JP2006162397A - サイドローブキャンセラー装置 - Google Patents

Abstract

【課題】パルス妨害波と連続妨害波とが存在する環境下であっても、後段に配置されるＳＬＢ装置を正常に機能させることができるサイドローブキャンセラー装置を提供する。
【解決手段】主アンテナからの信号と補助アンテナからの信号とに基づきビーム合成を行って連続妨害波の到来方向のアンテナ利得を小さくすることにより該連続妨害波を抑圧するサイドローブキャンセラー装置において、補助アンテナからの信号に与える係数であるＳＬＣウェイトをサンプル毎に算出する演算セル１１と、演算セルで算出されたＳＬＣウェイトの値が前回のサンプルで算出されたＳＬＣウェイトから所定値以上変化した場合に演算セルで算出されたＳＬＣウェイトの変化量が小さく又は零となるように補正する制御手段１２〜１５とを備えている。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーダ装置に適用されるサイドローブキャンセラー装置に関し、特にパルス妨害波および連続妨害波の存在する環境下で、連続妨害波を選択的に抑圧する技術に関する。

従来、パルス妨害波と連続妨害波とが存在する環境下において、サイドローブキャンセラー装置で連続妨害波を抑圧した後、後段のＳＬＢ（サイドローブバランサー）装置でパルス妨害波をブランク（消去）するレーダ装置が知られている。このレーダ装置に適用されているサイドローブキャンセラー装置では、連続妨害波を抑圧する方法として、例えば、最急降下法（非特許文献１参照）等に代表される、ＳＬＣ（サイドローブキャンセラー）ウェイトを逐次更新する方式が採用されている。

サイドローブキャンセラー装置は、連続妨害波の到来方向に対するアンテナ利得を小さくすることにより該連続妨害波を抑圧する。そのために、特定方向のアンテナ利得を小さくするように、主アンテナと補助アンテナとの間のビーム合成が行われる。このビーム合成の際に、補助アンテナに与えられる係数をＳＬＣウェイトと呼ぶ。ＳＬＣウェイトを決める方法には、受信信号のサンプル毎に値を更新していくことにより最適値に収束する第１の方法と、数十サンプルから数百サンプルのデータを使って直接最適値を計算する第２の方法が知られているが、ここでは、前者の第１の方法について説明する。

ＳＬＣウェイトを計算するために、演算セルと呼ばれるモジュールが使用される。図３は、ＭＳＮ（Maximum Signal to Noise ratio：最大ＳＮＲ法）と呼ばれるＳＬＣの演算セルの構成を示す回路図である。この演算セルは、乗算器２１、減算器２２、乗算器２３、遅延器２４、アンプ２５、加算器２６およびアンプ２７から構成されている。

乗算器２１は、図示しない補助アンテナから連続したサンプルとして送られてくる受信信号Ｘｉｎとアンプ２７から出力されるＳＬＣウェイトＷとを乗算する。この乗算器２１による乗算結果は減算器２２に送られる。減算器２２は、図示しない主アンテナから連続したサンプルとして送られてくる受信信号Ｙｉｎから、乗算器２１から送られてくる乗算結果を減算する。この減算器２２による減算結果は乗算器２３に送られるとともに、出力Ｙｏｕｔとして外部に出力される。この出力Ｙｏｕｔは、主アンテナと補助アンテナとの間のビーム合成で得られる受信信号に相当する。

乗算器２３は、補助アンテナから連続したサンプルとして送られてくる受信信号Ｘｉｎと減算器２２から送られてくる減算結果とを乗算する。この乗算器２３による乗算結果は加算器２６に送られる。遅延器２４は、アンプ２７の出力を１サンプル分だけ遅延させ、遅延信号としてアンプ２５に送る。アンプ２５は、遅延器２４からの遅延信号を、利得ａで増幅する。このアンプ２５で増幅された信号は、加算器２６に送られる。

加算器２６は、乗算器２３から送られてくる乗算結果とアンプ２５から送られてくる信号とを加算する。この加算器２６による加算結果は、アンプ２７に送られる。アンプ２７は、加算器２６から送られてくる加算結果を、利得ｇで増幅する。このアンプ２７で増幅された信号は、ＳＬＣウェイトＷとして使用される。

上記のように構成される演算セルにより実行される処理は、下式（１）および（２）によって表すことができる。

ここで、サフィックスのｎは、順次入力されるサンプルに付された番号に対応する。

上述した演算セルを用いる場合、連続妨害波のみの環境下と、パルス妨害波および連続妨害波が存在する環境下ではＳＬＣウェイトが収束するまでの様子が異なる。ＳＬＣウェイトの初期値をゼロとすれば、その絶対値は、図４に示すように、連続妨害波のみの環境下では単調増加するが、パルス妨害波および連続妨害波が存在する環境下ではパルス妨害波が存在する部分において値が大きく変わることがある（ＳＬＣウェイトの更新前後における変化量が大きい）。

ところで、上述したような、ＳＬＣウェイトを逐次更新する方式を用いてサイドローブキャンセラー装置を実現する場合、このサイドローブキャンセラー装置によって連続妨害波のみならずパルス妨害波も抑圧されることがある。例えば、図５（ａ）に示すようなパルス妨害波を含む受信信号に対してＳＬＣ処理を実施したとき、一般的に、図５（ｂ）に示すような波形が得られる。

図６は、図５をパルス妨害波に着目してモデル化したものである。図６（ａ）に示すようなパルス妨害波は、ＳＬＣ処理による抑圧によって、図６（ｂ）に示すように、全体的に電力レベルが下がることに加え、パルスの後ろにいくほど抑圧の効果が高く、パルスの後半はスロープ状になる。このような抑圧の効果は、サイドローブキャンセラー装置の処理性能やパルス妨害波の形質により変化する。従って、パルス妨害波の性質が予め分かっているときを除けば、抑圧の程度を予測するのは困難である。

一方、ＳＬＢ装置は、図６（ａ）に示すような歪みの無いパルス妨害波をブランクすることを前提としているのが一般的である。従って、図６（ｂ）に示すような歪みを有するパルス妨害波に対しては誤動作する可能性がある。仮に、歪みを有する信号を入力信号として想定しようとしても、上述したようにＳＬＣ処理による抑圧の度合いを予測できないので正しく処理することは極めて難しい。このため、ＳＬＣ処理後のＳＬＢ装置によるＳＬＢ処理は正常に機能しない可能性がある。

なお、サイドローブキャンセラー装置によりパルス妨害波まで完全に抑圧してＳＬＢ処理を不要とすることが可能な場合もあるが、必ずしもパルス妨害波を抑圧できるとは言えないことやサイドローブキャンセラー装置の回路規模が大きくなるといった問題がある。
菊間信良、"アレーアンテナによる適応信号処理"、科学技術出版（１９９９） ｐｐ．３５−３７

上述したように、ＳＬＣウェイトを逐次更新する従来のサイドローブキャンセラー装置を用いたレーダ装置では、パルス妨害波と連続妨害波とが存在する環境下において、パルス妨害波の電力レベルが連続妨害波と比べて無視できないとき、サイドローブキャンセラー装置がパルス妨害波の一部を抑圧してしまうのでパルス妨害波が歪んでしまい、その結果、ＳＬＢ装置が正常に機能しないという問題がある。

本発明は、上述した問題を解消するためになされたものであり、その課題は、パルス妨害波と連続妨害波とが存在する環境下であっても、後段に配置されるＳＬＢ装置を正常に機能させることができるサイドローブキャンセラー装置を提供することにある。

本発明に係るサイドローブキャンセラー装置は、上記課題を達成するために、主アンテナからの信号と補助アンテナからの信号とに基づきビーム合成を行って連続妨害波の到来方向のアンテナ利得を小さくすることにより該連続妨害波を抑圧するサイドローブキャンセラー装置において、補助アンテナからの信号に与える係数であるＳＬＣウェイトをサンプル毎に算出する演算セルと、演算セルで算出されたＳＬＣウェイトの値が前回のサンプルで算出されたＳＬＣウェイトから所定値以上変化した場合に演算セルで算出されたＳＬＣウェイトの変化量が小さく又は零となるように補正する制御手段とを備えたことを特徴とする。

本発明に係るサイドローブキャンセラー装置によれば、演算セルで算出されたＳＬＣウェイトの値が前回のサンプルで算出されたＳＬＣウェイトから所定値以上変化した場合に、演算セルで算出されたＳＬＣウェイトの変化量が小さく又は零となるような補正を行うように構成したので、パルス妨害波および連続妨害波が存在する環境下において、連続妨害波は抑圧されるが、パルス妨害波は抑圧されない。その結果、パルス妨害波の電力レベルが連続妨害波と比べて無視できないときであっても、後段に配置されるＳＬＢ装置を正常に機能させることができる。

以下、本発明の実施例に係るサイドローブキャンセラー装置を、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では、背景技術の欄で説明した従来のサイドローブキャンセラー装置の構成と同じ部分には、背景技術の欄で使用した符号と同一の符号を付して説明する。

図１は、本発明の実施例１に係るサイドローブキャンセラー装置の構成を示すブロック図である。このサイドローブキャンセラー装置は、演算セル１１、比較器１２、複素演算器１３、選択器１４および遅延器１５から構成されている。

演算セル１１は、図示しない主アンテナから送られてくる受信信号Ｙｉｎと、図示しない補助アンテナから送られてくる受信信号Ｘｉｎとを、選択器１４から送られてくる選択されたＳＬＣウェイトＷｉｎに応じて合成することによりＳＬＣ後信号（Ｙｏｕｔ）を出力するとともに、ＳＬＣウェイトＷｎ（Ｗｏｕｔ）を出力する。ＳＬＣ後信号（Ｙｏｕｔ）は、主アンテナと補助アンテナとの間のビーム合成で得られる受信信号に相当する。

図２は、演算セル１１の詳細な構成を示す回路図である。この演算セル１１は、乗算器２１、減算器２２、乗算器２３、遅延器２４、アンプ２５、加算器２６およびアンプ２７から構成されている。

乗算器２１は、図示しない補助アンテナから連続したサンプルとして送られてくる受信信号Ｘｉｎと選択器１４から送られてくる選択されたＳＬＣウェイトＷｉｎとを乗算する。この乗算器２１による乗算結果は減算器２２に送られる。減算器２２は、主アンテナから連続したサンプルとして送られてくる受信信号Ｙｉｎから、乗算器２１から送られてくる乗算結果を減算する。この減算器２２による減算結果は乗算器２３に送られるとともに、ＳＬＣ後信号（Ｙｏｕｔ）として外部に出力される。

乗算器２３は、補助アンテナから連続したサンプルとして送られてくる受信信号Ｘｉｎと減算器２２から送られてくる減算結果とを乗算する。この乗算器２３による乗算結果は加算器２６に送られる。遅延器２４は、入力されたＳＬＣウェイトＷｉｎを１サンプル分だけ遅延させ、遅延信号としてアンプ２５に送る。アンプ２５は、遅延器２４から送られてくる遅延信号を、利得ａで増幅する。このアンプ２５で増幅された信号は、加算器２６に送られる。

加算器２６は、乗算器２３から送られてくる乗算結果とアンプ２５から送られてくる信号とを加算する。この加算器２６による加算結果は、アンプ２７に送られる。アンプ２７は、加算器２６から送られてくる加算結果を、利得ｇで増幅する。このアンプ２７で増幅された信号は、ＳＬＣウェイトＷｎ（Ｗｏｕｔ）として外部に出力される。

上記のように構成される演算セル１１により実行される処理は、下式（３）および（４）によって表すことができる。

ここで、サフィックスのｎは、順次入力されるサンプルに付された番号に対応する。

比較器１２は、演算セル１１から送られてくる現在のサンプルに対するＳＬＣウェイトＷｎ（Ｗｏｕｔ）の絶対値と、選択器１４から送られてくる選択されたＳＬＣウェイトＷｉｎを遅延器１５において１サンプル分だけ遅延させたサンプル（１つ前のサンプル）に適用されたＳＬＣウェイトＷＷｎ−１の絶対値とを比較する。この比較器１２による比較結果は、制御信号として選択器１４に送られる。

複素演算器１３は、演算セル１１から送られてくるＳＬＣウェイトＷｎ（Ｗｏｕｔ）と、遅延器１５から送られてくるＳＬＣウェイトＷＷｎ−１とを用いてＳＬＣウェイトＷＷｎを下式（５）に従って再計算し、結果を選択器１４に送る。

ここで、ＷＷｎは複素演算器１３で計算されたｎ番目のサンプルに対するＳＬＣウェイト、ＷＷｎ−１は複素計算器１３で計算された（ｎ−１）番目のサンプルに対するＳＬＣウェイト、Ｗｎは演算セル１１で計算したｎ番目のサンプルに対するＳＬＣウェイト、αは０≦α≦１の範囲の演算係数である。

この複素演算器１３によれば、演算係数αを適宜決定することにより、パルス妨害波の存在によって生じるＳＬＣウェイトの変化を軽減（演算係数α＜１のとき）または無効（α＝１のとき）にするようなＳＬＣウェイトＷＷｎを生成することができる。

選択器１４は、複素演算器１３から送られてくるＳＬＣウェイトＷＷｎおよび演算セル１１から送られてくるＳＬＣウェイトＷｎ（Ｗｏｕｔ）の何れかを、比較器１２からの制御信号に従って選択し、選択されたＳＬＣウェイトＷｉｎとして演算セル１１に送る。

次に、上記のように構成される本発明の実施例１に係るサイドローブキャンセラー装置の動作を説明する。まず、レーダ装置のサイドローブキャンセラー装置に主アンテナから連続したサンプルとして送られてくる受信信号Ｙｉｎおよび補助アンテナから連続したサンプルとして送られてくる受信信号Ｘｉｎが演算セル１１に入力されると、該演算セル１１は、上述した式（３）に従って、ＳＬＣウェイトＷｎの計算を実行する。この演算セル１１で計算されたＳＬＣウェイトＷｎは比較器１２に送られる。

次に、比較器１２は、演算セル１１から送られてくるＳＬＣウェイトＷｎと、遅延器１５から送られてくる１つ前のサンプルに適用されたＳＬＣウェイトＷＷｎ−１とを比較する。同時に、複素演算器１３は、これらＳＬＣウェイトＷｎとＳＬＣウェイトＷＷｎ−１とに基づき現在のサンプルに対するＳＬＣウェイトＷＷｎの再計算を実行する。

そして、選択器１４は、比較器１２からの制御信号に応じて、複素演算器１３からのＳＬＣウェイトＷＷｎまたは演算セル１１からのＳＬＣウェイトＷｎの何れかを選択し、選択されたＳＬＣウェイトＷｉｎとして演算セル１１にフィードバックする。

より具体的には、選択器１４は、比較器１２からの制御信号がＳＬＣウェイトの変化量が大きいこと（所定値以上）を示している場合には、複素演算器１３からのＳＬＣウェイトＷＷｎを選択し、そうでなければ、演算セル１１からのＳＬＣウェイトＷｎを選択し、選択されたＳＬＣウェイトＷｉｎを演算セル１１にフィードバックする。これにより、演算セル１１では、フィードバックされたＳＬＣウェイトＷｉｎを用いた演算が実施される。

以上説明したように、この発明の実施例１に係るサイドローブキャンセラー装置によれば、演算セル１１で現在のサンプルについて計算したＳＬＣウェイトの絶対値が１つ前のサンプルで算出されたＳＬＣウェイトから所定値以上変化した場合に、演算セルで算出されたＳＬＣウェイトの変化量が小さく又は零となるような補正を行うように構成したので、パルス妨害波の抑圧効果を軽減または無効にすることができる。その結果、パルス妨害波および連続妨害波が存在する環境下において、連続妨害波は抑圧されるがパルス妨害波は抑圧されず、パルス妨害波の電力レベルが連続妨害波と比べて無視できないときであっても、後段に配置されるＳＬＢ装置を正常に機能させることができる。

本発明は、レーダ信号を処理するレーダ装置に適用可能である。

本発明の実施例１に係るサイドローブキャンセラー装置の構成を示すブロック図である。 本発明の実施例１に係るサイドローブキャンセラー装置の演算セルの構成を示す図である。 従来のサイドローブキャンセラー装置で使用される演算セルの構成を示す回路図である。 従来のサイドローブキャンセラー装置において、パルス妨害波によってＳＬＣウェイトが受ける影響を説明するための図である。 従来のサイドローブキャンセラー装置においてパルス妨害波の影響を受けた一例を示す波形図である。 図５に示す波形をモデル化した波形図である。

符号の説明

１１ 演算セル
１２ 比較器
１３ 複素演算器
１４ 選択器
１５ 遅延器
２１、２３ 乗算器
２２ 減算器
２４ 遅延器
２５、２７ アンプ
２６ 加算器

Claims (2)

1. 主アンテナからの信号と補助アンテナからの信号とに基づきビーム合成を行って連続妨害波の到来方向のアンテナ利得を小さくすることにより該連続妨害波を抑圧するサイドローブキャンセラー装置において、
   前記補助アンテナからの信号に与える係数であるＳＬＣウェイトをサンプル毎に算出する演算セルと、
   前記演算セルで算出されたＳＬＣウェイトの値が前回のサンプルで算出されたＳＬＣウェイトから所定値以上変化した場合に前記演算セルで算出されたＳＬＣウェイトの変化量が小さく又は零となるように補正する制御手段と、
   を備えたことを特徴とするサイドローブキャンセラー装置。
2. 前記制御手段は、
   前記演算セルから出力される現在のサンプルに対するＳＬＣウェイトと前回のサンプルに対するＳＬＣウェイトとを比較する比較器と、
   前回のサンプルに対するＳＬＣウェイトに対し、現在のサンプルに対するＳＬＣウェイトの変化量が小さく又は零となるようなＳＬＣウェイトを算出する複素演算器と、
   前記比較器により現在のサンプルに対するＳＬＣウェイトが前回のサンプルに対するＳＬＣウェイトから所定値以上変化したことが判断された場合に、前記複素演算器から出力されるＳＬＣウェイトを選択して前記演算セルにフィードバックする選択器と、
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のサイドローブキャンセラー装置。
   
   

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