JP2015184016A - Radar device and method of time-modulating radar device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、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に関するものである。具体的には、アンテナのサイドローブレベルを低減可能な時間変調アレーアンテナを用いたレーダ装置に関するものである。 The present invention relates to a radar apparatus that detects 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. Specifically, the present invention relates to a radar apparatus using a time modulation array antenna that can reduce the side lobe level of the antenna.
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を用いたレーダ装置では、変調の繰り返し周期が長くなることより虚像が発生する課題がある。この課題を解決する方法として、従来、目標を検出する周波数範囲を限定することにより、目標信号と虚像を識別する方法が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
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.
A radar apparatus using a time-modulated array antenna has a problem that a virtual image is generated due to a long modulation repetition period. As a method for solving this problem, conventionally, a method for identifying a target signal and a virtual image by limiting a frequency range in which a target is detected has been proposed (for example, see Patent Document 1).
従来の時間変調アレーアンテナを用いたレーダ装置では、振幅位相分布設定手段の数、送信信号、受信信号の繰り返し周波数に応じて目標を検出する周波数範囲限定することにより、折り返し周波数の虚像と目標信号の識別を可能とした。
一方で、振幅位相分布設定手段の数、送信信号、受信信号の繰り返し周波数に応じて目標を検出する周波数範囲が、時間変調アレーアンテナを有していないレーダ装置よりも狭くなり、レーダ性能を低下させるという課題があった。
In a conventional radar device using a time-modulated array antenna, the virtual image of the aliasing frequency and the target signal are limited by limiting the frequency range in which the target is detected according to the number of amplitude phase distribution setting means, the transmission signal, and the repetition frequency of the reception signal. Can be identified.
On the other hand, the frequency range for detecting a target according to the number of amplitude phase distribution setting means, the repetition frequency of the transmission signal, and the reception signal is narrower than that of a radar device that does not have a time-modulated array antenna, thus reducing the radar performance. There was a problem of making it happen.
また、従来のレーダ装置では、目標が対向して接近している状況下においても目標を検出する周波数範囲を限定するため、目標検出においてクラッタの影響が小(クラッタフリーともいう)となる周波数領域も狭くなって(図12参照)レーダ性能が劣化するという課題もあった。 Further, in the conventional radar apparatus, the frequency range in which the target is detected is limited even in a situation where the target is facing and approaching, so the frequency region in which the influence of clutter is small (also referred to as clutter-free) in target detection. (See FIG. 12), the radar performance deteriorates.
本発明は係る課題を解決するためになされたものであり、目標を検出する周波数範囲を限定することなく目標を検出可能な、時間変調アレーアンテナを用いたレーダ装置を提供することを目的とする。 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 using a time-modulated array antenna that can detect a target without limiting the frequency range in which the target is detected. .
本発明に係るレーダ装置は、タイミング信号を生成する信号生成器と、前記タイミング信号に基づき送信パルス信号を生成送信機と、前記送信パルス信号を電力分配合成器に出力し、前記送信パルス信号が反射され受信された受信パルス信号を受信機に出力する送受信信号分離器と、前記送信パルス信号をN個の送信パルス信号に分配し、分配したN個の移相器の各々に出力する電力分配合成器と、前記送信パルス信号の位相を変化させる移相器と、前記移相器から出力された送信パルス信号の振幅を調整する振幅調整器と、前記振幅調整器から出力された送信パルス信号を空間に放射する素子アンテナと、前記移相器と前記振幅調整器に対して設定する位相と振幅からなる振幅位相のセットを複数具える振幅位相設定部と、前記振幅位相のセットを演算する演算装置と、送信パルス信号内で、前記移相器と前記振幅調整器に対して設定する前記振幅位相のセットを時分割で切り替える切替器8と、送信パルス信号内で時分割で変調された送信パルス信号が目標で反射された受信パルス信号を受信する受信機と、前記受信パルス信号を復調する復調器と、前記復調後の受信パルス信号を周波数領域の信号に変換する周波数変換装置と、周波数領域に変換後の信号から目標信号を検出する目標検出器とを備える。
A radar apparatus according to the present invention includes a signal generator that generates a timing signal, a transmitter that generates a transmission pulse signal based on the timing signal, and the transmission pulse signal that is output to a power distribution synthesizer. A transmission / reception signal separator that outputs a received pulse signal reflected and received to a receiver, and a power distribution unit that distributes the transmission pulse signal to N transmission pulse signals and outputs the transmission pulse signals to each of the distributed N phase shifters. A combiner; a phase shifter that changes the phase of the transmission pulse signal; an amplitude adjuster that adjusts the amplitude of the transmission pulse signal output from the phase shifter; and the transmission pulse signal output from the amplitude adjuster. An element antenna that radiates to the space, an amplitude phase setting unit that includes a plurality of sets of amplitude phases composed of phases and amplitudes set for the phase shifter and the amplitude adjuster, and the amplitude phase
この発明に係るレーダ装置によれば、送信パルス信号内で連続して時間変調を行うため、変調の繰り返し周期を長くすることなく、時間変調アレーアンテナを有していないレーダ装置と同一の周波数範囲で、目標を検出することが可能となる。
また、時間変調が実行された信号を復調する復調器を、パルス圧縮レーダにおける符号変調の復調を主に担う復調器と兼用することができるので、新たに時間変調専用の復調器を設ける必要がなく、容易に時間変調アレーアンテナを用いたレーダ装置を提供できる。
According to the radar apparatus of the present invention, since time modulation is continuously performed in the transmission pulse signal, the same frequency range as that of the radar apparatus having no time modulation array antenna is obtained without increasing the modulation repetition period. Thus, the target can be detected.
In addition, a demodulator that demodulates a signal that has been subjected to time modulation can also be used as a demodulator that mainly performs demodulation of code modulation in a pulse compression radar. Therefore, it is necessary to newly provide a demodulator dedicated to time modulation. Therefore, a radar apparatus using a time modulation array antenna can be easily provided.
実施の形態1.
この発明の実施の形態1に係るレーダ装置、およびレーダ装置の時間変調方法について以下、説明する。図1〜図7は実施の形態1に係るレーダ装置およびレーダ装置の時間変調方法を説明する図である。
A radar apparatus and a time modulation method for the radar apparatus according to
図1は、本発明の実施の形態1に係るレーダ装置100の構成図である。図1において、実施の形態1に係るレーダ装置100は信号生成器1と、送信機2と、送受信信号分離器3と、電力分配合成器4と、移相器5-1〜5-N、振幅調整器6-1〜6-Nと、素子アンテナ7-1〜7-Nと、切替器8と、第1の振幅位相設定装置〜第Nの振幅位相設定装置9-1〜9-Nと、演算装置10と、受信機14と、復調器15と、周波数変換装置16と、目標検出器17からなる。
実施の形態1に係るレーダ装置100は、受信機14と周波数変換装置16との間に復調器15を備える点で特徴を有する。
FIG. 1 is a configuration diagram of a
The
次に、実施の形態1に係るレーダ装置の信号の流れについて説明する。
ここでは、まず、送信時について説明する。
まず、信号生成器1にて送信パルスに必要なタイミング信号を生成し、送信機2へ出力する。
前記送信機2では、前記タイミング信号に応じて送信パルス信号を生成し、前記送信パルス信号を送受信信号分離器3へ出力する。
前期送受信信号分離器3では、前記送信パルス信号を電力分配合成器4へ出力する。
前記電力分配合成器4では、前記送信パルス信号をN個の送信パルス信号に分配し、N個の移相器5-1〜5-Nそれぞれに出力され、その後、前記N個の移相器5-1〜5-Nと接続されたN個の振幅調整器6-1〜6-Nへ送信パルス信号が出力される。
さらに前記N個の送信パルス信号は、前記N個の振幅調整器6-1〜6-Nを介して素子アンテナ7-1〜7-Nより空間へ送信パルス信号が出力される。
Next, the signal flow of the radar apparatus according to the first embodiment will be described.
Here, the transmission will be described first.
First, the
The
The first transmission /
The power distribution synthesizer 4 distributes the transmission pulse signal into N transmission pulse signals and outputs the transmission pulse signals to N phase shifters 5-1 to 5-N, and then the N phase shifters. Transmission pulse signals are output to N amplitude adjusters 6-1 to 6-N connected to 5-1 to 5-N.
Further, the N transmission pulse signals are output to the space from the element antennas 7-1 to 7-N via the N amplitude adjusters 6-1 to 6-N.
ここで、送信パルス信号に対する時間変調方法について図1〜図7を用いて説明する。時間変調アレーアンテナの手段は、前記移相器5-1〜5-Nの移相設定値および前記振幅調整器6-1〜6-Nの振幅調整設定値を時間的に切り替えて、素子アンテナ7-1〜7-Nから空間へ送信される送信パルス信号を変調する。なお、実際に前記移相器5-1〜5-Nには、移相設定値に加え、ビーム走査の位相設定値が加算されることになる。 Here, a time modulation method for a transmission pulse signal will be described with reference to FIGS. The means of the time modulation array antenna switches the phase shift set values of the phase shifters 5-1 to 5-N and the amplitude adjustment set values of the amplitude adjusters 6-1 to 6-N in time, A transmission pulse signal transmitted from 7-1 to 7-N to space is modulated. Actually, in addition to the phase shift set value, the beam scan phase set value is added to the phase shifters 5-1 to 5 -N.
時間変調の数は、図1における第1の振幅位相設定装置〜第Mの振幅位相設定装置9-1〜9-Mの数により決定される。 The number of time modulations is determined by the number of first amplitude phase setting devices to Mth amplitude phase setting devices 9-1 to 9-M in FIG.
図2は、時間変調の数が2つの場合のレーダ装置100の一部を表す構成図であり、切替器8と第1の振幅位相設定装置9-1と第2の振幅位相設定装置9-2と演算装置10を表している。
図3は、第1の振幅設定値の分布と位相設定値の分布を示す態様図である。
図4は、第2の振幅設定値の分布と位相設定値の分布を示す態様図である。
例えば素子アンテナの数がN=4、時間変調の数がM=2のとき、図2に示すように第1の振幅位相設定装置9-1と第2の振幅位相設定装置9-2の2つの振幅位相設定装置を設け、図3に示す振幅設定値の分布18-1と位相設定値の分布19-1を組み合わせた第1のセットと、図4に示す振幅設定値の分布18-2と位相設定値の分布19-2を組み合わせた第2のセットを演算装置10で演算し、第1の振幅位相設定装置9-1と第2の振幅位相設定装置9-2それぞれに保持させる。
FIG. 2 is a block diagram showing a part of the
FIG. 3 is a diagram showing the distribution of the first amplitude setting value and the distribution of the phase setting value.
FIG. 4 is an aspect diagram showing the distribution of the second amplitude setting value and the distribution of the phase setting value.
For example, when the number of element antennas is N = 4 and the number of time modulations is M = 2, as shown in FIG. 2, two of the first amplitude phase setting device 9-1 and the second amplitude phase setting device 9-2 are used. There are provided two amplitude phase setting devices, a first set combining the amplitude set value distribution 18-1 and the phase set value distribution 19-1 shown in FIG. 3, and the amplitude set value distribution 18-2 shown in FIG. And the second set obtained by combining the distributions 19-2 of the phase setting values are calculated by the
なお、図3に示す振幅設定値の分布18-1、図4に示す振幅設定値の分布18-2は、素子アンテナ7-1〜7-4から放射する送信パルス信号の強度を示すものである。図3に示す振幅調整器6-1〜6-4により素子アンテナ7-1〜7-4から放射する送信パルス信号の強度を実現する。
一方、図3に示す位相設定値の分布19-1や図4に示す位相設定値の分布19-2は、素子アンテナ7-1〜7-4から放射する送信パルス信号の位相を示すものであり、図3に示す移相器5-1〜5-4によりで素子アンテナ7-1〜7-4から放射する送信パルス信号の移相を実現する。
The amplitude set value distribution 18-1 shown in FIG. 3 and the amplitude set value distribution 18-2 shown in FIG. 4 indicate the intensity of the transmission pulse signal radiated from the element antennas 7-1 to 7-4. is there. The intensity of the transmission pulse signal radiated from the element antennas 7-1 to 7-4 is realized by the amplitude adjusters 6-1 to 6-4 shown in FIG.
On the other hand, the phase setting value distribution 19-1 shown in FIG. 3 and the phase setting value distribution 19-2 shown in FIG. 4 indicate the phases of the transmission pulse signals radiated from the element antennas 7-1 to 7-4. The phase shift of the transmission pulse signal radiated from the element antennas 7-1 to 7-4 is realized by the phase shifters 5-1 to 5-4 shown in FIG.
次に、第1の振幅位相設定装置19-1に保持される振幅設定値の分布18-1と位相設定値の分布19-1を組み合わせた第1のセット(図3参照)と、第2の振幅位相設定装置19-2に保持される振幅設定値の分布18-2と位相設定値の分布19-2を組み合わせた第2のセット(図4参照)を、切替器8で切り替えて、移相器5-1〜5-4と振幅調整器6-1〜6-4へ振幅位相設定値を伝送する際のタイミングについて、図5を用いて説明する。
Next, a first set (see FIG. 3) in which the amplitude set value distribution 18-1 and the phase set value distribution 19-1 held in the first amplitude phase setting device 19-1 are combined, and the second The second set (see FIG. 4) in which the amplitude setting value distribution 18-2 and the phase setting value distribution 19-2 held in the amplitude phase setting device 19-2 are switched by the
図5は、実施の形態1の送信におけるレーダ装置の送信パルス信号の態様を示した図である。図5で、11は送信パルス信号のパルス繰り返し周期(PRI)、12は第1の振幅位相設定装置の振幅位相設定値が振幅調整器と移相器に設定され、素子アンテナより放射されたときの送信パルス信号、13は第2の振幅位相設定装置の振幅位相設定値が振幅調整器と移相器に設定され、素子アンテナより放射されたときの送信パルス信号、20は受信可能な時間範囲である。
FIG. 5 is a diagram illustrating an aspect of a transmission pulse signal of the radar apparatus in the transmission according to the first embodiment. In FIG. 5, 11 is the pulse repetition period (PRI) of the transmission pulse signal, 12 is the amplitude phase setting value of the first amplitude phase setting device set in the amplitude adjuster and the phase shifter, and radiated from the
図5のように、第1の振幅位相設定装置9-1の振幅位相設定値が振幅調整器6-1〜6-4と移相器5-1〜5-4に設定され、素子アンテナより放射されたときの送信パルス信号12と、第2の振幅位相設定装置9-2の振幅位相設定値が振幅調整器6-1〜6-4と移相器5-1〜5-4に設定され、素子アンテナより放射されたときの送信パルス信号13を1つの送信パルス信号内で連続して、素子アンテナ7-1〜7-4から空間へ放射する。
As shown in FIG. 5, the amplitude phase setting values of the first amplitude phase setting device 9-1 are set in the amplitude adjusters 6-1 to 6-4 and the phase shifters 5-1 to 5-4. The
空間へ放射された送信パルス信号は、目標で反射され、再び素子アンテナ7-1〜7-4に戻り、受信パルス信号として、受信可能な時間範囲20で受信される。
The transmission pulse signal radiated to the space is reflected by the target, returns to the element antennas 7-1 to 7-4 again, and is received as a reception pulse signal in the
その後、図1における振幅調整器6-1〜6-N(実施の形態1ではN=4)と移相器5-1〜5-N(実施の形態1ではN=4)と電力分配合成器4を介して、送受信信号分離器3より、受信機14へ入力される。
After that, the amplitude adjusters 6-1 to 6-N (N = 4 in the first embodiment), the phase shifters 5-1 to 5-N (N = 4 in the first embodiment) and the power distribution and combination in FIG. The signal is input to the
このとき、受信時における移相器5-1〜5-N(実施の形態1ではN=4)、振幅調整器6-1〜6-N(実施の形態1ではN=4)には、切替器8からの時間変調に対応した振幅位相設定値は不要で、時間的に固定な振幅位相設定値を設定する。
なお、移相器5-1〜5-N(実施の形態1ではN=4)に設定する前記固定な振幅位相設定値には、ビーム走査の位相設定値が設定されることになる。
At this time, the phase shifters 5-1 to 5-N (N = 4 in the first embodiment) and the amplitude adjusters 6-1 to 6-N (N = 4 in the first embodiment) at the time of reception are An amplitude phase setting value corresponding to the time modulation from the
Note that a beam scanning phase setting value is set as the fixed amplitude phase setting value set in the phase shifters 5-1 to 5-N (N = 4 in the first embodiment).
受信機14へ入力された受信パルス信号は、復調器15に入力される。
復調器15は、図6に示すようなパルス圧縮レーダにおける符号変調の復調を主に担う復調器であり、送信パルス信号を複数に分割したサブパルス信号30(サブパルス幅30t)の間隔で、サンプリングを行う。
The received pulse signal input to the
The
復調器15は、第1の振幅位相設定装置9-1により振幅位相設定値が振幅調整器6-1〜6-Nと移相器5-1〜5-Nに設定され、素子アンテナより放射された送信パルス12が目標で反射された受信パルス信号と、第2の振幅位相設定装置9-2により振幅位相設定値が振幅調整器6-1〜6-Nと移相器5-1〜5-Nに設定され、素子アンテナより放射された送信パルス13が目標で反射された受信パルス信号を、サブパルス信号30の間隔でサンプリングし、且つ積分する。このようにして復調器15は、時間的に変調された2つの受信パルス信号より、レーダ信号として必要な受信パルス信号に復調する。
In the
このとき復調器15は、図6に示す送信パルス信号を複数分割したサブパルス信号30(サブパルス幅30t)の間隔でサンプリングが可能な性能を有することから、送信パルス信号を2分割するタイミングで切り替えて変調する送信パルス12(第1の振幅位相設定装置9-1により振幅位相設定値が振幅調整器と移相器に設定され素子アンテナより放射された送信パルス12)と送信パルス13(第2の振幅位相設定装置9-2により振幅位相設定値が振幅調整器と移相器に設定され素子アンテナより放射された送信パルス13)をサンプリングすることは特別問題ではなく、容易に行うことができる。
At this time, the
次に、復調器15においてサンプリングされ且つ積分された受信パルス信号は、周波数変換装置16へ入力される。
周波数変換装置16は、復調器15から入力した受信パルス信号を周波数領域の信号に変換する。
目標検出器17は変換された周波数領域の信号から、目標信号を検出する。
Next, the received pulse signal sampled and integrated by the
The
The
図7は、周波数変換装置16において、復調器15からの受信パルス信号を周波数領域の信号へ変換した後の特性を示した図である。図7において、22は目標信号、21は送信パルス信号(図5)のパルス繰り返し周期(PRI)11の逆数となる周波数で発生するクラッタの折り返しの虚像の信号である。
FIG. 7 is a diagram showing characteristics after the received pulse signal from the
実施の形態1において繰り返し周期が最も長くなるクラッタの折り返しの虚像と、送信パルス信号(図5参照)のパルス繰り返し周期(PRI)11の逆数となる周波数で発生するクラッタ折り返しの虚像の信号21は、同一周期となる。このため、図7に示すように、クラッタの折り返しの虚像信号と、送信パルス信号のパルス繰り返し周期(PRI)11の逆数となる周波数で発生するクラッタ折り返しの虚像の信号21とは重なる。
The clutter folding
以上のように、本実施の形態に係るレーダ装置は、受信機14と周波数変換装置16との間に復調器15を備え、復調器15は、第1の振幅位相設定装置9-1により振幅位相設定値が設定され空間に放射された送信パルス12が目標で反射された受信パルス信号と、第2の振幅位相設定装置9-2により振幅位相設定値が設定され空間に放射された送信パルス13が目標で反射された受信パルス信号を、送信パルス信号を複数に分割したサブパルス信号30の時間間隔でサンプリングし、且つ積分する。このようにして復調器15は、時間的に変調された2つの受信パルス信号より、レーダ信号として必要な受信パルス信号に復調するようにした。
本実施の形態に係るレーダ装置によれば、従来の時間変調アレーアンテナを用いたレーダ装置において課題であった、目標検出の周波数範囲が狭くなりレーダ性能が低下するという課題を解決して、周波数領域を限定することなく目標を検出することが可能となる。
As described above, the radar apparatus according to the present embodiment includes the
The radar apparatus according to the present embodiment solves the problem that the frequency range for target detection becomes narrow and the radar performance deteriorates, which has been a problem in a radar apparatus using a conventional time-modulated array antenna. It is possible to detect the target without limiting the area.
実施の形態2.
実施の形態1に係るレーダ装置では送信時に時間変調を行ったが、実施の形態2では、受信時に時間変調を行う。
In the radar apparatus according to the first embodiment, time modulation is performed at the time of transmission. In the second embodiment, time modulation is performed at the time of reception.
実施の形態2に係るレーダ装置の構成は、実施の形態1で説明したレーダ装置と同じ構成であり、図1に示す通りである。
図8は、実施の形態2に係るレーダ装置の送信パルス信号と受信時における時間変調の関係を示した図である。図8において、22は時間変調されていない送信パルス信号、23は受信時における時間変調の第1の変調、24は受信時における時間変調の第2の変調である。なお、本実施の形態では受信時における時間変調の数は2つとして説明するが、2つに限るものではなく2つ以上あっても良い。
The configuration of the radar apparatus according to the second embodiment is the same as that of the radar apparatus described in the first embodiment, as shown in FIG.
FIG. 8 is a diagram showing the relationship between the transmission pulse signal of the radar apparatus according to
次に動作について説明する。
図8において、実施の形態2のレーダ装置は、実施の形態1と異なり送信時には時間変調を実施しない。このため、時間変調がされていない送信パルス信号22が素子アンテナ7-1〜7-Nより空間へ放射される(図1参照)。
Next, the operation will be described.
In FIG. 8, unlike the first embodiment, the radar apparatus according to the second embodiment does not perform time modulation during transmission. For this reason, the
空間へ放射された時間変調のされていない送信パルス信号22は、目標により反射され、再び素子アンテナ7-1〜7-Nに戻り受信され、受信時に時間変調される。
The non-time-modulated
ここで、実施の形態2に係るレーダ装置における受信時の時間変調の方法について説明する。
受信時の時間変調を行う変調方法であるが、図1の移相器5-1〜5-Nの移相設定値と、振幅調整器6-1〜6-Nの振幅調整設定値を時間的に切り替えることについては、実施の形態1で説明した送信時の時間変調と同じであるため、省略する。
ここでは、受信時の時間変調において、切替器8で切り替えて移相器5-1〜5-Nおよび振幅調整器6-1〜6-Nへ振幅位相設定値を伝送する際のタイミングについて、図8を用いて説明する。
Here, a method of time modulation at the time of reception in the radar apparatus according to
This is a modulation method for performing time modulation at the time of reception. The phase shift set values of the phase shifters 5-1 to 5-N and the amplitude adjustment set values of the amplitude adjusters 6-1 to 6-N in FIG. Since the switching is the same as the time modulation at the time of transmission described in the first embodiment, the description is omitted.
Here, in the time modulation at the time of reception, the timing when the amplitude phase set value is transmitted to the phase shifters 5-1 to 5-N and the amplitude adjusters 6-1 to 6-N by switching with the
図8において、受信時における時間変調の第1の変調23と、受信時における時間変調の第2の変調24とでは、変調に有する時間幅は同じ値とし、且つ、それぞれの時間幅は送信パルス信号22の半分になるように設定する。これにより、受信時における時間変調の第1の変調23と、受信時における時間変調の第2の変調24の受信時間は同一になる。
In FIG. 8, the
このように実施の形態2に係るレーダ装置においては、受信時における時間変調の第1の変調23と、受信時における時間変調の第2の変調24の受信時間を同一にすることで、復調器15で時間変調を復調する際、同じ重みづけで復調処理ができる。
これにより、実施の形態2に係るレーダ装置は、時間変調アレーアンテナとして動作することができる。
As described above, in the radar apparatus according to the second embodiment, the reception time of the
Thereby, the radar apparatus according to
なお、受信時における時間変調の数は2つ以上でも良いが、その場合の1つの変調に有する時間幅は、送信パルス信号の時間幅を時間変調の数で除算した時間幅に設定する必要がある。 The number of time modulations at the time of reception may be two or more, but the time width of one modulation in that case needs to be set to a time width obtained by dividing the time width of the transmission pulse signal by the number of time modulations. is there.
実施の形態3.
図9は、実施の形態3に係るレーダ装置の構成図である。
実施の形態3に係るレーダ装置は、従来、目標が対向して接近している状況下において、目標検出の周波数範囲を限定することによりクラッタフリーとなる周波数領域も狭くなりレーダ性能が劣化する、という課題を解決するものである。
図9において、識別信号出力付き目標検出器51は、周波数変換装置の出力信号に基づき、目標が対向接近しているか否かの識別信号を出力する。また、時間変調稼働指令器52は、識別信号出力付き目標検出器51からの識別信号を入力してアレーアンテナに対して時間変調を稼働させるか否かを決定する。なお、図9の1〜10、14〜16は実施の形態1と同一構成品であり、ここでは説明は省略する。
FIG. 9 is a configuration diagram of the radar apparatus according to the third embodiment.
The radar apparatus according to
In FIG. 9, a
実施の形態3の識別信号出力付き目標検出器51は、目標のドップラ周波数に基づいて、目標が対向接近しているか否かを判別可能である。
目標が対向接近している場合、識別信号出力付き目標検出器21は対向接近目標有りの識別信号51sを出力し、時間変調稼働指令器52に出力する。
一方、目標が対向接近していない場合には、識別信号出力付き目標検出器21は対向接近目標無しの識別信号51sを出力し、時間変調稼働指令器22に出力する。
The
When the target is facing opposite, the target detector with
On the other hand, when the target is not facing the opposite approach, the target detector with
時間変調稼働指令器52は、識別信号出力付き目標検出器51から対向接近目標の有無を示す識別信号51sを入力する。
The time
時間変調稼働指令器52は、識別信号51sに基づいて目標が対向接近している場合、切替器8から出力される振幅位相設定値が、移相器5-1〜5-Nおよび振幅調整器6-1〜6-Nに向けて伝送されないように伝送を遮断して、アレーアンテナの時間変調の実行を停止する。
図10は、時間変調稼働指令器52が時間変調を停止した場合、すなわち目標が対向接近していると判断した場合におけるクラッタの折り返し例を示した図である。目標が対向接近している場合においてアレーアンテナの時間変調の実行を中止した結果、本実施の形態3に係るレーダ装置は、通常のパルスドップラレーダ装置となる。
この場合、図10に示すようなクラッタフリー領域で目標検出が可能である。
In the time modulation
FIG. 10 is a diagram illustrating an example of clutter folding when the time modulation
In this case, target detection is possible in a clutter-free region as shown in FIG.
図11は、識別信号51sに基づき目標が対向接近していると判断した場合で、上述のように時間変調稼働指令器52がアレーアンテナでの時間変調の実行を中止せず、切替器8より出力される振幅位相設定値が、移相器5-1〜5-Nおよび振幅調整器6-1〜6-Nに向けて伝送された場合におけるクラッタの折り返し例を示した図である。
この場合は図11に示すように、クラッタフリー領域が狭くなり、レーダ装置の性能が低下する。
このように、目標が対向接近している場合、本実施の形態の時間変調稼働指令器52が時間変調を中止することにより、クラッタフリー領域が狭まることを抑えることができ、クラッタフリー領域で目標検出を行うことができる。
FIG. 11 shows a case where it is determined that the target is approaching and approaching based on the
In this case, as shown in FIG. 11, the clutter-free region is narrowed, and the performance of the radar apparatus is degraded.
As described above, when the target is close to the target, the time modulation
一方、識別信号51sに基づき目標が対向接近でない場合、すなわちクラッタフリー領域で目標が無い場合には、時間変調稼働指令器52が時間変調を許可し、切替器8より出力される振幅位相設定値を移相器5-1〜5-Nおよび振幅調整器6-1〜6-Nに向けて伝送するようにして、アレーアンテナの時間変調を実行する。
このように、目標が対向接近でない場合、本実施の形態の時間変調稼働指令器52が時間変調を許可することにより時間変調が実行される。これにより本実施の形態に係るレーダ装置は、低サイドローブのレーダ装置となり、クラッタ抑圧を図ることができる。
On the other hand, when the target is not opposite approach based on the
As described above, when the target is not facing opposite, the time modulation
1 信号生成器、2 送信機、3 送受信信号分離器、4 電力分配合成器、5-1〜5-N 移相器、6-1〜6-N 振幅調整器、7-1〜7-N 素子アンテナ、8 切替器、9-1〜9-N 第1の振幅位相設定装置〜第Nの振幅位相設定装置、10 演算装置、14 受信機、15 復調器、16 周波数変換装置、17 目標検出器、18-1 第1の振幅位相設定装置の振幅設定値の分布、18-2 第2の振幅位相設定装置の振幅設定値の分布、19-1 第1の振幅位相設定装置の位相設定値の分布、19-2 第2の振幅位相設定装置の位相設定値の分布、20 受信可能な時間範囲、21 クラッタ折り返しの虚像の信号、22 目標信号、30 サブパルス信号、30t サブパルス幅、51s 識別信号、51 識別信号出力付き目標検出器、52 時間変調稼働指令器、100 レーダ装置。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
前記タイミング信号に基づき送信パルス信号を生成送信機と、
前記送信パルス信号を電力分配合成器に出力し、前記送信パルス信号が反射され受信された受信パルス信号を受信機に出力する送受信信号分離器と、
前記送信パルス信号をN個の送信パルス信号に分配し、分配したN個の移相器の各々に出力する電力分配合成器と、
前記送信パルス信号の位相を変化させる移相器と、
前記移相器から出力された送信パルス信号の振幅を調整する振幅調整器と、
前記振幅調整器から出力された送信パルス信号を空間に放射する素子アンテナと、
前記移相器と前記振幅調整器に対して設定する位相と振幅からなる振幅位相のセットを複数具える振幅位相設定部と、
前記振幅位相のセットを演算する演算装置と、
送信パルス信号内で、前記移相器と前記振幅調整器に対して設定する前記振幅位相のセットを時分割で切り替える切替器8と、
前記送信パルス信号内において時分割で変調された送信パルス信号が目標で反射された受信パルス信号を受信する受信機と、
前記受信パルス信号を復調する復調器と、
前記復調後の受信パルス信号を周波数領域の信号に変換する周波数変換装置と、
周波数領域に変換後の信号から目標信号を検出する目標検出器と、
から構成されることを特徴とするレーダ装置。 A signal generator for generating a timing signal;
A transmitter that generates a transmission pulse signal based on the timing signal; and
A transmission / reception signal separator for outputting the transmission pulse signal to a power distribution synthesizer, and outputting a reception pulse signal reflected and received by the transmission pulse signal to a receiver;
A power distribution synthesizer that distributes the transmission pulse signal into N transmission pulse signals and outputs to each of the distributed N phase shifters;
A phase shifter for changing the phase of the transmission pulse signal;
An amplitude adjuster for adjusting the amplitude of the transmission pulse signal output from the phase shifter;
An element antenna that radiates a transmission pulse signal output from the amplitude adjuster to space;
An amplitude phase setting unit comprising a plurality of sets of amplitude phases composed of phases and amplitudes set for the phase shifter and the amplitude adjuster;
A computing device for computing the set of amplitude phases;
A switcher 8 for switching the set of amplitude phases to be set for the phase shifter and the amplitude adjuster in a transmission pulse signal in a time-sharing manner;
A receiver for receiving a reception pulse signal in which a transmission pulse signal modulated in a time division manner in the transmission pulse signal is reflected by a target; and
A demodulator that demodulates the received pulse signal;
A frequency converter for converting the demodulated received pulse signal into a frequency domain signal;
A target detector for detecting a target signal from the signal converted into the frequency domain;
A radar apparatus comprising:
前記タイミング信号に基づき送信パルス信号を生成する工程と、
前記送信パルス信号を電力分配合成器に出力し、前記送信パルス信号が反射されて受信された受信パルス信号を受信機に出力する工程と、
前記送信パルス信号をN個の送信パルス信号に分配し、N個の移相器の各々に出力する工程と、
前記送信パルス信号の位相と振幅を設定する振幅位相のセットを複数演算する工程と、
送信パルス信号内で、前記演算した振幅位相のセットを時分割で切り替えて、送信パルス信号の振幅と位相を調整する工程と、
時分割で振幅と位相が調整された前記送信パルス信号を空間に放射する工程と、
前記送信パルス信号が目標で反射された受信パルス信号を受信する工程と、
前記受信パルス信号を復調する工程と、
前記復調後の受信パルス信号を周波数領域の信号に変換する工程と、
周波数領域に変換後の信号から目標信号を検出する工程と、
からなることを特徴とするレーダ装置の時間変調方法。 Generating a timing signal;
Generating a transmission pulse signal based on the timing signal;
Outputting the transmission pulse signal to a power distribution synthesizer, and outputting the reception pulse signal reflected by the transmission pulse signal to a receiver;
Distributing the transmission pulse signal into N transmission pulse signals and outputting each of the N transmission pulse signals to each of the N phase shifters;
Calculating a plurality of sets of amplitude phases for setting the phase and amplitude of the transmission pulse signal;
Within the transmission pulse signal, switching the set of the calculated amplitude phase in a time division manner, and adjusting the amplitude and phase of the transmission pulse signal;
Radiating the transmission pulse signal, the amplitude and phase of which are adjusted in a time division manner, into space;
Receiving a received pulse signal in which the transmitted pulse signal is reflected by a target;
Demodulating the received pulse signal;
Converting the demodulated received pulse signal into a frequency domain signal;
Detecting a target signal from the signal converted into the frequency domain;
A time modulation method for a radar apparatus, comprising:
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