JP2002006031A - パルス圧縮式レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 パルス圧縮式レーダ装置において、遠距離目
標および近距離目標の双方に対して探知分解能を向上す
る。 【解決手段】 時間間隔Ｄをおいて時系列的に縦続した
パルス幅の異なる二つのパルスＰ１，Ｐ２が生成され、
これらパルスＰ１，Ｐ２に対してそれぞれ周波数変調に
よりチャープ信号が生成され、さらに増幅されて送信探
知信号が生成される。パルスＰ１，Ｐ２のパルス幅およ
び周波数帯域は、各パルス毎に、その用途に応じて設定
される。これによりパルス幅の異なる複数のパルスを、
周波数での分離によらず時間的に分離することができる
ため、周波数での分離に起因する信号劣化を抑制し、そ
れぞれ探知分解能を向上することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、パルス内に変調さ
れた信号波形を有するパルスを含む探知信号を用いて目
標を探知するパルス圧縮式レーダ装置、該装置用探知信
号生成器、および該装置用探知信号処理器に関し、特
に、探知信号の生成、および受信した探知信号の処理に
関する。

【０００２】

【従来の技術】レーダ装置においては、探知距離の拡大
と分解能の向上とは、ともに重要な課題である。これら
を両立させるレーダ装置として、従来より、パルス圧縮
式レーダ装置が知られている。パルス圧縮式レーダ装置
は、パルス内において変調（例えば周波数変調あるいは
符号変調等）を施した信号波形を有する長いパルス幅の
探知信号を用い、長いパルス幅により送信電力を増大さ
せて探知距離を拡大し、また変調により広い周波数帯域
幅を確保して分解能を向上させる。

【０００３】しかし、パルス幅の長い探知信号では、目
標が近距離に有る場合、該目標で反射され受信された探
知信号が、送信される探知信号に重複し、該目標をうま
く捉えることができない。このため従来のパルス圧縮式
レーダ装置には、長いパルス幅の探知信号とは別に、近
距離目標に対しても重複の生じない短いパルス幅の探知
信号を送信するものがある。この方式の装置では、長い
パルス幅の探知信号と短いパルス幅の探知信号とで周波
数帯域を変え、これらパルス幅の異なる探知信号を重畳
して送信し、目標で反射して受信された探知信号から周
波数フィルタを用いて各パルス幅の探知信号を分離す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
装置では、異なる周波数帯域の探知信号を生成する分装
置構成が複雑になるとともに、周波数によるこれら探知
信号の分離の際に、位相ずれ等に起因する信号の劣化が
発生し、所望の分解能を得られない場合があった。ま
た、長いパルス幅の探知信号と短いパルス幅の探知信号
とで異なる周波数帯域を割り当てるため、使用可能な周
波数帯域が狭い場合には、十分な分解能を得るための周
波数帯域を確保することができないという問題があっ
た。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題に鑑み、本発明
によれば、パルス内に変調された信号波形を有するパル
スを含む探知信号を生成する探知信号生成部と、前記探
知信号を送信する送信部と、目標において反射された前
記探知信号を受信する受信部と、前記受信部において受
信した探知信号の含むパルスをパルス圧縮してインパル
ス状の圧縮パルス信号を生成するパルス圧縮部と、前記
圧縮パルス信号に基づいて探知画像情報を生成する探知
画像生成部と、を備え、前記探知信号は、時系列的に縦
続したパルス幅の異なる複数のパルスを含む。

【０００６】このような構成によれば、パルス幅の異な
る複数のパルスを、周波数での分離によらず時間的に分
離することができるため、より簡素な装置構成で周波数
での分離に起因する信号劣化を抑制し、遠距離目標およ
び近距離目標の双方に対してそれぞれ探知分解能を向上
することができる。

【０００７】また本発明では、前記時系列的に縦続した
複数のパルスの周波数帯域が重複するのが好適である。

【０００８】これにより、周波数帯域の制限下において
も、周波数帯域の重複しない複数のパルスを使用する場
合に比して、各パルス毎により広い周波数帯域を確保す
ることができ、遠距離目標および近距離目標の双方に対
してそれぞれより良好な分解能を得ることができる。

【０００９】また本発明では、パルス圧縮式レーダ装置
は、複数の前記圧縮パルス信号を合成してインパルス状
の合成パルス信号を生成する圧縮パルス合成部を有する
のが好適である。また本発明では、パルス圧縮式レーダ
装置は、前記パルス圧縮部を直列に複数備えるのが好適
である。

【００１０】このような構成によれば、パルス毎のパル
ス圧縮信号または複数のパルスに基づく合成パルス信号
を、簡素な構成により効率よく得ることができる。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下、本発明にかかるパルス圧縮
式レーダ装置の実施の形態について図面を参照しながら
説明する。図１は、パルス圧縮式レーダ装置の概略構成
を示すブロック図を示す。

【００１２】本実施形態にかかるパルス圧縮式レーダ装
置（以下単にレーダ装置と記す）１は、探知信号の送信
と、目標で反射した探知信号の受信とを行う送受信部１
０、送信する探知信号を生成する探知信号生成部２０、
および受信した探知信号の処理を行う探知信号処理部３
０を有する。

【００１３】送受信部１０は、空中線１１と、送信／受
信の切り替えを行う送受信切替部１２とを備える。本実
施形態では、送受信切替部１２は、送信を優先的に行
い、探知信号の送信中には、目標からの探知信号の受信
は行わない。

【００１４】探知信号生成部２０では、パルス発生部２
１において、時系列的に縦続したパルス幅の異なる複数
のパルスが生成され、変調部２２においてこれらパルス
に変調（例えば周波数変調、符号化位相変調など）が施
され、次いで電力増幅部２３においてこれら変調された
パルスが増幅されて、探知信号が生成される。ここで図
２を参照し、探知信号生成部２０において生成される探
知信号の一例について説明する。この図２において、横
軸は時間を示す。パルス発生部２１は、時間間隔Ｄをお
いてパルス幅の異なる複数例えば二つのパルスＰ１，Ｐ
２を生成する（図２の上段）。変調部２２はこれら複数
のパルスＰ１，Ｐ２に対してそれぞれ周波数変調を施
し、その信号波形の周波数が時間経過につれて変化例え
ば増加するチャープ信号とする（図２の中段）。電力増
幅部２３はこれらチャープ信号を増幅し、送受信部１０
から送信する探知信号を生成する（図２の下段）。パル
スＰ１，Ｐ２のパルス幅および周波数帯域は、各パルス
毎に、その用途（例えば観測目標の距離、観測目標の大
きさ、観測地域における電波状況等）に応じて適宜設定
することができる。

【００１５】探知信号は、周波数帯域の重複する複数の
パルスを有する、すなわち前記時系列的に縦続した複数
のパルスの周波数帯域が重複するのが好適である。図３
は、図２に示した探知信号の有する周波数帯域を示す。
この図３において、横軸は時間であり、上段は変調部２
２において変調されたパルスＰ１，Ｐ２を含む探知信号
の時間波形を、また下段はこれら各パルスＰ１，Ｐ２に
対する周波数帯域を示している（縦軸：周波数）。この
例では、パルスＰ１の周波数帯域（ｆ１〜ｆ３；Δｆ
１）とパルスＰ２の周波数帯域（ｆ２〜ｆ３；Δｆ２）
とが、周波数区間（ｆ２〜ｆ３；Ｗ）において重複し、
探知信号全体としては周波数帯域（ｆ１〜ｆ３）を備え
る。このように、複数のパルス間でそれらの周波数が少
なくとも一部重複するよう探知信号を生成することによ
り、周波数の重複がない場合に比して、探知信号全体と
しての周波数帯域を狭く設定することができる。このた
め、例えばレーダ装置１の使用可能な周波数帯域に制限
がある場合等においても各パルス毎の周波数帯域を確保
し、分解能の低下を抑制することができる。

【００１６】また探知信号は、長パルスを短パルスより
時間的に前に含む、すなわち前記時系列的に縦続した複
数のパルスのうち、先行するパルスのパルス幅は後行す
るパルスのパルス幅より長いのが好適である。図４は送
受信部１０において送信または受信される探知信号の時
間波形を示し、上段は送信された探知信号、下段は近距
離にある目標において反射され受信された探知信号を示
す。この図４に示すように、目標が近距離にある場合に
は、受信された探知信号が送信された探知信号に時間的
に重複する。探知信号の送受信を一つの空中線１１によ
り行う場合には、送信処理が優先して行われるため、送
受信の重複する時間帯Ｔｆにおいては、目標からの探知
信号を受信することができない。このとき、もし探知信
号が近距離目標観測用の短パルスを時間的に前に含む場
合には、この短パルスにおいて重複が発生し、精度の高
い観測を行うことができない。そこで、本実施形態にか
かる探知信号は、近距離目標観測用の短パルスＰ２を時
間的に後に含み、このような重複が発生した場合にも、
少なくとも短パルスＰ２については重複なく受信し、近
距離目標の観測精度を向上することができる。

【００１７】また探知信号は、所定の時間間隔Ｄをおい
てパルス幅の異なるパルスを複数含む。図３の例では、
パルスＰ１の終了時刻ｔｅ１における周波数ｆ３とパル
スＰ２の開始時刻ｔｓ２における周波数ｆ２とで、その
値が異なる。時間間隔Ｄが無い、若しくは短い場合に
は、変調部２２における変調を不連続あるいは急激に変
化させる（例えば図３の例の場合、周波数の変化ｆ３→
ｆ２）のが困難であるため、パルスＰ２の開始時刻ｔｓ
２において所望の波形が得られない場合がある。本実施
形態では、探知信号は所望の波形のパルス（例えば図３
の例の場合、周波数ｆ２のパルス）が得られるのに十分
な時間として時間間隔Ｄを備え、探知信号をより精度良
く生成することができる。

【００１８】次に、受信された探知信号の処理について
説明する。探知信号処理部３０では、送受信部１０にお
いて受信された探知信号に対し探知信号圧縮部３１にお
いてパルス圧縮処理が施される。さらに探知信号処理部
３０では、探知画像生成部３２においてパルス圧縮され
たパルス圧縮信号に基づいて探知画像情報が生成され、
出力部３３例えばレーダ指示器のディスプレイにおいて
探知画像が出力例えば表示される。

【００１９】本実施形態では、探知信号圧縮部３１は、
各パルス毎にパルスを圧縮したインパルス状の圧縮パル
ス信号を生成するパルス圧縮部４０（４０ａ，４０ｂ）
と、複数のパルス圧縮信号に基づいてインパルス状の合
成パルス信号を生成する圧縮パルス合成部５０と、を備
える。図５は、長パルスと短パルスとをこの時間順に縦
続して含む探知信号の受信処理に用いる探知信号圧縮部
３１の一例を、また図６は、図５の探知信号圧縮部３１
により信号処理された波形の一例を示す。

【００２０】図５および図６の例では、探知信号圧縮部
３１は、パルス毎にパルス圧縮を行うパルス圧縮部４０
ａ，４０ｂ例えばトランスバーサルフィルタを直列に複
数例えば二つ接続する。圧縮率Ｎのパルス圧縮部４０ａ
は、複数例えばＮ−１個の遅延器４１ａ、複数例えばＮ
個の乗算器４２ａ、および加算器４３ａを備え、長パル
スＰ１を圧縮した圧縮パルス信号Ｐ１１を生成する。ま
た圧縮率Ｍのパルス圧縮部４０ｂは、複数例えばＭ−１
個の遅延器４１ｂ、複数例えばＭ個の乗算器４２ｂ、お
よび加算器４３ｂを備え、短パルスＰ２を圧縮した圧縮
パルス信号Ｐ２１を生成する。パルス圧縮部４０ａ，４
０ｂは、入力された信号をそれぞれ時間ΔＴｄ１，ΔＴ
ｄ２分だけ遅延する。したがって、パルス圧縮部４０ａ
は、パルスＰ２を圧縮し、その開始時刻ｔｓ２より遅延
時間ΔＴｄ２だけ遅延した時刻において圧縮パルス信号
Ｐ２１を生成する。またパルス圧縮部４０ｂは、パルス
Ｐ１を圧縮して圧縮パルス信号Ｐ１１を生成するが、パ
ルスＰ１はこのパルス圧縮部４０ｂの前にパルス圧縮部
４０ａを通過しているため、圧縮パルス信号Ｐ１１の生
成時刻は、圧縮パルス信号Ｐ１１の開始時刻ｔｓ１か
ら、両圧縮パルス部４０ａ，４０ｂの合計遅延時間分
（ΔＴｄ１＋ΔＴｄ２）だけ遅れた時間となる。また、
圧縮率ＭおよびＮは同じ値としてもよいし、異なる値と
してもよい。

【００２１】圧縮パルス合成部５０は、遅延器５１と加
算器５２とを備える。遅延器５１において、複数の圧縮
パルス信号Ｐ１１，Ｐ２１のタイミングが調整され、次
いで加算器５２においてこれら複数の圧縮パルス信号を
加算合成した合成パルス信号Ｐ３が生成される。この
際、遅延器５１は、圧縮パルス信号Ｐ１１を圧縮パルス
信号Ｐ１１，Ｐ２１間の差分時間ΔＴｄ３分だけ遅延さ
せる。この例では、パルスＰ１のパルス幅Ｔ１とパルス
圧縮部４０ａによる遅延時間ΔＴｄ１とを等しくし、ま
たパルスＰ２のパルス幅Ｔ２とパルス圧縮部４０ｂによ
る遅延時間ΔＴｄ２とを等しくしており、この場合、遅
延時間ΔＴｄ３は時間間隔Ｄに等しくなる。この例で
は、探知信号に含まれる全パルスは、長パルスＰ１と短
パルスＰ２であるため、前記合成パルス信号Ｐ３が圧縮
探知信号に相当する。

【００２２】また探知画像生成部３２では、各パルス圧
縮部４０において生成された圧縮パルス信号、または各
圧縮パルス合成部５０において生成された合成パルス信
号に基づいて探知画像信号が生成され、出力部３３にお
いて出力される。このような構成により、必要に応じて
パルス単独、あるいは複数パルスの合成による探知画像
を得ることができるので、例えば、長パルスＰ１に基づ
く圧縮パルス信号Ｐ１１から遠距離にある目標の探知画
像を、短パルスＰ２に基づく圧縮パルス信号Ｐ２１から
短距離にある目標の探知画像を、また合成パルス信号Ｐ
３より探知可能距離範囲全体における目標の探知画像を
得る等、目標の距離あるいは観測状況等に応じて適した
探知画像を得ることができる。

【００２３】また、本実施形態では、出力部３３より出
力する探知画像を選択的に切り換える出力画像切換部３
４を備える。図５に示す例では、出力画像切換部３４
は、探知信号圧縮部３１と探知画像生成部３２との間に
設けられ、探知信号圧縮部３１から探知画像生成部３２
へ送られる信号を選択的に切り換えることにより、生成
される探知画像情報を切り換え、出力部３３において出
力される探知画像を切り換える。これにより、出力部３
３において所望の探知画像を選択して出力させることが
できる。

【００２４】なお、本発明は前述の実施形態には限られ
ない。前述の実施形態では、圧縮パルス信号の合成の際
にタイミングの調整を行う遅延器５１を、加算器４３ｂ
の下流側に設けたが、これには限られず、等価な種々の
回路構成を取りうる。例えば、この遅延器を、パルス圧
縮部４０ａ，４０ｂの間に設けてもよいし、合成パルス
信号の生成の元とする二つのパルス圧縮部のうちの下流
側のパルス圧縮部の各出力線毎に（例えば乗算器に隣接
した上流側または下流側に）それぞれ設けてもよい。

【００２５】また前述の実施形態では、探知信号はパル
ス幅の異なる二つのパルスを含み、パルス圧縮部が二つ
設けられたが、探知信号はパルス幅の異なる三つ以上の
パルスを含んでもよいし、これに対応してパルス圧縮部
が三つ以上備えられてもよい。またその場合、任意の複
数の圧縮パルス信号に基づく合成パルス信号に基づいて
探知画像情報を生成するよう構成してもよい。

【００２６】また、探知信号に含まれる複数のパルスに
ついて、それらの周波数帯域を同一としてもよい。これ
により短パルスの周波数帯域をさらに広く確保し、短距
離目標に対する探知分解能を向上することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明にかかるパ
ルス圧縮式レーダ装置は、パルス幅の異なるパルスを複
数含む探知信号を用いるため、装置構成をより簡素化す
ることができるとともに、遠距離目標および近距離目標
の双方に対してそれぞれ探知分解能を向上することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態にかかるパルス圧縮式レー
ダ装置の概略構成を示すブロック図である。

【図２】 本発明の実施形態にかかるパルス圧縮式レー
ダ装置における探知信号生成を示す説明図である。

【図３】 本発明の実施形態にかかるパルス圧縮式レー
ダ装置における探知信号の有するパルス毎の周波数帯域
の一例を示す説明図である。

【図４】 本発明の実施形態にかかるパルス圧縮式レー
ダ装置により近距離目標を観測した際の探知信号の送受
信の一例を示す説明図である。

【図５】 本発明の実施形態にかかるパルス圧縮式レー
ダ装置の探知信号圧縮部の概略構成を示すブロック図で
ある。

【図６】 本発明の実施形態にかかるパルス圧縮式レー
ダ装置による探知信号の処理の一例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１ パルス圧縮式レーダ装置、１０ 送受信部（送信部
および受信部）、２０探知信号生成部、３０ 探知信号
処理部、３１ 探知信号圧縮部、３２ 探知画像生成
部、３３ 出力部、４０ａ，４０ｂ パルス圧縮部、５
０ 圧縮パルス合成部。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 パルス内に変調された信号波形を有する
   パルスを含む探知信号を生成する探知信号生成部と、 前記探知信号を送信する送信部と、 目標において反射された前記探知信号を受信する受信部
   と、 前記受信部において受信した探知信号の含むパルスをパ
   ルス圧縮してインパルス状の圧縮パルス信号を生成する
   パルス圧縮部と、 前記圧縮パルス信号に基づいて探知画像情報を生成する
   探知画像生成部と、 を備え、 前記探知信号は、時系列的に縦続したパルス幅の異なる
   複数のパルスを含むことを特徴とするパルス圧縮式レー
   ダ装置。
2. 【請求項２】 前記時系列的に縦続した複数のパルスの
   周波数帯域が重複することを特徴とする請求項１に記載
   のパルス圧縮式レーダ装置。
3. 【請求項３】 前記時系列的に縦続した複数のパルスの
   うち、先行するパルスのパルス幅は後行するパルスのパ
   ルス幅より長いことを特徴とする請求項１または２に記
   載のパルス圧縮式レーダ装置。
4. 【請求項４】 複数の前記圧縮パルス信号を合成してイ
   ンパルス状の合成パルス信号を生成する圧縮パルス合成
   部を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか
   に記載のパルス圧縮式レーダ装置。
5. 【請求項５】 前記パルス圧縮部を直列に複数備えるこ
   とを特徴とする請求項１乃至４のいずれかに記載のパル
   ス圧縮式レーダ装置。
6. 【請求項６】 パルス内に変調された信号波形を有する
   パルスを含む探知信号を生成するパルス圧縮式レーダ装
   置用探知信号生成器であって、 前記探知信号は、時系列的に縦続したパルス幅の異なる
   複数のパルスを含むことを特徴とするパルス圧縮式レー
   ダ装置用探知信号生成器。
7. 【請求項７】 パルス内に変調された信号波形を有する
   パルスを含む探知信号から、該探知信号に含まれるパル
   スをパルス圧縮してインパルス状の圧縮パルス信号を生
   成するパルス圧縮部を備えるパルス圧縮式レーダ装置用
   探知信号処理器であって、 前記探知信号は、時系列的に縦続したパルス幅の異なる
   複数のパルスを含むことを特徴とするパルス圧縮式レー
   ダ装置用探知信号処理器。
8. 【請求項８】 前記パルス圧縮部を直列に複数備えるこ
   とを特徴とする請求項７に記載のパルス圧縮式レーダ装
   置用探知信号処理器。