JP2001133546A - 空港面探知レーダー装置 - Google Patents

空港面探知レーダー装置

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JP2001133546A
JP2001133546A JP31110499A JP31110499A JP2001133546A JP 2001133546 A JP2001133546 A JP 2001133546A JP 31110499 A JP31110499 A JP 31110499A JP 31110499 A JP31110499 A JP 31110499A JP 2001133546 A JP2001133546 A JP 2001133546A
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JP
Japan
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antenna
radar device
airport surface
receiving
target
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JP31110499A
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English (en)
Inventor
Yoshiki Morita
良樹 森田
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 空港面の捜索を行う空港面探知レーダー装置
において、降雨時における降雨クラッタの影響を軽減す
ることを目的とする。 【解決手段】 一つの送信用のアンテナ2Aと複数の受
信用のアンテナ2B〜2Nとを持ち、送信アンテナの覆
域を複数の受信アンテナで分割受信することにより、降
雨による反射エコーの受信強度を低減した。分割受信の
方法として、所要ビーム数分受信アンテナを用意するも
のと、フェーズドアレイ・アンテナにより順次、ビーム
を走査することにより、受信アンテナの数量を減らした
ものがある。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、探査地域から反
射したレーダ信号を受信してこの探査地域を移動する乗
り物を検出する一次レーダ装置の表示画面上に、雪や降
雨などにより発生する誤目標を抑圧する方法およびその
装置に関するもので、特に、空港面を航行する航空機や
車両を検出する空港面探知レーダ装置(以下、ASDE
と記す)の表示画面上に発生する誤目標を抑圧する装置
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】一般に、空港内を航行する航空機の安全
と円滑な運行を確保するために、滑走路、誘導路などの
制限区域を航行する航空機や車両等に対し、一次レーダ
のASDEより航空管制官による地上管制が行われてい
る。
【0003】特に、地上交通が輻輳する広大な空港面に
おいては、夜間や霧の発生時、降雨時等の気象状態の悪
い場合には、目視による航空機および車両等の識別が困
難であるため、空港面の状況を監視する装置としてAS
DEが設置されている。このような悪い気象条件のもと
では、ASDEの表示装置や無線通信により航空機や車
両等が識別され、管制されている。
【0004】図8は例えば特許第2884071号公報
に示された従来のASDEの構成図であり、2は空中線
装置、3は送信機、4はサーキュレータ、5はTRリミ
ッタ、6は低雑音増幅器、7は局部発振器、8はミキ
サ、9はIFフィルタ、10は直線増幅器、11は対数
増幅器、12はビデオ切替器、13は表示装置である。
【0005】次に動作について説明する。送信機3で発
生された高周波信号はサーキュレータ4を経由して、空
中線装置2から空間に放出される。空中線装置2の代表
的な特性は、放射パターンは水平方向は狭ビーム幅
(0.2゜〜0.3゜)で垂直方向は広ビーム幅(半値
電力ビーム幅2゜程度、下側−15゜までCOSEC2
特性)であり、機械的に360゜水平回転し、回転速度
は60rpmである。目標に反射した電波は空中線装置
2で受信され、サーキュレータ4を経由して低雑音増幅
器6で増幅後ミキサ8で局部発信器7からのローカル周
波数信号とミキシングされてIFフィルタ9で検波後、
直線増幅器10および対数増幅器11でそれぞれ増幅さ
れ、表示装置13に送られ、PPI表示される。また、
自動で目標検出する場合は目標検出装置等に送られる。
【0006】図9は図8のASDEにおいて、ある範囲
にどの位の反射面積があるかを示すレーダ信号レベルの
頻度分布を示すもので、横軸はレーダ信号のビデオ電圧
(V)、縦軸はレーダ信号の発生する頻度(%)を示し
ている。曲線A,B,Cはそれぞれ大小各種の航空機か
らのレーダ信号、曲線Dは降雨等により反射されたレー
ダ信号の発生する頻度を示すものである。この結果、曲
線Dで示すように、降雨等により反射されたレーダ信号
のビデオ電圧は1V以下であり、一方、曲線A〜Cで示
すように、航空機により反射されたレーダ信号のビデオ
電圧は、1.5V程度に集中している。
【0007】従来のASDEにおける降雨による誤目標
に抑圧は、誤目標の数に応じて増幅器の特性を変化させ
て、誤目標の数を抑圧するものである。その方法とし
て、降雨クラッタの信号レベルと航空機目標の振幅分布
の差に注目し、できるだけ航空機目標の検出を妨げずに
降雨クラッタ信号を抑圧するように増幅率のカーブを非
線形にするようにしたものである。要約すれば誤目標が
多くなるにつれて、レベルの低い信号を捨てていくもの
である。図9のO.5Vの位置にあるスレッショルドレ
ベルを等価的に上げて行くことで降雨量が増えた時の誤
目標を押えようとするものであるがスレッショルドレベ
ルを上げることにより本来の目標の検出率の低下を招く
ことは避けられなかった。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】従来のASDEは以上
のように構成されており、また送信周波数が我国では2
4GHz帯であり、降雨減衰が大きいこともあり、前記
特許2884071号公報にあるような降雨対策が必要
であった。しかし、前記特許2884071号公報によ
る方式では降雨による誤目標は抑圧できるが、目標その
ものの検出率低下は防止できなかった。このため、送信
周波数を変化させて、得られた受信信号を平均化するこ
とで降雨クラッタ信号を抑圧する周波数アジリティ方式
を採用するものもあるが、送信機が高価となり、余分な
周波数帯域を必要とする等の欠点があった。
【0009】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、降雨による目標の検出率の低下
を軽減することができる空港面探知レーダー装置を提供
することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】この発明に係る空港面探
知レーダー装置は、送信アンテナのビーム幅に対して、
受信アンテナのビーム幅を狭くすることで降雨の影響を
軽減したものである。本発明は受信ビームを複数もつこ
とにより、降雨によるエコーの受信信号そのものを低減
するものであり、図9を用いて説明すれば、降雨からの
反射信号Dの分布を左側にシフトすることで目標検出率
の低下を招くことなく、クラッタによる誤目標を低減す
るものである。
【0011】
【発明の実施の形態】発明の実施の形態1.以下、この
発明の実施の形態1を図について説明する。図1におい
て、2は空中線装置、3は送信機、5はTRリミッタ、
6は低雑音増幅器、7は局部発振器、8はミキサ、9は
IFフィルタ、10は直線増幅器、11は対数増幅器、
12はビデオ切替器、13は表示装置である。空中線装
置2は1個の送信アンテナ2Aとn個の受信アンテナ2
B、2C、…、2Nで構成される。送信アンテナ2Aお
よび受信アンテナ2B、2C、…、2Nのアンテナ特性
を図2、図3に示す。図2は垂直面内のビームパターン
で、図3は水平面内のビームパターンである。実線は送
信パターン、点線は受信パターンである。 TRリミッ
タ5、低雑音増幅器6、局部発信器7、ミキサ8、IF
フィルタ9、直線増幅器10、および対数増幅器11は
n個の受信アンテナに対応して、それぞれnチャンネル構
成である。
【0012】次に動作について説明する。送信機3で発
生された高周波信号は、空中線装置2の送信アンテナ2
Aから空間に放出される。送信アンテナ2Aの代表的な
特性は、放射パターンは水平方向は狭いビーム幅(0.
2゜〜0.3゜)で垂直方向は広ビーム幅(半値電力ビ
ーム幅20゜程度)であり、機械的に360゜水平回転
し、回転速度は60rpmである。目標に反射した電波
は空中線装置2の受信アンテナ2Bから2Nで受信され
る。各受信アンテナは送信アンテナとは逆に、垂直方向
は狭ビーム(0.2〜0.3゜)で、水平方向は送信ア
ンテナ2Aの水平面内パターンをカバーする広ビーム幅
である。各受信アンテナの垂直面内パターンは図2に示
すように送信ビームの垂直面内パターンを細分化するよ
うにビーム幅間隔づつずらした関係である。各受信アン
テナ2Bから2Nで受信した受信信号は低雑音増幅器6
で増幅後ミキサ8で局部発振器7からのローカル周波数
信号とミキシングされたIFフィルタ9で検波後、直線
増幅器10および対数増幅器11でそれぞれ増幅され、
表示装置13に送られ、PPI表示される。PPI表示
は各受信チャンネルのビデオを合成、あるいは表示距離
に対応じて切替えることにより行う。自動で目標検出す
る場合は目標検出装置等に送られる。
【0013】降雨のようにビーム内に充満しているクラ
ッタの場合には、その受信電力はビームの断面積に比例
する。一方、航空機のような目標はビームに比べて小さ
いので、ビーム幅によらず、受信電力は同じである。し
たがって、ビーム幅が狭いほど、クラッタ中の目標検出
には有利となる。水平ビーム幅に関しては、受信の水平
ビーム幅は広くても、送信のビーム幅が狭いため、結果
的に送信のビーム幅で決定される。このため、アンテナ
が小さくてよい広ビームとしている。
【0014】従来のアンテナでは、地面反射を抑圧する
ために下方の利得を押さえた特性にしている。従来アン
テナはCosec2特性であり、半値ビーム幅の規定で
は2度程度の値である。本実施の形態では送信アンテナ
では特に地面反射を考慮する必要が無いので安価にでき
るいわゆるファンビームとしている。本実施の形態の場
合はファンビームとしたので、半値ビーム幅で20度と
いった値となる。
【0015】発明の実施の形態2.なお、上記発明の実
施の形態1では、受信アンテナ2A〜2Nは水平面およ
び垂直面とも同一のアンテナビーム幅で、垂直面内の中
心指向角度のみずれたもので構成するものを示したが、
近距離では降雨減衰の影響が少ないことから、図4に示
したように近距離を走査するビーム2Bのビーム幅は太
く、遠距離を担当するビーム2Nのビーム幅細くするこ
とで、更に効果を上げることができる。
【0016】近距離しか見ないビーム2Bでは目標から
の受信レベルが大きいので、ビーム幅を広くしても降雨
クラッタと目標とのレベル差が確保できるのに対して、
遠方を見るビーム2Nでは目標の受信レベルが小さいの
で、ビーム幅を絞ってクラッタの受信レベルを低減する
ことが望ましい。すなわち、ビーム幅を一律ではなく担
当する距離に応じて変えることで、クラッタと目標のレ
ベル関係を一定にでき、検出性能の均一化の点で有利と
なる。また、所要のビーム数を減らす効果も期待でき
る。
【0017】発明の実施の形態3.実施形態1および2
は受信アンテナ2Bから2Nは所要の受信ビーム数だけ
個別のアンテナを設けるものを示したが、受信アンテナ
にフェーズドアレイによる電子走査アンテナを用いて、
所要ビーム数より少ない受信アンテナで所要の覆域をカ
バーすることが可能となり、アンテナおよび受信系が少
なくて済む。実施形態3の構成を図5に示す。受信アン
テナが2個であるっこと以外は図1と同じである。受信
アンテナ2Bと2Cのビーム切替の概念を図6に示す。
この実施の形態では受信アンテナを2個用意し、反射エ
コーが得られる時間に同期して交互に選択して空港面内
を連続的に走査する。
【0018】発明の実施の形態4.実施形態3の送信ア
ンテナと受信アンテナをともにフェーズドアレイ・アン
テナとし、送受共用アンテナとすることで大電力化およ
び省スペース化を図ることが可能となる。実施形態4で
使用するフェーズドアレイ・アンテナ装置の構成を図7
に示す。マトリックス状に配置された素子アンテナは2
A、2Bのグループに分かれ、送信時は2A,2B同時
に使用して送信し、受信時には2Aと2Bのグループを
交互に使用する。
【0019】発明の実施の形態5.実施形態4のアンテ
ナを固定し、水平面内の走査も電子的に行うようにする
ことで、機械回転機構が不要となり、騒音の軽減やメン
テナンス頻度の低減が可能となる。平面タイプであれば
水平面内の覆域は約120゜となるので、必要に応じて
複数のアンテナを設置することが必要となる場合もあ
る。また円筒型とすることで、最大360゜の覆域を得
ることも可能である。
【0020】
【発明の効果】以上のように、この発明によれば送信ビ
ームに対して受信ビームを細くすることにより、降雨に
よる反射エコーの受信電力を低減することが可能とな
り、降雨時の目標検出性能の低下を防止する効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の空港面探知レーダー装置の実施の
形態1による構成図である。
【図2】 この発明の実施の形態1で使用する空中線装
置の送受信アンテナパターンを垂直方向に示す図であ
る。
【図3】 この発明の実施の形態1で使用するアンテナ
の送受信パターンを水平方向に示す図である。
【図4】 この発明の実施の形態2による空中線装置の
送受信アンテナパターンを示す図である。
【図5】 この発明の空港面探知レーダー装置の実施の
形態3による構成図である。
【図6】 この発明の実施の形態3で使用する空中線装
置のビームの切替概念を示す図である。
【図7】 この発明の実施の形態4で使用する空中線装
置の構成を示す図である。
【図8】 従来の空港面探知レーダーの装置の構成図で
ある。
【図9】 従来の空港面探知レーダーの受信信号レベル
の分布を示す図である。
【符号の説明】
2 空中線装置 3 送信機 5 TRリミッタ 6 低雑音増幅
器 7 局部発信器 8 ミキサ 9 IFフィルタ 10 直線増幅
器 11 対数増幅器 12 ビデオ切
替器 13 表示装置

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主として、空港面の航空機および車両を
    探知するレーダー装置において、一つの送信用のアンテ
    ナと複数の受信用のアンテナを持ち、送信アンテナの覆
    域を複数の受信アンテナで分割受信することを特徴とす
    る空港面探知レーダー装置。
  2. 【請求項2】 割当てられた距離覆域に応じて受信アン
    テナの特性を変えたことを特徴とする請求項1記載の空
    港面探知レーダ装置。
  3. 【請求項3】 受信アンテナをフェーズドアレイアンテ
    ナで構成したことを特徴とする請求項1記載の空港面探
    知レーダ装置。
  4. 【請求項4】 送信アンテナおよび受信アンテナをフェ
    ーズドアレイアンテナで構成したことを特徴とする請求
    項1記載の空港面探知レーダ装置。
  5. 【請求項5】 送信アンテナおよび受信アンテナをフェ
    ーズドアレイアンテナで構成し、かつ、電子的に方位走
    査を行うことを特徴とする空港面探知レーダ装置。
JP31110499A 1999-11-01 1999-11-01 空港面探知レーダー装置 Pending JP2001133546A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2018169190A (ja) * 2017-03-29 2018-11-01 日本無線株式会社 レーダ送信ビーム校正装置、プログラム及び方法

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