a first amplitude phase setting means having one amplitude distribution setting means and one phase distribution setting means, the detection means If the frequency is fd and the repetition frequency is PRF, the target detection range is
１つの上記振幅分布設定手段及び１つの上記位相分布設定手段を有する第１振幅位相設定手段と、
２つの上記振幅分布設定手段及び２つの上記位相分布設定手段を有する第２振幅位相設定手段とを備えた
ことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のレーダ装置。 The amplitude phase setting means includes
First amplitude phase setting means having one amplitude distribution setting means and one phase distribution setting means;
The radar apparatus according to claim 1, further comprising a second amplitude phase setting unit including two of the amplitude distribution setting units and two of the phase distribution setting units.
ことを特徴とする請求項５記載のレーダ装置。 When the first amplitude phase setting means is selected by the switching means, the detection means sets the target detection range when the target frequency is fd and the repetition frequency is PRF.
ことを特徴とする請求項５又は請求項６記載のレーダ装置。 The radar apparatus according to claim 5 or 6, wherein the second amplitude phase setting means includes two conjugate phase amounts of the phase distribution setting means.
ことを特徴とする請求項５から請求項７のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。 6. The amplitude distribution setting means and the phase distribution setting means of the first amplitude phase setting means are set to an amplitude distribution and a phase distribution that maximize an antenna gain with respect to the target direction. The radar device according to claim 7.
ことを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載のレーダ装置。 The radar apparatus according to any one of claims 1 to 8, wherein the frequency conversion means converts a received signal into a frequency domain by a fast Fourier transform.
信号分配手段により、上記送信手段により送信された送信信号を分配する信号分配ステップと、
複数の素子アンテナにより、上記信号分配手段により分配された送信信号を空間に放射し、目標により反射された信号を受信信号として受信する送受信ステップと、
信号合成手段により、上記各素子アンテナにより受信された受信信号を合成する信号合成ステップと、
複数の振幅調整手段により、上記信号分配手段から上記各素子アンテナに出力される送信信号及び／又は当該各素子アンテナから上記信号合成手段に出力される受信信号の振幅を調整する振幅調整ステップと、
複数の位相調整手段により、上記信号分配手段から上記各素子アンテナに出力される送信信号及び／又は当該各素子アンテナから上記信号合成手段に出力される受信信号の位相を調整する位相調整ステップと、
周波数変換手段により、上記信号合成手段により合成された受信信号を周波数領域に変換する周波数変換ステップと、
検出手段により、上記周波数変換手段による周波数変換結果に基づいて、上記目標の周波数を検出する検出ステップと、
振幅位相設定手段により、１つ以上の振幅分布設定手段を用いて所定の振幅分布に従い上記各振幅調整手段の振幅量を制御し、１つ以上の位相分布設定手段を用いて所定の位相分布に従い上記各位相調整手段の位相量を制御する振幅位相設定ステップと、
分布設定手段により、低サイドローブを実現する所望の励振分布から上記振幅分布及び上記位相分布を求め、上記振幅分布設定手段に対して当該振幅分布を設定し、上記位相分布設定手段に対して当該位相分布を設定する分布設定ステップと、
切換手段により、上記各振幅調整手段及び上記各位相調整手段を制御する上記振幅位相設定手段を順に切り換える切換ステップとを有し、
上記振幅位相設定ステップにおいて、上記送信信号又は上記受信信号毎に、制御を行う上記振幅分布設定手段及び上記位相分布設定手段を変え、
上記検出ステップにおいて、上記切換手段により切り換えられた上記振幅位相設定手段の振幅分布設定手段及び位相分布設定手段の数、及び上記送信信号又は上記受信信号の繰り返し周波数に応じて、上記目標の検出範囲を決定する
ことを特徴とするレーダ装置の目標検出方法。 A transmission step of transmitting a transmission signal by the transmission means;
A signal distribution step of distributing the transmission signal transmitted by the transmission means by the signal distribution means;
A transmission / reception step of radiating a transmission signal distributed by the signal distribution means to space by a plurality of element antennas and receiving a signal reflected by a target as a reception signal;
A signal synthesizing step for synthesizing the reception signals received by the respective element antennas by means of signal synthesis;
An amplitude adjustment step of adjusting the amplitude of the transmission signal output from the signal distribution means to the element antennas and / or the reception signal output from the element antennas to the signal combining means by a plurality of amplitude adjustment means;
A phase adjustment step of adjusting a phase of a transmission signal output from the signal distribution unit to each element antenna and / or a reception signal output from the element antenna to the signal synthesis unit by a plurality of phase adjustment units;
A frequency converting step of converting the received signal combined by the signal combining unit into a frequency domain by the frequency converting unit;
A detecting step of detecting the target frequency based on a frequency conversion result by the frequency converting unit by a detecting unit;
The amplitude phase setting means controls the amplitude amount of each amplitude adjusting means according to a predetermined amplitude distribution using one or more amplitude distribution setting means, and follows the predetermined phase distribution using one or more phase distribution setting means. An amplitude phase setting step for controlling the phase amount of each of the phase adjusting means;
The distribution setting means obtains the amplitude distribution and the phase distribution from a desired excitation distribution that realizes low side lobes, sets the amplitude distribution for the amplitude distribution setting means, and sets the amplitude distribution for the phase distribution setting means. A distribution setting step for setting a phase distribution;
A switching step for sequentially switching the amplitude phase setting means for controlling the amplitude adjustment means and the phase adjustment means by means of switching means;
In the amplitude phase setting step, the amplitude distribution setting unit and the phase distribution setting unit that perform control are changed for each of the transmission signal or the reception signal,
In the detection step, the target detection range according to the number of amplitude distribution setting means and phase distribution setting means of the amplitude phase setting means switched by the switching means, and the repetition frequency of the transmission signal or the reception signal. A method for detecting a target of a radar apparatus, wherein:
信号分配手段により、上記送信手段により送信された送信信号を分配する信号分配ステップと、
複数の素子アンテナにより、上記信号分配手段により分配された送信信号を空間に放射し、目標により反射された信号を受信信号として受信する送受信ステップと、
信号合成手段により、上記各素子アンテナにより受信された受信信号を合成する信号合成ステップと、
複数の振幅調整手段により、上記信号分配手段から上記各素子アンテナに出力される送信信号及び／又は当該各素子アンテナから上記信号合成手段に出力される受信信号の振幅を調整する振幅調整ステップと、
複数の位相調整手段により、上記信号分配手段から上記各素子アンテナに出力される送信信号及び／又は当該各素子アンテナから上記信号合成手段に出力される受信信号の位相を調整する位相調整ステップと、
周波数変換手段により、上記信号合成手段により合成された受信信号を周波数領域に変換する周波数変換ステップと、
検出手段により、上記周波数変換手段による周波数変換結果に基づいて、上記目標の周波数を検出する検出ステップと、
振幅位相設定手段により、１つ以上の振幅分布設定手段を用いて所定の振幅分布に従い上記各振幅調整手段の振幅量を制御し、１つ以上の位相分布設定手段を用いて所定の位相分布に従い上記各位相調整手段の位相量を制御する振幅位相設定ステップと、
分布設定手段により、低サイドローブを実現する所望の励振分布から上記振幅分布及び上記位相分布を求め、上記振幅分布設定手段に対して当該振幅分布を設定し、上記位相分布設定手段に対して当該位相分布を設定する分布設定ステップと、
切換手段により、上記各振幅調整手段及び上記各位相調整手段を制御する上記振幅位相設定手段を切り換える切換ステップと、
モード制御手段により、上記検出手段により検出された上記目標の周波数、及び上記送信信号又は上記受信信号の繰り返し周波数に基づいて、上記切換手段を制御するモード制御ステップとを有し、
上記振幅位相設定ステップにおいて、上記送信信号又は上記受信信号毎に、制御を行う上記振幅分布設定手段及び上記位相分布設定手段を変え、
上記検出ステップにおいて、上記切換手段により切り換えられた上記振幅位相設定手段の振幅分布設定手段及び位相分布設定手段の数、及び上記繰り返し周波数に応じて、上記目標の検出範囲を決定する
ことを特徴とするレーダ装置の目標検出方法。 A transmission step of transmitting a transmission signal by the transmission means;
A signal distribution step of distributing the transmission signal transmitted by the transmission means by the signal distribution means;
A transmission / reception step of radiating a transmission signal distributed by the signal distribution means to space by a plurality of element antennas and receiving a signal reflected by a target as a reception signal;
A signal synthesizing step for synthesizing the reception signals received by the respective element antennas by means of signal synthesis;
An amplitude adjustment step of adjusting the amplitude of the transmission signal output from the signal distribution means to the element antennas and / or the reception signal output from the element antennas to the signal combining means by a plurality of amplitude adjustment means;
A phase adjustment step of adjusting a phase of a transmission signal output from the signal distribution unit to each element antenna and / or a reception signal output from the element antenna to the signal synthesis unit by a plurality of phase adjustment units;
A frequency converting step of converting the received signal combined by the signal combining unit into a frequency domain by the frequency converting unit;
A detecting step of detecting the target frequency based on a frequency conversion result by the frequency converting unit by a detecting unit;
The amplitude phase setting means controls the amplitude amount of each amplitude adjusting means according to a predetermined amplitude distribution using one or more amplitude distribution setting means, and follows the predetermined phase distribution using one or more phase distribution setting means. An amplitude phase setting step for controlling the phase amount of each of the phase adjusting means;
The distribution setting means obtains the amplitude distribution and the phase distribution from a desired excitation distribution that realizes low side lobes, sets the amplitude distribution for the amplitude distribution setting means, and sets the amplitude distribution for the phase distribution setting means. A distribution setting step for setting a phase distribution;
A switching step of switching the amplitude phase setting means for controlling the amplitude adjustment means and the phase adjustment means by a switching means;
A mode control step of controlling the switching means based on the target frequency detected by the detection means and the repetition frequency of the transmission signal or the reception signal by the mode control means;
In the amplitude phase setting step, the amplitude distribution setting unit and the phase distribution setting unit that perform control are changed for each of the transmission signal or the reception signal,
In the detection step, the target detection range is determined according to the number of amplitude distribution setting means and phase distribution setting means of the amplitude phase setting means switched by the switching means, and the repetition frequency. Target detection method for a radar apparatus.
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