JPS6082988A - Pulse radar device - Google Patents

Pulse radar device

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JPS6082988A
JPS6082988A JP19287483A JP19287483A JPS6082988A JP S6082988 A JPS6082988 A JP S6082988A JP 19287483 A JP19287483 A JP 19287483A JP 19287483 A JP19287483 A JP 19287483A JP S6082988 A JPS6082988 A JP S6082988A
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pulse
oscillator
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Yoshihiro Kawaguchi
義弘 川口
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/02Systems using reflection of radio waves, e.g. primary radar systems; Analogous systems
    • G01S13/50Systems of measurement based on relative movement of target
    • G01S13/52Discriminating between fixed and moving objects or between objects moving at different speeds

Abstract

PURPOSE:To improve an MTI (moving target indicating function) characteristic by performing a frequency modulation to a pulse transmitting wave of a radar, extracting a demodulating wave of a modulating signal from a reflected receiving wave by said transmitting wave, and inputting it to the MTI. CONSTITUTION:An FM modulator 23 is provided between a coherent oscillator 10 and a mixer 7, so that a frequency of a transmitting coherent signal is FM- modulated by a frequency of a modulated wave oscillator 22. An output of the FM-modulated oscillator 10 passes through the mixer 7 and reaches a klystron 3, in which said output becomes a transmitting high frequency pulse, and it is transmitted from an antenna 1. This receiving wave passes through a transmitting and receiving switch 2 from the antenna 1, it is converted to an intermediate frequency at a mixer 5, amplified by an intermediate amplifier 8 and inputted to a pulse form demodulator 40. A demodulated wave fetched by receiving a Doppler deviation in said demodulator is inputted to an MTI50 through a phase detector 9. As for the phase detector 9, an output signal of the modulated wave oscillator 22 is used as a reference signal.

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 この発明は、移動目標検出機能(MovingTarg
etIndication :以下、MTIと記す)を
備えたパルス・レーダー装置に関するものであり、MT
I性能の飛躍的向上を目的とするものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] This invention provides a moving target detection function (MovingTarg
etIndication: Hereinafter referred to as MTI)
The purpose is to dramatically improve I performance.

〔従来技術〕[Prior art]

従来、この種の装置として第1図に示すものがあった。 Conventionally, there has been a device of this type as shown in FIG.

これはコヒーレントMTIレーダーの例であり、図にお
いて、1はレーダーアンテナ、2は送受切換器、3は送
信用クライストロン増幅器(この代わりにTWT増幅器
が用いられることもある)、4はタライストロン増幅器
3の駆動用のパルス変調器、5はレーダーの受信高周波
信号を中間周波数に変換する混合器(Mixer ) 
、6は安定局部発振器(Stable Local 0
scillator ) 、7は後述するコヒーレント
発振器10からの発振信号を送信高周波信号に変換する
ための混合器、8は中間周波増幅器、9はドツプラー周
波数偏移信号を検出するための位相検波器(Phase
 5ensitiveDetector) 、10はレ
ーダーの原発振器として用いられるコヒーレント発振器
(Coherent 0scillator)、11は
コヒーレント発振器10の出力を逓降して、レーダーの
送信繰り返し周波数のトリガ信号を作成するトリガ発振
器(Trigger Generator )である。
This is an example of a coherent MTI radar, and in the figure, 1 is a radar antenna, 2 is a transmitting/receiving switch, 3 is a transmitting klystron amplifier (a TWT amplifier may be used instead), and 4 is a talistron amplifier 3 5 is a mixer (Mixer) that converts the high frequency signal received by the radar into an intermediate frequency.
, 6 is a stable local oscillator (Stable Local 0
7 is a mixer for converting an oscillation signal from a coherent oscillator 10 (described later) into a transmission high frequency signal, 8 is an intermediate frequency amplifier, and 9 is a phase detector (Phase) for detecting a Doppler frequency shift signal.
5 intensive Detector), 10 is a coherent oscillator used as a primary oscillator of the radar, and 11 is a trigger oscillator that steps down the output of the coherent oscillator 10 to create a trigger signal at the transmission repetition frequency of the radar. be.

また12はMTI用遅延線I4が超音波を利用する遅延
素子であるためこれに入力可能なよ・)に超音波を発振
する超音波発振器(Carrier Wave0sci
l 1ator)であり、13は位相検波器9の出力信
号を、超音波発振器12から出力される超音波グーの繰
り返し周期の1周期分だけ遅らせて出力する回路である
。工5は遅延線14での振幅減衰を回復するための増幅
器(Amplifier ) 、I 6は検波器(De
 tec tor )であり、この出力にレーダー信号
がビデオ信号として取り出される。17は遅延線14に
相当する減衰を与えるための減衰器(Attenuat
or) 、18. I 9はそれぞれ上記増幅画工5及
び検波器16と同様のものである。2oは遅延した信号
と遅延しない信号との減算を行ない差分を取り出す引算
器(Subtractor)である。
In addition, 12 is an ultrasonic oscillator (Carrier Wave0sci) that oscillates ultrasonic waves into the MTI delay line I4, which is a delay element that uses ultrasonic waves.
13 is a circuit that delays the output signal of the phase detector 9 by one period of the repetition period of the ultrasonic goo output from the ultrasonic oscillator 12 and outputs it. 5 is an amplifier for recovering the amplitude attenuation in the delay line 14, and I6 is a detector (De
tector ), and the radar signal is extracted as a video signal at this output. 17 is an attenuator for providing attenuation equivalent to the delay line 14.
or), 18. I9 are similar to the amplifying device 5 and the detector 16, respectively. 2o is a subtractor that performs subtraction between a delayed signal and a non-delayed signal to extract a difference.

次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.

レーダーの送信周波数をftとし、送信波が移動目標に
当たり、再び反射波として受信されたとき、ドツプラー
周波数偏移fdを受けていたとすれば、反射波の周波数
はft±fdと表わされる。
If the transmission frequency of the radar is ft, and when the transmitted wave hits a moving target and is received as a reflected wave again, it has undergone a Doppler frequency shift fd, then the frequency of the reflected wave is expressed as ft±fd.

ドツプラー周波数偏移fdは次式で表わされる。The Doppler frequency shift fd is expressed by the following equation.

2Vr 2νr−ft f d = −= − λ vr:移動目標の速度 λ:送信波長 C:光速液 このドツプラー周波数偏移fdは、第1図における位相
検波器9の出力として取り出されるものであり、その原
理は次の通りである。
2Vr 2νr-ft f d = -= - λ vr: Speed of moving target λ: Transmission wavelength C: Speed of light liquid This Doppler frequency shift fd is taken out as the output of the phase detector 9 in FIG. The principle is as follows.

即ち、コヒーレント発振器10からの基準信号の周波数
をfc、中間周波増幅器8からの受信信号の周波数をf
c±fdとし、それぞれを簡単のために正弦波連続信号
Vcoho+ Vifとして表現すると、 Vcoho=Asin 2 yrf(tVif=Bsi
n (2yrfct±φd)φd=2πfdt A、 Bは振幅 tは時間 と表わされる 従って、位相検波器9の出力Vpsdは、Vpsd =
 Vcoho −Vif = (Asin 2nfct) (Bsin (27L
’fct±φd= −(cos φd−cos(4πf
ct +φd)となる。上式において、第2項の中間周
波数fcを含む成分は検波回路後段のフィルターで除去
されて、第1項の(AB/2) ・ cosφdの成分
のみが位相検波器9から取り出される。ここで、φd=
2nfdtであるから、(AB/2) ・ cosφd
はドツプラー周波数偏移fdの値によって振幅の変化す
るビデオ信号である。
That is, the frequency of the reference signal from the coherent oscillator 10 is fc, and the frequency of the received signal from the intermediate frequency amplifier 8 is fc.
c±fd, and each of them is expressed as a continuous sine wave signal Vcoho+Vif for simplicity, then Vcoho=Asin 2 yrf(tVif=Bsi
n (2yrfct±φd)φd=2πfdt A, B are amplitudes t is expressed as time. Therefore, the output Vpsd of the phase detector 9 is Vpsd =
Vcoho −Vif = (Asin 2nfct) (Bsin (27L
'fct±φd=−(cos φd−cos(4πf
ct +φd). In the above equation, the second term, the component including the intermediate frequency fc, is removed by a filter after the detection circuit, and only the first term (AB/2)·cosφd component is extracted from the phase detector 9. Here, φd=
Since 2nfdt, (AB/2) ・ cosφd
is a video signal whose amplitude changes depending on the value of the Doppler frequency shift fd.

このビデオ信号を上記構成部品12〜20で構成される
通常のMTIに入れると、ドツプラー周波数偏移fdの
値による振幅の変化のみが取り出される。依って移動目
標信号のみが出力され、固定目標信号は消去されたこと
になる。
When this video signal is input into a conventional MTI composed of the components 12 to 20 described above, only the change in amplitude due to the value of the Doppler frequency deviation fd is extracted. Therefore, only the moving target signal is output, and the fixed target signal is eliminated.

通常のMTIで遅延線1個を用いた1重消去方式におけ
る周波数応答特性の一例を第2図に示す。
FIG. 2 shows an example of frequency response characteristics in a single cancellation method using one delay line in a normal MTI.

出力振幅は最大値を1に規格化している。同図において
、Tはレーダーのパルス送信繰返し周期を表わしており
、遅延線14の遅延時間もTである。
The maximum value of the output amplitude is normalized to 1. In the figure, T represents the pulse transmission repetition period of the radar, and the delay time of the delay line 14 is also T.

))この方式のMTIでは、l/Tの整数倍の時間毎に
ブラインド・スピードと対応するところの移動) 目標信号も消去されるドツプラー周波数が存在している
ことは周知の事実である。
)) It is a well-known fact that in this type of MTI, there is a Doppler frequency at which the target signal is also canceled, which corresponds to the blind speed at every integer multiple of l/T.

従来のパルス・レーダー装置は以上のように構成されて
おり、固定目標の反射信号が全くトンプラー周波数偏移
の無い理想的なものであれば、該固定目標の反射信号は
完全に消去されて移動目標の反射信号Mのみが検出され
る。しかし、実際には、固定目標である陸地、山地等の
反射信号は、第3図に斜線で示すように、周波数軸上で
広がりのあるスペクトラムになっている。このようなり
ラソター・スペクトラムSについては、第2図のような
MTI応答特性では十分に消去できなかった。
Conventional pulse radar equipment is configured as described above, and if the reflected signal of a fixed target is an ideal one without any deviation in the Tomplar frequency, the reflected signal of the fixed target will be completely erased and the signal will move. Only the reflected signal M of the target is detected. However, in reality, reflected signals from fixed targets such as land and mountains have a spectrum that is wide on the frequency axis, as shown by diagonal lines in FIG. Such a Lasotar spectrum S could not be sufficiently eliminated using the MTI response characteristics as shown in FIG.

この問題を解決する従来の方法として、遅延線を複数個
用いて多重消去系を構成し、更に負帰還技術等を採用し
、第4図に示すように成形されたMTI応答特性を用い
て固定目標消去比を改善するようにしたものがあった。
As a conventional method to solve this problem, a multiple cancellation system is constructed using multiple delay lines, a negative feedback technique is adopted, and an MTI response characteristic shaped as shown in Fig. 4 is used to fix the Some were designed to improve the target extinction ratio.

しかるにこのような方法においても、MTIの構成が複
雑化する割には効果が少なかった。
However, even with such a method, the effect was small considering the complexity of the MTI configuration.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は上記のような従来のものの欠点を除去するため
になされたもので、レーダーの送信波に周波数変調を施
し、この送信波による反射受信波から変調信号の復調波
を抽出し、これをMTIの入力とすることにより、MT
I特性を従来に比し飛躍的に改善することのできるパル
ス・レーダー装置を提供することを目的としている。
The present invention was made in order to eliminate the drawbacks of the conventional ones as described above, and it applies frequency modulation to the transmitted wave of the radar, extracts the demodulated wave of the modulated signal from the received wave reflected by the transmitted wave, and By inputting MTI, MT
The object of the present invention is to provide a pulse radar device whose I characteristics can be dramatically improved compared to conventional ones.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下この発明の一実施例を図について説明する。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

第5図において、第1図と同一符号は同一のものを示す
。22はFM用の変調波発振器、23は周波数変調器、
40はパルス形FM復調器、50は第1図における構成
部品12〜20のMT1機能を有する構成(移動目標検
出手段)を包括して示したものである。
In FIG. 5, the same reference numerals as in FIG. 1 indicate the same parts. 22 is a modulated wave oscillator for FM, 23 is a frequency modulator,
Reference numeral 40 denotes a pulse-type FM demodulator, and reference numeral 50 collectively shows the configuration (moving target detection means) having the MT1 function of the components 12 to 20 in FIG.

次に動作について説明する。Next, the operation will be explained.

本実施例装置においては、コヒーレント発振器10と混
合器7との間に周波数変調器23を新たに設け、送信用
コヒーレント信号の周波数を変調波発振器22の周波数
で、周波数変調(以下FMという)するようにしている
。そして、周波数変調されたコヒーレント発振器10の
出力は混合器7を経て、タライストロン3に達し、そこ
で送信高周波パルスとなり、アンテナ1がら空間に送信
される。送信高周波パルスの搬送波周波数をfc、変調
周波数をfmとしたとき、最大周波数偏移をΔfとする
と、変調指数mfは m f−Δf / f m で与えられる。ここで変調指数mfが0.3〜0.4程
度の低い値になるように変調周波数fmと最大周波数偏
移Δfとの関係を定めれば、FM波の第2側帯波以上は
かなり小さくなり、第1側帯波のみを考慮すればよいこ
とになる。従って周波数スペクトラムは第6図に示すよ
うなものとなる。
In the device of this embodiment, a frequency modulator 23 is newly provided between the coherent oscillator 10 and the mixer 7, and the frequency of the coherent signal for transmission is frequency modulated (hereinafter referred to as FM) by the frequency of the modulated wave oscillator 22. That's what I do. Then, the frequency-modulated output of the coherent oscillator 10 passes through the mixer 7 and reaches the talistron 3, where it becomes a transmission high-frequency pulse and is transmitted through the antenna 1 into space. When the carrier frequency of the transmitted high-frequency pulse is fc, the modulation frequency is fm, and the maximum frequency deviation is Δf, the modulation index mf is given by m f - Δf / f m . If the relationship between the modulation frequency fm and the maximum frequency deviation Δf is determined so that the modulation index mf is a low value of about 0.3 to 0.4, the second and higher sidebands of the FM wave will become considerably smaller. , it is only necessary to consider the first sideband. Therefore, the frequency spectrum becomes as shown in FIG.

第6図は、FMの他にパルス変調による各成分のスペク
トラムの拡がりを概念的に示しており、この拡がりは、
パルス変調の波形によって定まるものである。この送信
高周波パルスの電圧e (tlを数式で表わすと次のよ
うになる。
Figure 6 conceptually shows the spread of the spectrum of each component due to pulse modulation in addition to FM, and this spread is
This is determined by the pulse modulation waveform. The voltage e (tl) of this transmitted high-frequency pulse can be expressed mathematically as follows.

−cos(ωo t +mf sin Pt ) ・=
+11但し EO:電圧振幅 に=T/τ T:送信周期 τ:送信パルス幅 ωo=2πfc、 fcは搬送波周波数mf=Δω/ 
P =Δf/fm Δω−2πΔf、Δfは最大周波数偏移P=2πfm、
 fmは変調周波数 上式において、大括弧内の項はパルス変調の波形を表わ
す項であり、cosの項が周波数変調を表わす項である
−cos(ωo t +mf sin Pt) ・=
+11 However, EO: Voltage amplitude = T/τ T: Transmission period τ: Transmission pulse width ωo = 2πfc, fc is carrier frequency mf = Δω/
P = Δf/fm Δω−2πΔf, Δf is the maximum frequency deviation P = 2πfm,
fm is the modulation frequency In the above equation, the term in square brackets is a term representing the waveform of pulse modulation, and the cos term is a term representing frequency modulation.

このパルスFM変調波がドツプラー周波数偏移を受けた
時の電圧e’(tlは、次のように表わされる。
The voltage e'(tl) when this pulsed FM modulated wave undergoes a Doppler frequency shift is expressed as follows.

e’1tl− 但しa:目標物の反射面積に依って決まる値ωd−(4
π/λ0)・Vr、λ0は搬送波の波長。
e'1tl- However, a: Value ωd-(4
π/λ0)・Vr, λ0 is the wavelength of the carrier wave.

Vrは目標のレーダーに対する軸方向速度Pd=(4π
/λp)・Vr、λpは変調波の波長。
Vr is the axial velocity of the target relative to the radar Pd = (4π
/λp)・Vr, λp is the wavelength of the modulated wave.

Vrば上に同じ 上記の(2)式によるパルスFM波のスペクトラムを概
念的に表わすと、第7図の点線で示したように第6図の
スペクトラムからド・ノプラ偏移分子dだけずれた形に
なる。この図では、周波数が高(、>方へ偏移している
場合を示す。この偏移の大きさは搬送波と上下側帯波の
周波数の相違骨だけ僅かながら異なり、これを図中でf
 d’、 f d”として示している。
If we conceptually represent the spectrum of the pulsed FM wave according to the same equation (2) above as Vr, as shown by the dotted line in Figure 7, it deviates from the spectrum in Figure 6 by the de Noppler shift numerator d. It takes shape. This figure shows a case in which the frequency is shifted toward high (,
d', f d''.

そしてこのようなパルスFM波をレーダーで受信する。Then, such pulse FM waves are received by a radar.

受信波は、アンテナ】から送受切換器2を経て混合器5
で中間周波数に変換され、中間周波増幅器8により増幅
されてパルス形FM復調器40に入力する。この復調器
40は第6図及び第7図に示すスペクトラムに合わせて
構成されており、それを第8図に示す。
The received wave is sent from the antenna to the mixer 5 via the transmitter/receiver switcher 2.
The signal is converted to an intermediate frequency by the intermediate frequency amplifier 8, and is then amplified by the intermediate frequency amplifier 8 and input to the pulse type FM demodulator 40. This demodulator 40 is constructed in accordance with the spectra shown in FIGS. 6 and 7, and is shown in FIG.

第8図において、40aは入力端子、42はIF信号分
配器、43は上側帯波用帯域通過フィルター、44は搬
送波用帯域通過フィルター、45は下側帯波用帯域通過
フィルター、46は各帯域通過フィルター43.44.
,45を通過したIF倍信号加算するIF信号加算器、
47は受信波を周波数弁別器48で復調する前にその振
幅を一定にするための振幅制限器、49は復調された信
号の周波数帯域のみを増幅する復調波増幅器、40bは
出力端子である。
In FIG. 8, 40a is an input terminal, 42 is an IF signal distributor, 43 is a bandpass filter for upper sideband, 44 is a bandpass filter for carrier wave, 45 is a bandpass filter for lower sideband, and 46 is a bandpass filter for each bandpass. Filter 43.44.
, an IF signal adder that adds the IF multiplied signals that have passed through 45;
47 is an amplitude limiter for making the amplitude of the received wave constant before it is demodulated by the frequency discriminator 48, 49 is a demodulated wave amplifier that amplifies only the frequency band of the demodulated signal, and 40b is an output terminal.

上記パルス形FM復調器40においては、周波数弁別を
行なう前にパルスの周波数成分のみを通過させる帯域フ
ィルターにより信号対雑音比を改善しておく必要がある
が、受信パルス波の周波数スペクトラムは第7図のよう
になっているので、各帯域フィルター43〜45は、各
成分のみを取り出すようにすればよい。ここで変調指数
が0.3〜0.4程度の低い領域では、他の側帯波成分
は十分に小さいので、これを無視しても波形歪は少なく
本実施例の目的には支障がない。
In the pulse-type FM demodulator 40, it is necessary to improve the signal-to-noise ratio by using a bandpass filter that passes only the frequency component of the pulse before performing frequency discrimination. As shown in the figure, each band filter 43 to 45 may extract only each component. Here, in a region where the modulation index is low, about 0.3 to 0.4, other sideband components are sufficiently small, so even if they are ignored, waveform distortion is small and the purpose of this embodiment is not hindered.

このような構成の復調器40によってパルスFM波を復
調したとき、変調波とそのドツプラー周波数成分とが取
り出されることを以下に説明する。
It will be explained below that when the pulse FM wave is demodulated by the demodulator 40 having such a configuration, the modulated wave and its Doppler frequency component are extracted.

第9図に示すものは、周波数弁別器48の入出力持性F
dである。横軸に入力角周波数を示し、縦軸に出力電圧
■を示す。以下簡単のために、人。
What is shown in FIG. 9 is the input/output characteristic F of the frequency discriminator 48.
It is d. The horizontal axis shows the input angular frequency, and the vertical axis shows the output voltage ■. For the sake of simplicity, people.

出力波は連続波(cw)として説明する。The output wave will be explained as a continuous wave (cw).

ドツプラー偏移を受けたFM波の瞬時角周波数偏移は(
2)式より、 であるから、瞬時角周波数は、 d φ t −ωo±ωd十Δ(LICO3(P+:Pd) t −
(3)で表わされる。
The instantaneous angular frequency shift of the FM wave subjected to Doppler shift is (
From formula 2), the instantaneous angular frequency is d φ t −ωo±ωd+Δ(LICO3(P+:Pd) t −
It is expressed as (3).

ここで、周波数弁別器48の入力信号角周波数の変化f
inに対する特性Fdを、第9図に示すように最大角周
波数偏移幅±Δωの中で直線とすれば、その特性ばV−
k (ω−ωO)と表わすことができる。従って(3)
式で表わされた入力波finに対する出力波foutの
電圧■は V=k (ω−ω0) =k(ωO±ωd十Δωcos (P+Pd) t −
ω0゜−±にωd+にΔωcos(P±Pd) を但し
 kは定数 ここでにΔωば一定値となるからこれをVcとおけば、 ■=±にωd+Vccos (P±Pd) tとなる。
Here, the change f in the input signal angular frequency of the frequency discriminator 48
If the characteristic Fd for in is a straight line within the maximum angular frequency deviation width ±Δω as shown in FIG.
It can be expressed as k (ω-ωO). Therefore (3)
The voltage ■ of the output wave fout with respect to the input wave fin expressed by the formula is V=k (ω-ω0) = k(ωO±ωd + Δωcos (P+Pd) t −
ω0°-± and ωd+ are Δωcos (P±Pd). However, k is a constant. Here, Δω is a constant value, so if this is set as Vc, then ωd+Vccos (P±Pd) t for ω0°-±.

ここで、変調角周波数Pを(般送波のドツプラー角周波
数偏移ωdに対し、P)ωdと取れば、上式第1項のに
ωdは直流的となる。この周波数弁別器48の出力電圧
波形を図に表わすと第10図のようになり、kωd成分
は後段の復調波増幅器49で容易に除去される。従って
出力端子40bにはVccos (P+Pd) tの成
分が取り出されることになる。これは、即ち元の変調角
周波数Pとそのドツプラー角周波数偏移成分Pdとが取
り出されたことを意味する。なお、上記の条件P′S>
ωdを満足することは、本実施例においては非常に容易
である。
Here, if the modulation angular frequency P is taken as (P for the Doppler angular frequency deviation ωd of the general transmission wave) ωd, then ωd in the first term of the above equation becomes DC-like. The output voltage waveform of the frequency discriminator 48 is illustrated in FIG. 10, and the kωd component is easily removed by the demodulation wave amplifier 49 at the subsequent stage. Therefore, the component of Vccos (P+Pd)t is taken out to the output terminal 40b. This means that the original modulation angular frequency P and its Doppler angular frequency deviation component Pd have been extracted. Note that the above condition P'S>
Satisfying ωd is very easy in this embodiment.

次に前記(2)式において用いたωd、Pdの定義)か
ら本実施例の効果を説明する。
Next, the effects of this embodiment will be explained from the definitions of ωd and Pd used in equation (2) above.

ここで、 であり、かつ であるから、 Pd λ o fm ωd λp fc となる。これは、トンブラー周波数偏移が搬送波周波数
fcと変調周波数fmとに正比例するということを示し
ている。
Here, since and, Pd λ o fm ωd λp fc . This shows that the Tombler frequency shift is directly proportional to the carrier frequency fc and the modulation frequency fm.

上記パルス形復調器40で取り出されたところのドツプ
ラー偏移を受けた復調波は、位相検波器9を経てMT 
I 50に入る。ここで位相検波器9には、基準信号と
してコヒーレント発振器10゛からの出力信号に代わり
7、変調発振器22の出力信号が用いられる。また上記
MT I 50は、復調波信号帯域で動作する以外は従
来のものに同じである。なお、復調波の周波数が遅延線
14の必要とする超音波の周波数であれば、第1図にお
ける超音波発振器12と変調器13とは不要である。
The demodulated wave extracted by the pulse demodulator 40 and subjected to Doppler shift passes through the phase detector 9 to the MT
Enter I 50. Here, the phase detector 9 uses the output signal of the modulation oscillator 22 instead of the output signal from the coherent oscillator 10' as a reference signal. Further, the above MTI 50 is the same as the conventional one except that it operates in the demodulated signal band. Note that if the frequency of the demodulated wave is the frequency of the ultrasonic wave required by the delay line 14, the ultrasonic oscillator 12 and modulator 13 in FIG. 1 are unnecessary.

そして、」二記MT I 50に入る復調波のドツプラ
ー周波数偏移の値は、」二連のように変調周波数fmで
定まるものであり、この変調周波数fmは搬送周波数f
cに比べてかなり低いものであるから、第3図における
クラッタ−・スペクトラムSはfm/fcの比で圧縮さ
れた形となり、第11図に示すようにほとんど線スペク
トラムに近くなる。一方、移動目標信号のドツプラー周
波数偏移も同じ比率で圧縮されるが、移動目標の場合は
、それが移動しているので、本来的に第2図に示すよう
に、クラッタ−と比較して非常に大きいドツプラー周波
数偏移を持っている。従ってレーダーで捕えるべき目標
のレーダー軸方向に対しての最大速度Vrmaxを想定
し、この時の目標信号のトンブラー周波数偏移が第11
図における1/T以下には小さくならない程度に変調周
波数fmを選定すれば、移動目標信号の検出特性を損ね
ることなく、クラッタ−・スペクトラムをfrn7’f
cの比で圧縮できる。
Then, the value of the Doppler frequency deviation of the demodulated wave entering MT I 50 is determined by the modulation frequency fm as shown in the following two series, and this modulation frequency fm is equal to the carrier frequency f
Since it is considerably lower than c, the clutter spectrum S in FIG. 3 is compressed by the ratio fm/fc, and becomes almost a line spectrum as shown in FIG. On the other hand, the Doppler frequency deviation of the moving target signal is also compressed by the same ratio, but in the case of a moving target, since it is moving, it is inherently smaller than the clutter as shown in Figure 2. It has a very large Doppler frequency shift. Therefore, assuming the maximum velocity Vrmax of the target to be captured by the radar in the radar axis direction, the Tombler frequency deviation of the target signal at this time is the 11th
If the modulation frequency fm is selected to such an extent that it does not become smaller than 1/T in the figure, the clutter spectrum can be reduced to frn7'f without impairing the detection characteristics of the moving target signal.
It can be compressed with a ratio of c.

従ってMT T 50の固定目標消去比をf m / 
fCの比で改善できたことになる。この時移動目標の速
度に対応する信号の検出範囲Rば第11図に示すように
0〜1/Tの間のみになる。
Therefore, the fixed target cancellation ratio of MT T 50 is f m /
This means that the fC ratio has been improved. At this time, the detection range R of the signal corresponding to the speed of the moving target is only between 0 and 1/T, as shown in FIG.

ここで、変調周波数fmは移動目標の軸方向最大速度V
rmaxに対して、次の関係にある。
Here, the modulation frequency fm is the maximum axial velocity V of the moving target
The following relationship exists with respect to rmax.

即ち、変調周波数fmが受けるド・7プラ一周波数偏移
をfmdとすれば、 に の時のfmdが1/Tになるようにすれば良いから、 T c 今、例として航空機目標のレーダー軸方向最大速度を3
マツハとし、T = 5 m sを代入して試算すると
、f m =30.2Ml1zとなる。従って搬送波と
して、f c −3000MHzの周波数を使用するパ
ルス・レーダーの場合、クラッタ−・スペクトラムはf
m 30MHz 1 r C3000MFIz 100 に圧縮されることになる。また目標の検出特性は、Vr
max=3マン八において、1 / T = 200 
Hzのところにドツプラー周波数偏移の最大点が来るこ
とになるので、目標検出特性に損失は起こらない。
In other words, if fmd is the Do-7 Plas frequency deviation that the modulation frequency fm undergoes, fmd should be 1/T when direction maximum speed 3
If Matsuha is used and T = 5 m s is substituted for a trial calculation, f m =30.2 Ml1z. Therefore, for a pulsed radar using a frequency f c -3000 MHz as a carrier wave, the clutter spectrum is f c -3000 MHz.
m 30MHz 1 r C3000MFIz 100 . In addition, the detection characteristics of the target are Vr
max = 3 Man-eight, 1 / T = 200
Since the maximum point of the Doppler frequency deviation will be at Hz, no loss will occur in the target detection characteristics.

また本実施例の場合においても、第4図に示すように、
複数個の遅延線を用いてMTI特性を成形しておけば、
クラッタ−・スペクトラムの圧縮効果と目標信号の検出
特性は、さらに改善されることになる。なお上記実施例
における変調周波数30MIIzは容易に実施可能な周
波数である。
Also in the case of this embodiment, as shown in FIG.
If you shape the MTI characteristics using multiple delay lines,
The clutter spectrum compression effect and target signal detection characteristics will be further improved. Note that the modulation frequency of 30 MIIz in the above embodiment is a frequency that can be easily implemented.

なお上記実施例では、送信パルスに周波数変調を施した
場合について述べたが、他に振幅変調または位相変調を
用いても、基本原理的には上記実施例と同様の効果を奏
する。
In the above embodiment, a case was described in which frequency modulation was applied to the transmission pulse, but even if amplitude modulation or phase modulation is used, the same effect as in the above embodiment can be obtained in principle.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように、この発明によれば、パルス・レーダー装
置のパルス送信波に周波数変調を施して送信し、受信し
たパルス信号から当該変調信号の復m波を抽出し、この
復調波に対して移動目標検出機能を作動させるようにし
たので、移動目標検出特性を損じることなく、クラッタ
−・スペクトラムを圧縮し、以て固定目標消去比を従来
のものに比し飛曜的に改善することができる効果がある
As described above, according to the present invention, the pulse transmission wave of the pulse radar device is subjected to frequency modulation and transmitted, the demodulated wave of the modulated signal is extracted from the received pulse signal, and the demodulated wave is Since the moving target detection function is activated, the clutter spectrum can be compressed without impairing the moving target detection characteristics, and the fixed target cancellation ratio can be significantly improved compared to the conventional one. There is an effect that can be done.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来のパルス・レーダー装置の構成を示す図、
第2図は従来のMTIの応答特性を示す図、第3図は従
来のMTIにおけるクラッタ−・スペクトラムを示す図
、第4図は従来の成形されたMTI応答特性を示す図、
第5図は本発明の一実施例によるパルス・レーダー装置
の構成を示す図、第6図は該装置におけるパルスFM波
のスペクトラムを示す図、第7図は該装置においてドツ
プラー周波数偏移を受けたパルスFM波のスペクトラム
を示す図、第8図は該装置のパルス形FM復調器の一構
成例を示す図、第9図は該FM復調器の中の周波数弁別
器の入出力特性を示す図、第10図はその出力電圧波形
を示す図、第11図は本発明の一実施例によるパルス・
レーダー装置のクラッタ−・スペクトラムの圧縮効果を
示す図である。 23・・・周波数変調器(送信波周波数変調手段)、4
0・・・パルス形FM復調器(変調信号復調手段)、5
0・・・MTI(移動目標検出手段)。 なお図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 代理人 大 岩 増 雄 第6図 第7図 周波扛f− 第9図 第10図 第11図 」 ト
Figure 1 is a diagram showing the configuration of a conventional pulse radar device.
FIG. 2 is a diagram showing the response characteristics of a conventional MTI, FIG. 3 is a diagram showing a clutter spectrum in a conventional MTI, and FIG. 4 is a diagram showing a conventional shaped MTI response characteristic.
FIG. 5 is a diagram showing the configuration of a pulse radar device according to an embodiment of the present invention, FIG. 6 is a diagram showing the spectrum of pulsed FM waves in the device, and FIG. 7 is a diagram showing the spectrum of pulsed FM waves in the device. FIG. 8 is a diagram showing an example of the configuration of the pulsed FM demodulator of the device, and FIG. 9 is a diagram showing the input/output characteristics of the frequency discriminator in the FM demodulator. 10 shows the output voltage waveform, and FIG. 11 shows the pulse voltage waveform according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing the effect of compressing the clutter spectrum of a radar device. 23... Frequency modulator (transmission wave frequency modulation means), 4
0... Pulse type FM demodulator (modulation signal demodulation means), 5
0...MTI (moving target detection means). In the drawings, the same reference numerals indicate the same or equivalent parts. Agent: Masuo Oiwa Figure 6, Figure 7, Frequently Asked Questions, Figure 9, Figure 10, Figure 11.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)所定の搬送波周波数を有するパルス送信波に周波
数変調を施す送信波周波数変調手段と、受信したパルス
信号のうちの変調信号を復調する変調信号復調手段と、
該変調信号の復調波を入力とし移動目標の反射波を検出
する移動目標検出手段とを備えたことを特徴とするパル
ス・レーダー装置。
(1) a transmission wave frequency modulation means that performs frequency modulation on a pulse transmission wave having a predetermined carrier frequency; a modulation signal demodulation means that demodulates a modulated signal of the received pulse signal;
A pulse radar device comprising: moving target detection means for receiving a demodulated wave of the modulated signal and detecting a reflected wave of the moving target.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04350586A (en) * 1991-05-27 1992-12-04 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency Radar device
JPH05281343A (en) * 1992-03-31 1993-10-29 Tech Res & Dev Inst Of Japan Def Agency Radar equipment
JP2005530163A (en) * 2002-06-14 2005-10-06 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツング High frequency signal forming method and forming apparatus for detecting distance to object and / or speed thereof

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