JP2007170845A

JP2007170845A - レーダ装置

Info

Publication number: JP2007170845A
Application number: JP2005365096A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kajio; 浩史梶尾; Masakazu Wada; 将一和田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2005-12-19
Filing date: 2005-12-19
Publication date: 2007-07-05

Abstract

【課題】探知距離によらず検出性能の劣化を防止したレーダ装置を提供すること。
【解決手段】近距離からの信号レベルの大きいパルスエコーを受信する期間、すなわち短距離探知モードでは方向性結合器４の副線路から減衰量の大きい受信パルス信号が取得される。逆に遠距離からの微弱な信号レベルのパルスエコーを受信する期間、すなわち遠距離探知モードでは方向性結合器４の主線路から減衰を受けない受信パルス信号が取得される。これにより、特に近距離からのエコー信号を受信した際に受信装置２００が飽和する虞をなくすることができ、従って、例えＳＴＣを備えるレーダ装置においても、信号処理経路からＳＴＣ機能を排除することができる。このことから、探知距離によらず検出性能の劣化を防止したレーダ装置を提供することが可能になる。
【選択図】図１

Description

この発明は、例えば気象レーダなどのレーダ装置に関する。

レーダ装置には、その目的に応じて受信信号の利得を制御する機能を備えるものがある。この種の機能で一般的なものはSensitivity Time Control（ＳＴＣ）である（例えば非特許文献１を参照）。これは目標からの反射エコー強度が距離の４乗に逆比例する（レーダの用途によってはこの限りでない）ことから、近距離では目標を見失わない範囲で利得を下げて受信感度を抑制し、遠距離になるに従って受信感度を上げていくという機能である。ＳＴＣにより、近距離の地形、建物や海面からの反射エコー（クラッタと総称する）のため受信機が飽和して目標の検出が不能になることを防止できる。

ところで、一つのレーダ装置で近距離探知と遠距離探知とを組み合わせて実施するレーダ装置がある。特に遠距離探知時においてはチャープした長パルスを送出し、受信パルスを圧縮するいわゆるパルス圧縮処理のなされることが多い。このようなレーダ装置にＳＴＣを用いると、受信パルス圧縮処理後の波形にタイムサイドローブのレベル増加などの歪みを生じ、レーダの検出性能が劣化する。このような波形の歪みは理想的なマッチドフィルタ受信機を用いても十分に抑圧できず、何らかの対処が望まれる。単純にＳＴＣを解除するのみでは近距離探知時の過大なエコーレベルにより受信増幅器に負担がかかり、やはり受信性能に悪影響が及ぼされる。
吉田孝著 "改訂レーダ技術"、電子情報通信学会（1996）

以上述べたように既存のレーダ装置においては、ＳＴＣによりパルス圧縮後の波形が歪み検出性能が劣化するという不具合がある。また近距離探知の際に受信増幅器への負荷が過大となり、やはり検出性能が劣化するという不具合がある。
この発明は上記事情によりなされたもので、その目的は、探知距離によらず検出性能の劣化を防止したレーダ装置を提供することにある。

上記目的を達成するためにこの発明の一態様によれば、互いにパルス幅の異なる送信パルス信号を用いて探知処理を行う、近距離探知モードおよび遠距離探知モードを備えるレーダ装置において、パルスエコーを捕捉する空中線と、この空中線により捕捉されたパルスエコーに基づく受信パルス信号を入力され、この受信パルス信号を、主線路とこの主線路よりも出力レベルの低い副線路とに分岐出力する方向性結合器と、前記主線路から出力された受信パルス信号を入力される第１受信処理部と、前記副線路から出力された受信パルス信号を入力される第２受信処理部と、前記近距離探知モードにおいては前記第２受信処理部により探知処理を行い、前記遠距離探知モードにおいては前記第１受信処理部により探知処理を行う制御手段とを具備することを特徴とするレーダ装置が提供される。

このような手段を講じることにより、受信電力の大きい近距離からのパルスエコーは副線路を介して第２受信処理部に入力され、受信電力の小さい遠距離からのパルスエコーは主線路を介して第１受信処理部に入力される。これによりＳＴＣ機能を排除しても受信機が飽和することを防止できる。また、長距離受信時におけるパルス圧縮処理に際しても波形が歪むことがなくなり、従って検出性能の劣化を防止することができる。

この発明によれば、探知距離によらず検出性能の劣化を防止したレーダ装置を提供することができる。

［第１の実施形態］
図１は本発明に係るレーダ装置の第１の実施形態を示す機能ブロック図である。このレーダ装置は、互いにパルス幅の異なる送信パルス信号を用いて探知処理を行う、近距離探知モードおよび遠距離探知モードを備える。
図１において受信装置２００から送出された送信信号は送信装置１００により増幅され、送受共用のためのサーキュレータ２を介して空中線１から送信パルス信号として送出される。空中線１に到来したパルスエコーは空中線１を励振し、受信パルス信号に変換される。この受信パルス信号はサーキュレータ２およびＴＲリミッタ３を介して受信装置２００の方向性結合器４に入力される。方向性結合器４は受信パルス信号を主線路と副線路とに分岐出力する。なおＴＲリミッタはサーキュレータ２における送信時の受信経路への漏れ信号を抑圧するために設けられる。

副線路には主線路よりも出力レベルの低い受信パルス信号が出力される。例えば主線路に対して副線路には−２０ｄＢ程度レベルの低い信号が出力される。なお主線路においてはＲＦ増幅器１３の前段に減衰器６を設け、副線路においてはＲＦ増幅器８の前段に減衰器５を設けることがある。これはそれぞれ主線路および副線路のレベル調整用に用いるものであるので、必ずしも挿入する必要はない。

主線路には無線（ＲＦ）増幅器１３、ミキサー１４、バンドパスフィルタ１５、中間周波数（ＩＦ）増幅器１６からなる遠距離チャネルの処理系統が接続される。副線路にはＲＦ増幅器８、ミキサー９、バンドパスフィルタ１０、ＩＦ増幅器１１からなる近距離チャネルの処理系統が接続される。各チャネルにより受信処理された信号は信号処理装置１２に入力され目標の探知処理などが行われる。信号処理装置１２はパルス幅の異なる送信種信号を生成する。この送信種信号はミキサー１９、バンドパスフィルタ１８、ＲＦ増幅器１７からなる送信系を介して送信装置１００に送られ、送信パルス信号として送信される。なお各ミキサー９，１４，１９には局部信号発生器７からのローカル信号が与えられ、それぞれ周波数変換を行う。

ここで信号処理装置１２は、近距離探知モードにおいては、副線路に接続される近距離チャネル処理系統により探知処理を行う。また遠距離探知モードにおいては、主線路に接続される遠距離チャネル処理系統により探知処理を行う。このように上記構成においては、ＴＲリミッタ３から出力される受信パルス信号を方向性結合器４により分岐し、主線路側と副線路側との２つの受信処理系統に入力してマルチチャンネル受信装置を形成するようにする。

このような構成であるから、近距離からの信号レベルの大きいパルスエコーを受信する期間、すなわち短距離探知モードでは方向性結合器４の副線路から減衰量の大きい受信パルス信号が取得される。逆に遠距離からの微弱な信号レベルのパルスエコーを受信する期間、すなわち遠距離探知モードでは方向性結合器４の主線路から減衰を受けない受信パルス信号が取得される。これにより、特に近距離からのエコー信号を受信した際に受信装置２００が飽和する虞をなくすることができ、従って、例えＳＴＣを備えるレーダ装置においても、信号処理経路からＳＴＣ機能を排除することができる。このことから、探知距離によらず検出性能の劣化を防止したレーダ装置を提供することが可能になる。

［第２の実施形態］
図２は本発明に係るレーダ装置の第２の実施形態を示す機能ブロック図である。図２において図１と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図２において、サーキュレータから出力される受信パルス信号はＴＲリミッタを介して受信装置３００の減衰部２０に入力される。減衰部２０の出力は減衰量の微調整用のための減衰器２１を介してＲＦ増幅器８に入力され、１系統の信号処理系統により検知処理が実施される。なお減衰器２１を接続しない場合もある。

ここで減衰部２０は、近距離探知モードにおいて用いられる第１線路と、遠距離探知モードにおいて用いられる第２線路とを備える。これらの線路は互いに異なる信号減衰特性を持ち、第１線路のほうが第２線路よりも大きい減衰量を持つ。これらの線路はタイミング制御部３０により切り替え制御され、近距離探知モードにおいて第１線路に、遠距離探知モードにおいて第２線路に切り替えられる。これにより近距離からの過大なレーダエコーがＲＦ増幅器８に入力されることを防止できる。

すなわち、近距離の信号レベルの大きいパルスエコーを受信する期間では減衰部２０により受信パルス信号を減衰させ、遠距離からの微弱な信号レベルのパルスエコーを受信する期間では少ない減衰量つまり単なる伝送線路である第２線路に接続することで、ＳＴＣ機能を要さずに受信装置３００の飽和を防止できる。これにより信号処理経路からＳＴＣ機能を排除することができ、探知距離によらず検出性能の劣化を防止したレーダ装置を提供することが可能になる。

［第３の実施形態］
図３は本発明に係るレーダ装置の第３の実施形態を示す機能ブロック図である。図３において図１および図２と共通する部分には同じ符号を付して示し、ここでは異なる部分についてのみ説明する。図３においては、送信パルス信号を増幅するＲＦ増幅器１７の出力側に減衰部４０を設け、近距離探知モードと遠距離探知モードとで送信パルス信号のレベルを可変するものである。すなわちタイミング制御部５０は、近距離探知モードにおいては減衰部４０を減衰量の大きい第１線路に切り替え、遠距離探知モードにおいては減衰量の小さい、単なる伝送線路である第２線路に切り替える。これによりＲＦ増幅器１７から出力される送信種信号は、探知モードごとにレベル制御されて送信装置１００に送られ、空中線１から送信される。

このような動作により空中線１から送出される送信信号のピーク電力を、近距離探知モードにおいては小さく、遠距離探知モードにおいては大きくすることができる。従って近距離からの受信パルス信号のレベルが過大となることを防止でき、ＳＴＣ機能を要さずに受信装置４００の飽和を防止することができる。これにより信号処理経路からＳＴＣ機能を排除することができ、探知距離によらず検出性能の劣化を防止したレーダ装置を提供することが可能になる。

以上説明したように上記各実施形態では、受信信号の利得制御機能（ＳＴＣ）によらず受信増幅器の飽和を防止することができ、ひいてはＳＴＣ機能を排除することができる。従ってパルス圧縮時の波形の歪みといった不具合を防止してレーダ検出性能を損なわないようにでき、探知距離によらず検出性能の劣化を防止したレーダ装置を提供することが可能となる。

なお、この発明は上記実施形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化できる。また、上記実施形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。さらに、異なる実施形態にわたる構成要素を適宜組み合わせてもよい。

本発明に係るレーダ装置の第１の実施形態を示す機能ブロック図。本発明に係るレーダ装置の第２の実施形態を示す機能ブロック図。本発明に係るレーダ装置の第３の実施形態を示す機能ブロック図。

符号の説明

１…空中線、２…サーキュレータ、３…ＴＲリミッタ、４…方向性結合器、５…減衰器、６…減衰器、７…局部信号発生器、８…ＲＦ増幅器、９…ミキサー、１０…バンドパスフィルタ、１１…ＩＦ増幅器、１２…信号処理装置、１３…ＲＦ増幅器、１４…ミキサー、１５…バンドパスフィルタ、１６…ＩＦ増幅器、１７…ＲＦ増幅器、１８…バンドパスフィルタ、１９…ミキサー、２０…減衰部、３０…タイミング制御部、４０…減衰部、５０…タイミング制御部、１００…送信装置、２００…受信装置、３００…受信装置、４００…受信装置

Claims

互いにパルス幅の異なる送信パルス信号を用いて探知処理を行う、近距離探知モードおよび遠距離探知モードを備えるレーダ装置において、
パルスエコーを捕捉する空中線と、
この空中線により捕捉されたパルスエコーに基づく受信パルス信号を入力され、この受信パルス信号を、主線路とこの主線路よりも出力レベルの低い副線路とに分岐出力する方向性結合器と、
前記主線路から出力された受信パルス信号を入力される第１受信処理部と、
前記副線路から出力された受信パルス信号を入力される第２受信処理部と、
前記近距離探知モードにおいては前記第２受信処理部により探知処理を行い、前記遠距離探知モードにおいては前記第１受信処理部により探知処理を行う制御手段とを具備することを特徴とするレーダ装置。
互いにパルス幅の異なる送信パルス信号を用いて探知処理を行う、近距離探知モードおよび遠距離探知モードを備えるレーダ装置において、
パルスエコーを捕捉する空中線と、
一定の信号減衰量を持つ第１線路とこの第１線路よりも前記信号減衰量の少ない第２線路とを備える減衰部と、
前記空中線により捕捉されたパルスエコーに基づく受信パルス信号を、前記近距離探知モードにおいては前記第１線路に接続し、前記遠距離探知モードにおいては前記第２線路に接続する制御手段と、
前記減衰部から出力された受信パルス信号を受信処理する受信処理部とを具備することを特徴とするレーダ装置。
互いにパルス幅の異なる送信パルス信号を用いて探知処理を行う、近距離探知モードおよび遠距離探知モードを備えるレーダ装置において、
一定の信号減衰量を持つ第１線路とこの第１線路よりも前記信号減衰量の少ない第２線路とを備える減衰部と、
パルスエコーを捕捉する空中線と、
前記空中線により捕捉されたパルスエコーに基づく受信パルス信号を受信処理する受信処理部と、
前記近距離探知モードにおいては前記送信パルス信号を前記第１線路を介して送信し、前記遠距離探知モードにおいては前記送信パルス信号を前記第２線路を介して送信する制御手段とを具備することを特徴とするレーダ装置。
前記近距離探知モードおよび前記遠距離探知モードにおいて、送信パルス信号の変調方式を互いに異ならせることを特徴とする請求項１乃至３に記載のレーダ装置。
前記空中線に接続され、この空中線を前記送信パルス信号の送信と、前記パルスエコーの受信とで共用するサーキュレータを具備することを特徴とする請求項１乃至３に記載のレーダ装置。
前記サーキュレータにおける受信経路への漏れ信号を抑圧するためのリミッタを具備することを特徴とする請求項４に記載のレーダ装置。