JP2006275758A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 目標物との距離を表す信号において、誤った信号を検出することのない高分解能なレーダ装置を得る
【解決手段】 励振信号を出力する信号発生器と、励振信号にパルス変調とＦＭ変調を施しＦＭパルス変調励振信号を出力する送信用ＦＭパルス変調器と、位相変調コードと位相復調コードを出力するコード発生器と、位相変調コードでＦＭパルス変調励振信号に位相変調を施して位相変調励振信号を出力する送信用位相変調器と、位相変調励振信号を放射する送信用空中線と、目標物で反射された反射信号を受信する受信用空中線と、反射信号を位相復調コードで復調して復調受信信号を出力する受信用位相変調器と、復調受信信号と局発信号とのビート周波数を出力する周波数変換器と、フィルタ通過後の信号周波数を検出する周波数検出と、検出した周波数から目標物との距離演算を行う距離演算器を備えた。
【選択図】 図1

Description

この発明は、目標物との距離を測距する高パルス繰返しレーダ装置に関する。

高パルス繰返しレーダ（以下、高ＰＲＦレーダと言う）は複数の送信信号を同時期に空間に送出するため、受信信号から求めた目標物との距離にあいまい性が生ずる。このため、目標物との距離が正確に測定できないという問題があった。これを解決するために、高ＰＲＦレーダの測距では、ＰＲＦ（パルス繰り返し周波数。ＰＲＦ：Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙの略である）を複数設けることで測距を行うマルチプルＰＲＦレンジング方式、もしくは送信信号の周波数にＦＭ変調を施し、目標物の距離に応じて発生するビート周波数を検出することで測距を行うＦＭレンジング方式による測距が行われている（例えば、非特許文献１、非特許文献２参照）。

Merrill I.SKOLNIK著「RADAR HANDBOOK second edition」McGraw-Hill,Inc. P17.20、P14.27 Dean L.Mensa著「HIGH RESOLUTION RADAR IMAGING」ARTECH HOUSE,INC. P37〜P41

しかしながら、マルチプルＰＲＦレンジング方式では、原理的に高分解能化に必要な広帯域化を図ることができず、送信信号のパルス幅によって決まる分解能しか得ることができない。パルス幅を狭くして、パルスの電力を大電力化することも考えられるが、電力の限られる航空機等の使用には適していないという課題があった。

一方、ＦＭレンジング方式では、高分解能化を行うためにはＦＭ変調の傾きを高くして信号の帯域を広帯域にする必要があるが、広帯域化によりノイズ帯域が増大し所望の信号とノイズの比（以下、Ｓ/Ｎ比と言う。）を得ることが困難となるという課題があった。

また、高ＰＲＦレーダは、ＤＣ〜ＰＲＦの成分以外をフィルタにて抑圧することにより高いＳ/Ｎ比を確保しているが、遠距離のターゲットから反射する信号のドップラー周波数がＰＲＦを越えてしまうと、検出した信号がそのＰＲＦによる折返し成分であることの区別がつかず、誤検出するという課題があった。

この発明は、かかる問題点を解決するためになされたもので、受信信号から求めた目標物との距離のあいまい性の問題を解消し、目標物との距離を表す信号において、誤った信号を検出して測距結果を出力することのない高分解能のレーダ装置を得ることを目的とする。

この発明に係るレーダ装置は、励振信号を出力する信号発生器と、前記励振信号に対してパルス繰返し周期毎にパルス変調とＦＭ変調を施し、ＦＭパルス変調励振信号を出力する送信用ＦＭパルス変調器と、前記パルス繰返し周期毎に位相変調コードを出力すると共に、前記パルス繰返し周期毎に前記位相変調コードの並びと一致する位相復調コード及び前記位相変調コードの並びを１つずつずらした位相復調コードを出力するコード発生器と、前記ＦＭパルス変調励振信号に対して前記コード発生器から出力された前記位相変調コードによる位相変調を施し、位相変調励振信号を出力する送信用位相変調器と、前記位相変調励振信号を送信信号として空間に放射する送信用空中線と、前記送信信号が目標物で反射された受信信号を受信する受信用空中線と、前記コード発生器が出力する位相復調コードに対応付けられ、前記受信信号の位相と前記位相復調コードの位相との相関をとることで前記受信信号を復調し、復調受信信号を出力する受信用位相変調器と、前記励振信号にＦＭ変調を施し局発信号を出力する受信用ＦＭ変調器と、前記復調受信信号と前記局発信号とから、前記復調受信信号と前記局発信号のビート周波数成分を有するビデオ信号を出力する周波数変換器と、前記ビデオ信号から一定範囲の周波数成分の信号を通過させるフィルタと、前記フィルタ通過後の信号の周波数を検出する周波数検出器と、前記周波数検出器で検出した周波数と、前記受信用位相変調器に対応付けられた位相復調コードに基いて目標物との距離を算出する距離演算器とを備えた。

目標物との距離を表す信号から求めた距離のあいまい性の問題が解消でき、誤った信号を検出して距離を算出することが無い、距離分解能の高いレーダ装置を得ることができる。

実施の形態１.
図１〜図５を用いて、この発明の実施の形態１を説明する。
実施の形態１では、測距する目標物が１個であって送信信号の反射点が１箇所のみの場合において、目標物との距離を測距するレーダ装置について説明する。

図１は、この実施の形態１におけるレーダ装置１２の構成図である。レーダ装置１２は、信号発生器８、送信用ＦＭパルス変調器６、送信用位相変調器３、コード発生器５、送信用空中線１、受信用空中線２、３個の受信用位相変調器４（受信用位相変調器４ａ、４ｂ、４ｃ）、３個の周波数変換器９（周波数変換器９ａ、９ｂ、９ｃ）、受信用ＦＭ変調器７、３個のフィルタ１０（フィルタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）、３個の周波数検出器１１（周波数検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃ）、距離演算器１３から構成される。

信号発生器８は励振信号１０１を出力する装置である。
送信用ＦＭパルス変調器６は励振信号１０１にパルス変調とＦＭ変調を施し、パルス変調とＦＭ変調が施されたＦＭパルス変調励振信号１０２を出力する装置である。

送信用位相変調器３はＦＭパルス変調励振信号１０２に対し、位相変調コード１０４に従って位相変調を施し位相変調励振信号１０３を出力する装置である。
コード発生器５は、パルス繰返し周期毎に送信用位相変調器３に対して位相変調コード１０４を出力すると共に、受信用位相変調器４に対して位相復調コード１０５を、位相変調コード１０４と同期して出力する装置である。
ここで位相変調コード１０４とは、例えば十分なコード長をもったＭ系列、バーカー系列等の循環可能な位相変調コードのことをいう。例えば、コード長が３のＭ系列の変調位相コードは０、π、０の並びであり、０、π、０の並びで表される位相変調コード１０４が以後循環的に繰り返される。

送信用空中線１は位相変調励振信号１０３を送信信号１０６として空間に放射する装置である。
受信用空中線２は送信信号１０６が目標物で反射された受信信号１０７を受信し、位相変調受信信号１０８を出力する装置である。

３個の受信用位相変調器４ａ、４ｂ、４ｃは、位相変調受信信号１０８に施されている位相変調を各位相復調コード１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを用いて復調し、後で説明するように、所望のパルス繰返し周期（以下、ＰＲＩと言う。ＰＲＩ：Ｐｕｌｓｅ Ｒｅｐｅｔｉｔｉｏｎ Ｉｎｔｅｒｖａｌの略である）に受信された信号のみを復調し、他のＰＲＩに受信された信号を拡散させ、位相の復調された復調受信信号１０９を出力する装置である。

３個の周波数変換器９ａ、９ｂ、９ｃは、復調受信信号１０９と局発信号１１０のビート周波数成分を有するビデオ信号１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを出力する装置である。
受信用ＦＭ変調器７は、ビデオ信号１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃを検出するための局発信号１１０を生成するために、励振信号１０１にＦＭ変調を施す装置である。

３個のフィルタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、ビデオ信号１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃの周波数成分でＤＣからＰＲＦで表される周波数までの周波数をもつ信号を通過させ、この周波数以外にある信号を抑圧する装置である。
３個の周波数検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃは、フィルタ１０ａ、１０ｂ、１０ｃ通過後の信号１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃから目標物との距離に関わる周波数を検出する装置である。
距離演算器１３は、周波数検出器１１ａ、１１ｂ、１１ｃからの信号１１３ａ、１１３ｂ、１１３ｃに基き、レーダ装置と目標物との距離を算出する装置である。

次に、図１を用いて、実施の形態１のレーダ装置１２の動作について説明する。
信号発生器８は無変調の励振信号１０１を送信用ＦＭパルス変調器６と受信用ＦＭ変調器７に送信する。
送信用ＦＭパルス変調器６は、励振信号１０１に対して所望の距離分解能ΔＲを達成することのできる周波数の傾きａをもつＦＭ変調を施すと共にパルス変調を施して、ＦＭパルス変調励振信号１０２を送信用位相変調器３に出力する。

ここで、ＦＭ変調の周波数の傾きａとレーダ装置の距離分解能ΔＲとの関係式を式（１）に示す。

式（１）においてｃは光速、τは送信信号のパルス幅である。送信用ＦＭパルス変調器６は、式（１）において距離分解能ΔＲを達成できるＦＭ変調周波数の傾きａを設定する。

送信用位相変調器３は、コード発生器５が生成する位相変調コード１０４を用いて、ＦＭパルス変調励振信号１０２に位相変調を施し、送信信号１０３を送信用空中線１に出力する。送信用空中線１は、測距する目標物に向けて送信信号１０６を送信する。

図２は、実施の形態１のコード長が３のＭ系列の変調位相コードで位相変調を施したときのレーダ装置における、変調周波数、変調位相を説明する図である。図２（ａ）は、送信用位相変調器３が出力する送信信号１０３の電力を示す。送信用位相変調器３は、各ＰＲＩ毎にパルス変調、ＦＭ変調および位相変調が施された後の送信信号（図２の送信信号（１）、（２）、（３）、（４）、……）を繰り返し出力する。

図２（ｂ）は、送信用ＦＭパルス変調器６で周波数変調され、送信信号１０３に施されている周波数変調後の変調周波数を示している。送信用ＦＭパルス変調器６は図２（ｂ）に示すように傾きａののこぎり状に変調周波数を掃引する。送信用ＦＭパルス変調器６は、送信用ＦＭパルス変調器６でパルス変調した励振信号１０１に対して、更に、この掃引する変調周波数を用いてＦＭ変調を施し、ＦＭパルス変調励振信号１０２を出力する。

図２（ｃ）は、送信用位相変調器３で位相変調され、送信信号１０３に施されている位相変調後の位相を示している。送信用位相変調器３は、ＦＭパルス変調励振信号１０２に対して、位相変調コードに従って、例えば順に位相０、位相π、位相０の位相変調を施し、位相変調励振信号１０３を出力する。送信用位相変調器３は、以後循環的に、０、π、０の並びの位相変調を繰り返し、位相変調励振信号１０３を出力する。

送信用空中線１から送信された送信信号１０６は目標物で反射され、受信用空中線２は、目標物で反射されてきた受信信号１０７を受信する。

図３は、コード長が３のＭ系列の位相変調コードで位相変調した送信信号１０６が目標物で反射され、その反射されてきた受信信号１０７を復調する復調方法を説明する図である。
図３（ａ）は送信信号１０６の電力を時間軸で示したものであり、図３（ｂ）は各送信信号１０６（送信信号（１）、（２）、（３）、（４）、…）に対応した受信信号１０７（受信信号（１）、（２）、（３）、（４）、…）の電力を時間軸と共に示したものである。

ここで、受信信号１０７は、送信信号１０６と同一のＰＲＩ内で受信用空中線２により受信されるものとする。
図３（ｃ）は受信信号１０７の変調周波数と局発信号１１０の変調周波数を示したものであり、受信信号１０７は対応する送信信号１０６と同じ変調周波数を示す。局発信号１１０は傾きａののこぎり状に周波数を掃引する。
図３（ｄ）は受信信号１０７の位相を示す。図３（ｄ）で示したように、受信信号（１）の位相は送信信号（１）の位相と同じく位相０となる。同じく、受信信号（２）の位相は、送信信号（２）の位相と同じく位相πとなり、受信信号（３）の位相は、送信信号（３）の位相と同じく位相０を示す。

受信用空中線２で受信した位相変調受信信号１０８は分配器（図示せず）で３分配された後、受信用位相変調器４ａ、４ｂ、４ｃに入力される。
各受信用位相変調器４ａ、４ｂ、４ｃは、位相変調が施されている位相変調受信信号１０８を各々の位相復調コード１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを用いて復調する。
位相復調コード１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃはコード発生器５が出力するコードであり、位相変調コード１０４と同一の並びのコード１０５ａ、及び、位相変調コード１０４の並びを１つずつずらしていき、元の位相変調コードと同一の並びに戻るまでのコード１０５ｂ、１０５ｃのことをいう。

図３の例ではコード長は３であり、各受信用位相変調器４ａ、４ｂ、４ｃは、位相変調が施されている位相変調受信信号１０８を、各々の位相復調コード１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを用いて復調する。すなわち、受信用位相変調器４ａは位相復調コード１０５ａを用いて位相変調受信信号１０８を復調し、受信用位相変調器４ｂは位相復調コード１０５ｂを用いて位相変調受信信号１０８を復調する。また、受信用位相変調器４ｃは位相復調コード１０５ｃを用いて位相変調受信信号１０８を復調する。
ここで、位相復調コード１０５ａは位相変調コード１０４と同一の符号コード、すなわち０、π、０、０、π、０、…（以降、０、π、０が循環的に繰り返される）のコードであり、位相復調コード１０５ｂは、図３（ｇ）に示すように位相変調コード１０４の並びを１つずつずらした０、０、π、０、０、π、０…（以降、０、π、０が循環的に繰り返される）のコードであり、位相復調コード１０５ｃは、更に位相変調コード１０４の並びを１つずつずらしたπ、０、０、π、０、…（以降、０、π、０が循環的に繰り返される）のコードのことをいう。
更に、位相変調コード１０４の並びを１つずらすと元の位相変調コード１０４と同一の並びに戻る。よって、実施の形態１での位相復調コードとしては３種類の位相復調コード１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃが挙げられる。

受信用位相変調器４ａは、位相変調コードと同一の位相復調コード１０５ａを用いて位相変調受信信号１０８を復調するように設定されており、受信用位相変調器４ｂは、位相変調コードの並びを１つずらした位相復調コード１０５ｂを用いて位相変調受信信号１０８を復調するように設定されている。また、受信用位相変調器４ｂｃは、位相変調コードの並びを更に１つずらした位相復調コード１０５ｃを用いて位相変調受信信号１０８を復調するように設定されている。

コード発生器５は、送信用位相変調器３に対して出力する位相変調コード１０４と同期して、位相復調コード１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを受信用位相変調器４に対して出力する。

ここで、受信用位相復調器４は、あるＰＲＩ内で受信した位相変調受信信号１０８の位相とその信号を復調する位相復調コードの位相とが同一のとき、位相復調後の復調受信信号１０９の位相を０として出力する。例えば、位相変調受信信号１０８の位相が０で復調コードの位相が０のとき、位相復調後の復調受信信号１０９の位相を０として出力する。一方、位相変調受信信号１０８の位相とその受信信号を復調するコードの位相が異なるとき、位相復調後の復調受信信号１０９の位相としてπを出力する。

図３（ｅ）の例では、位相復調コードである０、π、０の並びが、受信信号（１）〜（３）の位相の並び０、π、０と一致している。このため、図３（ｆ）で示すように、位相復調後の復調受信信号１０９の位相は各々０、０、０となる

一方、図３（ｇ）の例では、位相復調コードの並びは１ずつずれて０、０、πの並びであり、受信信号（１）〜（３）の位相の並び０、π、０とは一致していない。この場合、図３（ｈ）で示すように、位相復調後の復調受信信号１０９の位相は各々０、π、πとなる。

図３（ｅ）の例では、位相復調後の受信信号の位相は全て０で同位相であるため、位相復調後の受信信号の電力が積み上がり信号レベルは大きくなる。これより受信信号が検知されて、後で説明するように、周波数検出器１１でフーリエ変換（以下、ＦＦＴという）等を行うことにより周波数検出が可能となる。

一方、図３（ｇ）の例では、位相復調後の受信信号の位相は各々０とπで異なっているため、位相復調後の受信信号の電力は積み上がらず、信号レベルは小さく、拡散されることになる。信号レベルの小さい信号は検知することはできず、後で説明する周波数検出器１１によるＦＦＴ等によっても周波数検出を行うことができない。すなわち、位相変調受信信号１０８の位相と相関のない位相復調コード１０５を用いて位相復調した場合には、位相復調後の復調受信信号１０９の位相が一致しないため、信号が積み上がらず周波数検出を行うことができない。

図４は、コード長が３のＭ系列の位相変調コードで位相変調した送信信号１０６が目標物で反射され、反射された受信信号１０７が、送信信号１０６を送信したＰＲＩの次のＰＲＩで受信されたときの位相復調の例を説明する図である。図４（ａ）に送信信号１０６の電力、図４（ｂ）に受信信号１０７の電力、図４（ｃ）に、受信信号１０７の変調周波数と局発信号１１０の周波数を示している。図４（ｄ）に受信信号１０７の位相を示す。受信信号（１）は送信信号（１）の１ＰＲＩ前に送信した送信信号（０）（図示せず）が目標物で反射され受信した信号であり、受信信号１の位相は、送信信号（０）の位相と同じく位相０となる。受信信号（２）は送信信号（１）が目標物で反射されて受信した信号であり、受信信号（２）の位相は、送信信号（１）の位相と同じく位相０となる。同様に、受信信号（３）は送信信号（２）が目標物で反射されて受信した信号であり、受信信号（３）の位相は、送信信号２の位相と同じく位相πとなる。受信信号の位相は０、０、πの並びであり、以後循環的に繰り返される。

受信用空中線２で受信した位相変調受信信号１０８は分配器（図示せず）で３分配された後、受信用位相変調器４ａ、４ｂ、４ｃに入力される。
各受信用位相変調器４ａ、４ｂ、４ｃは、位相変調が施されている位相変調受信信号１０８を位相復調コード１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを用いて復調する。
図４（e）に示すように、受信用位相変調器４ａが位相変調コード１０４と同一の並びである位相復調コード１０５ａ、すなわち０、π、０の並びのコードを用いて復調したとき、復調後の復調受信信号１０９ａの位相は、図４（ｆ）に示すように受信信号１は位相０、受信信号２は位相π、受信信号３は位相πとなる。このとき、復調後の受信信号の位相が同一でないために、位相復調後の復調受信信号１０９ａの電力は加算されず、信号レベルは小さく、拡散されることになる。拡散された信号は、周波数検出器１１によるＦＦＴ等によって周波数検出を行うことができない。

ここで、図４（ｇ）に示すように、受信用位相変調器４ｂが、位相変調コード１０４の並びを１ＰＲＩ分だけずらした位相復調コード１０５ｂ、すなわち０、０、πを用いて復調したとき、受信信号の位相の並びと位相復調コード１０５ｂの位相の並びは同一となる。同一の位相の並びをもつ位相復調コード１０５ｂで復調することで、復調後の復調受信信号１０９ｂの位相は、図６（ｈ）に示すように全て０となり一致する。位相が一致した復調後の復調受信信号１０９ｂは信号の受信と共に積み上がり、周波数検出器１１によるＦＦＴ等により周波数検出を行うことができる。

このように、コード発生器５は、位相変調コード１０４と同一の並びの位相復調コード１０５ａ、及び、位相変調コード１０４の並びを１ずつずらし元の位相変調コードと同一の並びに戻るまでの位相復調コード１０５ｂ、１０５ｃを用意し、その各々の位相復調コードを受信用位相変調器４ａ、４ｂ、４ｃに出力する。受信位相変調器４ａ、４ｂ、４ｃは、各々が受取った位相復調コード１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃを用いて位相変調受信信号１０８を復調する。受信位相変調器４ａ、４ｂ、４ｃが位相変調受信信号１０８と相関のある位相復調コード１０５で復調した場合は、復調後の復調受信信号１０９の位相が一致することで信号が積み上がって信号レベルが上がり、後の工程で信号を検出することができる。一方、受信信号と相関のない位相復調コードで復調したものについては、復調後の受信信号の位相が一致しないために信号が積み上がらず、復調後の復調受信信号１０９の検出を行うことができない

図３、図４の例からわかるように、受信信号と位相の一致する位相復調コードを用いて復調した時に限り、復調後の信号レベルが上がり復調後の復調受信信号１０９の検出を行うことができる。よって、復調後の復調受信信号１０９の検出ができたときに用いた位相復調コードが、位相変調コードの並びから幾つずらしたものであるかを情報として持つことで、送信信号がどのＰＲＩで送信されたものであるかの識別が可能となる。例えば、復調により信号検出ができた位相復調コードが、位相変調コード１０４の並びから１ずらしたものであれば、受信した受信信号１０７は、受信したＰＲＩの１つ前のＰＲＩで送信された送信信号１０６が目標物で反射されてきたものであることがわかる。

次に、周波数変換器９は、干渉法等により復調後の復調受信信号１０９と局発信号１１０のビート周波数成分を有する受信信号１１１を出力する。このビート周波数は、図５（ｃ）に図示したビート周波数ｆａ、及び、図４（ｃ）に図示したビート周波数ｆｂに対応する。

次に、フィルタ１０を通過させることで、ＤＣからＰＲＦまでの周波数成分をもつ信号を通過させこれ以外の周波数成分を抑圧する。フィルタ１０を通過させることでノイズの周波数成分を抑圧できるので、高いＳ／Ｎを確保することができる。

図５に、図３で説明した復調後の復調受信信号１０９を周波数変換しフィルタ１０を通過させた後のビデオ信号１１１の一例を示す。図５（ａ）は、図３（ｅ）で説明した受信信号と相関がある位相復調コードで位相復調したとき、すなわち、受信用位相変調器４ａにより位相復調コード１０５ａを用いて位相復調したときのビデオ信号１１１ａの出力例である。図５（ａ）のように、ＤＣからＰＲＦの間にビート周波数ｆａが現れる。周波数検出器１１ａは、検出した周波数ｆａを信号１１３ａとして距離演算器１３に出力する。ビート周波数ｆａは、図３（ｃ）からわかるように目標物との距離に相関をもつ周波数である。
距離演算器１３はこのビート周波数ｆａを用いて目標物の距離情報を算出することができる
図５（ｂ）は、図３（ｇ）で説明した受信信号と相関がない位相復調コードで位相復調したとき、すなわち、受信用位相変調器４ｂにより位相復調コード１０５ｂを用いて位相復調したときのビデオ信号１１１ｂの出力例である。ビート周波数ｆａをもつ信号は位相復調コードのコード長に応じた信号レベルに拡散される。

図６に、図４で説明した復調後の復調受信信号１０９を周波数変換しフィルタ１０を通過させた後のビデオ信号１１１の一例を示す。
図６（ａ）は、図４（ｅ）で説明した受信信号と相関がない位相復調コードで位相復調したとき、すなわち、受信用位相変調器４ａにより位相復調コード１０５ａを用いて位相復調したときのビデオ信号１１１ａの出力例である。ビート周波数ｆｂをもつ信号は位相復調コードのコード長に応じた信号レベルに拡散され、周波数検出器には検出されない。
図６（ｂ）は、図４（ｇ）で説明した受信信号と相関がある位相復調コードで位相復調したとき、すなわち、受信用位相変調器４ｂにより位相復調コード１０５ｂを用いて位相復調したときのビデオ信号１１１ｂの出力例である。このように、ＤＣからＰＲＦの間に周波数ｆｂｓの信号が現れる。図６（ｂ）は、位相変調コード１０４の並びを１ＰＲＩ分ずらした位相復調コード１０５ｂで復調したときの周波数ｆｂｓの信号であり、周波数検出器１１で検出された周波数ｆｂｓは、周波数ＰＲＦ〜周波数２ＰＲＦの間のビート周波数ｆｂの信号がパルス変調により広がった成分の周波数である。
周波数検出器１１ｂは、検出した周波数ｆｂｓを信号１１３ｂとして距離演算器１３に出力する。

距離演算器１３は、周波数検出器１１ｂが出力した周波数ｆｂｓであることを認識して、周波数検出器１１ｂが検出した周波数ｆｂｓにコードの並びを１ずらしたことに対応する１ＰＲＦを加算した周波数、すなわち、ｆｂｓ＋１ＰＲＦが真の周波数ｆｂであると判断し計算する。距離演算器１３はこの真の周波数ｆｂを用いて目標物の距離情報を算出することができる。

このように実施の形態１では、送信用位相変調器３と受信用位相変調器４とコード発生器５を設け、送信用位相変調器３はコード発生器５が出力する循環可能な位相変調コード１０４を用いて位相変調し、受信用位相変調器４はコード発生器５が出力する位相復調コード１０５を用いて位相復調し、距離演算器１３は位相復調により周波数検出ができたときの位相復調コードの並びが、位相変調コードの並びから幾つずれたものであるかの情報から、受信した受信信号がどのＰＲＩで送信されたものであるかの情報を得て、目標物との距離を算出することができる。

これにより、従来、受信信号から求めた目標物との距離において、送信信号が送信された時のＰＲＩの情報が不明なために残っていたあいまい性の問題が解消でき、目標物との距離を表すビート信号において誤ったビート信号を検出して測距結果を出力することがなくなる。また、フィルタを備えたことで充分なＳ／Ｎ比を確保した高分解能のレーダ装置を得ることができる。

なお、実施の形態１では一例としてコード長が３の場合について説明したが、コード長が３よりも長いｎ（ｎは任意の自然数）の場合であってもよく、この場合は、ｎ台の受信用位相変調器、周波数変換器、フィルタ及び周波数検出器を用意し、距離演算器がｎ台の周波数検出器からの出力信号を得て目標物との距離を算出する。

実施の形態２．
図７を用いて、この発明の実施の形態２を説明する
実施の形態２では、測距する目標物が２個であって、目標物の１個は実施の形態１の図３で説明に用いた位置と同位置にあり、他の１個の目標物は実施の形態１の図４で説明に用いた位置と同位置にある場合において、その２個の目標物との距離を各々測距するレーダ装置について説明する。

実施の形態２のレーダ装置の構成は、実施の形態１と同じである。
図７（ｂ）、図７（ｃ）は、フィルタ１０通過後に得られたビデオ信号１１１の一例を示した図である。

図７（ｂ）は、位相変調コード１０４の並びと同一の並びをもつ位相復調コードを用いて受信信号を復調したとき、すなわち、受信用位相変調器４ａにより位相復調コード１０５ａを用いて位相復調したときのビデオ信号１１１ａの出力例である。このとき、実施の形態１の図３で説明に用いた位置にある目標物で反射され受信した受信信号との間で発生するビート周波数ｆａの信号が周波数検出器１１ａにより検出される。このとき、他の目標物（図４で説明に用いた位置の目標物）で反射され受信した受信信号との間で発生するビート周波数ｆｂの信号は、位相復調コードと受信信号の位相との間で相関がないため、コード長に応じたレベルに拡散され、検出されない。距離演算器１３はこのビート周波数ｆａを用いて目標物の距離情報を算出する。

図７（ｃ）は、位相変調コード１０４のコードの並びを１ずらした位相復調コードを用いて復調したとき、すなわち、受信用位相変調器４ｂにより位相復調コード１０５ｂを用いて位相復調したときのビデオ信号１１１ｂの出力例である。周波数ｆｂｓが周波数検出器により検出される。このとき、他の目標物（図３で説明に用いた位置の目標物）で反射され受信した受信信号との間で発生するビート周波数ｆａの信号は、位相復調コードと受信信号の位相とで相関がないため、コード長に応じたレベルに拡散され、検出されない。 検出された周波数ｆｂｓは位相復調コードの並びを１ＰＲＩ分ずらすことで検出した周波数であり、周波数検出器１１で検出された周波数ｆｂｓは、ＰＲＦから２ＰＲＦにあるビート周波数ｆｂの信号がパルス変調により広がった成分である。
周波数検出器１１ｂは、検出した周波数ｆｂｓを信号１１３ｂとして距離演算器１３に出力する。
距離演算器１３は、周波数検出器１１ｂが出力した周波数ｆｂｓであることを認識して、周波数検出器１１ｂが検出した周波数ｆｂｓにコードの並びを１ずらしたことに対応する１ＰＲＦを加算した周波数、すなわち、ｆｂｓ＋１ＰＲＦが真の周波数ｆｂであると判断し計算する。距離演算器１３はこの真の周波数ｆｂを用いて目標物の距離情報を算出する。

なお、図７（ａ）に位相変調によりＰＲＩ間の相関処理を行わずに周波数検出をした場合の例を示す。図７（ａ）で示したように、コードによる位相変調を施さない場合には、検出された周波数ｆａ及びｆｂｓがどのＰＲＩで送信された送信信号によるビート周波数であるかがわからず、誤った距離を算出することがある。しかし、本発明の実施の形態２のようにＰＲＩ間の相関処理を行うことにより、相関の無いＰＲＩで受信した周波数成分は周波数軸上で拡散されてしまうことから、図７（ｂ）（ｃ）に示すように周波数の誤検出を回避することが可能である。

このように、実施の形態２では、測距する目標物が２個である場合であっても、各々の目標物との距離を誤ることなく測距することができる。

なお、実施の形態２では測距する目標物が２個である場合について説明したが、目標物が３個以上あっても、各々の目標物との距離を測定することができる。

この発明の実施の形態１におけるレーダ装置の構成図である。 この発明の実施の形態１におけるコード長が３のＭ系列の変調位相コードで位相変調を施したときのレーダ装置における、周波数変調、位相変調を説明する図である。 この発明の実施の形態１におけるコード長が３のＭ系列の位相変調コードで位相変調した送信信号を復調する復調方法を説明する図である。 この発明の実施の形態１におけるコード長が３のＭ系列の位相変調コードで位相変調した送信信号を復調する復調方法を説明する図である。 この発明の実施の形態１におけるビデオ信号１１１の一例を示す図である この発明の実施の形態１におけるビデオ信号１１１の別の一例を示す図である。 この発明の実施の形態２におけるビデオ信号１１１の一例を示す図である。

符号の説明

１ 送信用空中線、２ 受信用空中線、３ 送信用位相変調器、４ａ、４ｂ、４ｃ 受信用位相変調器、５ コード発生器、６ 送信用ＦＭパルス変調器、７ 受信用ＦＭ変調器、８ 信号発生器、９ａ、９ｂ、９ｃ 周波数変換器、１０ａ、１０ｂ、１０ｃ フィルタ、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ 周波数検出器、１２レーダ装置、１３ 距離演算器、１０１ 励振信号、１０２ ＦＭパルス変調励振信号、１０３ 位相変調励振信号、１０４ 位相変調コード、１０５ａ、１０５ｂ、１０５ｃ 位相復調コード、１０６ 送信信号、１０７ 受信信号、１０８ 位相変調受信信号、１０９ 復調受信信号、１１０ 局発信号、１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ ビデオ信号。

Claims (4)

1. 励振信号を出力する信号発生器と、
   前記励振信号に対してパルス繰返し周期毎にパルス変調とＦＭ変調を施し、ＦＭパルス変調励振信号を出力する送信用ＦＭパルス変調器と、
   前記パルス繰返し周期毎に位相変調コードを出力すると共に、前記パルス繰返し周期毎に前記位相変調コードの並びと一致する位相復調コード及び前記位相変調コードの並びを１つずつずらした位相復調コードを出力するコード発生器と、
   前記ＦＭパルス変調励振信号に対して前記コード発生器から出力された前記位相変調コードによる位相変調を施し、位相変調励振信号を出力する送信用位相変調器と、
   前記位相変調励振信号を送信信号として空間に放射する送信用空中線と、
   前記送信信号が目標物で反射された受信信号を受信する受信用空中線と、
   前記コード発生器が出力する位相復調コードに対応付けられ、前記受信信号の位相と前記位相復調コードの位相との相関をとることで前記受信信号を復調し、復調受信信号を出力する受信用位相変調器と、
   前記励振信号にＦＭ変調を施し局発信号を出力する受信用ＦＭ変調器と、
   前記復調受信信号と前記局発信号とから、前記復調受信信号と前記局発信号のビート周波数成分を有するビデオ信号を出力する周波数変換器と、
   前記ビデオ信号から一定範囲の周波数成分の信号を通過させるフィルタと、
   前記フィルタ通過後の信号の周波数を検出する周波数検出器と、
   前記周波数検出器で検出した周波数と前記受信用位相変調器に対応付けられた位相復調コードに基いて目標物との距離を算出する距離演算器と、
   を備えたことを特徴とするレーダ装置。
2. 前記コード発生器が出力する前記位相変調コードは、Ｍ系列あるいはバーカー系列の循環可能なコードであることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
3. 前記フィルタは、ＤＣからパルス繰返し周波数までの周波数成分の信号を通過させることを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
4. 前記距離演算器は、前記受信用位相変調器に対応付けられた位相復調コードの並びが前記位相変調コードの並びからｎ（ｎは任意の整数）ずれたものであるときに、前記周波数検出器で検出した周波数に前記ｎとパルス繰返し周波数とを乗じた値を加算した周波数に基いて目標物との距離を算出することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。

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