JP2008003078A - Transmission signal generator and radar transmission device using the same - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a transmission signal generator that suppresses a spurious component and makes the signal level of center frequency maximum. <P>SOLUTION: A transmission signal generator 10 has a window function calculator 31 for generating a window function that makes all frequencies on its outside without a center frequency of an input signal and its adjacent frequencies zero and makes the signal to output S/N of the center frequency maximum, and a transmission signal generator 32 for generating a transmission signal whose amplitude is modulated in a shape of an envelope curve based on the window function generated by the window function calculator 31. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、送信信号を発生する送信信号発生器及びそれを用いたレーダ送信装置に関する。   The present invention relates to a transmission signal generator that generates a transmission signal and a radar transmission device using the transmission signal generator.

近年、電波の利用が増大する中にあって、他機器との間で効率的に周波数を利用するために、レーダの狭帯域化を行うことが強く求められている。   In recent years, with the use of radio waves increasing, it is strongly required to narrow the radar band in order to efficiently use frequencies with other devices.

それと同時に、レーダのスプリアス成分を可能な限り抑制することも国際的な課題となっている。このように、レーダの狭帯域化やスプリアス成分低減のための技術を開発することによって、より狭い周波数帯域幅でレーダが運用できるようになれば、周波数資源の逼迫解消に貢献できる。   At the same time, suppressing the spurious component of the radar as much as possible is an international issue. As described above, if the radar can be operated with a narrower frequency bandwidth by developing a technology for narrowing the bandwidth of the radar and reducing the spurious component, it is possible to contribute to eliminating the tightness of the frequency resources.

これらの課題に対する解決策の一つとして、低電力のパルス圧縮レーダの実用化が挙げられる。   One solution to these problems is the practical application of low-power pulse compression radar.

特許文献1には、パルス圧縮方式を採用したレーダ信号処理装置が示されている。このレーダ信号処理装置は、チャープ信号(線形FM変調信号)を送信信号として相対的に移動する移動目標に向けて送信し、移動目標によって反射された反射信号を受信信号として受信後、その受信信号から目標の移動に起因するドップラ成分を抽出し、この抽出されたドップラ成分に基づき移動する目標を検出する。   Patent Document 1 discloses a radar signal processing apparatus that employs a pulse compression method. This radar signal processing apparatus transmits a chirp signal (linear FM modulation signal) as a transmission signal toward a moving target that moves relatively, receives the reflected signal reflected by the moving target as a received signal, and then receives the received signal. The Doppler component resulting from the movement of the target is extracted, and the moving target is detected based on the extracted Doppler component.

このようなパルス圧縮方式は、長パルス内を変調した信号で送信し、受信後にパルス内変調信号に適合するパルス圧縮フィルタを介してS/N比(Signal to Noise Ratio:以降、SNR)が改善された短パルス信号を得るものであり、探知距離の延伸、高い距離分解能の実現、干渉・妨害波抑圧に有効などの利点から多くのレーダに適用されている。
特開平4−357485号公報
In such a pulse compression method, a signal modulated in a long pulse is transmitted, and after reception, the S / N ratio (Signal to Noise Ratio: hereinafter, SNR) is improved through a pulse compression filter suitable for the modulated signal in the pulse. It is applied to many radars because of its advantages such as extending the detection distance, realizing high distance resolution, and effective in suppressing interference / jamming waves.
JP-A-4-357485

上記のパルス圧縮型レーダ装置においては、送信信号としてチャープ信号や位相符号変調信号などが用いられているが、これらの信号は、パルス圧縮後のサイドローブが低い反面、スペクトルが広く、かつスプリアス成分も多い。   In the above pulse compression radar apparatus, a chirp signal, a phase code modulation signal, or the like is used as a transmission signal. These signals have low side lobes after pulse compression, but have a wide spectrum and spurious components. There are also many.

スプリアス成分を低減するために、送信信号の波形のエッジ部分をテーパ処理することが検討されているが、スプリアス成分を抑制すればするほど、レンジ分解能などレーダの基本特性を損なわれ、信号レベルが低下してしまう。   In order to reduce the spurious component, it has been studied to taper the edge portion of the waveform of the transmission signal. However, as the spurious component is suppressed, the fundamental characteristics of the radar such as range resolution are impaired, and the signal level is reduced. It will decline.

このようなトレードオフの関係は完全には解消できないものの、実現すべきスプリアスレベルに対して信号レベルを維持しつつ達成可能な狭帯域化の限界を示すことは可能であると思われる。しかし、それを示した従来手法はなく、実現可能な性能限界が不明な状態であった。   Although such a trade-off relationship cannot be completely eliminated, it seems possible to show the limit of narrowing that can be achieved while maintaining the signal level with respect to the spurious level to be realized. However, there is no conventional method that shows this, and the performance limit that can be realized is unknown.

本発明の課題は、送信信号のスプリアス成分を抑制できるとともに、当該送信信号の中心周波数の信号レベルを最大とするような送信信号発生器及びそれを用いたレーダ送信装置を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a transmission signal generator capable of suppressing spurious components of a transmission signal and maximizing the signal level of the center frequency of the transmission signal, and a radar transmitter using the transmission signal generator.

上記課題を解決するために、本発明の送信信号発生器は、入力信号に対して、中心周波数およびその近傍の一部周波数を除いて、その外側の全ての周波数をゼロとし、同時に当該中心周波数に対するSNRを最大とするような窓関数を生成する窓関数演算部と、窓関数演算部で生成された窓関数に基づいて振幅変調を加えた送信信号を発生する送信信号発生部とを備えたことを特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problem, the transmission signal generator of the present invention sets the frequency outside the center of the input signal to zero except for the center frequency and some frequencies in the vicinity thereof, and at the same time, the center frequency. A window function calculation unit that generates a window function that maximizes the SNR with respect to and a transmission signal generation unit that generates a transmission signal that is amplitude-modulated based on the window function generated by the window function calculation unit It is characterized by that.

本発明の送信信号発生器によれば、中心周波数およびその近傍の一部周波数を除いて、その外側の全ての周波数をゼロとし、同時に中心周波数に対する出力S/Nを最大とするような窓関数に基づいて振幅変調を加えた送信信号を発生するので、スプリアス成分を抑制するとともに、中心周波数の信号レベルを最大とすることができる。したがって、この送信信号発生器をレータシステムの送信装置に適用すれば、レーダの狭帯域化を実現することができる。   According to the transmission signal generator of the present invention, the window function is such that all the frequencies outside the center frequency and a part of the frequency in the vicinity thereof are set to zero and the output S / N with respect to the center frequency is maximized at the same time. Since a transmission signal with amplitude modulation is generated based on the above, spurious components can be suppressed and the signal level of the center frequency can be maximized. Therefore, if this transmission signal generator is applied to a transmitter of a lator system, it is possible to realize a narrow band of radar.

以下、本発明の実施形態に係る送信信号発生器を、図面を参照しながら詳細に説明する。   Hereinafter, a transmission signal generator according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

図1は、本発明の実施形態に係る送信信号発生器が適用されるレーダ装置の概要を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram showing an outline of a radar apparatus to which a transmission signal generator according to an embodiment of the present invention is applied.

このレーダ装置は、送信信号発生器10、D/A変換部11、ローカル発振器12、送信側ミキサ13、送信信号増幅器14、サーキュレータ15、空中線16、受信信号増幅器17、受信側ミキサ18、A/D変換部19、パルス圧縮処理部20、周波数分析処理部21および目標検出処理部22から構成されている。   The radar apparatus includes a transmission signal generator 10, a D / A conversion unit 11, a local oscillator 12, a transmission side mixer 13, a transmission signal amplifier 14, a circulator 15, an antenna 16, a reception signal amplifier 17, a reception side mixer 18, and an A / A. It comprises a D conversion unit 19, a pulse compression processing unit 20, a frequency analysis processing unit 21, and a target detection processing unit 22.

送信信号発生器10は、デジタル信号(パルス信号)としての送信信号を生成し、D/A変換部11に送る。D/A変換部11は、送信信号発生器10からの送信信号をアナログ信号に変換して送信側ミキサ13に送る。ローカル発振器12は、ローカル周波数を有するローカル信号を生成し、送信側ミキサ13および受信側ミキサ18に送る。送信側ミキサ13は、D/A変換部11からの送信信号とローカル発振器12からのローカル信号とを混合することにより送信信号を高周波信号に変換し、送信信号増幅器14に送る。   The transmission signal generator 10 generates a transmission signal as a digital signal (pulse signal) and sends it to the D / A converter 11. The D / A converter 11 converts the transmission signal from the transmission signal generator 10 into an analog signal and sends it to the transmission side mixer 13. The local oscillator 12 generates a local signal having a local frequency and sends it to the transmission side mixer 13 and the reception side mixer 18. The transmission-side mixer 13 converts the transmission signal into a high-frequency signal by mixing the transmission signal from the D / A converter 11 and the local signal from the local oscillator 12, and sends it to the transmission signal amplifier 14.

送信信号増幅器14は、送信側ミキサ13からの高周波信号を所定の信号レベルまで増幅し、サーキュレータ15に送る。サーキュレータ15は、送信信号増幅器14からの高周波信号を空中線16に出力するか、空中線16からの受信信号を受信信号増幅器17に出力するかを切り替える。   The transmission signal amplifier 14 amplifies the high frequency signal from the transmission side mixer 13 to a predetermined signal level, and sends it to the circulator 15. The circulator 15 switches between outputting the high-frequency signal from the transmission signal amplifier 14 to the antenna 16 or outputting the reception signal from the antenna 16 to the reception signal amplifier 17.

空中線16は、例えばアレイアンテナ等から構成されており、送信信号増幅器14からサーキュレータ15を介して送られてくる高周波信号を目標に向けて送信するとともに、目標からの反射波を受信し、受信信号としてサーキュレータ15へ送る。   The antenna 16 is composed of, for example, an array antenna or the like. The antenna 16 transmits a high-frequency signal transmitted from the transmission signal amplifier 14 via the circulator 15 toward the target, receives a reflected wave from the target, and receives a received signal. To the circulator 15.

受信信号増幅器17は、空中線16からサーキュレータ15を介して送られてくる受信信号を低雑音で増幅し、受信側ミキサ18に送る。受信側ミキサ18は、受信信号増幅器17からの受信信号とローカル発振器12からのローカル信号とを混合することにより受信信号を中間周波信号(IF信号)に変換し、A/D変換部19に送る。A/D変換部19は、受信側ミキサ18からのIF信号をデジタル信号に変換し、パルス圧縮処理部20に送る。   The reception signal amplifier 17 amplifies the reception signal sent from the antenna 16 via the circulator 15 with low noise, and sends it to the reception side mixer 18. The reception-side mixer 18 converts the reception signal from the reception signal amplifier 17 and the local signal from the local oscillator 12 to convert the reception signal into an intermediate frequency signal (IF signal) and sends it to the A / D conversion unit 19. . The A / D conversion unit 19 converts the IF signal from the reception-side mixer 18 into a digital signal and sends the digital signal to the pulse compression processing unit 20.

周波数分析処理部21は、パルス圧縮処理部20で圧縮処理された信号をフーリエ変換することにより、時間領域のデータを周波数領域のデータに変換する。そして、目標の相対速度を検出するために受信信号を目標の速度成分であるドップラ成分に分解する。目標検出処理部22は、周波数分析処理部21からのドップラ成分を抽出することにより、移動目標を抽出する。   The frequency analysis processing unit 21 converts time domain data into frequency domain data by performing Fourier transform on the signal compressed by the pulse compression processing unit 20. Then, in order to detect the target relative speed, the received signal is decomposed into a Doppler component which is a target speed component. The target detection processing unit 22 extracts the movement target by extracting the Doppler component from the frequency analysis processing unit 21.

次に、本実施形態に係る送信信号発生器10の詳細を説明する。   Next, details of the transmission signal generator 10 according to the present embodiment will be described.

図2は、送信信号発生器10の詳細な構成を示すブロック図である。送信信号発生器10は、窓関数演算部31と送信信号発生部32とから構成されている。   FIG. 2 is a block diagram showing a detailed configuration of the transmission signal generator 10. The transmission signal generator 10 includes a window function calculation unit 31 and a transmission signal generation unit 32.

窓関数演算部31は、入力信号(位相変調された矩形状パルス)に対して、中心周波数およびその近傍の一部周波数を除いて、その外側の全ての周波数をゼロとし、同時に当該中心周波数に対するSNRを最大とするような窓関数Hを生成し、生成した窓関数Hを送信信号発生部32に送る。窓関数演算部31の詳細は後述する。   The window function calculation unit 31 sets the frequency outside the center of the input signal (phase-modulated rectangular pulse) to zero except for the center frequency and a part of the frequency in the vicinity thereof, and at the same time with respect to the center frequency. A window function H that maximizes the SNR is generated, and the generated window function H is sent to the transmission signal generator 32. Details of the window function calculation unit 31 will be described later.

送信信号発生部32は、窓関数演算部31から送られてきた窓関数Hによって、入力信号の振幅を変調した送信信号を生成する。   The transmission signal generator 32 generates a transmission signal in which the amplitude of the input signal is modulated by the window function H sent from the window function calculator 31.

以下、窓関数演算部31における窓関数Hの導出を中心に、送信信号の生成方法を説明する。   Hereinafter, a method for generating a transmission signal will be described focusing on derivation of the window function H in the window function calculation unit 31.

<スプリアスフリーとなる送信信号形成原理>
以下に、スプリアスフリーという拘束条件の下で最小のフィルタ損失を理論的に実現する窓関数Hの算出方法を示す。
<Principle of transmission signal formation to be spurious free>
Hereinafter, a calculation method of the window function H that theoretically realizes the minimum filter loss under the constraint condition of spurious free will be described.

まず、送信パルスをサンプリングしたデータに相当する重みベクトルWを

Figure 2008003078
First, the weight vector W corresponding to the data obtained by sampling the transmission pulse is
Figure 2008003078

と書くことにする。 I will write.

ここで、添え字“Nf”は、ある開口時間に対する送信パルスの全サンプル数を表す。 Here, the subscript “N f ” represents the total number of samples of the transmission pulse for a certain opening time.

そして、このデータに対する周波数スペクトルを、周波数軸上の各周波数(離散的サンプル点)における出力を要素とするスペクトルパターンのベクトルyとして、

Figure 2008003078
Then, the frequency spectrum for this data is set as a vector y of a spectrum pattern having the output at each frequency (discrete sample point) on the frequency axis as an element,
Figure 2008003078

と書くことにする。 I will write.

このとき、重みベクトルWと周波数ベクトルyとの間には、

Figure 2008003078
At this time, between the weight vector W and the frequency vector y,
Figure 2008003078

の関係が成り立つ。ここで、”Q”は高速フーリエ変換行列(FFT行列)を表し、n,k=1,2,...,Nfである。なお、上で定義した“Nf”は、FFTのポイント数をも表す。また、式(3)の添え字“T”は転置を表す。 The relationship holds. Here, “Q” represents a fast Fourier transform matrix (FFT matrix), and n, k = 1, 2,..., N f . Note that “N f ” defined above also represents the number of FFT points. In addition, the subscript “T” in Expression (3) represents transposition.

式(4)から、逆高速フーリエ変換行列(IFFT行列)を

Figure 2008003078
From equation (4), the inverse fast Fourier transform matrix (IFFT matrix) is
Figure 2008003078

のように算出できる。ここで、“*”は複素共役を表す。 It can be calculated as follows. Here, “*” represents a complex conjugate.

なお、式(3)で算出したスペクトルパターンと入力パルスのスペクトルパターンとを畳み込んだ結果が観測されるスペクトルパターンとなる。   It should be noted that the spectral pattern obtained by convolving the spectral pattern calculated by Equation (3) with the spectral pattern of the input pulse is observed.

ここで、レンジ分解能など所定の基本性能を満足できる送信パルス幅を有効データとし、それが図3に示すように重みベクトルWの中央領域に存在するものとする。   Here, it is assumed that a transmission pulse width that satisfies a predetermined basic performance such as range resolution is effective data and exists in the central region of the weight vector W as shown in FIG.

このとき、スプリアス周波数領域からの出力をゼロとし、かつ中心周波数のSNRを最大とする重みベクトルWmは、

Figure 2008003078
At this time, the weight vector W m that makes the output from the spurious frequency domain zero and maximizes the SNR of the center frequency is
Figure 2008003078

と書くことができる。ここで、“S”は中心周波数を表すステアリングベクトルである。 Can be written. Here, “S” is a steering vector representing the center frequency.

従って、このステアリングベクトルSを除いた開口面重みである窓関数H(定数項を除く)は、

Figure 2008003078
Accordingly, the window function H (excluding the constant term) that is the weight of the aperture surface excluding the steering vector S is
Figure 2008003078

と表される。 It is expressed.

参考のため、以下に、式(7)〜(9)の導出過程を詳述する。   For reference, the derivation process of equations (7) to (9) will be described in detail below.

(1)スプリアスフリーとなるフィルタ形成原理
まず、図3に示したように、有効データの外側のデータをゼロとした場合、重みベクトルは、

Figure 2008003078
(1) Filter formation principle to be spurious free First, as shown in FIG. 3, when the data outside the effective data is set to zero, the weight vector is
Figure 2008003078

と書かれる。さらに、中心周波数である周波数フィルタのメインローブから±Nxまでの周波数サンプル点における出力のみを許容し、他の周波数サンプル点における出力をサイドローブとしてゼロとした周波数ベクトルは、

Figure 2008003078
It is written. Furthermore, the frequency vector that allows only the output at the frequency sample points from the main lobe of the frequency filter, which is the center frequency, to ± N x and sets the output at the other frequency sample points to zero as the side lobe is
Figure 2008003078

と書かれる。ここで、Kは中心周波数である周波数フィルタ番号である。 It is written. Here, K is a frequency filter number which is a center frequency.

このとき、重みベクトルWsと周波数ベクトルymとの間には、

Figure 2008003078
At this time, between the weight vector W s and the frequency vector y m is
Figure 2008003078

の関係が成り立つ。 The relationship holds.

上述したように、この周波数ベクトルymは、メインローブ近傍以外のすべてのサイドローブが0となるスペクトルパターンを示すものであるので、式(3)において、y=ymとした式

Figure 2008003078
As described above, the frequency vector y m, since illustrates a spectral pattern that all side lobes other than the main lobe near becomes 0, in equation (3), and a y = y m Formula
Figure 2008003078

を満たす重みベクトルW=Wmが目的とする重みベクトルとなる。式(12)を式(14)に対する拘束条件と見なすと、

Figure 2008003078
The weight vector W = W m satisfying the above becomes the target weight vector. Considering equation (12) as a constraint on equation (14),
Figure 2008003078

が得られる。これより、求めるべき重みベクトルWm

Figure 2008003078
Is obtained. From this, the weight vector W m to be obtained is
Figure 2008003078

と書くことができる。 Can be written.

(2)フィルタ出力最大化の原理
SNRとは、出力信号の中に含まれるノイズの割合を示す数値(単位:dB)であり、いまの場合、

Figure 2008003078
(2) Principle of filter output maximization SNR is a numerical value (unit: dB) indicating the ratio of noise contained in the output signal.
Figure 2008003078

と表される。“S”は、周波数フィルタの中心周波数に相当する入力信号のサンプル値系列を表すベクトルであり、

Figure 2008003078
It is expressed. “S” is a vector representing a sample value sequence of the input signal corresponding to the center frequency of the frequency filter,
Figure 2008003078

と書かれる。 It is written.

上記の拘束条件(サイドローブフリー条件)の下で、式(17)で表されるSNRを最大とする重みベクトルWmを求めるために、恒等式

Figure 2008003078
In order to obtain the weight vector W m that maximizes the SNR expressed by the equation (17) under the above constraint condition (side lobe-free condition), the identity equation
Figure 2008003078

を導入する。 Is introduced.

これより、

Figure 2008003078
Than this,
Figure 2008003078

を得る。 Get.

式(22)を用いると、式(16)は、

Figure 2008003078
Using equation (22), equation (16) becomes
Figure 2008003078

のように変形することができる。このとき、式(17)の分母(ノイズ出力)は、

Figure 2008003078
It can be deformed as follows. At this time, the denominator (noise output) of Equation (17) is
Figure 2008003078

のように変形される。同様に、式(17)の分子(信号出力)は、

Figure 2008003078
It is transformed as follows. Similarly, the numerator (signal output) of equation (17) is
Figure 2008003078

のように変形することができる。 It can be deformed as follows.

ここで、再定義された以下のベクトル

Figure 2008003078
Where the redefined vector
Figure 2008003078

と、任意のベクトルF,Gに対するSchwartzの不等式

Figure 2008003078
And Schwartz's inequality for arbitrary vectors F and G
Figure 2008003078

を式(17)に対して適用すると、式(17)は以下のように変形される:

Figure 2008003078
Is applied to equation (17), equation (17) is transformed as follows:
Figure 2008003078

SNRが最大となるのは式(31)において等号が成立するときであり、そのための条件は、

Figure 2008003078
The SNR is maximized when the equal sign is established in the equation (31).
Figure 2008003078

として与えられる。ここで、αは定数である。 As given. Here, α is a constant.

(3)サイドローブフリー・フィルタ係数の導出結果
式(32)に式(29)を代入することにより、

Figure 2008003078
(3) Derivation results of sidelobe-free filter coefficients By substituting equation (29) into equation (32),
Figure 2008003078

を得る。式(33)を式(16)に代入すれば、求めるべき重みベクトルWmは、

Figure 2008003078
Get. Substituting equation (33) into equation (16), the weight vector W m to be obtained is
Figure 2008003078

として得られる。 As obtained.

このようにして得られた窓関数Hは、初期設定した有効データ数にほぼ相当するフィルタ帯域幅を持ち、サイドローブフリー条件の下でSNRを最大とする重み行列である。また、以上の計算過程から明らかなように、上記の計算は収束演算によらず直接算出可能である。   The window function H obtained in this way is a weight matrix having a filter bandwidth substantially corresponding to the initially set number of valid data and maximizing the SNR under the sidelobe-free condition. Further, as apparent from the above calculation process, the above calculation can be directly calculated regardless of the convergence calculation.

このようにして得られた窓関数Hを用いれば、入力信号から、中心周波数のSNRを最大にしつつ、スプリアス成分を抑制した送信信号を得ることが可能となる。つまり、本発明の送信信号発生器10によれば、中心周波数の信号損失を最小としたことで信号レベルが確保できると共に、周波数帯域が狭帯域化されるという効果が得られる。   By using the window function H obtained in this way, it becomes possible to obtain a transmission signal in which the spurious component is suppressed while maximizing the SNR of the center frequency from the input signal. That is, according to the transmission signal generator 10 of the present invention, the signal level can be secured by minimizing the signal loss at the center frequency, and the frequency band can be narrowed.

上記の例では、所定の中心周波数を持つ全データ数Nfの入力信号の波形を原波形とし、当該原波形をステアリングベクトルSとして設定した上で窓関数Hを適用することで、送信信号に相当する重みベクトルWを生成したわけだが、上記の手順で予め算出した窓関数を記憶部(図示せず)に記憶させておくことも可能である。 In the above example, the waveform of the input signal of the total number of data N f having a predetermined center frequency is set as the original waveform, and the original waveform is set as the steering vector S, and then the window function H is applied to the transmission signal. Although the corresponding weight vector W is generated, the window function calculated in advance by the above procedure can be stored in a storage unit (not shown).

また、一定周波数の信号を原波形として使用することも可能であるし、チャープ信号などのような周波数変調を施された波形を原波形として使用することもできる。さらに、このように窓関数によって振幅変調された波形をパルス毎に位相変調した複数のパルス列を連続的もしくは間欠的に送信することも可能である。   It is also possible to use a signal having a constant frequency as an original waveform, and it is also possible to use a waveform subjected to frequency modulation such as a chirp signal as an original waveform. Furthermore, it is also possible to transmit a plurality of pulse trains obtained by phase-modulating the waveform amplitude-modulated by the window function in this manner for each pulse continuously or intermittently.

このように、本実施形態の送信信号発生器10は、入力信号の中心周波数およびその近傍の一部周波数を除いて、その外側の全ての周波数をゼロにすると共に、中心周波数に対する出力SNRを最大とする窓関数を算出する窓関数演算部31と、この算出された窓関数に基づいて、入力信号の振幅を包絡線形状に変調させた送信信号を発生する送信信号発生部32とを備えた。   As described above, the transmission signal generator 10 according to the present embodiment sets all the frequencies outside the center signal to zero except for the center frequency of the input signal and some nearby frequencies, and maximizes the output SNR with respect to the center frequency. And a transmission signal generation unit 32 that generates a transmission signal obtained by modulating the amplitude of the input signal into an envelope shape based on the calculated window function. .

このため、スプリアス成分を抑制すると共に、中心周波数の信号レベルを最大とした送信信号を発生することができる。   Therefore, it is possible to generate a transmission signal that suppresses spurious components and maximizes the signal level of the center frequency.

また、送信信号を直接発生することが困難な場合には、送信信号発生器10の送信信号をより高い周波数に周波数変換することで、必要な中心周波数へ変換することも可能である。このような周波数変換を可能とするレーダ送信装置の構成を図4に示す。図4は、上記実施形態に係る送信信号発生器を適用したレーダ送信装置の構成を示すブロック図である。   If it is difficult to directly generate a transmission signal, the transmission signal of the transmission signal generator 10 can be converted to a required center frequency by frequency conversion to a higher frequency. FIG. 4 shows the configuration of a radar transmitter that enables such frequency conversion. FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of a radar transmission apparatus to which the transmission signal generator according to the embodiment is applied.

レーダ送信装置40は、図1に示す送信信号発生器10としての中間周波数信号(IF信号)発生器10aと、ローカル信号を発生するローカル信号発生器31と、周波数変換器33と、高周波数信号送信器35とを有する。周波数変換器33は、IF信号発生器10aの出力信号をローカル信号により出力信号の周波数よりも高い周波数信号に周波数変換(アップコンバート)し、高周波数信号送信器35は、周波数変換器33で周波数変換された周波数信号を送信する。   The radar transmitter 40 includes an intermediate frequency signal (IF signal) generator 10a as the transmission signal generator 10 shown in FIG. 1, a local signal generator 31 that generates a local signal, a frequency converter 33, and a high frequency signal. And a transmitter 35. The frequency converter 33 frequency-converts (up-converts) the output signal of the IF signal generator 10a to a frequency signal higher than the frequency of the output signal by a local signal, and the high-frequency signal transmitter 35 uses the frequency converter 33 to change the frequency. The converted frequency signal is transmitted.

レーダ送信装置40は、上記実施形態に係る送信信号発生器10aを適用したことによって、入力信号の中心周波数およびその近傍の一部周波数を除いて、その外側の全ての周波数をゼロとすると共に、中心周波数に対する出力SNRを最大とする窓関数に基づいて入力信号の振幅を変調させた送信信号を発生するので、スプリアス成分を抑制するとともに、中心周波数の信号レベルを最大とすることができる。このようなレーダ送信装置は、レーダシステムの送信装置などに適用することができる。   By applying the transmission signal generator 10a according to the above embodiment, the radar transmitter 40 sets all the frequencies outside the center signal to zero except for the center frequency of the input signal and a part of the frequency in the vicinity thereof, Since a transmission signal in which the amplitude of the input signal is modulated based on a window function that maximizes the output SNR with respect to the center frequency is generated, spurious components can be suppressed and the signal level of the center frequency can be maximized. Such a radar transmitter can be applied to a transmitter of a radar system.

産業上の利用分野Industrial application fields

本発明は、レーダシステムの送信装置などにおいて送信信号を発生する送信信号発生器に利用することができる。   The present invention can be used for a transmission signal generator that generates a transmission signal in a transmission device of a radar system.

本発明の実施形態に係る送信信号発生器が適用されるレーダ装置の概要を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the outline | summary of the radar apparatus with which the transmission signal generator which concerns on embodiment of this invention is applied. 上記実施形態に係る送信信号発生器の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the transmission signal generator which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る送信信号発生器における有効データ数を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the number of effective data in the transmission signal generator which concerns on the said embodiment. 上記実施形態に係る送信信号発生器を有するレーダ送信装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radar transmitter which has the transmission signal generator which concerns on the said embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

10 送信信号発生器
31 窓関数演算部
32 送信信号発生部
10 Transmission Signal Generator 31 Window Function Calculation Unit 32 Transmission Signal Generation Unit

Claims (8)

入力信号の中心周波数およびその近傍の一部周波数を除いて、その外側の全ての周波数をゼロとすると共に、前記中心周波数に対する出力S/N比を最大とする窓関数を生成する窓関数演算部と、
前記窓関数演算部で生成された窓関数に基づいて、前記入力信号の振幅を変調した送信信号を発生する送信信号発生部と、
を備えた送信信号発生器。
Except for the center frequency of the input signal and a part of the frequency in the vicinity thereof, all the frequencies outside the input signal are set to zero, and a window function calculation unit that generates a window function that maximizes the output S / N ratio with respect to the center frequency When,
A transmission signal generator that generates a transmission signal obtained by modulating the amplitude of the input signal based on the window function generated by the window function calculator;
A transmission signal generator comprising:
前記入力信号は、前記中心周波数と同一の周波数の無変調パルス信号であることを特徴とする請求項1記載の送信信号発生器。   2. The transmission signal generator according to claim 1, wherein the input signal is an unmodulated pulse signal having the same frequency as the center frequency. 前記送信信号発生部は、前記振幅変調されたパルス信号に対して、パルス毎に位相変調を加えた複数のパルス列を前記送信信号として生成することを特徴とする請求項2記載の送信信号発生器。   3. The transmission signal generator according to claim 2, wherein the transmission signal generation unit generates a plurality of pulse trains obtained by applying phase modulation for each pulse to the amplitude-modulated pulse signal as the transmission signal. . 前記入力信号は、前記中心周波数を含む周波数変調されたパルス信号であることを特徴とする請求項1記載の送信信号発生器。   The transmission signal generator according to claim 1, wherein the input signal is a frequency-modulated pulse signal including the center frequency. 前記周波数変調は、チャープ信号による変調であることを特徴とする請求項4記載の送信信号発生器。   5. The transmission signal generator according to claim 4, wherein the frequency modulation is modulation with a chirp signal. 前記窓関数演算部は、前記窓関数の算出に際し、周波数空間上でゼロ出力とすべきスプリアス周波数の成分を形成する行または列要素をすべてゼロとした変換行列を1回以上乗算して行われることを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項記載の送信信号発生器。   The window function calculation unit performs the calculation of the window function by multiplying at least once a transformation matrix in which all the row or column elements forming the spurious frequency components to be zero output in the frequency space are zero. The transmission signal generator according to any one of claims 1 to 5, wherein the transmission signal generator is provided. 前記変換行列は、FFT行列であることを特徴とする請求項6記載の送信信号発生器。   The transmission signal generator according to claim 6, wherein the transformation matrix is an FFT matrix. 請求項1乃至請求項7記載の送信信号発生器と、
前記送信信号発生器の出力信号をローカル信号により前記出力信号の周波数よりも高い周波数信号に周波数変換する周波数変換部と、
前記周波数変換部で周波数変換された高周波数信号を送信する信号送信部と、
を備えたことを特徴とするレーダ送信装置。
Transmission signal generator according to claim 1 to 7,
A frequency converter that converts the output signal of the transmission signal generator to a frequency signal higher than the frequency of the output signal by a local signal;
A signal transmission unit for transmitting a high-frequency signal frequency-converted by the frequency conversion unit;
A radar transmitter characterized by comprising:
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013130527A (en) * 2011-12-22 2013-07-04 Mitsubishi Electric Corp Rader system
JP2013234943A (en) * 2012-05-10 2013-11-21 Mitsubishi Electric Corp Pulse compression apparatus
JP2015163870A (en) * 2014-01-30 2015-09-10 インフィネオン テクノロジーズ アーゲーInfineon Technologies Ag Method, device, and system for processing radar signal

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2538777C1 (en) * 2013-08-07 2015-01-10 Открытое акционерное общество "Федеральный научно-производственный центр "Нижегородский научно-исследовательский институт радиотехники" Transmitting system for pulsed radar station with phased antenna array

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002181921A (en) * 2000-12-14 2002-06-26 Toshiba Corp Method and apparatus for generation of pulse data, method and apparatus for generation of shape data, as well as apparatus for generation of transmission pulse signal
JP2005128011A (en) * 2003-09-30 2005-05-19 Toshiba Corp Pulse compression processor
JP2005257435A (en) * 2004-03-11 2005-09-22 Toshiba Corp Weight function generation method, reference signal generation method, transmission signal generation apparatus, signal processor, and antenna device
JP2006284241A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Toshiba Corp Filter apparatus

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002181921A (en) * 2000-12-14 2002-06-26 Toshiba Corp Method and apparatus for generation of pulse data, method and apparatus for generation of shape data, as well as apparatus for generation of transmission pulse signal
JP2005128011A (en) * 2003-09-30 2005-05-19 Toshiba Corp Pulse compression processor
JP2005257435A (en) * 2004-03-11 2005-09-22 Toshiba Corp Weight function generation method, reference signal generation method, transmission signal generation apparatus, signal processor, and antenna device
JP2006284241A (en) * 2005-03-31 2006-10-19 Toshiba Corp Filter apparatus

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013130527A (en) * 2011-12-22 2013-07-04 Mitsubishi Electric Corp Rader system
JP2013234943A (en) * 2012-05-10 2013-11-21 Mitsubishi Electric Corp Pulse compression apparatus
JP2015163870A (en) * 2014-01-30 2015-09-10 インフィネオン テクノロジーズ アーゲーInfineon Technologies Ag Method, device, and system for processing radar signal
US9638789B2 (en) 2014-01-30 2017-05-02 Infineon Technologies Ag Method, device and system for processing radar signals

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