JP2004317524A - Radar system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は複数のアンテナを備え、電子的にアンテナビームを制御する機能を備えたレーダ装置に係わり、特に、各アンテナに共通に1つのフロントエンドを設けるだけで良いレーダ装置に関する。 The present invention relates to a radar device having a plurality of antennas and having a function of electronically controlling antenna beams, and more particularly to a radar device in which only one front end is required to be provided in common for each antenna.
従来のアンテナビームを制御する方法としては、(1)機械的にアンテナの向きを変える方法、(2)複数の指向性の異なったアンテナを切り替える方法、または、(3)多数のアンテナをアレー化し、電気的にそれらのアンテナの放射パターンを合成する方法がある。
機械的なビームの制御では、駆動装置が必要となるため装置が大きくなること、アンテナ一体型で送受信機の重量が大きい場合、駆動装置を複雑かつ大型にしなければ所要の精度が出せないこと、高速な掃引ができないこと、などの欠点があるため、電子的なビーム制御手段が選択されることが多い。
Conventional methods for controlling antenna beams include: (1) mechanically changing the direction of the antenna, (2) switching between multiple antennas with different directivities, or (3) arraying a large number of antennas. There is a method of electrically combining the radiation patterns of those antennas.
In mechanical beam control, a driving device is required, so that the device becomes large.If the weight of the transceiver with the integrated antenna is heavy, the required accuracy can not be obtained unless the driving device is complicated and large. Due to disadvantages such as the inability to perform high-speed sweeping, electronic beam control means is often selected.
電子的なビーム制御として、前述の様に複数の指向性の異なったアンテナを切り替える方法と、複数のアンテナをアレー化して電気的にそれらのアンテナの放射パターンを合成する方法がある。前者はビームスイッチ方式と呼ばれる。後者は一般に個々のアンテナへの送信信号、または個々のアンテナからの受信信号の位相と振幅を調整したのち合成するアクティブフェイズドアレーアンテナが代表的な方式である。ここではこれらのアンテナビーム制御可能な受信装置を備えたレーダ装置について考察する。 As the electronic beam control, there are a method of switching a plurality of antennas having different directivities as described above, and a method of arraying a plurality of antennas and electrically combining the radiation patterns of the antennas. The former is called a beam switch method. In the latter case, a typical method is an active phased array antenna in which the phases and amplitudes of signals transmitted to individual antennas or signals received from individual antennas are adjusted and then combined. Here, a radar apparatus provided with a receiving apparatus capable of controlling these antenna beams will be considered.
ビームスイッチ方式の受信装置は、(1)アンテナに直結し、複数のアンテナを切り替え、後段の無線周波数帯受信装置(以下RF受信回路)に接続するスイッチから構成されるか、または、(2)複数のアンテナとそれぞれのアンテナに直結したRF受信回路とこれらのRF受信回路を切り替え、後段の処理装置へつなぐスイッチから構成される。ビームスイッチ方式では、個々のアンテナにそれぞれ異なった指向性を持たせ、それらを電子的なスイッチで切り替えることによりレーダの探知する方向を制御する。RF受信回路は受信信号の低雑音増幅、周波数変換を行う。特に受信機の雑音特性を考慮した場合に、アンテナとRF受信回路を直結した前述の後者(1)の構成にする。 The beam-switch type receiving apparatus is composed of (1) a switch directly connected to an antenna, switching a plurality of antennas, and connecting to a subsequent radio frequency band receiving apparatus (hereinafter referred to as an RF receiving circuit), or (2) It is composed of a plurality of antennas, an RF receiving circuit directly connected to each antenna, and a switch for switching between these RF receiving circuits and connecting to a subsequent processing device. In the beam switch method, the individual antennas have different directivities, and the direction in which the radar detects is controlled by switching between them using an electronic switch. The RF receiving circuit performs low noise amplification and frequency conversion of the received signal. In particular, when the noise characteristics of the receiver are taken into consideration, the latter configuration (1) in which the antenna and the RF receiving circuit are directly connected is adopted.
アクティブフェイズドアレー方式の受信装置は図24に示すように、複数のアレーアンテナ1a〜1nと、それぞれのアンテナに直結したRF受信回路2a〜2nを備えたRF受信部2と、各RF受信回路2a〜2nからの信号を加算合成する加算器10からなる。それぞれのRF受信回路2a〜2nは各アンテナからの受信信号を増幅、周波数変換する機能と、所望のビームパターンに対応した位相シフト、振幅調整を行う機能を有する。
As shown in FIG. 24, an active phased array type receiving device includes a plurality of array antennas 1a to 1n, an
RF受信部2において、2a〜2nは各アンテナに直結したRF受信回路、7は位相シフト量を決定する位相制御回路、8は振幅調整量を決定する振幅制御回路、9は局部発振器である。RF受信回路2a〜2nはそれぞれ、アンテナにより受信したRF信号を低雑音増幅するRF増幅器3a〜3nと、低雑音増幅されたRF信号に所定量φ1〜φNの位相シフトを施す移相器4a〜4nと、移相器から出力される信号の振幅を調整する振幅調整部5a〜5nと、各振幅調整部より出力するRF信号を中間周波信号(IF信号)に周波数変換するミキサ(周波数変換器)6a〜6nを備えている。位相制御回路7及び振幅制御回路8は所望のビームパターンに対応した位相シフト、振幅調整を行うように位相シフト量φ1〜φN、振幅調整値A1〜ANを決定して各移相器4a〜4n、振幅調整部5a〜5nに入力する。局部発振器9は所定の周波数で発振し、局部発振信号を各ミキサに入力する。加算器10は、各ミキサ出力を合成して図示しない処理部に入力する。
アクティブフェイズドアレー方式の受信装置では、上記各アンテナ受信信号の位相シフト量、振幅調整量を制御することにより合成放射パターンを制御し、レーダの探知方向を変えることができる。又、位相シフト量、振幅調整量を連続的に変えることにより、連続的な探知方向の制御も可能である。
In the
In the active phased array type receiving apparatus, the combined radiation pattern can be controlled by controlling the amount of phase shift and the amount of amplitude adjustment of each antenna reception signal, thereby changing the radar detection direction. Further, by continuously changing the amount of phase shift and the amount of amplitude adjustment, continuous control of the detection direction is possible.
以上はアナログ構成の例であるが、デジタル技術を駆使し、デジタル/アナログ両者の特性を兼ね備えたDBFN(Digital Beam Forming Network)という技術もある。DBFNは図25に示すようにアクティブフェイズドアレー方式と類似の構成をとる。アクティブフェイズドアレー方式と異なる点は、(1) 各低雑音増幅器3a〜3nの後段に周波数変換器6a〜6n及び局部発振器9を配置した点、(2) 各周波数変換器6a〜6nの出力信号より中間周波成分を抽出するIFフィルタ101a〜101nを設けた点、(3) IFフィルタ出力をデジタルに変換するAD変換器102a〜102nを設けた点、(4)位相シフト制御/振幅制御をDSP等を用いてデジタル処理により実行することである。
The above is an example of the analog configuration, but there is also a technology called DBFN (Digital Beam Forming Network) that makes full use of digital technology and has both digital and analog characteristics. The DBFN has a configuration similar to the active phased array system as shown in FIG. The difference from the active phased array system is that (1) the frequency converters 6a to 6n and the
DBFN方式の受信装置において、各アンテナ1a〜1nからの受信信号は低雑音増幅器3a〜3nで増幅され、ついで、周波数変換器6a〜6nで周波数変換される。IFフィルタ101a〜101nは各周波数変換器出力より中間周波成分を抽出し、AD変換器102a〜102nはIF信号をデジタルデータに変換し、デジタルシグナルプロセッサ(DSP)はデジタル処理により位相量、振幅調整を実行し、加算器10は各信号をベクトル合成する。以上により、所望のビームパターンが形成され、探知方向が制御される。これは前述のアクティブフェイズドアレー方式とまったく同じ原理である。
In the DBFN receiver, signals received from the antennas 1a to 1n are amplified by low-noise amplifiers 3a to 3n and then frequency-converted by frequency converters 6a to 6n.
又、図26に示すように、複数の位相シフト/振幅調整手段103a〜103mを設け、AD変換器102a〜102nから出力されるデジタルデータを各位相シフト/振幅調整手段103a〜103mに分岐入力し、位相シフト/振幅調整手段103a〜103mでそれぞれの分岐信号について別々の位相シフト、振幅調整を行い、別々に合成して出力するようにする。このようにすれば、同時に複数の放射パターンを形成でき、複数の方向からの信号を同時に区別して得ることが可能となる。この図26の構成では、アクティブフェーズドアレー方式とビームスイッチ方式が同時に実現されている。なお、デジタル回路を用いるのは、設計、製造上の容易さによる。 Also, as shown in FIG. 26, a plurality of phase shift / amplitude adjusting means 103a to 103m are provided, and digital data output from the AD converters 102a to 102n is branched and input to each phase shift / amplitude adjusting means 103a to 103m. The phase shift / amplitude adjusting means 103a to 103m perform separate phase shifts and amplitude adjustments on the respective branch signals, and separately synthesize and output the signals. In this way, a plurality of radiation patterns can be formed at the same time, and signals from a plurality of directions can be simultaneously distinguished and obtained. In the configuration of FIG. 26, the active phased array system and the beam switch system are simultaneously realized. The use of digital circuits depends on the ease of design and manufacture.
以上のアクティブフェーズドアレー方式のほかに目標物の方向を検出する方式としてモノパルス方式がある。モノパルス方式はアクティブフェーズドアレー方式と異なり、目標物からの反射電力を2つのアンテナで受信し、2つのアンテナで受信した反射電力の位相あるいは振幅を比較して目標の方向(信号到来方向)を推定、検出する。
図27はモノパルス方式のレーダ装置における受信部の構成図であり、110a,110bはアンテナ、111a、111bは低雑音のRF増幅器、112a,112bは局部発振器、113a,113bは周波数変換器、114a,114bはIFフィルタ、115a,115bはIF信号をデジタルに変換するAD変換器、116は2つのアンテナの受信信号の位相を比較する位相比較回路、117は2つのアンテナの受信信号の振幅を比較する振幅比較回路、118は位相差あるいは振幅差に基づいて目標物の方向(信号到来方向)を推定する到来方向推定回路である。
In addition to the active phased array method, there is a monopulse method as a method for detecting the direction of a target. The monopulse system differs from the active phased array system in that the reflected power from the target is received by two antennas and the phase or amplitude of the reflected power received by the two antennas is compared to estimate the direction of the target (signal arrival direction). ,To detect.
FIG. 27 is a configuration diagram of a receiving unit in a monopulse type radar device, where 110a and 110b are antennas, 111a and 111b are low-noise RF amplifiers, 112a and 112b are local oscillators, 113a and 113b are frequency converters, 114a and 114b. 114b is an IF filter, 115a and 115b are AD converters that convert IF signals into digital signals, 116 is a phase comparison circuit that compares phases of reception signals of two antennas, and 117 is an amplitude of reception signals of two antennas. An
2つの受信アンテナ110a,110bはほぼ同方向を指向するが、設置位置がわずかに異なる。このため、放射ビームパターンはわずかにずれて重なっている。目標物が2つのアンテナから等距離にあれば、両アンテナ110a,110bに到達する受信信号の位相は等しく、いずれかのアンテナの方に寄っていれば、それぞれのアンテナに到達する受信信号の位相差とアンテナ間隔から信号到来方向(目標物の方向)を推定することができる。モノパルス方式はこの原理に基づいて目標物の方向を推定する。
Although the two receiving
アンテナ切り替え方式であるビームスイッチ方式では、複数の独立したアンテナを必要とする。これらのビーム幅は比較的狭いものが要求される、また、レーダの用途によっては、ビーム幅、アンテナ利得などの揃ったものが要求されることも多い。このため、面積の比較的大きなアンテナを複数必要とし、ビーム制御のないレーダ装置やアクティブフェイズドアレー方式のレーダ装置に比べてアンテナ占有面積は数倍大型化し、またアンテナ部分の製造コストが大きくなる。また、ビームスイッチ方式では、探知方向の制御は指向性の異なった複数のアンテナを切り替えることにより離散的に行われるため、目標の角度分解能は個々のアンテナのビーム幅とアンテナの枚数により制限される。 The beam switching method, which is an antenna switching method, requires a plurality of independent antennas. These beam widths are required to be relatively narrow, and depending on the use of the radar, beam widths and antenna gains are often required to be uniform. For this reason, a plurality of antennas having a relatively large area are required, the area occupied by the antenna is several times larger than that of a radar apparatus without beam control or a radar apparatus of an active phased array system, and the manufacturing cost of the antenna part is increased. Further, in the beam switch method, since the control of the detection direction is performed discretely by switching a plurality of antennas having different directivities, the target angular resolution is limited by the beam width of each antenna and the number of antennas. .
アクティブフェーズドアレー方式及びDBFN方式では、複数のアンテナ放射パターンを合成して所望の指向性を持った一つの放射パターンを得るため、ビームスイッチ方式のようなアンテナの大型化は必要ない。また、前述のように位相シフト量と振幅調整量を連続的に変化させることにより、連続的な探知方向の制御が可能であり、角度分解能を高めることも可能である。しかし、これらの方式では、複数のアンテナに対し個々のRF受信回路が必要であり、装置が大型化/複雑化し、製造コストが高くなる。また、回路固有の振幅、位相特性の製造上のバラツキ、それらのパラメータの温度、周波数特性の製造上のバラツキは、周波数が高くなるほど顕在化する。このため、装置設計上特別な配慮が必要となり、補償手段や調整回路を設けなければならない場合がある。又、複数のビーム合成手段を有するマルチビームDBFN方式(図26)では、装置がより複雑化する問題がある。
モノパルス方式でも、各アンテナに対し個々のRF受信回路が必要となり、アクティブフェーズドアレー方式と同様の問題点がある。
In the active phased array system and the DBFN system, a plurality of antenna radiation patterns are combined to obtain one radiation pattern having a desired directivity. Therefore, it is not necessary to increase the size of the antenna as in the beam switch system. Further, by continuously changing the amount of phase shift and the amount of amplitude adjustment as described above, continuous control of the detection direction is possible, and the angular resolution can be increased. However, in these systems, individual RF receiving circuits are required for a plurality of antennas, which increases the size and complexity of the device and increases the manufacturing cost. In addition, manufacturing variations in circuit-specific amplitude and phase characteristics, and manufacturing variations in parameters and temperature and frequency characteristics become more apparent as the frequency increases. For this reason, special consideration is required in the design of the device, and in some cases, it is necessary to provide a compensation means and an adjustment circuit. Further, the multi-beam DBFN system having a plurality of beam combining means (FIG. 26) has a problem that the apparatus becomes more complicated.
The monopulse system also requires an individual RF receiving circuit for each antenna, and has the same problem as the active phased array system.
以上から、本発明の目的は、各アンテナに対応してRF受信回路(フロントエンド)を設ける必要がなく、各アンテナに共通に1つのフロントエンドを設けるだけで良いレーダ装置を提供することである。
本発明の別の目的は、必要部品を削減した構成で各アンテナに共通に1つのフロントエンドを設けるだけでよいレーダ装置を提供することである。
本発明の別の目的は、アンテナを送受信で共用する場合であっても、各アンテナに共通に1つのフロントエンドを設けるだけでよいレーダ装置を提供することである。
From the above, it is an object of the present invention to provide a radar device which does not need to provide an RF receiving circuit (front end) for each antenna and only needs to provide one front end in common for each antenna. .
Another object of the present invention is to provide a radar apparatus in which only one front end is required to be provided in common for each antenna with a configuration in which necessary components are reduced.
Another object of the present invention is to provide a radar apparatus in which even when an antenna is shared for transmission and reception, it is only necessary to provide one front end for each antenna.
請求項1の発明のレーダ装置は、 複数のアンテナと、各アンテナに対応して設けられ、入力信号の位相あるいは振幅を調整する調整回路、位相あるいは振幅調整された各信号を合成する合成回路を備えたアレーアンテナ構成のレーダ装置であり、該レーダ装置は、(1) 各アンテナ共通に設けられ、順次入力する各アンテナ受信信号を増幅すると共に中間周波信号に周波数変換するフロントエンド、(2) 所定のスイッチング周波数で各アンテナをフロントエンドに循環的に接続するスイッチ、(3) 前記フロントエンドから出力される中間周波信号を通過する中間周波フィルタ、(4) 各アンテナに対応して設けられ、前記中間周波フィルタ出力をAD変換するAD変換器、(5) 第iアンテナの受信信号がフロントエンドに入力しているとき、第iアンテナに対応するAD変換器をして中間周波フィルタ出力をサンプリングしてAD変換させるサンプリング制御回路を備え、各AD変換器の出力信号に位相調整あるいは振幅調整を施して合成することにより所望の方向からの目標物を探知する。
このようにすれば、A/D変換器の出力は請求項1の周波数変換器の出力をサンプリングしたものに等しくなり、請求項1の発明に較べて第2スイッチや周波数変換器を省略でき、構成部品を削減することができる。
The radar apparatus according to the first aspect of the present invention includes a plurality of antennas, an adjustment circuit provided for each antenna, and adjusting a phase or an amplitude of an input signal, and a synthesizing circuit for synthesizing the phase or amplitude adjusted signals. A radar device having an array antenna configuration, the radar device comprising: (1) a front end that is provided in common for each antenna and amplifies each antenna reception signal sequentially input and frequency-converts the signal to an intermediate frequency signal; (2) A switch that cyclically connects each antenna to the front end at a predetermined switching frequency, (3) an intermediate frequency filter that passes an intermediate frequency signal output from the front end, (4) provided corresponding to each antenna, An AD converter for AD-converting the output of the intermediate frequency filter, (5) when the reception signal of the i-th antenna is input to the front end, the i-th antenna And a sampling control circuit for sampling the output of the intermediate frequency filter by an AD converter corresponding to the above, and performing AD conversion. To detect the target.
With this configuration, the output of the A / D converter becomes equal to the output of the frequency converter of the first aspect sampled, and the second switch and the frequency converter can be omitted as compared with the first aspect of the invention. The number of components can be reduced.
請求項2の発明のレーダ装置は、AD変換器の前段にAD変換タイミングを一致させるための遅延回路を備える。遅延回路を設けることにより同一タイミングでサンプリングした受信信号をAD変換して処理できるため、目標物探知の精度を向上できる。 A radar device according to a second aspect of the present invention includes a delay circuit for making the AD conversion timing coincide with the preceding stage of the AD converter. By providing the delay circuit, the received signals sampled at the same timing can be A / D converted and processed, so that the accuracy of target detection can be improved.
請求項3の発明のレーダ装置は、複数のアンテナと、各アンテナに対応して設けられ、入力信号の位相あるいは振幅を調整する調整回路、位相あるいは振幅調整された各信号を合成する合成回路を備え、該アレーアンテナ構成のレーダ装置は、(1) 各アンテナ共通に設けられ、順次入力する各アンテナ受信信号を増幅すると共に中間周波信号に周波数変換するフロントエンド、(2) 所定のスイッチング周波数で各アンテナをフロントエンドに循環的に接続するスイッチ、(3) 前記フロントエンドから出力される中間周波信号をAD変換するAD変換器、(4) スイッチング周波数に前記複数のアンテナの個数を乗算した周波数でAD変換器をして中間周波フィルタ出力をサンプリング/AD変換させ、第iアンテナの受信信号がフロントエンドに入力しているときのAD変換出力を第iアンテナに応じた信号として記憶する手段を備え、各アンテナに対応するAD変換器の出力信号に位相調整あるいは振幅調整を施して合成することにより所望の方向からの目標物を探知する。
このようにすれば、各アンテナに共通に1つのAD変換器、1つの位相/振幅調整手段を設けるだけで良いため、ますます、使用部品を削減して構成を簡単にできる。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a radar apparatus comprising: a plurality of antennas; an adjustment circuit provided for each antenna for adjusting the phase or amplitude of an input signal; and a synthesis circuit for synthesizing each phase or amplitude adjusted signal. The radar device having the array antenna configuration includes: (1) a front end that is provided commonly to each antenna and amplifies each antenna reception signal sequentially input and frequency-converts the signal into an intermediate frequency signal; (2) a predetermined switching frequency. A switch for cyclically connecting each antenna to the front end, (3) an AD converter for AD converting an intermediate frequency signal output from the front end, (4) a frequency obtained by multiplying a switching frequency by the number of the plurality of antennas Performs an A / D converter to sample / AD convert the output of the intermediate frequency filter, and a reception signal of the i-th antenna is input to the front end. Means for storing the A / D conversion output during the operation as a signal corresponding to the i-th antenna. The output signal of the A / D converter corresponding to each antenna is phase-adjusted or amplitude-adjusted and combined to obtain a desired direction. Detect targets from.
With this configuration, it is only necessary to provide one AD converter and one phase / amplitude adjusting means in common for each antenna, so that it is possible to further reduce the number of parts used and simplify the configuration.
請求項4の発明のレーダ装置は、2つのアンテナ、2つのアンテナに到来する反射信号の位相及びまたは振幅を比較する比較部、比較結果に基づいて反射信号の到来方向を推定する到来方向推定部を備えたモノパルス方式のレーダ装置であり、該レーダ装置は更に、(1) 各アンテナ共通に設けられ、順次入力する各アンテナ受信信号を増幅すると共に中間周波信号に周波数変換するフロントエンド、(2) 所定のスイッチング周波数で各アンテナをフロントエンドに交互に接続するスイッチ、(3) 各アンテナに対応して設けられ、前記フロントエンドから出力される中間周波信号をAD変換するAD変換器、(4) 第iアンテナの受信信号がフロントエンドに入力しているとき、第iアンテナに対応するAD変換器をしてサンプリングしてAD変換させるサンプリング制御回路を備え、各AD変換器出力信号を前記反射信号としてその位相または振幅を比較して反射信号の到来方向を推定する。
このようにすれば、A/D変換器の出力は請求項11の周波数変換器の出力をサンプリングしたものに等しくなり、第2のスイッチや周波数変換器を省略でき構成部品を削減することができる。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a radar device for comparing two antennas, a comparison unit for comparing the phases and / or amplitudes of the reflection signals arriving at the two antennas, and an arrival direction estimation unit for estimating the arrival direction of the reflection signal based on the comparison result. The radar apparatus further includes (1) a front end provided common to each antenna, amplifying each antenna receiving signal sequentially input and frequency-converting the signal into an intermediate frequency signal, (2) ) A switch for alternately connecting each antenna to the front end at a predetermined switching frequency, (3) an AD converter provided for each antenna and AD converting an intermediate frequency signal output from the front end, (4) ) When the reception signal of the i-th antenna is input to the front end, the A / D converter corresponding to the i-th antenna performs sampling and performs AD conversion. A sampling control circuit is provided, and the direction of arrival of the reflected signal is estimated by comparing the phase or amplitude of each AD converter output signal as the reflected signal.
With this configuration, the output of the A / D converter is equal to the output of the frequency converter according to claim 11 sampled, so that the second switch and the frequency converter can be omitted, and the number of components can be reduced. .
請求項1の発明によれば、アンテナ選択タイミングで各アンテナに対応するAD変換器がアンテナ受信信号をサンプリングしてAD変換するように構成したから、構成部品を削減することができる。
請求項2の発明によれば、AD変換器の前段にAD変換タイミングを一致させるための遅延回路を設けたから、同一タイミングでサンプリングした受信信号をAD変換して処理できるため、目標物探知の精度を向上することができる。
請求項3の発明によれば、各アンテナに共通に1つのAD変換器を設け、時分割的にAD変換器を各アンテナの受信信号のサンプリング/AD変換に使用するようにしたから、使用部品を大幅に削減して構成を簡単にすることができる。
請求項4の発明によれば、モノパルス方式のレーダ装置において、アンテナ選択タイミングで各アンテナに対応するAD変換器がアンテナ受信信号をサンプリングしてAD変換するように構成したから、構成部品を削減することができる。
According to the first aspect of the present invention, since the AD converter corresponding to each antenna samples the antenna reception signal and performs AD conversion at the antenna selection timing, the number of components can be reduced.
According to the second aspect of the present invention, since the delay circuit for matching the A / D conversion timing is provided in the preceding stage of the A / D converter, the received signals sampled at the same timing can be A / D converted and processed, so that the accuracy of target detection can be improved. Can be improved.
According to the invention of
According to the fourth aspect of the present invention, in the monopulse type radar device, the AD converter corresponding to each antenna samples the antenna reception signal and performs AD conversion at the antenna selection timing, so that the number of components is reduced. be able to.
本発明のレーダ装置は、アレーアンテナの各アンテナ素子共通に設けられ、順次入力する各アンテナ受信信号を増幅すると共に中間周波信号に周波数変換するフロントエンド、所定のスイッチング周波数で各アンテナ素子をフロントエンドに循環的に接続するスイッチ、前記フロントエンドから出力される中間周波信号を通過する中間周波フィルタ、各アンテナに対応して設けられ、前記中間周波フィルタ出力をAD変換するAD変換器、第iアンテナの受信信号がフロントエンドに入力しているとき、第iアンテナに対応するAD変換器をして中間周波フィルタ出力をサンプリングしてAD変換させるサンプリング制御回路、各アンテナに対応して設けられ、各AD変換器の出力信号の位相あるいは振幅を調整する調整回路、位相あるいは振幅調整された各信号を合成する合成回路を備えている。
本発明のレーダ装置によれば、アレーアンテナの全アンテナ素子を高速のスイッチング周波数で切り替え、得られた各アンテナ素子の受信信号をスイッチング周波数と同期してAD変換してアレー合成可能な波形に整形して合成し、合成信号に基づいて目標物の探知を行なう。
The radar apparatus of the present invention is provided in common with each antenna element of an array antenna, amplifies each antenna reception signal sequentially input, and converts the frequency into an intermediate frequency signal, and front-ends each antenna element at a predetermined switching frequency. , An intermediate frequency filter that passes an intermediate frequency signal output from the front end, an AD converter that is provided corresponding to each antenna, and performs AD conversion on the output of the intermediate frequency filter, an i-th antenna When the received signal is input to the front end, a sampling control circuit that performs an AD converter corresponding to the i-th antenna and samples and converts the intermediate frequency filter output into an analog-to-digital converter is provided corresponding to each antenna. An adjustment circuit for adjusting the phase or amplitude of the output signal of the AD converter, And a combining circuit for combining the signals that have been adjusted.
According to the radar device of the present invention, all the antenna elements of the array antenna are switched at a high switching frequency, and the received signal of each obtained antenna element is AD-converted in synchronization with the switching frequency and shaped into a waveform that can be combined with the array. Then, the target is detected based on the synthesized signal.
(a)構成
図1は第1実施例のレーダ装置の構成図であり、受信系を主に示しており、DBFN方式の受信構成を備えている。
図中、111〜11Nは目標物からの反射電力を受信する複数のアンテナ、12は第1のスイッチであり、図2に示すようにベースバンド周波数fbよりはるかに高い周波数fsで各アンテナを循環的に選択してフロントエンドに接続する。13は各アンテナ共通に設けられたフロントエンドであり、(1) 各アンテナ受信信号を低雑音増幅するRF増幅器13aと、(2) キャリア周波数をfc、ベースバンド周波数をfbとするとき、周波数fLO(=fc−fb)の局部発振信号を出力する局部発振器13bと、(3) RF増幅器より出力されるRF信号に周波数fLO(=fc−fb)の局部発振信号を混合してRF信号を中間周波信号に周波数変換するミキサ(周波数変換器)13cを有している。
(A) Configuration FIG. 1 is a configuration diagram of the radar apparatus of the first embodiment, mainly showing a receiving system, and having a DBFN type receiving configuration.
In the figure, 11 1 to 11 N are a plurality of antennas for receiving reflected power from a target, 12 is a first switch, and each antenna has a frequency fs much higher than the baseband frequency fb as shown in FIG. To connect to the front end cyclically.
14は第2のスイッチであり、第1のスイッチ12に同期してスイッチングし、第iアンテナの受信信号がフロントエンド13に入力しているとき、該フロントエンド出力を第iアンテナ対応の周波数変換器に接続するもの、15は周波数N・fsの信号を出力する発振器、16はスイッチ制御部であり、周波数N・fsの信号を入力されて図2に示すアンテナ選択信号S1〜SNを出力し、第1、第2のスイッチ12,14を制御するものである。
171〜17Nは各アンテナに対応して設けられ、第2のスイッチ14を介してフロントエンド13から入力する信号より高調波成分、低周波成分を除去し、所望の中間周波成分を通過するIFフィルタ、18は周波数fsの矩形波を正弦波の局部発振信号に変換して出力するローパスフィルタ、191〜19Nは対応するIFフィルタ171〜17Nから出力するIF信号に局部発振信号を混合して別の中間周波信号またはベースバンド信号に周波数変換するミキサ(周波数変換器)である。
17 1 to 17 N are provided corresponding to the respective antennas, remove higher harmonic components and lower frequency components from a signal input from the
201〜20Nは各周波数変換器出力をデジタルに変換するAD変換器、211〜21Nは入力信号に所定量φ1〜φNの位相シフトを施す移相器、221〜22Nは移相器から出力される信号の振幅を調整する振幅調整部、23、24はそれぞれ位相制御回路、振幅制御回路であり、所望のビームパターンに対応した位相シフト、振幅調整を行うように位相シフト量φ1〜φN、振幅調整値A1〜ANを決定して各移相器211〜21N、振幅調整部221〜22Nに入力するもの、25は各振幅調整部221〜22Nより出力する信号を合成して出力する加算器である。
20 1 to 20 N is an AD converter for converting the respective frequency converter output to a digital, 21 1 through 21 N phase shifter for applying a phase shift of predetermined amount phi 1 to [phi] N to the input signal, 22 1 through 22 N Is an amplitude adjustment unit for adjusting the amplitude of the signal output from the phase shifter, and 23 and 24 are a phase control circuit and an amplitude control circuit, respectively, which perform phase shift and amplitude adjustment corresponding to a desired beam pattern. used to input shift phi 1 to [phi] N, the amplitude adjustment value a 1 was determined to a N are each
(b)動作
各アンテナ111〜11Nで受信された各RF信号は第1スイッチ12により周波数fsで循環的に選択されてフロントエンド13に入力し、フロントエンドの出力は第1スイッチと同期してスイッチ動作を行う第2スイッチ14に選択され、IFフィルタ171〜17Nを介して周波数変換器191〜19Nに入力する。すなわち、第2スイッチ14は第1スイッチ12に同期してスイッチ動作を行い、第iアンテナ11iの受信信号がフロントエンド13に入力しているとき、該フロントエンド出力を第iアンテナ対応の周波数変換器19iに接続する。
(B) Operation Each RF signal received by each of the
アンテナ111〜11Nにより受信したRF信号(キャリア信号)を周波数fsで断続的に選択することは、該周波数fsでRF信号(キャリア信号)を振幅変調しているのと同等である。従って、fcをキャリア信号(RF信号)の周波数、fbをキャリア信号で搬送されるベースバンド信号の周波数、fLO(=fc−fb)を局部発振信号の発振周波数、fsをスイッチング周波数とすると、第1、第2スイッチ12,14のスイッチ動作で図3(a)のスペクトラムで示す周波数成分が発生する。この信号に周波数fLO(=fc−fb)の局部発振信号がミキサ13cで混合されると図3(b)に示すスペクトラム分布を有する信号が発生してIFフィルタ171〜17Nに入力する。
Be intermittently selecting the RF signal received by the
各IFフィルタ171〜17Nは図3(b)の点線で示す中間周波帯域に含まれるIF信号(中間周波数fs±fbの信号)を選択して出力し、周波数変換器191〜19NはIFフィルタ171〜17Nから入力する信号に、フィルタ18から出力する周波数fsの局部発振信号を混合し、図3(c)に示すベースバンド信号を復調して出力する。
AD変換器201〜20Nは各周波数変換器191〜19Nで復調されたベースバンド信号をデジタルデータに変換する。位相制御回路23及び振幅制御回路24は、所望のビームパターンに対応した位相シフト、振幅調整を行うように、すなわち、所望の方向からの目標物を探知するように位相シフト量φ1〜φN、振幅調整値A1〜ANを決定して各移相器211〜21N、振幅調整部221〜22Nに設定する。
Each IF
各移相器211〜21N、振幅調整部221〜22NはAD変換器201〜20Nより入力したデジタルデータに位相シフト量φ1〜φN、振幅調整値A1〜ANの位相シフト、振幅調整を施し、加算器25は各振幅調整部221〜22Nより出力する信号を合成して後段の処理装置(図示せず)に入力し、処理装置は目標物探知処理を行う。以後、順次、探知方向を変更して上記制御を繰り返すことにより、目標物の方向を探知することができる。
以上のように、第1実施例によれば、アレーアンテナ構成のレーダ装置において、各アンテナに共通に1つのフロントエンド13を設けるだけで良いため、構成を簡単にでき、しかも、従来のように補償手段や調整回路を不要にできる。
Each
As described above, according to the first embodiment, in the radar device having the array antenna configuration, it is only necessary to provide one
(c)第1変形例
図4は第1実施例の振幅制御の別の構成例であり、図1の第1実施例と同一部分には同一符号を付している。第1実施例では、ベースバンドのデジタルデータに振幅調整値A1〜ANを作用させて振幅調整している。しかし、図4の第1変形例では、第1、第2スイッチ12,14のオン時間を調整して振幅調整する。
(C) First Modification FIG. 4 shows another configuration example of the amplitude control of the first embodiment, and the same parts as those of the first embodiment in FIG. In the first embodiment, the amplitude is adjusted by applying the amplitude adjustment values A 1 to A N to the baseband digital data. However, in the first modified example of FIG. 4, the amplitude is adjusted by adjusting the on-time of the first and
振幅制御回路24′は図5に示すように各アンテナ111〜11Nへの振幅の重み付けが入力されると、該振幅重み付け値をスイッチオン時間W1〜WNに変換してスイッチ制御部16′に入力する。これにより、スイッチ制御部16′は図6に示すように周波数fsでパルス幅W1〜WNのアンテナ選択信号S1′〜SN′を発生する。第1、第2のスイッチ12、14はアンテナ選択信号S1′〜SN′に基づいて各アンテナを選択してフロントエンドに入力している時間、フロントエンド出力を周波数変換器に入力している時間を制御する。パルス幅と振幅は等価であるため、パルス幅W1〜WNに応じて振幅が調整される。すなわち、振幅制御回路24′は、各アンテナ111〜11Nをフロントエンド13に接続し、かつ、フロントエンド出力を該アンテナに対応する周波数変換器191〜19Nに接続している時間幅W1〜WNを振幅調整値A1〜ANに応じた値となるように調整する。この変形例によれば、スイッチのオン時間幅を変更するだけで振幅調整ができ構成を簡単にできる。
When the amplitude weighting to the amplitude control circuit 24 'each
(d)第2変形例
第1実施例の周波数変換器191〜19Nの出力には、局部発振信号の位相や振幅も反映される。換言すれば、局部発振信号の位相シフト、振幅調整により中間周波数信号またはベースバンド信号の位相シフト、振幅調整と同じ効果が得られる。そこで、第2変形例では周波数変換器191〜19Nの局部発振信号の位相シフト量、振幅調整値を制御することにより、所望のビームパターンが得られるように、すなわち、所望の方向からの目標物を探知できるようにしている。
図7は第2変形例の構成図であり、図1の第1実施例と同一部分には同一符号を付している。周波数変換器191〜19Nの局部発振信号はローパスフィルタ18の出力信号である。従って、第2変形例では、ローパスフィルタ18の出力側にその出力の位相及び振幅を制御する移相器211〜21N、振幅調整部221〜22Nを設けている。なお、ローパスフィルタ18はスイッチ制御部16より周波数fsの矩形波を入力されている。
(D) The output of the
FIG. 7 is a configuration diagram of a second modified example, and the same parts as those in the first embodiment of FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. Local oscillation signal of the
位相制御回路23、振幅制御回路24は所望のビームパターンに対応した位相シフト、振幅調整を行うように位相シフト量φ1〜φN、振幅調整値A1〜ANを決定して各移相器211〜21N、振幅調整部221〜22Nに設定する。各移相器211〜21Nは局部発振信号に所定量φ1〜φNの位相シフトを施し、振幅調整部221〜22Nは移相器から出力される信号に振幅調整値A1〜ANの振幅調整を施す。この結果、周波数変換器191〜19Nの出力に位相シフト量φ1〜φN、振幅調整値A1〜ANが反映し、所望のビームパターン、すなわち、所望の方向からの目標物を探知できるようになる。
図8はローパスフィルタ18の出力側にその出力振幅を制御する振幅調整部221〜22Nのみを設けた第3変形例であり、図1の第1実施例と同一部分には同一符号を付している。
図9はローパスフィルタ18の出力側にその出力位相を制御する移相器211〜21Nのみを設けた第4変形例であり、図1の第1実施例と同一部分には同一符号を付している。
Figure 8 is a third modification example in which only the
Figure 9 is a fourth modified example in which only the
(a)第2実施例の構成
図10は第2実施例のレーダ装置の構成図であり、受信系を主に示しており、第1実施例と同一部分には同一符号を付している。
第1実施例(図1)における第2スイッチ14とIFフィルタ171〜17N周波数変換器191〜19Nを除去し、フロントエンド出力をAD変換器201〜20Nに接続する。又、サンプリング制御回路31を設け、第iアンテナ11iの受信信号がフロントエンド13に入力しているとき、第iアンテナに対応するAD変換器20iのみがフロントエンドの出力をサンプリングしてAD変換するように制御する。
(A) Configuration of Second Embodiment FIG. 10 is a configuration diagram of a radar apparatus of a second embodiment, mainly showing a receiving system, and the same parts as those of the first embodiment are denoted by the same reference numerals. .
The first embodiment to remove the
図11はアンテナ111〜11Nを選択するアンテナ選択信号S1〜SNとAD変換器201〜20Nのサンプリング信号AD1〜ADNのタイムチャートであり、アンテナ選択信号Si(i=1〜N)の立ち上がりに同期してサンプリング信号ADiが立ち上がり、AD変換器20iは所定時間フロントエンドの出力信号をサンプリングし、AD変換する。
以上のように構成すると、各AD変換器201〜20Nの出力は第1実施例の周波数変換器191〜19Nの出力をサンプリングしてAD変換したしたものと等しくなる。従って、AD変換器201〜20Nの出力を移相器211〜21N、振幅調整部221〜22Nに供給し、所望のアンテナ放射パターンを形成するように各アンテナからの受信信号の位相シフト量、振幅調整量を制御し、これらの信号を加算器25で合成すれば所望の方向からの目標物の探知が可能になる。
Figure 11 is a time chart of the sampling signal AD1~AD N antenna selection signals S 1 to S N and the
With the configuration described above, the output of the
第2実施例によれば、第1実施例に較べてサンプリング制御回路31は増えるが、第2スイッチ14や周波数変換器201〜20Nを省略でき、構成部品を削減することができる。
尚、第2実施例において、IFフィルタ171〜17Nは1つのIFフィルタで共用することができる。すなわち、フロントエンド13に1つのIFフィルタを接続し、該IFフィルタ出力を各AD変換器201〜20Nに接続するように構成できる。
According to the second embodiment, the
In the second embodiment, the IF filters 17 1 to 17 N can be shared by one IF filter. That is, the
(b)第1変形例
図12は第2実施例の第1変形例であり、図10の第2実施例と同一部分には同一符号を付している。第2実施例と異なる点は、フロントエンドを各AD変換器201〜20N-1の間に遅延回路321〜32N-1を設けた点である。遅延回路321〜32N-1を設けることにより、各AD変換器201〜20Nのサンプリング及びAD変換タイミングを一致させることができ、目標物の方向探知の精度を向上することができる。
(B) First Modification FIG. 12 shows a first modification of the second embodiment, in which the same parts as those of the second embodiment in FIG. Differs from the second embodiment in that a delay circuit 32 1 ~32 N-1 between the front end of each
(c)第2変形例
図13は第2実施例の第2変形例であり、図10の第2実施例と同一部分には同一符号を付している。図14は第2変形例の動作を説明するためのタイムチャートである。
第2変形例において、第2実施例と異なる点は、
(1) AD変換器20を各アンテナ共通に1つにした点、
(2) スイッチ12のスイッチング周波数N・fsと同一周波数のサンプリングクロックでAD変換器20が出力をサンプリングしてAD変換している点、
(3) AD変換器20の各サンプリングクロックにおけるAD変換データをデータ再配列装置41に入力している点、
(4)データ再配列装置41が順次入力されるデジタルデータを図14に示すように、第1アンテナ111の第1データ→第2アンテナ112の第1データ→・・・→第Nアンテナ11Nの第1データ→第1アンテナ111の第2データ→第2アンテナ112の第2データ→・・・→第Nアンテナ11Nの第2データ→・・・として、メモリに再配列している点、
(5)データ再配列装置41、位相制御回路23、振幅制御回路24をDSP(デジタルシグナルプロセッサ)構成とし、DSP処理により各アンテナ受信信号に位相シフト量φ1〜φNの位相シフト、振幅調整値A1〜ANの振幅調整をそれぞれ施して合成している点である。
(C) Second Modification FIG. 13 shows a second modification of the second embodiment, in which the same parts as those of the second embodiment in FIG. FIG. 14 is a time chart for explaining the operation of the second modification.
The second modified example is different from the second embodiment in that:
(1) A
(2) The
(3) A / D conversion data at each sampling clock of the A /
(4) the digital data in which the
(5) The
第2変形例において、所望のアンテナ放射パターンを形成するように各アンテナからの受信信号の位相シフト量φ1〜φN、振幅調整量A1〜ANを制御し、これらの信号を合成して出力することにより任意の方向からの目標物の探知が可能になる。 In the second modification, the phase shift of the received signal from each antenna so as to form a desired antenna radiation pattern phi 1 to [phi] N, to control the amplitude adjustment amount A 1 to A N, and synthesizing these signals Output enables detection of a target from any direction.
(a)構成
図15は第3実施例のモノパルス方式のレーダ装置であり、特に受信系の構成図である。
511〜512は目標物からの反射電力を受信する第1、第2のアンテナ、52は第1のスイッチであり、ベースバンド周波数fbよりはるかに高いスイッチ周波数fsで第1、第2のアンテナを交互に選択してフロントエンドに接続するもの、53は第1、第2アンテナ共通に設けられたフロントエンドであり、(1) 各アンテナ受信信号を低雑音増幅するRF増幅器53aと、(2) キャリア周波数をfc、ベースバンド周波数をfbとするとき、周波数fLO(=fc−fb)の局部発振信号を出力する局部発振器53bと、(3) RF増幅器より出力されるRF信号に周波数fLO(=fc−fb)の局部発振信号を混合してRF信号を中間周波信号に周波数変換するミキサ(周波数変換器)53cを有している。
(A) Configuration FIG. 15 shows a monopulse radar device according to the third embodiment, and particularly shows a configuration of a receiving system.
51 1-51 2 first, second antenna for receiving a reflected power from the target, 52 is a first switch, the baseband frequency the first at a much higher switching frequency fs than fb, the second An antenna that alternately selects an antenna and connects it to the front end, 53 is a front end provided commonly to the first and second antennas, and (1) an RF amplifier 53a that amplifies each antenna reception signal with low noise; 2) When the carrier frequency is fc and the baseband frequency is fb, a
54は第2のスイッチであり、第1のスイッチ52に同期してスイッチングし、第1または第2アンテナ511,512の受信信号がフロントエンド53に入力しているとき、該フロントエンド出力をアンテナ対応の周波数変換器に接続するもの、55は周波数2・fsの信号を出力する発振器、16はスイッチ制御部であり、周波数2・fsの信号を入力されてアンテナ選択信号S1〜S2(図2参照、ただしN=2)を出力し、第1、第2のスイッチ52,54を制御するものである。
571〜572は各アンテナ511〜512に対応して設けられ、第2のスイッチ14を介してフロントエンド53から入力する信号より高調波成分、低周波成分を除去し、所望の中間周波成分を通過するIFフィルタ、58は周波数fsの矩形波を正弦波の局部発振信号に変換して出力するローパスフィルタ、591〜592は対応するIFフィルタ171〜172から出力するIF信号に局部発振信号(ローパスフィルタ出力)を混合して別の中間周波信号またはベースバンド信号に周波数変換するミキサ(周波数変換器)である。
54 is a second switch, in synchronization with the
57 1-57 2 is provided corresponding to each antenna 51 1-51 2, harmonic component from the signal input from the
601〜602は各周波数変換器出力をデジタルに変換するAD変換器、61は2つのアンテナの受信信号の位相を比較する位相比較回路、62は2つのアンテナの受信信号の振幅を比較する振幅比較回路、63は位相差あるいは振幅差に基づいて目標物の方向(信号到来方向)を推定する到来方向推定回路である。尚、位相比較、振幅比較の両方は必ずしも必要でなく、位相比較回路、振幅比較回路の一方の比較回路のみを有する構成でもよい。
2つの受信アンテナ511,512はほぼ同方向を指向するが、設置位置がわずかに異なる。このため、放射ビームパターンはわずかにずれて重なっている。目標物が2つのアンテナから等距離にあれば、両アンテナ511,512に到達する受信信号の位相は等しく、いずれかのアンテナの方に寄っていれば、それぞれのアンテナに到達する受信信号の位相差とアンテナ間隔から信号到来方向(目標物の方向)を推定することができる。
60 1 to 60 2 AD converter for converting the respective frequency converter output to a digital, 61 a phase comparator circuit for comparing the phase of the received signals of the two antennas, 62 compares the amplitude of the received signals of the two antennas The
1 two receiving antennas 51, 51 2 is directed to substantially the same direction, but the installation position is slightly different. For this reason, the radiation beam patterns overlap slightly offset. If the target is from the two antennas equidistant, the received signal phase to reach both the antennas 51 1, 51 2 are equal, if it displaced in whichever of the antenna, the received signal reaching the respective antenna The direction of arrival of the signal (the direction of the target) can be estimated from the phase difference and the antenna spacing.
(b)動作
各アンテナ511〜512で受信された各RF信号は第1スイッチ52により周波数fsで交互に選択されてフロントエンド53に入力し、フロントエンドの出力は第1スイッチと同期してスイッチ動作を行う第2スイッチ54に選択され、IFフィルタ571〜572を介して周波数変換器591〜592に入力する。すなわち、第2スイッチ54は第1スイッチ52に同期してスイッチ動作を行い、第1または第2アンテナ511,512の受信信号がフロントエンド53に入力しているとき、該フロントエンド出力を第1,第2アンテナ511,51対応の周波数変換器591,592に接続する。
(B) Operation Each RF signals received by the antenna 51 1-51 2 is selected alternately at a frequency fs by the
アンテナ511〜512により受信したRF信号(キャリア信号)を周波数fsで断続的に選択することは、該周波数fsでRF信号(キャリア信号)を振幅変調しているのと同等である。従って、第1、第2スイッチ52,54のスイッチ動作で図3(a)のスペクトラムで示す周波数成分が発生する。この信号に周波数fLO(=fc−fb)の局部発振信号がミキサ53cで混合されると図3(b)に示すスペクトラム分布を有する信号が発生してIFフィルタ571〜572に入力する。各IFフィルタ571〜572は図3の点線で示す中間周波帯域に含まれるIF信号(中間周波数fs±fbの信号)を選択して出力し、周波数変換器591〜592はIFフィルタ571〜572から入力する信号に、フィルタ58から出力する周波数fsの局部発振信号を混合し、図3(c)に示すベースバンド信号を復調して出力する。
Antenna 51 1 to 51 RF signal (carrier signal) received by 2 to intermittently selected at a frequency fs is equivalent to that of the RF signal (carrier signal) in the frequency fs amplitude modulated. Accordingly, the switching operation of the first and
AD変換器601〜602は各周波数変換器591〜592で復調されたベースバンド信号をデジタルデータに変換する。位相比較回路61はそれぞれのアンテナに到達する受信信号の位相差φを求めて出力し、又、振幅比較回路62はそれぞれのアンテナに到達する受信信号の振幅差Aを求めて出力し、到来方向推定回路63は位相差φ、振幅差A、アンテナ間隔から信号到来方向(目標物の方向)を推定する。
以上のように、第3実施例によれば、モノパルス方式のレーダ装置において、各アンテナに共通に1つのフロントエンド53を設けるだけで良いため、構成を簡単にでき、しかも、従来のように補償手段や調整回路を不要にできる。
As described above, according to the third embodiment, in the monopulse type radar device, it is only necessary to provide one
(c)変形例
図16は第3実施例の変形例である。第3実施例(図15)における第2スイッチ54と、IFフィルタ571〜572並びに周波数変換器591〜592を除去し、フロントエンド出力をAD変換器601〜602に接続する。又、サンプリング制御回路64を設け、第i(i=1,2)アンテナ51iの受信信号がフロントエンド53に入力しているとき、第iアンテナに対応するAD変換器60iのみがフロントエンドの出力をサンプリングしてAD変換するように制御する。
(C) Modification FIG. 16 shows a modification of the third embodiment. The
以上のように構成すると、各AD変換器601〜602の出力は第3実施例の周波数変換器591〜592の出力をサンプリングしてAD変換したしたものと等しくなる。従って、AD変換器601〜602の出力を位相比較回路61、振幅比較回路62に供給し、位相比較回路61、振幅比較回路62でそれぞれのアンテナに到達する受信信号の位相差φ、振幅差Aを求めて出力すれば、到来方向推定回路63はこれら位相差φ、振幅差A、アンテナ間隔から信号到来方向(目標物の方向)を推定して出力する。
この変形例によれば、第3実施例に較べてサンプリング制御回路64は増えるが、第2スイッチ54や周波数変換器591〜592を省略でき、構成部品を削減することができる。
With the configuration described above, the output of the
According to this variant, the
図17はアンテナを送受信共用する場合の第4実施例のレーダ装置の構成図であり、図1の第1実施例と同一部分には同一符号を付している。第1実施例はアンテナ111〜11Nを受信専用に使用する場合であるが、第4実施例ではアンテナ111〜11Nを送受信に共用する。
図17において、71は送信回路、72は第1のスイッチ12で選択されたアンテナ111〜11Nを送信回路71とフロントエンド13に交互に接続する第3のスイッチである。
第1スイッチ12は図18に点線で示すようにアンテナ選択信号S1〜SNにより循環的にアンテナ111〜11Nを選択して第3スイッチ72に接続する。第3スイッチ72は第1スイッチ12で選択されているアンテナを送信回路71とフロントエンド13に交互に接続し、該アンテナを送信、受信に併用する。
FIG. 17 is a configuration diagram of a radar apparatus according to a fourth embodiment in which antennas are used for both transmission and reception, and the same parts as those in the first embodiment in FIG. In the first embodiment, the
In FIG. 17,
The
以上により、(1)第1アンテナ111による送信/受信→(2)第2アンテナ112による送信/受信→・・・(3)第Nアンテナ11Nによる送信/受信→(4)第1アンテナ111による送信/受信→・・・というように循環的にアンテナ111〜11Nを選択し、かつ各アンテナを送受信交互に使用することができる。従って、第4実施例によれば、各アンテナに共通に1つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができる。
Thus, (1) the
第4実施例では全アンテナを送受信共用した場合であるが、一部のみ送受信共用し、他は受信専用の場合もある。図19は第1アンテナ111のみ送受信共用し、他のアンテナ112〜11Nを受信専用とした第5実施例のレーダ装置の構成図であり、図1の第1実施例と同一部分には同一符号を付している。
図19において、71は送信回路、73は第3のスイッチである。第3のスイッチ73は、第1のスイッチ12でアンテナ111〜11Nをフロントエンド13に循環的に接続するのと交互に送信回路71を第1のアンテナ111に接続する。すなわち、図20のタイムチャートに示すように、各アンテナ111〜11Nはスイッチング周波数fsのアンテナ選択信号S1〜SNに基づいて第1スイッチ12により循環的にフロントエンド13に接続されて受信に使用される(受信サイクル)。又、送受信共用のアンテナ111は周波数N・fsの送信回路選択信号TRに基づいて第3のスイッチ73により送信回路71に接続されて送信に使用される(送信サイクル)。受信と送信が交互に行われるようにスイッチ制御部16はアンテナ選択信号S1〜SN及び送信回路選択信号TRを発生する。
In the fourth embodiment, all antennas are used for both transmission and reception. However, there is a case where only some transmission and reception are shared and others are used for reception only. Figure 19 is transmitted and received shared only one
In FIG. 19, 71 is a transmission circuit, and 73 is a third switch. The
この結果、(1)第1アンテナによる送信/第1アンテナによる受信→(2)第1アンテナによる送信/第2アンテナによる受信→・・・(3)第1アンテナによる送信/第Nアンテナによる受信→(4)第1アンテナによる送信/第1アンテナによる受信→・・・というように、第1アンテナのみを送受信に共用し、他のアンテナを受信専用に使用できる。又、各アンテナに共通に1つのフロントエンドを設けるだけで良い。尚、1本のアンテナのみ送受共用としたが、2本以上のアンテナを送受共用とすることもできる。 As a result, (1) transmission by the first antenna / reception by the first antenna → (2) transmission by the first antenna / reception by the second antenna → ... (3) transmission by the first antenna / reception by the Nth antenna → (4) Transmission by the first antenna / Reception by the first antenna →..., Only the first antenna is shared for transmission and reception, and the other antenna can be used exclusively for reception. Also, it is only necessary to provide one front end commonly for each antenna. Although only one antenna is used for transmission and reception, two or more antennas can be used for transmission and reception.
図21はアンテナを送受信共用する場合の第6実施例のレーダ装置の構成図であり、図1の第1実施例と同一部分には同一符号を付している。第1実施例はアンテナ111〜11Nを受信専用に使用する場合であるが、第4実施例ではアンテナ111〜11Nを送受信に共用する。
図21において、71は送信回路、751〜75Nは各アンテナ111〜11Nと第1のスイッチ12間に設けられた第3のスイッチであり、アンテナ111〜11Nを第1のスイッチ12と送信回路側に選択的に接続するもの、76は各アンテナに入力する送信信号の位相あるいは振幅を調整する位相・振幅調整回路である。第3のスイッチ751〜75Nは送信サイクルにおいて、同時に位相・振幅調整回路76を全アンテナ111〜11Nに接続し、各アンテナに所定の位相あるいは振幅調整を施された送信信号を入力し、所望のアンテナ放射パターンで電波を放射するようにしている。
FIG. 21 is a configuration diagram of a radar apparatus according to a sixth embodiment in which antennas are shared for transmission and reception, and the same reference numerals are given to the same parts as those in the first embodiment in FIG. In the first embodiment, the
In FIG. 21,
スイッチ制御部16は受信と送信が交互に行われるように図22のタイムチャートに示すようにアンテナ選択信号S1〜SN及び送信回路選択信号TRを発生する。すなわち、第1のスイッチ12と第3のスイッチ751〜75Nは協同で位相あるいは振幅調整された送信信号を全アンテナ111〜11Nに入力し(送信サイクル)、所望のアンテナ放射パターンを形成して放射すると共に、送信と交互に、各アンテナをフロントエンド13に循環的に接続する(受信サイクル)。この結果、(1)全アンテナによる送信/第1アンテナによる受信→(2)全アンテナによる送信/第2アンテナによる受信→・・・(3)全アンテナによる送信/第Nアンテナによる受信→(4)全アンテナによる送信/第1アンテナによる受信→・・・というように、全アンテナによる送信と、各アンテナにより循環的受信が交互に行われる。
以上、第6実施例によれば、各アンテナに共通に1つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができ、更には、送信時に所望のアンテナ放射パターンを形成することができる。
The
As described above, according to the sixth embodiment, it is only necessary to provide one front end in common for each antenna, and each antenna can be used for both transmission and reception, and furthermore, a desired antenna radiation pattern can be formed at the time of transmission. Can be.
図23はアンテナを送受信共用する場合の第7実施例のモノパルス方式のレーダ装置の構成図であり、図15の第3実施例と同一部分には同一符号を付している。第3実施例は第1、第2アンテナ511〜512を受信専用に使用する場合であるが、第7実施例ではこれらアンテナ511〜512を送受信に共用する。
図23において、81は送信回路、82は第1のスイッチ52で選択されたアンテナ111〜112を送信回路81とフロントエンド53に交互に接続する第3のスイッチである。
FIG. 23 is a configuration diagram of a monopulse radar apparatus according to a seventh embodiment in which antennas are shared for transmission and reception, and the same parts as those in the third embodiment in FIG. 15 are denoted by the same reference numerals. Although the third embodiment is the case of using the first, the second antenna 51 1-51 2 dedicated to receiving, in the seventh embodiment share the antennas 51 1 to 51 2 to transmit and receive.
23, 81 transmitting circuit, 82 denotes a third switch that alternately connects the
第1スイッチ52はアンテナ選択信号S1〜S2より交互にアンテナ511〜512を選択して第3スイッチ82に接続する。第3スイッチ82は第1スイッチで選択されているアンテナを送信回路81とフロントエンド53に交互に接続し、該アンテナを送信、受信に併用する。
以上により、(1)第1アンテナ511による送信/受信→(2)第2アンテナ512による送信/受信→(3)第1アンテナ511による送信/受信→(4)第2アンテナ512による送信/受信→・・・というように交互にアンテナ511〜512を選択し、かつ各アンテナを送受信交互に使用する。従って、第7実施例によれば、各アンテナに共通に1つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができる。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。
The
Thus, (1) a first transmission / reception by the antenna 51 1 → (2) transmission / reception → (3) the first transmission / reception by the antenna 51 1 by 2 second antenna 51 → (4) the second antenna 51 2 selects an antenna 51 1-51 2 alternately and so transmit / receive → · · · according to, and use each antenna to transmit and receive alternately. Therefore, according to the seventh embodiment, it is only necessary to provide one front end for each antenna, and the antennas can be shared for transmission and reception.
As described above, the present invention has been described with reference to the embodiments. However, the present invention can be variously modified in accordance with the gist of the present invention described in the claims, and the present invention does not exclude these.
111〜11N・・複数のアンテナ
12・・第1のスイッチ
13・・フロントエンド
13a・・RF増幅器
13b・・局部発振器
13c・・ミキサ(周波数変換器)
14・・第2のスイッチ
15・・発振器
16・・スイッチ制御部
171〜17N・・IFフィルタ
18・・ローパスフィルタ
191〜19N・・ミキサ(周波数変換器)
201〜20N・・AD変換器
211〜21N・・移相器
221〜22N・・振幅調整部
23・・位相制御回路
24・・振幅制御回路
25・・加算器
111 to 11N a plurality of
14.
.. 20N to
Claims (4)
各アンテナ共通に設けられ、順次入力する各アンテナ受信信号を増幅すると共に中間周波信号に周波数変換するフロントエンド、
所定のスイッチング周波数で各アンテナをフロントエンドに循環的に接続するスイッチ、
前記フロントエンドから出力される中間周波信号のみを通過する中間周波フィルタ、
各アンテナに対応して設けられ、前記中間周波フィルタ出力をAD変換するAD変換器、
第iアンテナの受信信号がフロントエンドに入力しているとき、第iアンテナに対応するAD変換器をして中間周波フィルタ出力をサンプリングしてAD変換させるサンプリング制御回路を備え、
各AD変換器の出力信号に位相調整あるいは振幅調整を施して合成することにより所望の方向からの目標物を探知することを特徴とするレーダ装置。 In a radar device having an array antenna configuration including a plurality of antennas, an adjustment circuit provided for each antenna and adjusting a phase or an amplitude of an input signal, and a synthesis circuit for synthesizing the phase or amplitude adjusted signals,
A front end that is provided in common for each antenna and amplifies each antenna reception signal sequentially input and frequency-converts it to an intermediate frequency signal
A switch that cyclically connects each antenna to the front end at a given switching frequency,
An intermediate frequency filter that passes only the intermediate frequency signal output from the front end,
An AD converter provided for each antenna and AD-converting the intermediate frequency filter output;
When a reception signal of the i-th antenna is input to the front end, a sampling control circuit that performs an AD converter corresponding to the i-th antenna to sample an intermediate frequency filter output to perform AD conversion;
A radar device which detects a target from a desired direction by performing phase adjustment or amplitude adjustment on output signals of respective AD converters and combining them.
各アンテナ共通に設けられ、順次入力する各アンテナ受信信号を増幅すると共に中間周波信号に周波数変換するフロントエンド、
所定のスイッチング周波数で各アンテナをフロントエンドに循環的に接続するスイッチ、
前記フロントエンドから出力される中間周波信号をAD変換するAD変換器、
スイッチング周波数に前記複数のアンテナの個数を乗算した周波数でAD変換器をして中間周波フィルタ出力をAD変換させ、第iアンテナの受信信号がフロントエンドに入力しているときのAD変換出力を第iアンテナに応じた信号として記憶する手段を備え、
各アンテナに対応するAD変換器の出力信号に位相調整あるいは振幅調整を施して合成することにより所望の方向からの目標物を探知することを特徴とするレーダ装置。 In a radar device having an array antenna configuration including a plurality of antennas, an adjustment circuit provided for each antenna and adjusting a phase or an amplitude of an input signal, and a synthesis circuit for synthesizing the phase or amplitude adjusted signals,
A front end that is provided in common for each antenna and amplifies each antenna reception signal sequentially input and frequency-converts the signal into an intermediate frequency signal;
A switch that cyclically connects each antenna to the front end at a given switching frequency,
An AD converter for AD-converting the intermediate frequency signal output from the front end;
An A / D converter performs an A / D conversion on the intermediate frequency filter output at a frequency obtained by multiplying the switching frequency by the number of the plurality of antennas, and outputs an A / D conversion output when the reception signal of the i-th antenna is input to the front end. means for storing as a signal corresponding to the i antenna,
A radar device which detects a target from a desired direction by performing phase adjustment or amplitude adjustment on output signals of an AD converter corresponding to each antenna and combining them.
各アンテナ共通に設けられ、順次入力する各アンテナ受信信号を増幅すると共に中間周波信号に周波数変換するフロントエンド、
所定のスイッチング周波数で各アンテナをフロントエンドに交互に接続するスイッチ、
各アンテナに対応して設けられ、前記フロントエンドから出力される中間周波信号をAD変換するAD変換器、
第iアンテナの受信信号がフロントエンドに入力しているとき、第iアンテナに対応するAD変換器をしてサンプリングしてAD変換させるサンプリング制御回路を備え、
各AD変換器出力信号を前記反射信号としてその位相または振幅を比較して反射信号の到来方向を推定することを特徴とするモノパルス方式のレーダ装置。 In a monopulse radar device including two antennas, a comparing unit that compares the phases and / or amplitudes of the reflected signals arriving at the two antennas, and a direction-of-arrival estimating unit that estimates the direction of arrival of the reflected signal based on the comparison result,
A front end that is provided in common for each antenna and amplifies each antenna reception signal sequentially input and frequency-converts the signal into an intermediate frequency signal;
A switch that alternately connects each antenna to the front end at a given switching frequency,
An AD converter that is provided corresponding to each antenna and AD converts an intermediate frequency signal output from the front end;
When a reception signal of the i-th antenna is input to the front end, a sampling control circuit for performing sampling and AD conversion by an AD converter corresponding to the i-th antenna,
A monopulse type radar apparatus, wherein the output signal of each AD converter is used as the reflection signal and the phase or amplitude is compared to estimate the arrival direction of the reflection signal.
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