JP2007170845A - レーダ装置 - Google Patents

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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 (6)

  1. 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。
  2. 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。
  3. 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。
  4. 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。
  5. 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。
  6. 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。
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