JP2007309862A - レーダースペクトラム計測装置 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、レーダーシステムのアンテナから放射された電波を受信して、不要輻射を含めた広範囲な周波数帯域のスペクトラムを計測するレーダースペクトラム計測装置である。
【解決手段】本発明の計測側のアンテナは、前記レーダーシステムから放射された不要輻射レーダー電波を受信する。周波数変換手段は、前記アンテナにより受信した所定帯域の電波を異なる複数の周波数帯域にダウンコンバートする。また、前記周波数変換手段は、測定すべき広範囲な周波数をカバーするように複数が並列に備えられている。Ａ／Ｄ変換手段は、それぞれの周波数帯域をカバーする複数の周波数変換手段によってデジタル信号に変換する。前記デジタル信号は、複数のＤＳＰによって所定帯域内のデジタル信号を各周波数毎の振幅にトリガー信号に同期して変換される。前記周波数毎の振幅の強さは、全帯域ＤＳＰ等の合成手段によって合成され、計測時間を大幅に短縮することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、レーダーシステムのアンテナから放射された電波を受信して、不要輻射を含めた広範囲な周波数帯域のスペクトラムを計測するレーダースペクトラム計測装置に関するものである。

従来、レーダーから放射される電波は、広範囲の周波数帯域にわたって、その放射レベルを測定し、不要輻射を含め、どのような周波数およびその強さがどのように分布しているかを解析するためのスペクトラムアナライザを組み合わせた計測システムが知られている。また、国際電気通信連合であるＩＴＵは、前記レーダーから放射される不要輻射の規制値と、不要輻射を含めたレーダースペクトラムの測定方法について、周波数帯域に応じた条件等を定めている。前記国際電気通信連合であるＩＴＵにおいて、レーダーアンテナは、通常の動作状態（機械的に回転または電子的に電波の放射方向を制御して回転させる）で測定することが定められている。

特開平６−２１８６４号公報に記載されている電波環境測定装置は、携帯電話等の間における電波伝播が直接波、構築物から反射される反射波、その他の外来電波等がどのように伝播されているかを測定するものである。
特開平６−２１８６４号公報

レーダーシステムの主にアンテナから放射される電波を前記ＩＴＵの勧告した測定方法に従ってレーダースペクトラムを測定する場合、機械的に回転または電子的に電波の放射方向を制御して回転させるというレーダーシステムの諸元により、放射された電波を非同期に、かつ電波の到来するタイミングが不明である条件下では、現在で入手可能な計測装置は、長時間の測定時間が必要である。たとえば、９ＧＨｚ帯のパルスレーダーの不要輻射を測定する場合、パルス幅が１μｓｅｃ以下でレーダーアンテナが２０ｒｐｍで回転しているとすると、３０ＭＨｚから２６ＧＨｚまでの周波数帯域の１回の測定に必要な総測定時間は、約２２時間になっている。前記長時間の測定は、温度や湿度等の環境変化等により、測定結果の信頼性に問題があった。また、前記レーダーのスペクトラムは、周波数変換手段、Ａ／Ｄ変換手段、ＤＳＰ等からなるスペクトラムアナライザによって計測される。しかし、前記スペクトラムアナライザは、本発明のような広帯域の周波数を計測することを想定していないため、複数回に分け長時間かけて計測している。

以上のような課題を解決するために、本発明は、長い測定時間を短縮するものであり、簡単な構成で、高い信頼性を有するレーダースペクトラム計測装置を提供することを目的とする。

（第１発明）
第１発明のレーダースペクトラム計測装置は、レーダーシステムのアンテナから放射された電波を受信して、不要輻射を含めた広範囲な周波数帯域のスペクトラムを計測するものであり、不要輻射を含むレーダー電波を受信するアンテナと、前記アンテナにより受信した不要輻射を含むレーダー電波を異なる周波数帯域に変換する複数の周波数変換手段と、前記周波数変換手段の一つから前記不要輻射を含むレーダー電波の中の一つの周波数を検出し、前記周波数をトリガー信号にするトリガー信号作成手段と、前記複数の周波数変換手段によって変換された異なる周波数帯域のアナログ信号をデジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換手段と、前記複数のＡ／Ｄ変換手段によって変換されたそれぞれのデジタル信号を周波数毎の振幅に変換するとともに、前記トリガー信号作成手段によって作成されたトリガー信号によって同期が取られている複数のＤＳＰと、前記複数のＤＳＰによって周波数毎の振幅に変換された結果を全周波数帯域に合成する合成手段と、前記合成手段によって合成されたレーダースペクトラムを記憶するレーダースペクトラム記憶手段とから少なくとも構成されていることを特徴とする。

（第２発明）
第２発明のレーダースペクトラム計測装置は、レーダーシステムのアンテナから放射された電波を受信して、不要輻射を含めた広範囲な周波数帯域のスペクトラムを計測するものであり、不要輻射含むレーダー電波を受信するアンテナと、前記アンテナにより受信した不要輻射を含むレーダー電波を異なる周波数帯域に変換する複数の周波数変換手段と、前記周波数変換手段の一つから前記不要輻射を含むレーダー電波の中の一つの周波数を検出し、前記周波数をトリガー信号にするトリガー信号作成手段と、前記複数の周波数変換手段のそれぞれの帯域が少しずつ重なるような周波数帯域に設定する周波数帯域設定手段と、前記複数の周波数変換手段によって変換された異なる周波数帯域のアナログ信号をデジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換手段と、前記複数のＡ／Ｄ変換手段によって変換されたそれぞれのデジタル信号を周波数毎の振幅に変換するとともに、前記トリガー信号作成手段によって作成されたトリガー信号によって同期が取られている複数のＤＳＰと、前記複数のＤＳＰによって周波数毎の振幅に変換された結果を全周波数帯域に合成する合成手段と、前記合成された周波数の重なる部分の出力レベルを同じ出力に調整する出力レベル調整手段と、前記合成手段によって合成されたレーダースペクトラムを記憶するレーダースペクトラム記憶手段とから少なくとも構成されていることを特徴とする。

（第３発明）
第３発明のレーダースペクトラム計測装置において、第１発明または第２発明のレーダースペクトラム記憶手段には、レーダーシステムのアンテナおよび前記レーダー電波を受信するアンテナの計測位置が記憶されていることを特徴とする。

本発明によれば、測定しようとするレーダーシステムにおけるレーダースペクトラムを従来の測定時間より大幅に短縮できるだけでなく、信頼性の高い測定結果を得ることができる。本発明は、周波数変換手段、Ａ／Ｄ変換手段、ＤＳＰからなるスペクトラムアナライザを複数並列に設け、受信したレーダーの中の一つの周波数によって作成されるトリガー信号によって、前記複数のスペクトラムアナライザの同期を取ることで、正確な計測が可能になった。

本発明によれば、計測装置を並列に設けておくことにより、最大放射電力と、それ以外の放射電力の比較が同時刻に行なうことができるため、同時刻における周波数成分を短時間で、かつ、正確に測定することができる。

本発明によれば、周波数帯域の境部分で、少しずつ重なるような周波数帯域の信号を合成する際に、その部分における出力レベルを調整して同じ出力となるようにして、周波数帯域の境部分の振幅の強さの精度を向上させている。

本発明によれば、レーダーシステムのアンテナおよびレーダー電波を受信するアンテナの測定位置をＧＰＳによって特定でき、前記レーダースペクトラムと関係付けておくことができるため、より正確な解析が可能になった。

（第１発明）
第１発明のレーダースペクトラム計測装置は、計測すべきレーダーシステムのアンテナから放射された電波を受信して、不要輻射を含めた広範囲な周波数帯域のスペクトラムを計測するものである。計測側のアンテナは、前記レーダーシステムから放射された不要輻射含むレーダー電波を受信する。周波数変換手段は、前記アンテナにより受信した所定帯域の電波を異なる複数の周波数帯域にダウンコンバートする。また、前記周波数変換手段は、測定すべき広範囲な周波数をカバーするように複数が並列に備えられている。トリガー信号作成手段は、たとえば、前記周波数変換手段の一つから前記不要輻射を含むレーダー電波の中の一つの周波数を検出し、前記周波数をトリガー信号とする。Ａ／Ｄ変換手段は、それぞれの周波数帯域をカバーする複数の周波数変換手段によって前記アンテナによって受信されたアナログ信号をデジタル信号に変換する。

前記複数のＡ／Ｄ変換手段によって変換されたそれぞれのデジタル信号は、複数のＤＳＰ（Digital Signal Proccesor−以下単にＤＳＰと記載する）によって所定帯域内のデジタル信号を周波数毎の振幅に変換されるとともに、前記トリガー信号によって複数のＤＳＰの同期が取られる。すなわち、前記ＤＳＰは、前記変換されたデジタル信号をそれぞれの帯域における周波数毎の強さに変換するとともに、それぞれの同期が取られている。前記複数のＤＳＰによって前記周波数毎の振幅の強さは、全帯域ＤＳＰ等の合成手段によって合成される。前記全帯域ＤＳＰ等の合成手段によって合成されたレーダースペクトラムは、レーダースペクトラム記憶手段によって記憶される。

計測すべきレーダーシステムのアンテナから放射された電波は、全帯域を複数の周波数変換手段、Ａ／Ｄ変換手段、ＤＳＰで並列的に計測し、全帯域ＤＳＰ等の合成手段で合成するため、計測時間を大幅に短縮することができる。前記並列に設けられた周波数変換手段、Ａ／Ｄ変換手段、およびＤＳＰと、全帯域ＤＳＰ等の合成手段の処理は、互いにトリガー信号によって同期が取られているため、リアルタイムで行なうことができる。前記並列に接続されている前記周波数変換手段、Ａ／Ｄ変換手段、ＤＳＰは、リアルタイムスペクトラムアナライザを構成する。

前記リアルタイムスペクトラムアナライザは、デジタル信号を高速フーリエ変換（ＦＦＴ）するが、前記フーリエ変換がフリーランの状態にあるため、パルス波のＦＦＴ（First Fourier Transformer ) 変換結果にバラツキが出てしまう。従来、市販のリアルタイムスペクトラムアナライザは、並列に多数接続した場合、レーダーパルス波のスペクトルを分析することができなかった。しかし、本発明は、前記ＦＦＴ変換を全て同期して行なうために正しい分析が可能になった。

また、市販のリアルタイムスペクトラムアナライザは、比較的大型であるため、多数の並列化に向いていなかった。本発明のリアルタイムスペクトラムアナライザは、ＦＦＴ変換のデータサイズを変えるためにプログラマブルＤＳＰとすることで、小型で分析ステップを可変できるようなゲートアレイとすることが可能になった。さらに、本発明は、前記ＤＳＰのトリガー信号をレーダーパルスに同期またはレーダーパルス信号から推定したタイミングで発生させるトリガー信号作成手段を設け、前記トリガー信号により、同期を取ることで、市販の装置で、迅速、かつ、正確な計測が可能になった。

（第２発明）
第２発明のレーダースペクトラム計測装置は、周波数帯域設定手段および出力レベル調整手段を備えている点で第１発明と異なっている。前記周波数帯域設定手段は、複数の周波数変換手段の帯域が少しずつ重なるような周波数帯域に設定することができる。前記出力レベル調整手段は、異なる複数の周波数変換手段によって異なる周波数帯域におけるデジタル信号の振幅の強さが異なる場合がある。本願発明は、前記周波数帯域の境部分で、少しずつ重なるような周波数帯域の信号を合成する際に、その部分における出力レベルを調整して同じ出力となるようにして、周波数帯域の境部分の振幅の強さの精度を向上させている。なお、第１発明および第２発明におけるＤＳＰおよび全帯域ＤＳＰは、プログラマブルＤＳＰとすることができる。

（第３発明）
第３発明のレーダースペクトラム記憶手段は、第１発明または第２発明のレーダーシステムのアンテナおよび前記レーダー電波を受信するアンテナからの計測位置が、たとえば、ＧＰＳによって記憶されている。前記レーダースペクトラム計測装置には、レーダーの放射および受信位置がデータとして記憶されているため、不要輻射を含めた広範囲な周波数帯域のスペクトラムを解析する際の精度を向上させることができた。

図１は本発明の第１実施例で、レーダーシステムから放射される電波を計測するレーダースペクトラム計測装置を説明するための図である。なお、図１における記号＊は、それぞれ線により接続されている。第１実施例におけるレーダースペクトラム計測装置は、測定すべきレーダーシステム１１と、前記レーダーシステム１１から放射する不要輻射を含む電波を受信する測定アンテナ１２と、少なくとも一つの高周波ダウンコンバータ１３１と、前記高周波ダウンコンバータ１３１の周波数をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換手段１４１と、前記Ａ／Ｄ変換手段１４１の周波数を振幅に変換（フーリエ変換）するプログラマブルＤＳＰ１５１とを備えている。

また、前記レーダースペクトラム計測装置は、前記高周波ダウンコンバータ、Ａ／Ｄ変換手段、プログラマブルＤＳＰからなるスペクトラムアナライザ１８１、１８２、１８ｎを複数備えている。トリガー信号作成手段１３は、前記高周波ダウンコンバータ１３１のある周波数、たとえば、中心周波数を検出して、この周波数をトリガー信号とする。前記プログラマブルＤＳＰ１５１、１５２、１５ｎは、前記トリガー信号によって同期をとってそれぞれの変換を開始し、周波数解析を行う。また、前記トリガー信号作成手段１３は、レーダーシステム１１から無線または有線によって制御することができる。さらに、前記トリガー信号作成手段１３は、高周波ダウンコンバータ１３１および／またはレーダーシステム１１によって制御されるようにすることができる。

前記プログラマブルＤＳＰ１５１、１５２、１５ｎにおいて得られたデジタル信号の振幅は、全帯域プログラマブルＤＳＰ１６によって、全帯域にわたった振幅の強さとして合成される。前記全帯域にわたった振幅の強さは、レーダースペクトラム記憶手段１７に記憶され、前記レーダーシステムの不要輻射を含む電波の伝播状態を解析することができる。前記レーダースペクトラム記憶手段１７に記憶されたデータは、トリガー信号による同期がとれているため、複数のスペクトラムアナライザ１８１、１８２、１８ｎによって得られた信号を合成しても、正確な解析が可能である。

図２は本発明の実施例で、レーダーシステムから放射される電波をほぼ全方位で計測する状態を説明するための図である。図２において、レーダーシステム１１は、たとえば、８箇所において、レーダースペクトラム計測装置が配置され、不要輻射を含む全帯域のレーダースペクトラムを計測することができる。前記レーダースペクトラム計測装置は、全帯域において、比較的短時間に計測ができるようになったため、全方位について計測しても、大きな時間的ずれがなく計測できる。

図３は本発明の第２実施例で、レーダーシステムから放射される電波を計測するレーダースペクトラム計測装置を説明するための図である。なお、図１と同様に、記号＊は、それぞれが線で接続されている。第２実施例におけるレーダースペクトラム計測装置は、各高周波ダウンコンバータ１３１、１３２、１３ｎのそれぞれに周波数設定手段１３１１、１３１２、１３ｎ１を備えている点、全帯域プログラマブルＤＳＰ１６に周波数重なり部出力調整手段１６１を備えている点、およびレーダースペクトラム記憶手段１７に位置設定手段１７１によって測定した際の位置が設定されるようになっている点で、第１実施例と異なっている。

前記周波数設定手段１３１１、１３２１、１３ｎ１は、高周波ダウンコンバータ１３１、１３２、１３ｎにおける周波数帯域を任意に設定できる。前記高周波ダウンコンバータ１３１、１３２、１３ｎは、前記設定する周波数の上下端部において、同じ周波数が互いに重なるように設定することができる。また、前記全帯域プログラマブルＤＳＰ１６は、各プログラマブルＤＳＰ１５１、１５２、１５ｎを合成する際に、前記周波数の重なり部を重ねた状態にする。前記周波数重なり部出力調整手段１６１は、前記全帯域プログラマブルＤＳＰ１６において、重なり部の出力を同じレベルに調整する。前記出力調整は、高周波ダウンコンバータ、Ａ／Ｄ変換手段、プログラマブルＤＳＰ等におけるそれぞれの誤差を無くすことができ、正確な計測結果を得ることができる。

前記レーダースペクトラムは、全方位において計測されるが、障害物により必ずしも計測できない場所がある場合がある。前記場所を避けた場合、前記測定位置は、レーダースペクトラムとともに、レーダースペクトラム記憶手段１７に記憶される。前記位置設定手段１７１は、たとえば、カーナビゲータに使用されるＧＰＳ（Global Positioning System ）を利用することができる。前記プログラマブルＤＳＰ、全帯域プログラマブルＤＳＰは、ＤＳＰとすることができる。また、全帯域プログラマブルＤＳＰは、前記各プログラマブルＤＳＰを合成する合成手段であってもよい。さらに、前記合成手段は、通常のパーソナルコンピュータとすることも可能である。

図４は本発明の実施例で、ＤＳＰを説明するためのブロック構成図である。図４において、ＤＳＰは、ＦＦＴ（First Fourier Transformer ) であり、前記トリガー信号作成手段１３によって作成されたトリガーで同期して制御する制御手段４１１と、演算用のプログラムが記憶されているＲＡＭ４１２と、前記ＲＡＭ４１２のプログラムに従って演算する演算手段４１４とから少なくとも構成されている。ＲＯＭまたはＲＡＭ４１３は、前記ＤＳＰ１５１、１５２、１５ｎに前記ＲＡＭ４１２の代わりに設けられる。前記ＤＳＰは、プログラマブルＤＳＰとすることができる。前記プログラマブルＤＳＰは、たとえば、プログラムを書き替える図示されていないＤＳＰ制御手段がそれぞれに設けられる。

以上、本発明の実施例を詳述したが、本発明は、前記実施例に限定されるものではない。そして、特許請求の範囲に記載された本発明を逸脱することがなければ、種々の設計変更を行うことが可能である。図１および図３において示されているブロックは、周知または公知の技術によって構成されるものである。

本発明の第１実施例で、レーダーシステムから放射される電波を計測するレーダースペクトラム計測装置を説明するための図である。（実施例１） 本発明の実施例で、レーダーシステムから放射される電波をほぼ全方位で計測する状態を説明するための図である。 本発明の第２実施例で、レーダーシステムから放射される電波を計測するレーダースペクトラム計測装置を説明するための図である。（実施例２） 本発明の実施例で、ＤＳＰを説明するためのブロック構成図である。

符号の説明

１１・・・レーダーシステム
１２・・・測定アンテナ
１３・・・トリガー信号作成手段
１３１、１３２、１３ｎ・・・高周波ダウンコンバータ
１３１１、１３２１、１３ｎ１・・・周波数設定手段
１４１、１４２、１４ｎ・・・Ａ／Ｄ変換手段
１５１、１５２、１５ｎ・・・プログラマブルＤＳＰ
１６・・・全帯域プログラマブルＤＳＰ
１６１・・・周波数重なり部出力調整手段
１７・・・レーダースペクトラム記憶手段
１７１・・・位置設定手段
１８１、１８２、１８ｎ、３１１、３１２、３１ｎ・・・スペクトラムアナライザ
４１１・・・制御手段
４１２・・・ＲＡＭ
４１３・・・ＲＯＭまたはＲＡＭ
４１４・・・演算手段

Claims (3)

1. レーダーシステムのアンテナから放射された電波を受信して、不要輻射を含めた広範囲な周波数帯域のスペクトラムを計測するレーダースペクトラム計測装置において、
   不要輻射を含むレーダー電波を受信するアンテナと、
   前記アンテナにより受信した不要輻射を含むレーダー電波を異なる周波数帯域に変換する複数の周波数変換手段と、
   前記周波数変換手段の一つから前記不要輻射を含むレーダー電波の中の一つの周波数を検出し、前記周波数をトリガー信号にするトリガー信号作成手段と、
   前記複数の周波数変換手段によって変換された異なる周波数帯域のアナログ信号をデジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換手段と、
   前記複数のＡ／Ｄ変換手段によって変換されたそれぞれのデジタル信号を周波数毎の振幅に変換するとともに、前記トリガー信号作成手段によって作成されたトリガー信号によって同期が取られている複数のＤＳＰと、
   前記複数のＤＳＰによって周波数毎の振幅に変換された結果を全周波数帯域に合成する合成手段と、
   前記合成手段によって合成されたレーダースペクトラムを記憶するレーダースペクトラム記憶手段と、
   から少なくとも構成されていることを特徴とするレーダースペクトラム計測装置。
2. レーダーシステムのアンテナから放射された電波を受信して、不要輻射を含めた広範囲な周波数帯域のスペクトラムを計測するレーダースペクトラム計測装置において、
   不要輻射を含むレーダー電波を受信するアンテナと、
   前記アンテナにより受信した不要輻射を含むレーダー電波を異なる周波数帯域に変換する複数の周波数変換手段と、
   前記周波数変換手段の一つから前記不要輻射を含むレーダー電波の中の一つの周波数を検出し、前記周波数をトリガー信号にするトリガー信号作成手段と、
   前記複数の周波数変換手段のそれぞれの帯域が少しずつ重なるような周波数帯域に設定する周波数帯域設定手段と、
   前記複数の周波数変換手段によって変換された異なる周波数帯域のアナログ信号をデジタル信号に変換する複数のＡ／Ｄ変換手段と、
   前記複数のＡ／Ｄ変換手段によって変換されたそれぞれのデジタル信号を周波数毎の振幅に変換するとともに、前記トリガー信号作成手段によって作成されたトリガー信号によって同期が取られている複数のＤＳＰと、
   前記複数のＤＳＰによって周波数毎の振幅に変換された結果を全周波数帯域に合成する合成手段と、
   前記合成された周波数の重なる部分の出力レベルを同じ出力に調整する出力レベル調整手段と、
   前記合成手段によって合成されたレーダースペクトラムを記憶するレーダースペクトラム記憶手段と、
   から少なくとも構成されていることを特徴とするレーダースペクトラム計測装置。
3. 前記レーダースペクトラム記憶手段には、レーダーシステムのアンテナおよび前記レーダー電波を受信するアンテナの計測位置が記憶されていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載されたレーダースペクトラム計測装置。

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