JP2001201564A

JP2001201564A - レーダ試験装置

Info

Publication number: JP2001201564A
Application number: JP2000011584A
Authority: JP
Inventors: Yosuke Nakano; 陽介中野
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2000-01-20
Publication date: 2001-07-27

Abstract

(57)【要約】【課題】合成開口レーダ装置の試験評価において、全
系を組み合わせたときに発生する信号の振幅変動、位相
変動または各機器の動作タイミング等によるレーダ画像
への影響を把握することが困難であり、実機に搭載して
運用を行わないと不具合がわからないという問題があ
る。【解決手段】チャープ信号を出力するタイミングを生
成するタイミング生成部３及びドップラ周波数変化にも
とづき周波数を変化させるドップラ生成部４を設けるこ
とにより、プラットフォーム１２と目標１３との間に相
対運動が生じているように信号を模擬する。また、制御
部２により算出した自機速度データを動揺データとして
供試レーダ７に出力する。

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、航空機に搭載さ
れ、地表面に電波を照射することにより地形、建物、車
両、船舶等といった目標の画像を収集する合成開口レー
ダ装置の試験装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、航空機等の移動するプラットフォ
ームに搭載されるレーダにおいて、地表面の目標の高分
解能画像を取得する合成開口レーダが運用されている。
合成開口レーダはパルス圧縮技術によりレンジ方向の高
分解能化を図り、プラットフォームの移動にともなって
発生する受信信号のドップラ周波数を元にアジマス方向
の高分解能化を図ることにより、レンジ−アジマスの２
次元の画像を取得するレーダである。

【０００３】合成開口レーダは、受信信号のドップラ周
波数（位相）変化をもとに画像を生成することから、送
受信機の特性、自機の動揺の影響等により画像再生の性
能が左右される。しかしながら、試験評価の段階でプラ
ットフォームに搭載してデータを取得することは困難で
あるため、実際には図９に示すように、信号処理部１９
の機能及び性能については試験用データとして、計算機
上で作成したシミュレーションデータを用いて試験評価
を行っている。また、送信部１７については図１０に示
すようにスペクトラムアナライザ、パワーメータ等の計
測器２２により試験評価を行い、受信部１６については
信号発生部２３により発生させた無変調の信号を入力す
ることで試験評価を行っている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】合成開口レーダ装置の
試験評価において、アンテナ、送受信機及び信号処理器
といった各機器で個別に試験を実施するため、全系を組
み合わせたときに発生する信号の振幅変動、位相変動ま
たは各機器の動作タイミング等によるレーダ画像への影
響を評価することが困難であり、実機に搭載して運用を
行わないと不具合がわからないという問題がある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】第１の発明のレーダ試験
装置は、ドップラ周波数を付加したＬＯ（ローカル）信
号を生成するドップラ生成手段と、供試レーダの送信信
号と同じパルス幅及び同じチャープ帯域幅の信号を生成
するチャープ生成手段と、このチャープ生成手段から信
号を出力するタイミング信号を生成するタイミング生成
手段と、このドップラ生成手段の出力信号と上記チャー
プ生成手段からの出力信号とを掛け合わせることにより
上記供試レーダと同じ周波数に変換する周波数変換手段
と、この周波数変換手段から出力される信号のレベルを
制御するレベル制御手段と、上記供試レーダに信号を放
射する試験用アンテナと、上記供試レーダへのコマンド
をもとに試験装置の各機器へ設定するドップラ周波数、
チャープ生成タイミング及び信号レベルを計算するとと
もに自機運動情報を供試レーダに出力する制御手段とを
具備したものである。

【０００６】第２の発明のレーダ試験装置は、供試レー
ダより出力される送信信号のパターンをあらかじめ記録
しておくパターンメモリを設け、そのパターンに基づい
てチャープ信号を生成するチャープ生成手段を設けるこ
とにより、送信信号の特性を含めた反射信号を模擬する
ことができる。

【０００７】第３の発明のレーダ試験装置は、あらかじ
め時間的にずらした複数のチャープ信号を記録しておく
パターンメモリを設け、そのパターンに基づいてチャー
プ信号を生成するチャープ生成手段を設けることで、レ
ンジ方向に離れた複数の目標の反射信号を模擬すること
ができる。

【０００８】第４の発明のレーダ試験装置は、あらかじ
め中心周波数をずらした複数のチャープ信号を記録して
おくパターンメモリを設け、そのパターンに基づいてチ
ャープ信号を生成するチャープ生成手段を設けること
で、アジマス方向に離れた複数の目標の反射信号を模擬
することができる。

【０００９】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１はこの発明の
実施の形態１を示す図で、レーダ試験装置１は、次によ
り構成される。２はレーダコマンド（目標のレンジ、パ
ラメータ等）に基づき目標の距離変化、ドップラ周波数
変化等を計算し、試験装置の各機器を制御する制御部で
ある。３は制御部２にて計算された距離変化に基づきタ
イミング信号を発生させるタイミング生成部であり、チ
ャープ生成部４においてこのタイミング信号によりチャ
ープ信号を生成する。また、５は制御部２にて計算され
たドップラ周波数の信号を生成するドップラ生成部であ
る。周波数変換部６により、ドップラ生成部５からのド
ップラ、供試レーダ７からのＬＯ信号及びチャープ生成
部４からのチャープ信号を周波数合成することで供試レ
ーダ７と同じ周波数の信号を生成する。８は信号のレベ
ルを変化させる可変減衰器である。また、９は供試レー
ダに信号を送信する試験用アンテナ部である。

【００１０】次に、動作について説明する。合成開口レ
ーダにおいてはパルス圧縮技術を用いてレンジ方向の高
分解能化を行うため、図２に示すようなチャープ信号１
０を使用する。この信号は時間的にパルス信号の周波数
をスイープさせるもので、以下の式で表わすことができ
る。ここで、Ｂはチャープの帯域幅、τは信号のパルス
幅である。

【００１１】

【数１】

【００１２】この信号のパターンをレーダ試験装置１内
のチャープ生成部４において供試レーダ７のＡ／Ｄ変換
部１１のサンプリング以上のレートにてＤ／Ａ（デジタ
ル−アナログ）変換を行うことで、実際の信号を生成す
ることができる。しかし、図３に示すようにプラットフ
ォーム１２の移動にともない、目標１３からの反射信号
の距離が変化する。これをレンジマイグレーションと呼
び、その変化を図４に示す。距離変化Ｒ（ｔ）は供試レ
ーダのビーム幅θ_AZ、ビーム中心における目標の距離Ｒ
_O 及びプラットフォームの速度ｖ（ｔ）から算出するこ
とができる。ここでΔｒ（ｔ）はビーム中心と目標との
距離である。

【００１３】

【数２】

【００１４】このＲ（ｔ）をもとに、供試レーダ７から
送信された信号が目標に反射して再び供試レーダ７で受
信するまでの時間は以下のようになる。

【００１５】

【数３】

【００１６】この時間変化をディレイのパターンとし
て、制御部２にて算出し、タイミング生成部３に設定す
る。タイミング生成部３はこのディレイパターンに基づ
き、供試レーダ７から供給されるＰＲＩ（パルス繰り返
し周期）トリガからディレイさせたチャープ生成タイミ
ングを送出する。

【００１７】また、合成開口レーダにおいてアジマス方
向の高分解能化を行うためには目標のドップラ周波数変
化を信号に付加する必要がある。目標のドップラ周波数
変化量はプラットフォーム１２の速度ｖ（ｔ）及び先に
算出したΔｒ（ｔ）から算出できる。ここで、λは供試
レーダ７の波長である。

【００１８】

【数４】

【００１９】制御部２にて算出したｆｄ（ｔ）の値をも
とにドップラ生成部５にてドップラ信号を生成し、供試
レーダ７より入力されるＬＯ信号と周波数変換器６にお
いて合成する。合成後の信号をさらにチャープ生成部４
の出力と合成することにより、試験用の信号を生成す
る。また、制御部２において計算に使用したｖ（ｔ）を
供試レーダ７に航法データとして出力する。

【００２０】さらに、制御部２から設定される減衰量を
もとに可変減衰器８により試験信号のレベルは調整さ
れ、試験用アンテナ部９から供試レーダ７へ放射され
る。ここで、距離による減衰量は以下のようになる。

【００２１】

【数５】

【００２２】供試レーダ７で受信された信号は、アンテ
ナ部１４により受信され、送受切替器１５を通じて受信
部１６に入力される。供試レーダ７の送信部１７から出
力される送信信号は通常送受切替器１５よりアンテナ部
１４に出力されるが、画像生成の試験には使用しないた
め、疑似負荷１８に接続する。受信部１６に入力された
信号に対して増幅及び周波数変換が行われ、Ａ／Ｄ変換
部１１によりデジタル信号に変換され信号処理部１９に
より通常の信号処理と同様にレンジ圧縮及びアジマス圧
縮することにより、試験評価用の画像を生成することが
できる。

【００２３】実施の形態２．図５はこの発明の実施の形
態２を示す図であり、チャープ生成部４よりチャープ信
号１を生成するときにパターンメモリ２０を用いる。こ
のパターンメモリ２０に記憶させるデータは図６に示す
ようにして取得することができる。供試レーダ７の送信
部１７の出力を減衰器２１を通すことで目標からの受信
信号相当まで電力を小さくし、受信部１６へ入力する。
受信部１６により周波数変換及び増幅された信号をＡ／
Ｄ変換しデジタルデータに変換する。このデータは受信
部１６の特性を含んでいるものの、実際に送信される信
号のチャープパターンに近いものであり、これをパター
ンメモリ２０に記憶させ図４のチャープ生成部４におい
て使用することで、実際の受信信号に近い信号を模擬す
る。

【００２４】実施の形態３．図７はこの発明の実施の形
態３におけるチャープ信号波形を示す図であり、時間的
にずらした複数の信号をチャープ生成用のパターンメモ
リ２０に記憶させておくことで、距離方向に離れた複数
目標の信号を模擬する。実際には、距離ΔＲ離れた２点
の目標を模擬するためには以下の式により実現できる。

【００２５】

【数６】

【００２６】このとき、ΔＲを供試レーダ７のレンジ分
解能と等しくすることにより、レンジ分解能の評価が可
能になる。

【００２７】実施の形態４．実施の形態４においては、
パターンメモリ２０に記憶するデータの周波数をオフセ
ットすることにより、アジマス方向に離れた目標を模擬
することができる。図８のようにアジマス方向に２点離
れた目標からの反射信号は、それぞれ以下のように表さ
れる。

【００２８】

【数７】

【００２９】２つの目標のドップラ周波数差ｆｄ（ｔ
１）は前出の計算式よりアジマス方向にΔｒ（ｔ１）離
れていることを示し、このｔ１を変えることでアジマス
方向に任意の距離をずらすことができる。

【００３０】

【発明の効果】第１の発明によれば、時間的に疑似信号
を発生させるタイミングを制御することでレンジマイグ
レーションを発生させるとともに、時間的にドップラ周
波数変化を信号に付加することで実際の目標からの反射
信号を模擬することができる。これにより、合成開口レ
ーダの評価試験を全系を含めた形で実施できる。

【００３１】第２の発明によれば、供試レーダの送信部
からの出力波形を試験装置のチャープパターンとして用
いることにより、実際の出力に近い信号を試験装置から
出力することができる。

【００３２】第３の発明によれば、レンジ方向に離れた
複数目標の信号を模擬することができる。また、目標間
の距離を供試レーダのレンジ分解能と等しくすることに
より、レンジ分解能の試験評価に使用することができ
る。

【００３３】第４の発明によれば、アジマス方向に離れ
た複数目標の信号を模擬することができる。また、目標
間の距離を供試レーダのアジマス分解能と等しくするこ
とにより、アジマス分解能の試験評価に使用することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるレーダ試験装置の実施の形態
１を示す図である。

【図２】チャープ信号を示す図である。

【図３】プラットフォームと目標の位置関係を示す図
である。

【図４】目標のレンジマイグレーションを示す図であ
る。

【図５】この発明によるレーダ試験装置の実施の形態
２を示す図である。

【図６】供試レーダの送信信号を取得する試験系を示
す図である。

【図７】この発明によるレーダ試験装置の実施の形態
３におけるチャープ信号波形を示す図である。

【図８】プラットフォームと複数目標の位置関係を示
す図である。

【図９】従来の試験装置にて信号処理の試験を行う構
成を示す図である。

【図１０】従来の試験装置にて送受信機の試験を行う
構成を示す図である。

【符号の説明】

１レーダ試験装置、２制御部、３タイミング生成
部、４チャープ生成部、５ドップラ生成部、６周
波数変換部、７供試レーダ、８可変減衰器、９試
験用アンテナ部、１１Ａ／Ｄ変換部、１２プラット
フォーム、１３目標、１４アンテナ部、１５送受切
替器、１６受信部、１７送信部、１８疑似負荷、
１９信号処理部、２０パターンメモリ、２１減衰
器、２２計測器、２３信号発生器。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ドップラ周波数を付加したＬＯ（ローカ
ル）信号を生成するドップラ生成手段と、供試レーダの
送信信号と同じパルス幅及び同じチャープ帯域幅の信号
を生成するチャープ生成手段と、このチャープ生成手段
から信号を出力するタイミング信号を生成するタイミン
グ生成手段と、このドップラ生成手段の出力信号と上記
チャープ生成手段からの出力信号とを掛け合わせること
により上記供試レーダと同じ周波数に変換する周波数変
換手段と、この周波数変換手段から出力される信号のレ
ベルを制御するレベル制御手段と、上記供試レーダに信
号を放射する試験用アンテナと、上記供試レーダへのコ
マンドをもとに試験装置の各機器へ設定するドップラ周
波数、チャープ生成タイミング及び信号レベルを計算す
るとともに自機運動情報を供試レーダに出力する制御手
段とを具備したことを特徴とするレーダ試験装置。
【請求項２】ドップラ周波数を付加したＬＯ（ローカ
ル）信号を生成するドップラ生成手段と、供試レーダの
送信信号をあらかじめ取得して記録しておくパターンメ
モリと、このパターンメモリに記録されたデータに基づ
いてチャープ信号を生成するチャープ生成手段と、この
チャープ生成手段から信号を出力するタイミング信号を
生成するタイミング生成手段と、このドップラ生成手段
の出力信号とチャープ生成手段からの出力信号とを掛け
合わせることにより上記供試レーダと同じ周波数に変換
する周波数変換手段と、この周波数変換手段から出力さ
れる信号のレベルを制御するレベル制御手段と、上記供
試レーダへのコマンドをもとに試験装置の各機器へ設定
するドップラ周波数、チャープ生成タイミング及び信号
レベルを計算するとともに自機運動情報を上記供試レー
ダに出力する制御手段とを具備したレーダ試験装置。
【請求項３】ドップラ周波数を付加したＬＯ（ローカ
ル）信号を生成するドップラ生成手段と、レンジ方向に
離れた複数のチャープ変調信号を記録しておくパターン
メモリと、このパターンメモリに記録されたデータに基
づいてチャープ信号を生成するチャープ生成手段と、こ
のチャープ生成手段から信号を出力するタイミング信号
を生成するタイミング生成手段と、上記ドップラ生成手
段の出力信号とチャープ生成手段からの出力信号とを掛
け合わせることにより上記供試レーダと同じ周波数に変
換する周波数変換手段と、この周波数変換手段から出力
される信号のレベルを制御するレベル制御手段と、上記
供試レーダへのコマンドをもとに試験装置の各機器へ設
定するドップラ周波数、チャープ生成タイミング及び信
号レベルを計算するとともに自機運動情報を上記供試レ
ーダに出力する制御手段とを具備したレーダ試験装置。
【請求項４】航法データに基づき自機の移動に伴うド
ップラ周波数を付加したＬＯ（Ｌｏｃａｌ）信号を生成
するドップラ生成手段と、中心周波数をオフセットした
複数のチャープ変調信号を記録しておくパターンメモリ
と、このパターンメモリに記録されたデータに基づいて
チャープ信号を生成するチャープ生成手段と、このチャ
ープ生成部から信号を出力するタイミング信号を生成す
るタイミング生成手段と、上記ドップラ生成手段の出力
信号とチャープ生成手段からの出力信号とを掛け合わせ
ることにより上記供試レーダと同じ周波数に変換する周
波数変換手段と、この周波数変換手段から出力される信
号のレベルを制御するレベル制御手段と、上記供試レー
ダへのコマンドをもとに試験装置の各機器へ設定するド
ップラ周波数、チャープ生成タイミング及び信号レベル
を計算するとともに自機運動情報を上記供試レーダに出
力する制御手段とを具備したレーダ試験装置。