JP2002243854A - Dual system meteorological radar - Google Patents

Dual system meteorological radar

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JP2002243854A
JP2002243854A JP2001047216A JP2001047216A JP2002243854A JP 2002243854 A JP2002243854 A JP 2002243854A JP 2001047216 A JP2001047216 A JP 2001047216A JP 2001047216 A JP2001047216 A JP 2001047216A JP 2002243854 A JP2002243854 A JP 2002243854A
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JP
Japan
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transmission
pulse signal
reception
unit
signal
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Application number
JP2001047216A
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Japanese (ja)
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Eiji Nakano
英二 中野
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To solve the problem that there appears a deterioration of the observation accuracy of a Doppler velocity due to a deviation, etc., of the output timing of a transmission pulse, based on the asynchronization of a main system master trigger with an operating clock of a sub-system from a sub-system master trigger, and hence a high reliability observation of the Doppler velocity must be compatible with a high accuracy observation thereof. SOLUTION: A main system 15a and a sub-system 15b respectively comprise receivers 10a, 10b for phase-detection of a received pulse signal converted into an intermediate frequency and a transmission leaking signal, received pulse selectors 16a, 16b for selecting the phase-detected signals in accordance with the switching condition of a waveguide switch after the phase detection, discriminators 17a, 17b for discriminating the selected signals, and Doppler velocity calculators 12a, 12b for calibrating the phases of the discriminated received pulse signals using the phase of the transmission leaking signal, and calculating the Doppler velocity of a target from the calibrated received pulse signals.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は雲、雨、霧の様子
等いわゆる気象現象の観測に適用される二重系気象レー
ダ装置に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a dual meteorological radar system applied to observation of so-called meteorological phenomena such as cloud, rain and fog.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、雲、雨、霧の様子などの気象現象
を観測する手段として、風の場を時間空間的に密に観測
できるドップラーレーダ装置の利用が進んでいる。一般
に、気象観測用のドップラーレーダ装置(以下、気象レ
ーダ装置という)は、観測対象である雲、雨、霧などの
目標物に対して複数パルスからなるパルス電波(以下、
送信パルス信号という)を放射し、目標物に反射して返
ってきたパルス電波(以下、受信パルス信号という)か
らドップラー効果に基づく受信パルス間のドップラー位
相差を測定し、このドップラー位相差に基づいて目標物
のドップラー速度を算出する。目標物のドップラー速度
を算出する手法としては、反射された受信パルス信号を
パルス毎にサンプリングし、その時系列をFFT変換し
て周波数分布を求める方式であり、また二つのパルスの
位相変化に基づいて受信パルス信号の平均位相差を求め
るパルスペア方式などの信号処理方式がある。
2. Description of the Related Art In recent years, as a means for observing meteorological phenomena such as cloud, rain, and fog, use of a Doppler radar apparatus capable of closely observing a wind field in time and space has been advanced. In general, a Doppler radar device for weather observation (hereinafter referred to as a weather radar device) is a pulse radio wave (hereinafter, referred to as a “wavelet”) composed of a plurality of pulses for a target such as a cloud, rain, or fog to be observed.
A transmission pulse signal) is emitted, and a pulse radio wave (hereinafter, referred to as a reception pulse signal) reflected from a target object is measured for a Doppler phase difference between reception pulses based on the Doppler effect, and based on the Doppler phase difference. To calculate the Doppler velocity of the target. As a method of calculating the Doppler velocity of the target, a method is used in which the reflected received pulse signal is sampled for each pulse, and the time series is subjected to FFT transform to obtain a frequency distribution, and based on a phase change between two pulses. There is a signal processing method such as a pulse pair method for obtaining an average phase difference between received pulse signals.

【0003】特開平3−54495号公報に記載された
レーダ装置においては、マグネトロンの周波数不安定性
に基づくドップラー速度の計測誤差の一原因である送信
パルス毎(送信パルス間)の位相のばらつきを補正して
観測精度の劣化を防止するため、マグネトロンから出力
された送信パルス信号から送信パルス毎に位相引き込み
信号を作成しこの位相引き込み信号に基づいて受信パル
ス信号の位相検波処理を行っている。また、マグネトロ
ンから出力された送信パルス信号をA/D変換した後の
ディジタル信号を用いて、同様に受信パルス信号の位相
検波処理を行うものもある。
The radar apparatus described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-54495 corrects a phase variation between transmission pulses (between transmission pulses), which is a cause of a Doppler velocity measurement error based on the frequency instability of a magnetron. In order to prevent the observation accuracy from deteriorating, a phase lock-in signal is generated for each transmission pulse from the transmission pulse signal output from the magnetron, and the phase detection processing of the reception pulse signal is performed based on the phase lock-in signal. There is also a type in which a phase detection process of a reception pulse signal is similarly performed using a digital signal after A / D conversion of a transmission pulse signal output from a magnetron.

【0004】この種の気象レーダ装置は、雷観測システ
ムおよび雨量計システム等、人命に関わる防災システム
のセンサーとして用いられることから、部品の故障等に
起因する信頼性の低下を避けるため、二重系の装置構成
が用いられることが多い。また、この場合、上記位相引
き込み信号や送信パルス信号を2組の受信部と信号処理
部の間でそれぞれ入力し、信号処理部にて位相検波処理
を行っている。
Since this type of weather radar device is used as a sensor of a disaster prevention system related to human life such as a lightning observation system and a rain gauge system, it is necessary to avoid a drop in reliability due to a component failure or the like. The system configuration of the system is often used. Also, in this case, the above-described phase-locked-in signal and transmission pulse signal are input between the two sets of the receiving unit and the signal processing unit, respectively, and the signal processing unit performs the phase detection processing.

【0005】図6は従来の一般的な二重系気象レーダ装
置を示すブロック構成図であり。図において、15aお
よび15bはこの二重系気象レーダ装置を構成する主系
部および従系部であり、両者は同一の構成を備えてい
る。1a,1bは同期パルス出力部で、複数のプリトリ
ガパルスと同期パルス信号(以下、マスタトリガとい
う)とをそれぞれ出力するものである。ここで、プリト
リガパルスは雲、雨、霧などの観測対象物(以下、目標
物という)、観測条件等に応じて設定される本装置の送
信パルス周期、すなわち各送信パルス信号の出力タイミ
ングを制御し、送信部2a,2bに送信パルス信号を出
力させるための信号である。またマスタトリガは送信パ
ルス信号の送信パルス周期、すなわち送信繰り返し周波
数の時間的基準となる複数のマスタトリガパルスからな
る同期パルス信号である。
FIG. 6 is a block diagram showing a conventional general dual weather radar apparatus. In the figure, 15a and 15b are a main system unit and a sub system unit that constitute this dual system weather radar device, and both have the same configuration. Reference numerals 1a and 1b denote synchronization pulse output units for respectively outputting a plurality of pre-trigger pulses and a synchronization pulse signal (hereinafter, referred to as a master trigger). Here, the pre-trigger pulse controls a transmission pulse cycle of the apparatus, that is, an output timing of each transmission pulse signal, which is set according to an observation target (hereinafter, referred to as a target) such as cloud, rain, and fog, and observation conditions. This is a signal for causing the transmission sections 2a and 2b to output a transmission pulse signal. The master trigger is a synchronization pulse signal composed of a plurality of master trigger pulses which are a time reference of the transmission pulse period of the transmission pulse signal, that is, the transmission repetition frequency.

【0006】送信部2a,2bは、パルス信号生成部3
a,3bと送信素子4a,4bで構成される。パルス信
号生成部3a,3bは、同期パルス出力部1a,1bか
らの各プリトリガに基づいて変調信号であるパルス信号
を生成するものである。送信素子4a,4bは、マグネ
トロン等の自励発振型の送信管で構成され、パルス信号
生成部3a,3bから出力されたパルス状の変調信号に
よりパルス変調された高周波の送信パルスを送信パルス
信号単位でそれぞれ出力するものである。
[0006] The transmission units 2a and 2b include a pulse signal generation unit 3
a, 3b and transmitting elements 4a, 4b. The pulse signal generators 3a and 3b generate a pulse signal as a modulation signal based on each pre-trigger from the synchronization pulse output units 1a and 1b. The transmission elements 4a and 4b are formed of self-oscillation type transmission tubes such as magnetrons, and transmit high-frequency transmission pulses pulse-modulated by pulse-like modulation signals output from the pulse signal generation units 3a and 3b. These are output in units.

【0007】5a,5bはサーキュレータで、送信素子
4a,4bから出力された送信パルス信号を送受信アン
テナ部6へ出力し、また送受信アンテナ部6を介して受
信した受信パルス信号を後述する受信部10a,10b
へ出力するものである。送受信アンテナ部6は仰角およ
び方位角方向に回転可能に構成されており、送信素子4
a,4bより入力された複数パルスからなる送信パルス
信号を所定のビーム幅で目標物等に対して放射し、か
つ、目標物等から反射され返ってきた複数パルスからな
る受信パルス信号を受信するものである。
[0007] Reference numerals 5a and 5b denote circulators which output transmission pulse signals output from the transmission elements 4a and 4b to the transmission / reception antenna unit 6, and receive a reception pulse signal received via the transmission / reception antenna unit 6 in a reception unit 10a described later. , 10b
Output to The transmission / reception antenna unit 6 is configured to be rotatable in elevation and azimuth directions.
A transmission pulse signal composed of a plurality of pulses inputted from a and 4b is radiated to a target or the like with a predetermined beam width, and a reception pulse signal composed of a plurality of pulses reflected back from the target or the like is received. Things.

【0008】7は導波管切替部(系統切替手段)で、主
系部15a側のサーキュレータ5aおよび従系部15b
側のサーキュレータ5bを切替えるものである。8a,
8bは所定周波数の局部発振信号を出力するSTALO
(局部発振器)であり、9a,9bはSTALO8a,
8bから出力された局部発振信号により受信パルス信号
を中間周波のIF信号に変換する混合器である。10
a,10bは受信部で、混合器9a,9bによって中間
周波に変換された受信パルス信号を位相検波処理して受
信ビデオ信号を出力するものである。
Reference numeral 7 denotes a waveguide switching section (system switching means) which includes a circulator 5a and a slave section 15b on the main system section 15a side.
The circulator 5b on the side is switched. 8a,
8b is a STALO that outputs a local oscillation signal of a predetermined frequency.
(Local oscillator), 9a and 9b are STALO8a,
This is a mixer that converts a received pulse signal into an IF signal of an intermediate frequency based on the local oscillation signal output from 8b. 10
Reference numerals "a" and "10b" denote receiving sections for performing phase detection processing on the reception pulse signal converted into the intermediate frequency by the mixers 9a and 9b and outputting a reception video signal.

【0009】11a,11bはドップラー速度処理部
で、ドップラー速度算出部12a,12bとデータ処理
部13a,13bにより構成される。このドップラー速
度処理部11a,11bは、受信パルス信号から目標物
のドップラー速度を算出し、算出されたドップラー速度
等に基づいて目標物を表示部14へ表示させる処理等の
各種処理を行うものである。ドップラー速度算出部12
a,12bは、受信部10a,10bから出力された受
信ビデオ信号の各受信パルスの位相差から目標物のドッ
プラー速度を算出するものである。データ処理部13
a,13bは、ドップラー速度算出部12a,12bで
算出された目標物のドップラー速度等からその目標物の
大きさ、形状、種類等を共にモニタ等の表示部14に表
示し、管制官等のオペレータが目標物およびその目標物
のドップラー速度等を認識・監視できるようにデータ処
理を行うものである。
Reference numerals 11a and 11b denote Doppler speed processing units, which are composed of Doppler speed calculation units 12a and 12b and data processing units 13a and 13b. The Doppler speed processing units 11a and 11b perform various processes such as calculating the Doppler speed of the target from the received pulse signal and displaying the target on the display unit 14 based on the calculated Doppler speed and the like. is there. Doppler velocity calculator 12
“a” and “12b” are for calculating the Doppler velocity of the target from the phase difference between the received pulses of the received video signals output from the receiving units 10a and 10b. Data processing unit 13
a and 13b display the size, shape, type, and the like of the target on the display unit 14 such as a monitor based on the Doppler speed of the target calculated by the Doppler speed calculation units 12a and 12b. Data processing is performed so that an operator can recognize and monitor a target and a Doppler velocity of the target.

【0010】次に動作について説明する。マスタトリガ
とは送信動作と受信動作との時間的同期をとるための基
準となる同期信号であって、観測対象物に対して放射さ
れる送信パルス信号の送信繰り返し周波数を規定する信
号である。このマスタトリガは、プリトリガパルスの出
力後一定の時間間隔をおいて出力される送受信動作の共
通の時間的基準となる信号である。送信部2a,2bか
ら出力される送信パルスの出力タイミングがマスタトリ
ガパルスの出力タイミングと同期して順次出力されてい
れば、その送信パルス信号の送信タイミングはマスタト
リガの出力タイミングと同期している。マスタトリガと
ずれた出力タイミングで送信パルスが出力されている場
合、その送信パルス信号の送信タイミングはマスタトリ
ガの出力タイミングに対してパルス同期のずれを有して
いることになる。そして、このようなパルス同期のずれ
を有する送信パルス信号に対する目標物からの受信パル
ス信号についてマスタトリガの出力タイミングに基づく
サンプリングを行っても、各受信パルスのサンプリング
位置は、この受信パルス信号が有するパルス同期のずれ
により所定のサンプリング位置から前後にずれたものと
なる。
Next, the operation will be described. The master trigger is a synchronization signal serving as a reference for time synchronization between the transmission operation and the reception operation, and is a signal that defines a transmission repetition frequency of a transmission pulse signal emitted to an observation target. The master trigger is a signal that is output at a fixed time interval after the output of the pre-trigger pulse and serves as a common time reference for the transmission / reception operation. If the output timing of the transmission pulse output from the transmission units 2a and 2b is sequentially output in synchronization with the output timing of the master trigger pulse, the transmission timing of the transmission pulse signal is synchronized with the output timing of the master trigger. . If the transmission pulse is output at an output timing shifted from the master trigger, the transmission timing of the transmission pulse signal has a pulse synchronization shift with respect to the output timing of the master trigger. Then, even if sampling based on the output timing of the master trigger is performed on the reception pulse signal from the target with respect to the transmission pulse signal having such a pulse synchronization shift, the sampling position of each reception pulse has Due to the deviation of the pulse synchronization, it is shifted back and forth from a predetermined sampling position.

【0011】導波管切替部7により主系部15aが選択
されている場合には、送信部2aから出力される送信パ
ルスは同期パルス出力部1aで発生する主系部15aの
マスタトリガ(以下、主系マスタトリガという)と同期
している。同期パルス出力部1aから同期パルス出力部
1bへ入力された主系マスタトリガは、従系部15bの
動作クロックによりサンプリングされ、従系部15bの
マスタトリガ(以下、従系マスタトリガという)とな
る。主系部15aの動作クロックと従系部15bの動作
クロックが非同期であることに基づいて、主系マスタト
リガと従系マスタトリガは非同期となる。したがって、
送信部2aから出力される送信パルス信号は従系マスタ
トリガと非同期となり、送信パルス信号の出力タイミン
グと従系マスタトリガの出力タイミングは時間的に前後
にずれが生じる。
When the main section 15a is selected by the waveguide switching section 7, the transmission pulse output from the transmitting section 2a is generated by the synchronous pulse output section 1a. , The master trigger). The master master trigger input from the synchronization pulse output unit 1a to the synchronization pulse output unit 1b is sampled by the operation clock of the slave unit 15b, and becomes a master trigger of the slave unit 15b (hereinafter referred to as slave master trigger). . The master master trigger and the slave master trigger become asynchronous based on the fact that the operation clock of the master part 15a and the operation clock of the slave part 15b are asynchronous. Therefore,
The transmission pulse signal output from the transmission section 2a is asynchronous with the slave master trigger, and the output timing of the transmission pulse signal and the output timing of the slave master trigger are shifted in time.

【0012】以下、図4および図5を用いて、送信パル
ス信号の出力タイミングと従系マスタトリガの出力タイ
ミングのずれによる、ドップラー速度の従系部15bに
おける観測精度の劣化について説明する。図4はマグネ
トロン送信素子から出力された送信パルスとマスタトリ
ガとの出力関係を示す説明図、図5は図4に示す各送信
パルスのパルス特性を示すパルス特性図である。なお、
図4に示した第1および第2の送信パルスは、複数パル
スからなる送信パルス信号から任意の2つの送信パルス
についてとりあげ、マスタトリガとの出力関係を示した
ものである。
Hereinafter, the deterioration of the observation accuracy of the Doppler velocity in the slave unit 15b due to the difference between the output timing of the transmission pulse signal and the output timing of the slave master trigger will be described with reference to FIGS. FIG. 4 is an explanatory diagram showing an output relationship between a transmission pulse output from a magnetron transmission element and a master trigger, and FIG. 5 is a pulse characteristic diagram showing pulse characteristics of each transmission pulse shown in FIG. In addition,
The first and second transmission pulses shown in FIG. 4 show two arbitrary transmission pulses from a transmission pulse signal composed of a plurality of pulses, and show an output relationship with a master trigger.

【0013】主系部15aでは、送信アンテナから観測
対象物に対して放射される送信パルス信号の送信パルス
周期は送信繰り返し周波数に応じて一定となるが、従系
部15bでは、この送信パルス信号の各送信パルスは、
同期信号である従系マスタトリガの出力タイミングと時
間的に前後にずれた出力タイミングで主系部15aの送
信部2aから出力される。このような送信動作は、主系
部15aの送信部2aに入力されるトリガ信号のトリガ
パルス周期が、送信繰り返し周波数に応じて一定に設定
されていたとしても生じうる主系マスタトリガと従系部
マスタトリガの非同期に基づく動作である。
In the main system unit 15a, the transmission pulse period of the transmission pulse signal radiated from the transmission antenna to the observation target becomes constant in accordance with the transmission repetition frequency. Each transmitted pulse of
The signal is output from the transmission unit 2a of the main unit 15a at an output timing that is temporally shifted back and forth from the output timing of the slave master trigger, which is a synchronization signal. Such a transmission operation can be performed even if the trigger pulse period of the trigger signal input to the transmission section 2a of the main section 15a is set to be constant according to the transmission repetition frequency. This is an operation based on the asynchronous of the department master trigger.

【0014】従系マスタトリガと主系部15aの送信パ
ルスの出力タイミングとの関係は例えば図4に示すよう
なものとなる。図において、第1の送信パルスは従系マ
スタトリガの出力タイミングと同期しているが、第2の
送信パルスは従系マスタトリガの出力タイミングと時間
的にずれたタイミングで出力されている。また、送信パ
ルス信号は複数パルスから構成されており、このよう
に、例えばマグネトロンの送信素子4aから出力された
送信パルス信号は、従系マスタトリガの出力タイミング
と時間的に前後にずれた出力タイミングの送信パルスを
含み、従系マスタトリガを基準とする場合、全体として
は不規則な送信パルス周期を有した送信パルス信号が観
測対象物に対して放射されていることになる。
The relationship between the slave master trigger and the output timing of the transmission pulse of the master part 15a is as shown in FIG. 4, for example. In the figure, the first transmission pulse is synchronized with the output timing of the slave master trigger, but the second transmission pulse is output at a timing that is temporally shifted from the output timing of the slave master trigger. The transmission pulse signal is composed of a plurality of pulses. Thus, for example, the transmission pulse signal output from the transmission element 4a of the magnetron has an output timing that is temporally shifted back and forth from the output timing of the slave master trigger. When the slave master trigger is used as a reference, a transmission pulse signal having an irregular transmission pulse period is emitted to the observation target as a whole.

【0015】また、観測対象物から反射され返ってきた
受信パルス信号は、上述したように同期信号であるマス
タトリガの出力タイミングに応じてドップラー速度算出
部12a,12bによるサンプリングがなされるが、ド
ップラー速度算出部12a,12bによる受信パルス信
号のサンプリング位置が各受信パルス信号において相互
に同じ位置となるのは、送信パルス信号の送信タイミン
グがマスタトリガの出力タイミングと同期して出力され
ているからである。上述したようにマスタトリガと非同
期、すなわち送信パルスの出力タイミングが従系マスタ
トリガのそれと時間的にずれた送信パルス信号に対応す
る受信パルス信号については、各受信パルスのサンプリ
ング位置は各受信パルス間で相互にずれた位置となり、
各受信パルスでサンプリング位置が異なることになる。
The received pulse signal reflected from the object to be observed is sampled by the Doppler velocity calculators 12a and 12b in accordance with the output timing of the master trigger which is a synchronization signal as described above. The reason why the sampling positions of the reception pulse signals by the speed calculation units 12a and 12b are the same in each reception pulse signal is that the transmission timing of the transmission pulse signal is output in synchronization with the output timing of the master trigger. is there. As described above, for a reception pulse signal corresponding to a transmission pulse signal that is asynchronous with the master trigger, that is, the output timing of the transmission pulse is temporally shifted from that of the slave master trigger, the sampling position of each reception pulse is between each reception pulse. Are shifted from each other by
The sampling position will be different for each received pulse.

【0016】ドップラー速度の計測は、このサンプリン
グ位置において測定された受信パルスのドップラー位相
の差、すなわち受信パルス間のドップラー位相差に基づ
いて計測されるものである。したがって、上述のように
送信タイミングのずれにより受信パルスのサンプリング
位置がずれている場合には、この相互にずれたサンプリ
ング位置においてそれぞれ測定された各ドップラー位相
の位相差から観測対象物のドップラー速度が観測される
ことになる。例えば、図4における第1および第2の送
信パルスに対応した受信パルス(図示せず)において
は、第1の受信パルスはパルス立ち上がりの位置で、第
2の受信パルスはパルス立ち下がりの位置でそれぞれド
ップラー位相が測定されることとなる。但し、マスタト
リガの立ち上がりのタイミングにてサンプリングがされ
たものとする。
The Doppler velocity is measured based on the difference between the Doppler phases of the received pulses measured at the sampling position, that is, the Doppler phase difference between the received pulses. Therefore, when the sampling position of the received pulse is shifted due to the shift of the transmission timing as described above, the Doppler velocity of the observation object is determined from the phase difference between the Doppler phases measured at the mutually shifted sampling positions. Will be observed. For example, in a reception pulse (not shown) corresponding to the first and second transmission pulses in FIG. 4, the first reception pulse is at a pulse rising position, and the second reception pulse is at a pulse falling position. The Doppler phase will be measured for each. However, it is assumed that sampling is performed at the rising timing of the master trigger.

【0017】次に、図5に示すマグネトロンの送信素子
4a,4bから出力された送信パルス信号のパルス特性
について説明を行い、送信パルスと従系マスタトリガの
出力タイミングにずれがあった場合に、この送信パルス
信号のパルス特性に基づくドップラー速度の観測精度の
劣化について説明する。図5において、上段は振幅特性
図、下段は位相特性図であり、また横軸は上下の特性図
で共通の時間軸である。マグネトロンの送信素子4a,
4bから出力された送信パルス信号のパルス特性は、そ
の周波数特性の不安定性により、例えば図5に示すよう
な時間対振幅特性および時間対位相特性を有している。
送信素子4a,4bから出力された送信パルス内の位相
は、位相特性図に示すようにパルス立ち上がりからパル
ス立ち下がりにかけて位相変化率が一定でない複雑な形
に位相変化している。
Next, the pulse characteristics of the transmission pulse signals output from the transmission elements 4a and 4b of the magnetron shown in FIG. 5 will be described, and when there is a difference between the transmission pulse and the output timing of the slave master trigger, The degradation of the Doppler velocity observation accuracy based on the pulse characteristics of the transmission pulse signal will be described. In FIG. 5, the upper part is an amplitude characteristic diagram, the lower part is a phase characteristic diagram, and the horizontal axis is a common time axis in the upper and lower characteristic diagrams. The transmission element 4a of the magnetron,
The pulse characteristic of the transmission pulse signal output from 4b has, for example, a time-amplitude characteristic and a time-phase characteristic as shown in FIG. 5 due to the instability of the frequency characteristic.
As shown in the phase characteristic diagram, the phase in the transmission pulse output from the transmission elements 4a and 4b changes in a complex form in which the phase change rate is not constant from the pulse rising to the pulse falling.

【0018】したがって、静止目標物から反射され返っ
てきた受信パルス信号からその静止目標物のドップラー
速度を計測したとしても、各受信パルスのサンプリング
位置が図4に示すように相互にずれていると、各受信パ
ルスはこの相互に異なるサンプリング位置においてドッ
プラー位相がそれぞれ測定されることになる。この相互
にずれたサンプリング位置において測定された受信パル
スのドップラー位相差から静止目標物のドップラー速度
が計測されることになる。例えば、図4に示す送信パル
スに対応する受信パルスが静止目標物から反射され返っ
てきたものであるとして、第1の受信パルスの位相測定
位置がパルス立ち上がり部分(図5矢印A)で、第2の
受信パルスの位相測定位置がパルス立ち上がり部分(図
5矢印B)でそれぞれサンプリングされた場合には、実
際にはドップラー速度が零である観測対象物が図5下段
の位相特性図に示すようにドップラー位相差Tiを有し
ていると判断され、その観測対象物はドップラー位相差
Tiに相当するドップラー速度で移動していると観測さ
れる。
Therefore, even if the Doppler velocity of the stationary target is measured from the received pulse signal reflected from the stationary target, the sampling positions of the received pulses are shifted from each other as shown in FIG. Each received pulse has its Doppler phase measured at the mutually different sampling position. The Doppler velocity of the stationary target is measured from the Doppler phase difference of the received pulse measured at the mutually shifted sampling positions. For example, assuming that the reception pulse corresponding to the transmission pulse shown in FIG. 4 is reflected back from the stationary target, the phase measurement position of the first reception pulse is a pulse rising portion (arrow A in FIG. 5). In the case where the phase measurement positions of the two received pulses are sampled at the pulse rising portion (arrow B in FIG. 5), the observation target whose Doppler velocity is actually zero is as shown in the phase characteristic diagram in the lower part of FIG. Is determined to have a Doppler phase difference Ti, and the observation object is observed to be moving at a Doppler velocity corresponding to the Doppler phase difference Ti.

【0019】一般にパルスペア法等によって観測対象物
のドップラー速度を算出する場合、観測対象物から反射
された受信パルス信号における任意の2つの受信パルス
のドップラー位相差から観測対象物のドップラー速度を
算出する。これら受信パルスのドップラー位相が互いに
同じ位相測定位置において測定されたものであれば、建
築物のようなそれ自体が移動しない観測対象物のドップ
ラー速度はドップラー効果が生じず受信パルス間のドッ
プラー位相差が零と測定され、ドップラー速度は零と観
測される。しかし、上述したように、マグネトロンの送
信素子4a,4bから出力される送信パルス信号は従系
マスタトリガの出力タイミングとずれた送信タイミング
にて出力されており、このような送信タイミングで出力
された送信パルス信号に対する受信パルス信号を従系マ
スタトリガの出力タイミングでサンプリングすると、各
受信パルスのサンプリング位置、すなわち位相測定位置
は受信パルス間で相互にずれた位置となり誤りのあるド
ップラー速度が観測される。
In general, when calculating the Doppler velocity of an observation target by the pulse pair method or the like, the Doppler velocity of the observation target is calculated from the Doppler phase difference between any two received pulses in the received pulse signal reflected from the observation target. . If the Doppler phases of these received pulses are measured at the same phase measurement position, the Doppler velocity of an observation object that does not move itself, such as a building, will have no Doppler effect and the Doppler phase difference between the received pulses Is measured to be zero and the Doppler velocity is observed to be zero. However, as described above, the transmission pulse signals output from the transmission elements 4a and 4b of the magnetron are output at transmission timings shifted from the output timing of the slave master trigger, and are output at such transmission timings. When the reception pulse signal corresponding to the transmission pulse signal is sampled at the output timing of the slave master trigger, the sampling position of each reception pulse, that is, the phase measurement position is shifted between the reception pulses, and an erroneous Doppler velocity is observed. .

【0020】[0020]

【発明が解決しようとする課題】従来の二重系気象レー
ダ装置は以上のように構成されているので、例えば、マ
スタトリガを発生している主系部15aの受信部10a
と、主系マスタトリガを自系の動作クロックでサンプリ
ングし自系のマスタトリガを発生している側の従系部1
0bのドップラー速度処理部11bが同時に故障した場
合、即システム停止に至ってしまう。また、システムの
信頼性を向上するために2組の受信部10a,10bと
ドップラー速度処理部11a,11bの間で受信パルス
信号を襷がけにて入力することにより、上記と同様に主
系部15aの受信部10aと従系部15bのドップラー
速度処理部11bが同時に故障した場合のシステム停止
は避けられる。しかしながら、上述したような主系マス
タトリガと従系部15bの動作クロックの非同期に基づ
く、送信パルスの出力タイミングと従系部15bの従系
マスタトリガのずれ等によるドップラー速度の観測精度
の劣化は避けることができず、二重系気象レーダ装置と
して高い信頼性と高精度なドップラー速度の観測を両立
させることが課題となっていた。
Since the conventional dual weather radar system is configured as described above, for example, the receiving unit 10a of the main system unit 15a that generates a master trigger.
And the slave unit 1 on the side that samples the master master trigger with the operation clock of the own system and generates the master trigger of the own system.
If the Doppler speed processing unit 11b of 0b fails at the same time, the system is immediately stopped. In addition, in order to improve the reliability of the system, the reception pulse signal is input between the two reception units 10a and 10b and the Doppler speed processing units 11a and 11b by cross-crossing, so that the main system unit is operated in the same manner as described above. If the receiving unit 10a of 15a and the Doppler speed processing unit 11b of the subordinate unit 15b fail at the same time, it is possible to avoid system stoppage. However, the deterioration of the Doppler velocity observation accuracy due to the difference between the output timing of the transmission pulse and the slave master trigger of the slave part 15b, etc., based on the asynchronous operation of the master master trigger and the operation clock of the slave part 15b as described above. Inevitably, it has been a challenge to achieve both high reliability and high-precision Doppler velocity observation as a dual system radar system.

【0021】この発明は、上記のような課題を解決する
ためになされたもので、送信パルスの送信タイミングと
従系マスタトリガのずれによるドップラー速度の観測精
度の劣化を防止して、高い信頼性と高精度なドップラー
速度の観測を両立する二重系気象レーダ装置を得ること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problem, and it is possible to prevent deterioration of Doppler velocity observation accuracy due to a shift between a transmission timing of a transmission pulse and a slave master trigger, thereby achieving high reliability. It is an object of the present invention to obtain a dual-system meteorological radar device that can simultaneously observe the Doppler velocity with high accuracy.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】この発明に係る二重系気
象レーダ装置は、送受信の各信号処理を行う同一構成の
主系部および従系部と、送信パルス信号を目標物に対し
て送信し前記目標物で反射された受信パルス信号を受信
する送受信アンテナ部と、前記主系部と前記従系部を送
受信アンテナに対し切替え接続する系統切替手段と、前
記目標物のドップラー速度等からその目標物の大きさ、
形状、種類等を共に表示する表示部からなる二重系気象
レーダ装置において、前記主系部と前記従系部のそれぞ
れが、受信された前記受信パルス信号と前記送信パルス
信号の送信漏れ込み信号とを中間周波に変換する混合器
と、中間周波に変換された受信パルス信号と送信漏れ込
み信号とを位相検波する受信部と、位相検波後の受信パ
ルス信号と送信漏れ込み信号とを前記系統切替手段の切
替え状態に合わせて選択する受信パルス選択部と、前記
受信パルス信号選択部で選択された前記位相検波後の受
信パルス信号と漏れ込み信号を弁別する弁別部と、弁別
された受信パルス信号の位相を前記送信漏れ込み信号の
位相を用いて前記送信パルス信号の出力タイミングと従
系マスタトリガの非同期により生じるドップラー速度の
計測誤差を較正し、較正された受信パルス信号から前記
目標物のドップラー速度を算出するドップラー速度算出
部とを備えたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION A dual weather radar system according to the present invention transmits a main pulse and a sub-channel having the same configuration for performing each signal processing for transmission and reception, and transmits a transmission pulse signal to a target. A transmitting and receiving antenna unit for receiving a received pulse signal reflected by the target, a system switching unit for switching and connecting the main system unit and the subordinate unit to a transmitting and receiving antenna, and a Doppler speed of the target and the like. The size of the target,
In a dual weather radar device comprising a display unit for displaying both the shape, type, etc., each of the main system unit and the slave system unit receives the reception pulse signal and the transmission leakage signal of the transmission pulse signal. A mixer for converting the received pulse signal and the transmission leakage signal converted to the intermediate frequency, a reception unit for performing phase detection of the reception pulse signal and the transmission leakage signal, and the reception pulse signal and the transmission leakage signal after the phase detection, A reception pulse selection unit that selects according to the switching state of the switching unit, a discrimination unit that discriminates the reception pulse signal after the phase detection selected by the reception pulse signal selection unit from a leak signal, and a reception pulse that is discriminated. The phase of the signal is calibrated for the measurement error of the Doppler velocity caused by the asynchronization of the output timing of the transmission pulse signal and the slave master trigger using the phase of the transmission leakage signal. From calibrated received pulse signal is obtained by a Doppler velocity calculation unit for calculating a Doppler velocity of the target.

【0023】この発明に係る二重系気象レーダ装置は、
送受信の各信号処理を行う同一構成の主系部および従系
部と、送信パルス信号を目標物に対して送信し前記目標
物で反射された受信パルス信号を受信する送受信アンテ
ナ部と、前記主系部と前記従系部を送受信アンテナに対
し切替え接続する系統切替手段と、前記目標物のドップ
ラー速度等からその目標物の大きさ、形状、種類等を共
に表示する表示部からなる二重系気象レーダ装置におい
て、前記主系部と前記従系部のそれぞれが、中間周波に
変換された受信パルス信号と送信パルス信号を位相検波
する受信部と、位相検波後の受信パルス信号および送信
パルス信号を前記系統切替手段の切替え状態に合わせて
選択する受信パルス選択部と、前記受信パルス信号選択
部で選択された前記位相検波後の受信パルス信号と送信
パルス信号を弁別する弁別部と、弁別された受信パルス
信号の位相を前記送信パルス信号の位相を用いて前記送
信パルス信号の出力タイミングと従系マスタトリガの非
同期により生じるドップラー速度の計測誤差を較正し、
較正された受信パルス信号から前記目標物のドップラー
速度を算出するドップラー速度算出部とを備えたもので
ある。
The dual weather radar device according to the present invention comprises:
A main unit and a slave unit having the same configuration for performing each signal processing for transmission and reception, a transmission and reception antenna unit for transmitting a transmission pulse signal to a target and receiving a reception pulse signal reflected by the target, A system switching means for switching and connecting a system unit and the slave system unit to a transmission / reception antenna, and a display system for displaying the size, shape, type, etc. of the target from the Doppler speed of the target, etc. In the weather radar device, each of the main system unit and the slave system unit performs phase detection on a reception pulse signal and a transmission pulse signal converted into an intermediate frequency, and a reception pulse signal and a transmission pulse signal after phase detection. A receiving pulse selecting unit for selecting a signal according to the switching state of the system switching unit, and discriminating the receiving pulse signal and the transmitting pulse signal after the phase detection selected by the receiving pulse signal selecting unit. That a discriminator, to calibrate the output timing and measurement error of the Doppler velocity caused by asynchronous slave master trigger when phase discrimination reception pulse signal using the phase of the transmission pulse signal the transmission pulse signal,
A Doppler velocity calculator for calculating the Doppler velocity of the target from the calibrated received pulse signal.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態1.図1乃至図3は実施の形態1を説明する
ための図である。図1はこの発明の実施の形態1による
二重系気象レーダ装置を示すブロック構成図であり、図
において、前述した従来構成の図6に相当する部分は同
一符号で示し、原則として構成および動作上異なる部分
について説明するものとする。図6に対して新たに設け
られた部分は、ドップラー速度処理部11a,11b内
に受信パルス選択部16a,16bおよび弁別部17
a,17bが設けられたことである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below. Embodiment 1 FIG. 1 to 3 are diagrams for explaining the first embodiment. FIG. 1 is a block diagram showing a dual weather radar system according to Embodiment 1 of the present invention. In the figure, portions corresponding to those in FIG. The different parts will be described. The parts newly provided in FIG. 6 include reception pulse selection units 16a and 16b and discrimination unit 17 in Doppler velocity processing units 11a and 11b.
a and 17b are provided.

【0025】また、動作上で異なるところは、サーキュ
レータ5a,5bでは、受信ポートと送信ポート間の結
合度により、送信パルスの送信電力の一部が受信部への
漏れ込み、送信漏れ込み信号が発生する。受信部10
a,10bは混合器9a,9bによって中間周波に変換
された送信漏れ込み信号または中間周波に変換された受
信パルス信号を位相検波処理して受信ビデオ信号を出力
するようになっている。受信パルス選択部16a,16
bは、受信部10a,10bから襷がけで出力された受
信パルス信号から二重系気象レーダの系統切替えに合わ
せて受信パルス信号を一意的に選択する。弁別部17
a,17bは、受信パルス選択部16a,16bで選択
された受信パルス信号から送信漏れ込み信号を弁別する
よう動作する。ドップラー速度算出部12a,12b
は、弁別部17a,17bにより弁別された受信パルス
の位相を送信漏れ込み信号の位相で較正し、較正された
受信パルス信号の各受信パルスの位相差から目標物のド
ップラー速度を算出する。
The difference in operation is that, in the circulators 5a and 5b, a part of the transmission power of the transmission pulse leaks into the reception unit due to the degree of coupling between the reception port and the transmission port, and the transmission leakage signal is generated. appear. Receiver 10
The a and 10b are configured to perform a phase detection process on the transmission leakage signal converted into the intermediate frequency by the mixers 9a and 9b or the reception pulse signal converted into the intermediate frequency to output a reception video signal. Receive pulse selectors 16a, 16
“b” uniquely selects a reception pulse signal from the reception pulse signals output from the reception units 10a and 10b in a cross-linked manner in accordance with system switching of the dual weather radar. Discriminator 17
a and 17b operate to discriminate the transmission leakage signal from the reception pulse signals selected by the reception pulse selection units 16a and 16b. Doppler velocity calculators 12a, 12b
Calibrates the phase of the reception pulse discriminated by the discrimination units 17a and 17b with the phase of the transmission leakage signal, and calculates the Doppler velocity of the target from the phase difference of each reception pulse of the calibrated reception pulse signal.

【0026】図2はこの発明の実施の形態1に係る二重
系気象レーダ装置による気象観測状況の概略説明図であ
る。送信部2a,2bから出力された複数パルスからな
る送信パルス電波すなわち送信パルス信号は、図に示す
ように、所定ビーム幅で受信アンテナ部6から観測対象
物である雲に対して放射される。この雲から反射され返
ってきた複数パルスからなる反射波すなわち受信パルス
信号を送受信アンテナ部6により受信して、この受信パ
ルス信号からドップラー速度を算出する。例えば、雲が
送受信アンテナ部6から遠ざかる方向に移動していれ
ば、受信パルス間には遠ざかる方向(例えば正方向)の
ドップラー効果が生じており、正方向のドップラー位相
差が測定される。また静止していれば、ドップラー効果
によるドップラー位相差は零と測定される。このような
ドップラー位相差の測定に基づいて雲の移動の様子等を
観測する。
FIG. 2 is a schematic explanatory diagram of a weather observation situation by the dual weather radar device according to the first embodiment of the present invention. A transmission pulse radio wave, that is, a transmission pulse signal composed of a plurality of pulses output from the transmission units 2a and 2b is radiated from the reception antenna unit 6 to a cloud as an observation target object with a predetermined beam width as shown in the drawing. The reflected wave composed of a plurality of pulses reflected from the cloud, that is, a received pulse signal, is received by the transmitting / receiving antenna unit 6, and the Doppler velocity is calculated from the received pulse signal. For example, if the cloud moves in the direction away from the transmitting / receiving antenna section 6, the Doppler effect in the direction away from the received pulse (for example, in the positive direction) occurs, and the Doppler phase difference in the positive direction is measured. In addition, if it is stationary, the Doppler phase difference due to the Doppler effect is measured as zero. Based on the measurement of the Doppler phase difference, the movement of the cloud and the like are observed.

【0027】目標物のドップラー速度の算出は、受信し
た受信パルス信号の受信パルスのドップラー位相差に基
づいて算出されるのであり、受信パルス信号中に少なく
とも2つの受信パルスが存在していれば、それら受信パ
ルスから目標物のドップラー速度が原理的に算出でき
る。しかし、実施の形態1に係る二重系気象レーダ装置
においては、後述するように目標物の性質と送信素子4
a,4bとして用いられるマグネトロンの周波数特性と
を考慮して、図2に示すように多数の送信パルス信号を
目標物に対して放射させ、これら複数の受信パルス信号
からそれぞれ算出された各ドップラー速度の平均値を目
標物のドップラー速度として計測する。目標物に対して
放射させる送信パルス信号の数は、受信信号のS/N
比、目標物の速度幅(雲、雨、霧などの目標物は雲粒、
雨粒などから構成され、内部状態が不規則、複雑に変化
しており、測定箇所によってドップラー速度が異な
る。)を考慮して最適な数を設定し、これによってより
高精度な目標物のドップラー速度の観測が行えるように
した。
The Doppler velocity of the target is calculated based on the Doppler phase difference between the received pulses of the received received pulse signal. If at least two received pulses exist in the received pulse signal, The Doppler velocity of the target can be calculated in principle from the received pulses. However, in the dual meteorological radar device according to Embodiment 1, the properties of the target and the
In consideration of the frequency characteristics of the magnetrons used as a and 4b, a large number of transmission pulse signals are emitted to the target as shown in FIG. 2, and the respective Doppler velocities respectively calculated from the plurality of reception pulse signals. Is measured as the Doppler velocity of the target. The number of transmission pulse signals emitted to the target is determined by the S / N of the reception signal.
Ratio, velocity range of the target (clouds, rain, fog, etc.
It is composed of raindrops and the like, and its internal state is irregular and changes complicatedly, and the Doppler velocity differs depending on the measurement location. ) Was taken into account and the optimal number was set, so that the Doppler velocity of the target could be more accurately observed.

【0028】図3(a)はこの実施の形態1による二重
系気象レーダ装置の送信パルス信号T1,T2とこの送
信パルス信号に対応して目標物から反射され返ってきた
受信パルス信号R1,R2との送受信タイミングを示し
た説明図、図3(b)は送受信アンテナ部7を介して受
信された受信パルス信号について位相検波処理したビデ
オ信号を示す説明図、図3(c)は図3(b)に示され
たビデオ信号(Iチャネル信号とQチャネル信号)とド
ップラー位相との関係を示す説明図である。図3(b)
および図3(c)に示されるように、ビデオ化された受
信パルス信号はIチャネルおよびQチャンネルの信号か
ら構成されている。一般に、目標物のドップラー速度V
dは、例えば目標物から反射され返ってきた受信パルス
信号の受信パルス間に生じたドップラー効果に基づく位
相差から算出されるものであり、以下の式で求められ
る。
FIG. 3A shows the transmission pulse signals T1 and T2 of the dual weather radar system according to the first embodiment and the reception pulse signals R1 and R1 reflected from the target in response to the transmission pulse signals. FIG. 3B is an explanatory diagram showing transmission / reception timing with R2, FIG. 3B is an explanatory diagram showing a video signal obtained by performing a phase detection process on a received pulse signal received via the transmission / reception antenna unit 7, and FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram showing a relationship between a video signal (I-channel signal and Q-channel signal) shown in (b) and a Doppler phase. FIG. 3 (b)
As shown in FIG. 3 (c), the videoized reception pulse signal is composed of I channel and Q channel signals. In general, the target Doppler velocity V
For example, d is calculated from the phase difference based on the Doppler effect generated between the reception pulses of the reception pulse signal reflected back from the target, and is calculated by the following equation.

【0029】 Vd=fd・λ/2 (1)Vd = fd · λ / 2 (1)

【0030】ここで、fdはドップラー周波数、λは送
信電波の波長(以下、送信波長という)である。ドップ
ラー周波数fdは図3(b)および図3(c)の内容に
沿って説明すると、以下の式で求められる。なお、送信
波長λはミリ波帯、センチ波帯など、気象レーダ装置に
おいて使用される周波数帯で異なるものである。
Here, fd is the Doppler frequency, and λ is the wavelength of the transmission radio wave (hereinafter referred to as transmission wavelength). The Doppler frequency fd can be obtained by the following equation, in accordance with the description of FIGS. 3B and 3C. The transmission wavelength λ differs depending on the frequency band used in the weather radar device, such as the millimeter wave band and the centimeter wave band.

【0031】 fd=(Φi+1−Φi)/2・π・Δt (2)Fd = (Φi + 1−Φi) / 2 · π · Δt (2)

【0032】ここで、Φiは1番目の受信パルスR1の
位相較正後におけるドップラー位相、Φi+1は2番目
の受信パルスR2の位相較正後におけるドップラー位
相、Δtは受信パルスR1と受信パルスR2との間に設
けられたパルス間隔である。1番目の受信パルスR1に
対するビデオ信号をIi、Qi、2番目の受信パルスR
2に対するビデオ信号をIi+1、Qi+1とすると、
1番目の受信パルスR1の位相較正前におけるドップラ
ー位相θi、2番目の受信パルスR2の位相較正前にお
けるドップラー位相θi+1は、図3(c)に示される
Iチャネル信号およびQチャネル信号の関係から次式
(3)、(4)によりそれぞれ求めることができる。
Here, Φi is the Doppler phase of the first received pulse R1 after the phase calibration, Φi + 1 is the Doppler phase of the second received pulse R2 after the phase calibration, and Δt is the difference between the received pulse R1 and the received pulse R2. Is the pulse interval provided in The video signals corresponding to the first reception pulse R1 are Ii and Qi, and the second reception pulse R
Assuming that the video signals for 2 are Ii + 1 and Qi + 1,
The Doppler phase θi before the phase calibration of the first reception pulse R1 and the Doppler phase θi + 1 before the phase calibration of the second reception pulse R2 are calculated from the relationship between the I channel signal and the Q channel signal shown in FIG. It can be obtained by equations (3) and (4), respectively.

【0033】 θi=tan−1(Qi/Ii) (3)Θi = tan −1 (Qi / Ii) (3)

【0034】 θi+1=tan−1(Qi+1/Ii+1) (4)Θi + 1 = tan −1 (Qi + 1 / Ii + 1) (4)

【0035】1番目の送信漏れ信号あるいは送信パルス
T1に対するビデオ信号をIti、Qti、2番目の送
信漏れ信号あるいは送信パルスT2に対するビデオ信号
をIti+1、Qti+1とすると、位相較正後の受信
パルスR1のドップラー位相Φi、受信パルスR2のド
ップラー位相Φi+1は、次式(5)、(6)によりそ
れぞれ求めることができる。
If the video signal for the first transmission leakage signal or transmission pulse T1 is Iti, Qti, and the video signal for the second transmission leakage signal or transmission pulse T2 is Iti + 1, Qti + 1, the Doppler of the reception pulse R1 after the phase calibration is obtained. The phase Φi and the Doppler phase Φi + 1 of the received pulse R2 can be obtained by the following equations (5) and (6), respectively.

【0036】 Φi=tan−1(Qi/Ii)−tan−1(Qti/Iti) (5)Φi = tan −1 (Qi / Ii) −tan −1 (Qti / Iti) (5)

【0037】 Φi+1=tan−1(Qi+1/Ii+1)−tan−1(Qti+1/ Iti+1) (6)Φi + 1 = tan −1 (Qi + 1 / Ii + 1) −tan −1 (Qti + 1 / Iti + 1) (6)

【0038】このように、目標物のドップラー速度Vd
を求めるには、まず目標物から反射され返ってきた受信
パルス信号からドップラー位相を求めて、次にこのドッ
プラー位相について、送信漏れ込み信号あるいは送信パ
ルス信号から求められたドップラー位相により位相較正
を行う。さらに受信パルスの位相差を求める。すなわ
ち、この実施の形態1では、受信パルスR1と受信パル
スR2との位相差を式(5)および式(6)に示す各ド
ップラー位相から求める。次にこの位相差に基づいて目
標物のドップラー周波数fdを式(2)から求める。そ
して最終的には、このドップラー周波数fdに基づいて
ドップラー速度Vdを式(1)から求めるものである。
Thus, the Doppler velocity Vd of the target object
In order to obtain the Doppler phase, first, the Doppler phase is obtained from the received pulse signal reflected back from the target, and then the Doppler phase is calibrated based on the Doppler phase obtained from the transmission leakage signal or the transmission pulse signal. . Further, the phase difference between the received pulses is obtained. That is, in the first embodiment, the phase difference between the reception pulse R1 and the reception pulse R2 is obtained from each Doppler phase shown in Expressions (5) and (6). Next, based on this phase difference, the Doppler frequency fd of the target is obtained from equation (2). Finally, based on this Doppler frequency fd, the Doppler velocity Vd is obtained from equation (1).

【0039】以上のように、この実施の形態1によれ
ば、弁別部17a、17bにより受信パルス信号選択部
16a,16bで選択された受信パルスと送信パルス信
号の受信部10a、10bへの送信漏れ込み信号を弁別
し、ドップラー速度算出部12a、12bにより弁別さ
れた受信パルス信号の位相を送信漏れ込み信号の位相で
較正し、較正された受信パルスから目標物のドップラー
速度を算出するようにしたので、送信パルス信号の出力
タイミングと従系マスタトリガの非同期により生じるド
ップラー速度の計測誤差が発生せず、高い信頼性と高精
度なドップラー速度の観測を両立させる効果が得られ
る。
As described above, according to the first embodiment, the discrimination units 17a and 17b transmit the reception pulse and the transmission pulse signal selected by the reception pulse signal selection units 16a and 16b to the reception units 10a and 10b. The leakage signal is discriminated, the phase of the reception pulse signal discriminated by the Doppler velocity calculation units 12a and 12b is calibrated with the phase of the transmission leakage signal, and the Doppler velocity of the target is calculated from the calibrated reception pulse. Therefore, there is no occurrence of a measurement error of the Doppler velocity caused by the asynchronism between the output timing of the transmission pulse signal and the slave master trigger, and the effect of achieving both high reliability and accurate Doppler velocity observation can be obtained.

【0040】実施の形態2.実施の形態1では、送信漏
れ込み信号から求められたドップラー位相にて受信パル
ス信号の位相を較正して高精度なドップラー観測を行う
処理を示した。これに対して、送信パルス信号から求め
たドップラー位相により較正する方法もある。実施の形
態2について図1を用いて説明する。受信部10a、1
0bでは受信パルス信号と共に送信パルス信号を取り込
んで位相検波する。検波後の受信パルス信号とこの送信
パルス信号を共に受信パルス選択部16a、16bへ入
力する。受信パルス選択部16a、16bへ入力された
受信パルス信号と送信パルス信号は、導波管切替部(系
統切替手段)7による二重系気象レーダ装置の系統切替
えに合わせて選択され、弁別部17a,17bを介し
て、ドップラー速度算出部12a,12bへ入力され
る。ドップラー速度算出部12a,12bへ入力された
受信パルス信号のドップラー位相は、送信パルス信号の
ドップラー位相を用いて較正される。
Embodiment 2 In the first embodiment, a process has been described in which the phase of the received pulse signal is calibrated with the Doppler phase obtained from the transmission leakage signal, and Doppler observation with high accuracy is performed. On the other hand, there is also a method of calibrating based on the Doppler phase obtained from the transmission pulse signal. Embodiment 2 will be described with reference to FIG. Receiving units 10a, 1
In the case of 0b, the transmission pulse signal is fetched together with the reception pulse signal to perform phase detection. Both the detected reception pulse signal and this transmission pulse signal are input to the reception pulse selection units 16a and 16b. The reception pulse signal and the transmission pulse signal input to the reception pulse selection units 16a and 16b are selected in accordance with system switching of the dual weather radar device by the waveguide switching unit (system switching unit) 7, and are discriminated by the discrimination unit 17a. , 17b to the Doppler velocity calculators 12a, 12b. The Doppler phases of the received pulse signals input to the Doppler velocity calculators 12a and 12b are calibrated using the Doppler phases of the transmitted pulse signals.

【0041】実施の形態2によれば、ドップラー速度算
出部12a,12bにより受信パルス信号選択部16
a、16bで選択された受信パルスの位相を送信パルス
信号のドップラー位相で較正し、較正された受信パルス
信号から目標物のドップラー速度を算出するようにした
ので、送信パルス信号の出力タイミングと従系マスタト
リガの非同期により生じるドップラー速度の計測誤差が
発生せず、高い信頼性と高精度なドップラー速度の観測
を両立させる効果が得られる。
According to the second embodiment, the Doppler velocity calculating sections 12a and 12b use the received pulse signal selecting section 16
a, the phase of the reception pulse selected in 16b is calibrated with the Doppler phase of the transmission pulse signal, and the Doppler velocity of the target is calculated from the calibrated reception pulse signal. The measurement error of the Doppler velocity caused by the synchronization of the system master trigger does not occur, and the effect of achieving both high reliability and accurate Doppler velocity observation can be obtained.

【0042】[0042]

【発明の効果】この発明によれば、主系部と従系部のそ
れぞれが、受信された受信パルス信号と送信パルス信号
の送信漏れ込み信号とを中間周波に変換する混合器と、
中間周波に変換された受信パルス信号と送信漏れ込み信
号とを位相検波する受信部と、位相検波後の受信パルス
信号と送信漏れ込み信号とを系統切替手段の切替え状態
に合わせて選択する受信パルス選択部と、受信パルス信
号選択部で選択された位相検波後の受信パルス信号と漏
れ込み信号を弁別する弁別部と、弁別された受信パルス
信号の位相を送信漏れ込み信号の位相を用いて送信パル
ス信号の出力タイミングと従系マスタトリガの非同期に
より生じるドップラー速度の計測誤差を較正し、較正さ
れた受信パルス信号から前記目標物のドップラー速度を
算出するドップラー速度算出部とを備えるように構成し
たので、送信パルス信号の出力タイミングと従系マスタ
トリガの非同期により生じるドップラー速度の計測誤差
が発生せず、高い信頼性と高精度なドップラー速度の観
測を両立させる効果がある。
According to the present invention, each of the main system unit and the sub system unit converts a received reception pulse signal and a transmission leakage signal of a transmission pulse signal into an intermediate frequency,
A receiving unit that performs phase detection on the reception pulse signal and the transmission leakage signal converted to the intermediate frequency, and a reception pulse that selects the reception pulse signal and the transmission leakage signal after the phase detection in accordance with the switching state of the system switching unit A selecting unit, a discriminating unit that discriminates the received pulse signal after the phase detection selected by the received pulse signal selecting unit from the leak signal, and transmits the phase of the discriminated received pulse signal using the phase of the leak signal. A Doppler velocity calculator configured to calibrate a measurement error of the Doppler velocity caused by the asynchronous timing of the output timing of the pulse signal and the slave master trigger, and to calculate the Doppler velocity of the target from the calibrated received pulse signal. Therefore, there is no Doppler velocity measurement error caused by the asynchronous between the output timing of the transmission pulse signal and the slave master trigger. An effect of both observations of dependability and accurate Doppler velocity.

【0043】この発明によれば、主系部と従系部のそれ
ぞれが、中間周波に変換された受信パルス信号と送信パ
ルス信号を位相検波する受信部と、位相検波後の受信パ
ルス信号と送信パルス信号を系統切替手段の切替え状態
に合わせて選択する受信パルス選択部と、受信パルス信
号選択部で選択された位相検波後の受信パルス信号と送
信パルス信号を弁別する弁別部と、弁別された受信パル
ス信号の位相を送信パルス信号の位相を用いて送信パル
ス信号の出力タイミングと従系マスタトリガの非同期に
より生じるドップラー速度の計測誤差を較正し、較正さ
れた受信パルス信号から前記目標物のドップラー速度を
算出するドップラー速度算出部とを備えるように構成し
たので、送信パルス信号の出力タイミングと従系マスタ
トリガの非同期により生じるドップラー速度の計測誤差
が発生せず、高い信頼性と高精度なドップラー速度の観
測を両立させる効果が得られる。
According to the present invention, each of the main system unit and the sub system unit performs phase detection on the reception pulse signal and the transmission pulse signal converted into the intermediate frequency, and receives and transmits the reception pulse signal after the phase detection. A reception pulse selection unit that selects a pulse signal in accordance with a switching state of the system switching unit, a discrimination unit that discriminates a reception pulse signal and a transmission pulse signal after phase detection selected by the reception pulse signal selection unit, Using the phase of the transmission pulse signal, the phase of the reception pulse signal is used to calibrate the measurement error of the Doppler velocity caused by the synchronization of the output timing of the transmission pulse signal and the asynchronous master trigger, and the Doppler of the target is calibrated from the calibrated reception pulse signal. It is configured to have a Doppler speed calculation unit that calculates the speed, so that the output timing of the transmission pulse signal is asynchronous with the slave master trigger. Doppler velocity measurement error does not occur resulting Ri, the effect of both observations of high reliability and high precision Doppler speed.

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

【図1】 この発明の実施の形態1による二重系気象レ
ーダ装置を示すブロック構成図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a dual weather radar device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 この発明の実施の形態1による気象観測状況
例を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an example of a weather observation situation according to the first embodiment of the present invention;

【図3】 この発明の実施の形態1によるドップラー速
度の観測方式および算出方式を説明するための説明図で
ある。
FIG. 3 is an explanatory diagram for explaining a Doppler velocity observation method and a calculation method according to the first embodiment of the present invention;

【図4】 マグネトロン送信機から出力された送信パル
ス信号の送信パルスとマスタトリガとの出力タイミング
を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing output timings of a transmission pulse of a transmission pulse signal output from a magnetron transmitter and a master trigger.

【図5】 送信パルスの特性を示す説明図である。FIG. 5 is an explanatory diagram showing characteristics of a transmission pulse.

【図6】 従来の二重系気象レーダ装置を示すブロック
構成図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a conventional dual weather radar device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1a,1b 同期パルス出力部、2a,2b 送信部、
4a,4b 送信素子、5a,5b サーキュレータ、
6 送受信アンテナ部、7 導波管切替部(系統切替手
段)、8a,8b 局部発振器(STALO)、9a,
9b 混合器、10a,10b 受信部、11a,11
b ドップラー速度処理部、12a,12b ドップラ
ー速度算出部、13a,13b データ処理部、14
表示部、15a 主系部、15b 従系部、16a,1
6b 受信パルス選択部、17a,17b 弁別部。
1a, 1b synchronization pulse output unit, 2a, 2b transmission unit,
4a, 4b transmitting element, 5a, 5b circulator,
6 transmission / reception antenna section, 7 waveguide switching section (system switching means), 8a, 8b local oscillator (STALO), 9a,
9b mixer, 10a, 10b receiver, 11a, 11
b Doppler speed processing unit, 12a, 12b Doppler speed calculation unit, 13a, 13b Data processing unit, 14
Display unit, 15a Main system unit, 15b Slave system unit, 16a, 1
6b Received pulse selector, 17a, 17b Discriminator.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 送受信の各信号処理を行う同一構成の主
系部および従系部と、送信パルス信号を目標物に対して
送信し前記目標物で反射された受信パルス信号を受信す
る送受信アンテナ部と、前記主系部と前記従系部を送受
信アンテナに対し切替え接続する系統切替手段と、前記
目標物のドップラー速度等からその目標物の大きさ、形
状、種類等を共に表示する表示部からなる二重系気象レ
ーダ装置において、 前記主系部と前記従系部のそれぞれが、 受信された前記受信パルス信号と前記送信パルス信号の
送信漏れ込み信号とを中間周波に変換する混合器と、 中間周波に変換された受信パルス信号と送信漏れ込み信
号とを位相検波する受信部と、 位相検波後の受信パルス信号と送信漏れ込み信号とを前
記系統切替手段の切替え状態に合わせて選択する受信パ
ルス選択部と、 前記受信パルス信号選択部で選択された前記位相検波後
の受信パルス信号と漏れ込み信号を弁別する弁別部と、 弁別された受信パルス信号の位相を前記送信漏れ込み信
号の位相を用いて前記送信パルス信号の出力タイミング
と従系マスタトリガの非同期により生じるドップラー速
度の計測誤差を較正し、較正された受信パルス信号から
前記目標物のドップラー速度を算出するドップラー速度
算出部とを備えたことを特徴とする二重系気象レーダ装
置。
1. A main part and a sub part having the same configuration for performing each signal processing for transmission and reception, and a transmission and reception antenna for transmitting a transmission pulse signal to a target and receiving a reception pulse signal reflected by the target. Unit, system switching means for switching and connecting the main system unit and the slave system unit to a transmitting / receiving antenna, and a display unit for displaying both the size, shape, type, and the like of the target from the Doppler speed and the like of the target. A dual weather radar device comprising: a main unit and a sub system, each of which includes a mixer that converts the received reception pulse signal and the transmission leakage signal of the transmission pulse signal into an intermediate frequency. A receiving unit that performs phase detection on the reception pulse signal and the transmission leakage signal converted to the intermediate frequency, and adjusts the reception pulse signal and the transmission leakage signal after the phase detection according to the switching state of the system switching unit. A reception pulse selection unit to be selected; a discrimination unit that discriminates the reception pulse signal after the phase detection selected by the reception pulse signal selection unit from a leakage signal; and the transmission leakage of the phase of the discrimination reception pulse signal. A Doppler velocity calculation for calibrating a Doppler velocity measurement error caused by the synchronization of the output timing of the transmission pulse signal and the slave master trigger using the signal phase, and calculating the Doppler velocity of the target from the calibrated reception pulse signal. And a dual-system weather radar device.
【請求項2】 送受信の各信号処理を行う同一構成の主
系部および従系部と、送信パルス信号を目標物に対して
送信し前記目標物で反射された受信パルス信号を受信す
る送受信アンテナ部と、前記主系部と前記従系部を送受
信アンテナに対し切替え接続する系統切替手段と、前記
目標物のドップラー速度等からその目標物の大きさ、形
状、種類等を共に表示する表示部からなる二重系気象レ
ーダ装置において、 前記主系部と前記従系部のそれぞれが、 中間周波に変換された受信パルス信号と送信パルス信号
を位相検波する受信部と、 位相検波後の受信パルス信号および送信パルス信号を前
記系統切替手段の切替え状態に合わせて選択する受信パ
ルス選択部と、 前記受信パルス信号選択部で選択された前記位相検波後
の受信パルス信号と送信パルス信号を弁別する弁別部
と、 弁別された受信パルス信号の位相を前記送信パルス信号
の位相を用いて前記送信パルス信号の出力タイミングと
従系マスタトリガの非同期により生じるドップラー速度
の計測誤差を較正し、較正された受信パルス信号から前
記目標物のドップラー速度を算出するドップラー速度算
出部とを備えたことを特徴とする二重系気象レーダ装
置。
2. A main part and a sub part having the same configuration for performing each signal processing for transmission and reception, and a transmission and reception antenna for transmitting a transmission pulse signal to a target and receiving a reception pulse signal reflected by the target. Unit, system switching means for switching and connecting the main system unit and the slave system unit to a transmitting / receiving antenna, and a display unit for displaying both the size, shape, type, and the like of the target from the Doppler speed and the like of the target. A dual-system weather radar apparatus comprising: a receiving unit that performs phase detection on a reception pulse signal and a transmission pulse signal that have been converted into an intermediate frequency; and a reception pulse after phase detection. A reception pulse selection unit that selects a signal and a transmission pulse signal in accordance with a switching state of the system switching unit; and a reception pulse signal after the phase detection selected by the reception pulse signal selection unit and transmission. A discriminator for discriminating the pulse signal, and using the phase of the discriminated reception pulse signal as the phase of the transmission pulse signal to calibrate the measurement error of the Doppler velocity caused by the asynchronous timing of the output timing of the transmission pulse signal and the slave master trigger. And a Doppler velocity calculator for calculating a Doppler velocity of the target from the calibrated received pulse signal.
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