JP2009025161A

JP2009025161A - レーダ装置

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Publication number: JP2009025161A
Application number: JP2007188643A
Authority: JP
Inventors: Yuichiro Fukuma; 雄一郎福間; Toshio Wakayama; 俊夫若山
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2007-07-19
Filing date: 2007-07-19
Publication date: 2009-02-05
Anticipated expiration: 2027-07-19
Also published as: JP4999586B2

Abstract

【課題】一個のパルス内の二点の位相を検出して目標のドップラー速度を検出できるレーダ装置を得る。
【解決手段】送信パルス信号の諸元を設定するパルス諸元設定部１と、諸元に基づきパルス信号を生成するパルス波形生成部２と、生成されたパルス信号を変調信号として、高周波信号をパルス変調して送信信号を生成する送信部３と、送信信号を目標に向けて放射し、反射した信号を受信する空中線部５と、受信された受信信号を低周波のパルス信号へ周波数変換する受信部６と、周波数変換されたパルス信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換部７と、デジタル変換されたパルス信号に対して、諸元に基づき、一個のパルス内において二点の時刻を検出するパルス信号分析部８と、検出された二点の時刻における位相値を検出する位相検出部９と、検出された位相値及び送信信号の波長に基づき、目標のドップラー速度を算出するドップラー速度算出部１０とを設けた。
【選択図】図１

Description

この発明は、目標によって反射したパルス信号を受信し、受信したパルス内の二点の位相値を検出し、互いの位相差を求めることにより、一個のパルスで目標のドップラー速度を検出するレーダ装置に関するものである。

従来、電波の送受信によって雨や雲などの気象状況を観測する装置として、ドップラー気象レーダ装置が知られている。この種のレーダ装置においては、観測対象である雨や雲などの目標に向けて、複数のパルス信号を発射し、目標に反射して到来してくるパルス信号を受信し、受信したパルス信号のドップラー周波数からドップラー速度を算出することによって、目標の動的な変化を観測する。

受信したパルス信号からドップラー速度を算出する方式として、パルスペア方式がよく知られている。このパルスペア方式では、受信したパルス信号に対して、パルス繰り返し時間の周期で位相値を求め、隣り合わせの二つのパルスの位相変化量を検出することによってドップラー速度が求められる。パルスペア方式は、フーリエ変換のように時間信号を周波数領域の信号に変換する必要がなく、時間領域での実時間信号処理が可能であるため、フーリエ変換にくらべて計算負荷が低く、短時間でドップラー速度を算出することができる（例えば、非特許文献１、特許文献１参照）。

また、パルス信号の発生においては、大電力のパルス信号の発生装置を安価で製造するため、容易に製造することのできるマグネトロン発振器が、しばしば用いられている（例えば、特許文献１参照）。

特開平１１−１８３６１６号公報気象研究所編集「気象研究所技術報告第１９号ドップラーレーダによる気象・海象の研究」気象研究所、１９８６年３月３１日、Ｐ１０〜１３

しかしながら、従来のレーダ装置においては、上述したように、目標のドップラー速度を求めるために、受信したパルス信号の二つのパルスを用いて互いの位相値から位相差を検出しなければならず、また、位相値の算出はパルス繰り返し時間毎に行う必要がある。このため、マグネトロン発振器の動作の不安定によって、実際のパルス信号のパルス繰り返し時間が変動してしまう場合や、パルス信号の初期位相にばらつきが生じて、パルス毎に位相が変動する場合には、隣り合わせの二つのパルスで検出した位相差が、位相を求めた二点の時間差に対応して発生したものかどうかが分からなくなる。また、二つの隣り合うパルスの位相を検出できない場合には、ドップラー速度の測定ができない。したがって、位相差と時間差との対応が取れていないデータでドップラー速度を計算した結果、誤差が発生することや、ドップラー速度の検出に欠損が生じるという問題点があった。

この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は、パルス繰り返し時間の変動や、パルス毎の位相の変動があっても、一個のパルス内の二点の位相を検出し、互いの位相差を求めることにより、目標のドップラー速度を検出することができるレーダ装置を得るものである。

この発明に係るレーダ装置は、送信パルス信号の諸元を設定するパルス諸元設定部と、前記パルス諸元設定部により設定された諸元に基づきパルス信号を生成するパルス波形生成部と、前記パルス波形生成部により生成されたパルス信号を変調信号として、高周波信号をパルス変調して送信信号を生成する送信部と、送信信号と受信信号の経路切り替えを行うサーキュレータと、送信信号を目標に向けて放射するとともに、目標により反射した信号を受信する空中線部と、前記空中線部により受信された受信信号を低周波のパルス信号へ周波数変換する受信部と、前記受信部により周波数変換されたパルス信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換部と、前記Ａ／Ｄ変換部によりデジタル変換されたパルス信号に対して、前記パルス諸元設定部により設定された諸元に基づき、一個のパルス内において二点の時刻を検出するパルス信号分析部と、前記パルス信号分析部により検出された二点の時刻における位相値を検出する位相検出部と、前記位相検出部により検出された位相値及び前記パルス波形生成部から得られた送信信号の波長に基づき、前記目標のドップラー速度を算出するドップラー速度算出部とを設けたものである。

この発明に係るレーダ装置は、パルス繰り返し時間の変動や、パルス毎の位相の変動があっても、一個のパルス内の二点の位相を検出し、互いの位相差を求めることにより、目標のドップラー速度を検出することができるという効果を奏する。

実施の形態１．
この発明の実施の形態１に係るレーダ装置について図１から図３までを参照しながら説明する。図１は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。なお、以降では、各図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。

図１において、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置は、パルス諸元設定部１と、パルス波形生成部２と、送信部３と、サーキュレータ４と、空中線部５と、受信部６と、Ａ／Ｄ変換部７と、パルス信号分析部８と、位相検出部９と、ドップラー速度算出部１０とが設けられている。

つぎに、この実施の形態１に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。図２及び図３は、この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の受信パルス信号の二点の時刻を検出する様子を示すタイミングチャートである。

まず、パルス諸元設定部１は、送信するパルス信号の諸元としてパルス幅及びパルス繰り返し時間を設定する機能を持つ。このパルス諸元設定部１から、次段のパルス波形生成部２と、受信系のパルス信号分析部８にパルス諸元の情報が出力される。

パルス波形生成部２は、パルス諸元設定部１から出力された送信パルス信号の諸元の情報に基づき、パルス信号を生成する機能を持つ。このパルス信号は矩形のパルス列であり、送信信号をパルス変調するための変調信号として使用する。

送信部３は、パルス波形生成部２より入力されたパルス列のパルス諸元でギガヘルツ帯の高周波パルス信号を生成する機能を持ち、生成された高周波パルス信号を送信信号として出力する。なお、送信信号は、パルス波形生成部２から入力された矩形のパルス信号を変調信号として、高周波信号をパルス変調することにより得られる。高周波信号を生成する過程で、送信信号の波長λが決まり、送信部３は、送信信号の波長λの情報をドップラー速度算出部１０へ出力する。

サーキュレータ４は、送信部３からの送信信号を空中線部５へ出力し、一方、空中線部５からの受信信号を受信部６へ出力する機能を持つ。

空中線部５は、送信部３から出力された送信信号を空間へ放射し、かつ、目標に向けて放射した送信信号が、目標により反射して到来してきた反射電波を受信信号として受信する機能を持つ。

受信部６は、空中線部５で受信された受信信号を入力し、ギガヘルツ帯の高周波パルス信号から低周波帯（数十〜数百メガヘルツ）のパルス信号へ周波数変換を実施する機能を持つ。また、仮に送信部３から出力された送信信号を入力した場合にも、ギガヘルツ帯の高周波パルス信号から低周波帯（数十〜数百メガヘルツ）のパルス信号へ周波数変換を実施する機能を持つ。

Ａ／Ｄ変換部７は、受信部６より出力された信号を、高速でアナログ／デジタル変換する機能を持つ。

パルス信号分析部８は、Ａ／Ｄ変換部７から出力されたデジタル化された受信信号に対して、一個のパルス内で二点の時刻を検出する機能を有する。

二点の時刻を検出する状況を図２に示す。図２において、受信したパルス信号の電圧包絡線を、あらかじめ設定したしきい値と比較し、しきい値と交差する点を求める。この交差する点の隣り合わせの二点の時刻の差を求めると、パルス幅に概ね一致した値が現れる。この値が、パルス諸元設定部１から出力されるパルス幅の情報をもとに設定した値Ｔと比較して小さければ、しきい値と交差した二点は、パルス内にあると判断し、該当する二点の時刻をそれぞれ出力する。すなわち、図２（ｂ）に示すように、Δｔ（＝ｔ_２−ｔ_１）が、パルス諸元設定部１から出力されるパルス幅の情報をもとに設定した値Ｔと比較して小さければ、ｔ_１及びｔ_２の点はパルス内部にあると判断する。また、分析に使用した受信信号も出力する。

一例として、図３は、受信信号がパルス幅１μｓ、パルス繰り返し時間１ｍｓのパルス信号である場合に、パルス幅の二倍の時間Ｔ＝２ｕｓと比較を行ってパルス内の二点を検出した例である。
（１）Δｔ_１＜Ｔのため、ｔ_１及びｔ_２の点はパルス内にある。よって、ｔ_１、ｔ_２を出力する。
（２）Δｔ_２＞Ｔのため、何もしない。
（３）Δｔ_３＜Ｔのため、ｔ_３及びｔ_４の点はパルス内にある。よって、ｔ_３、ｔ_４を出力する。
（４）Δｔ_４＞Ｔのため、何もしない。
（５）Δｔ_５＜Ｔのため、ｔ_５及びｔ_６の点はパルス内にある。よって、ｔ_５、ｔ_６を出力する。

位相検出部９は、パルス信号分析部８で検出した二点の時刻から、その時刻の位相を検出する機能を持つ。パルス信号分析部８から出力された二点の時刻がｔ_１及びｔ_２である場合、時刻ｔ_１での位相値θ_１、及び時刻ｔ_２での位相値θ_２は、受信したパルス信号の時刻ｔ_１での複素電圧ｚ_１＝ｘ_１＋ｊｙ_１、及び、時刻ｔ_２での複素電圧ｚ_２＝ｘ_２＋ｊｙ_２を用いて、式（１）及び式（２）により求めることができる。

位相検出部９は、式（１）及び式（２）で求めた位相値と、位相値を求めた時刻ｔ_１及び時刻ｔ_２を出力する。

ドップラー速度算出部１０は、位相検出部９から出力された一個のパルス内の二点での位相値及び時刻を用いて、目標のドップラー速度を算出する機能を有する。時刻ｔ_１と時刻ｔ_２の間の位相差Δθは、式（３）で求められる。

また、互いの時刻の差から時間差Δｔは、式（４）で求められる。

ドップラー周波数ｆ_ｄは、式（３）及び式（４）で求めた位相差Δθ及び時間差Δｔを用いて式（５）により算出される。

最後に、ドップラー速度ｖ_ｄは、ドップラー周波数ｆ_ｄと送信信号の波長λから式（６）により算出される。

すなわち、ドップラー速度算出部１０は、位相検出部９により検出された位相値に基づき、ドップラー周波数ｆ_ｄを算出し、送信部３から得られた送信信号の波長λとドップラー周波数ｆ_ｄに基づき、目標のドップラー速度ｖ_ｄを算出する。

以上のように、この実施の形態１によれば、受信したパルス信号の一個のパルス内の二点の時刻及び位相から、互いの時間差及び位相差を求めることができるため、パルス繰り返し時間に変動が生じる場合や、パルス毎に位相が変動してしまう場合であっても、パルス内での位相の進み方に影響をおよぼすことはなく、目標のドップラー速度の検出を行うことができるようになる。

実施の形態２．
この発明の実施の形態２に係るレーダ装置について図４から図６までを参照しながら説明する。図４は、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。

図４において、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置は、パルス諸元設定部１と、パルス波形生成部２と、送信部３と、サーキュレータ４と、空中線部５と、受信部６と、受信部（第２の受信部）６Ａと、Ａ／Ｄ変換部７と、Ａ／Ｄ変換部（第２のＡ／Ｄ変換部）７Ａと、パルス信号分析部８と、パルス信号分析部（第２のパルス信号分析部）８Ａと、位相検出部９と、位相検出部（第２の位相検出部）９Ａと、位相補正部１１と、ドップラー速度算出部１０とが設けられている。

つぎに、この実施の形態２に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

図５は、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の受信信号及び送信信号の一つのパルス信号を示すタイミングチャートである。図５において、（ａ）は受信信号の一つのパルス信号、（ｂ）は送信信号の一つのパルス信号、（ｃ）は修正後の送信信号の一つのパルス信号をそれぞれ表す。

図６は、この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の送信信号及び受信信号の位相関係を示すタイミングチャートである。図６において、（ａ）の関係から（ｂ）に示すように、時刻ｔ_１での位相がゼロ（０）となるように送信信号及び受信信号をスライドする。次に、（ｃ）に示すように、送信信号の時刻ｔ_２での位相がゼロ（０）となるように補正する。

上記の実施の形態１では、受信信号から求めた位相値を直接使用していた。この実施の形態２では、ドップラー周波数が含まれていない、送信信号の一個のパルス内で検出した位相値を基準位相値とし、受信信号の一個のパルス内で検出した二点の位相を補正することに特徴を有しており、この場合の例について説明する。

位相補正部１１には、受信信号の一個のパルス内の二点の位相値が入力されるとともに、受信信号に対する場合と同様の処理によって、送信信号についても、一個のパルス内の二点の位相値が入力される。

すなわち、受信部６Ａは、送信部３により生成された送信信号を低周波のパルス信号へ周波数変換し、Ａ／Ｄ変換部７Ａは、受信部６Ａにより周波数変換されたパルス信号をデジタル変換する。パルス信号分析部８Ａは、Ａ／Ｄ変換部７Ａによりデジタル変換されたパルス信号に対して、パルス諸元設定部１により設定された諸元に基づき、一個のパルス内において二点の時刻を検出する。位相検出部９Ａは、パルス信号分析部８Ａにより検出された二点の時刻における位相値を検出する。

あらかじめ、図５（ａ）に示す、受信信号の一個のパルスの二点の時間差と、図５（ｂ）に示す、送信信号の一個のパルス内の二点の時間差が一致するように、図５（ｃ）に示すように、送信信号側の二点を微調整する。送信信号側の二点の時間差が、受信信号側の二点の時間差と同等又はそれ以上であるほうが、送信信号側の点は確実にパルス内で微調整されるので都合が良い。送信信号に対しては、ドップラー周波数を含まないので、二点を規定するパルスとしては、どのパルスを用いても良い。

位相補正部１１では、図６に示すようにして受信信号の二点の位相値を補正する。まず、送信信号及び受信信号の二点のうち、時刻の早い方の点（図６では時刻ｔ_１）での位相値が０となるように、送信信号及び受信信号の位相値をスライドする。次に、時刻の遅い方の点（図６ではｔ_２）で送信信号側の位相値が０となる補正量を検出し、検出した補正量だけ受信信号側の位相値を補正する。この操作により、時刻の遅いほうの位相値が０を基準とした絶対的な位相値に補正される。

すなわち、位相補正部１１は、位相検出部９Ａにより検出された位相値を基準として、位相検出部９により検出された位相値を補正する。そして、ドップラー速度算出部１０は、位相補正部１１により補正された位相値や、パルス波形生成部２から得られた送信信号の波長に基づき、目標のドップラー速度を算出する。

以上のように、この実施の形態２によれば、受信信号の一個のパルス内の二点の位相を、ドップラー周波数が含まれていない、送信信号の位相値を基準として補正することができるため、受信信号の一個のパルス内の二点の位相差をあいまいさなく（πの整数倍の値を誤検出しないように）算出することができる。

実施の形態３．
この発明の実施の形態３に係るレーダ装置について図７から図９までを参照しながら説明する。図７は、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。

図７において、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置は、パルス諸元設定部１と、パルス波形生成部２と、送信部３と、サーキュレータ４と、空中線部５と、受信部６と、Ａ／Ｄ変換部７と、パルス中間検出部１２と、パルス信号分析部８と、位相検出部９と、ドップラー速度算出部１０とが設けられている。

つぎに、この実施の形態３に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。

図８は、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の受信パルス信号の中間点の時刻を検出する様子を示すタイミングチャートである。図８において、しきい値と交差する時刻ｔ_１及びｔ_２の中間点の時刻ｔ_ｍをパルスの中間点と判断する。

図９は、この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の一個のパルス内の中間点及び二点を示すタイミングチャートである。図９において、中間点の時刻ｔ_ｍから等しい時間だけ離れた二点の時刻ｔ_１及びｔ_２を検出する。ｔ_２−ｔ_ｍ＝ｔ_ｍ−ｔ_１となるように、時刻ｔ_１及びｔ_２は検出される。

上記の実施の形態１では、一個のパルス内の二点は、しきい値と交差した点であった。この実施の形態３では、一個のパルスの中間を検出し、パルスの中間点から等しい幅だけ離れるように二点を規定することに特徴を有しており、この場合の例について説明する。

パルス中間検出部１２は、Ａ／Ｄ変換部７から出力された受信信号に対して、一個のパルス内のパルスの中間点の時刻を検出する機能を有する。パルスの中間点の時刻を検出する様子を図８に示す。図８において、受信信号の電圧包絡線を、あらかじめ設定したしきい値と比較し、しきい値と交差する点を求める。この交差する点の中間をパルスの中間点とする。パルス中間検出部１２は、パルスの中間点の時刻ｔ_ｍを出力する。また、分析に使用した受信信号も出力する。

パルス信号分析部８は、パルス中間検出部１２からのパルスの中間点の時刻ｔ_ｍと、パルス諸元設定部１からのパルス幅の情報とによって、図９に示すように、パルスの中間点の時刻ｔ_ｍから、パルス幅の時間を越えないように等しい時間だけはなれた二点の時刻ｔ_１及びｔ_２を検出し、一個のパルス内の二点の時刻ｔ_１及びｔ_２として出力する。

以上のように、この実施の形態３によれば、一個のパルス内の二点の時間差を常に同じ値にすることができるため、複数のパルスにわたって、ドップラー周波数を算出する場合には、一個のパルス内の二点を常に同じ時間間隔で規定することができ、式（４）の時間差Δｔの算出を省略することがきるため、ドップラー周波数をより効率的に算出できるようになる。

実施の形態４．
この発明の実施の形態４に係るレーダ装置について図１０及び図１１までを参照しながら説明する。図１０は、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。

図１０において、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置は、パルス諸元設定部１と、パルス波形生成部２と、送信部３と、サーキュレータ４と、空中線部５と、受信部６と、Ａ／Ｄ変換制御部１３と、Ａ／Ｄ変換部７ａと、Ａ／Ｄ変換部（第２のＡ／Ｄ変換部）７ｂと、ピーク値分析部１４と、位相検出部９と、ドップラー速度算出部１０とが設けられている。

つぎに、この実施の形態４に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。図１１は、この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の受信信号のサンプリングの様子を示すタイミングチャートである。

上記の実施の形態１では、Ａ／Ｄ変換部７において、受信信号を等間隔で高速にアナログ／デジタル変換していた。この実施の形態４では、低速でアナログ／デジタル変換を行うことに特徴を有しており、この場合の例について説明する。

Ａ／Ｄ変換制御部１３は、パルス諸元設定部１からのパルス諸元の情報に基づき、Ａ／Ｄ変換部７ａ及び７ｂのアナログ／デジタル変換の開始タイミングとサンプリング間隔を制御する機能を持つ。

ピーク値分析部１４は、Ａ／Ｄ変換部７ａ及び７ｂから出力されたデジタル信号のピーク値を検出し、ピーク値に対応する時刻を検出する機能を持つ。

Ａ／Ｄ変換制御部１３は、パルス諸元設定部１から得られる送信信号のパルス幅の情報をもとに、Ａ／Ｄ変換部７ａ及び７ｂに対して、アナログ／デジタル変換の開始タイミングについては、Ａ／Ｄ変換部７ｂがＡ／Ｄ変換部７ａに対して、パルス幅よりも短い遅延時間だけ遅れるように、サンプリング間隔については、パルス幅と同じ時間でアナログ／デジタル変換を実施するように制御を行う。この制御によって、同一の受信信号に対して、図１１に示すように、送信信号のパルス幅の周期で、パルス幅よりも短い時間間隔の二点をサンプリングすることができる。

ピーク値分析部１４では、Ａ／Ｄ変換部７ａ及び７ｂからのデジタル化された受信信号を入力する。デジタル化された受信信号は共にパルス幅の間隔でサンプリングされるため、どれかのサンプル点で必ずパルス信号を検出できる。Ａ／Ｄ変換部７ａ及び７ｂから出力されるデジタル化された受信信号から、送信信号のパルス繰り返し時間に相当する時間範囲内のデータを対象として、データのサンプル番号が同一であるピーク値の点を、一個のパルス内の二点として判断し、それぞれの時刻を出力する。

以上のように、この実施の形態４によれば、受信信号のアナログ／デジタル変換はパルス幅の間隔で行われるので、受信信号が存在しない、すなわち受信したパルスが存在しないところでサンプリングするデータ点数を削減することができる。また、上記の実施の形態１で使用していたパルス信号分析部８がなくてもよいといった利点がある。

実施の形態５．
この発明の実施の形態５に係るレーダ装置について図１２から図１４までを参照しながら説明する。図１２は、この発明の実施の形態５に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。

図１２において、この発明の実施の形態５に係るレーダ装置は、パルス諸元設定部１と、パルス波形生成部２と、送信部３と、サーキュレータ４と、空中線部５と、受信部６と、Ａ／Ｄ変換部７と、ガード区間検出部１５と、パルス信号分析部８と、位相検出部９と、ドップラー速度算出部１０とが設けられている。

つぎに、この実施の形態５に係るレーダ装置の動作について図面を参照しながら説明する。図１３は、この発明の実施の形態５に係るレーダ装置の信号伝送特性を示すタイミングチャートである。図１４は、この発明の実施の形態５に係るレーダ装置の一個のパルス内で二点を選択する様子を示すタイミングチャートである。

上記の実施の形態１では、パルス信号分析部８においてパルス内の二点を規定する場合に、パルス内の任意の点を規定していた。この実施の形態５では、パルス内の立ち上がり付近の点を規定しないように選択禁止区域を指定することに特徴を有しており、この場合の例について説明する。

ガード区間検出部１５は、受信信号からパルス信号の立ち上がり部分を検出し、立ち上がりの時刻から微小時間を選択禁止区域として指定し、選択禁止区域の時間帯を出力する機能を持つ。

図１３に示すように、レーダ装置の信号伝送特性によって、パルス立ち上がりにおいてリンギングと呼ばれる振動が発生することがある。この振動が顕著な場合に、しきい値を設け、しきい値を交差する点を規定すると、一個のパルス内に三点以上の点が選択されることとなり、後に行うドップラー周波数の算出において混乱が生じる。このため、ガード区間検出部１５は、Ａ／Ｄ変換部７から出力されるデジタル化された受信信号からパルス立ち上がりを検出し、パルス諸元設定部１から得られるパルス幅の情報から、パルス幅の時間内で振動がおさまる点の時刻を検出する。振動がおさまる点は、パルスの電圧包絡線の傾きが連続してゼロに近い設定値を取りはじめる点とする。その点の時刻とパルスの立ち上がりの時刻の間の時刻を選択禁止区域として指定する。

パルス信号分析部８は、一個のパルス内部で二点を選択する場合、図１４に示すように、時刻の早い方の点が選択禁止区域内であれば、選択禁止区域外となる所まで点をスライドし、その点の時刻を検出する。

以上のように、この実施の形態５によれば、受信信号のパルス立ち上がりにおいて振動が発生する場合に、振動を起こしている範囲を選択できないようにすることができるため、一個のパルス内で三箇所以上の点が規定されることを防止することができる。

この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の受信パルス信号の二点の時刻を検出する様子を示すタイミングチャートである。この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の受信パルス信号の二点の時刻を検出する様子を示すタイミングチャートである。この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の受信信号及び送信信号の一つのパルス信号を示すタイミングチャートである。この発明の実施の形態２に係るレーダ装置の送信信号及び受信信号の位相関係を示すタイミングチャートである。この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の受信パルス信号の中間点の時刻を検出する様子を示すタイミングチャートである。この発明の実施の形態３に係るレーダ装置の一個のパルス内の中間点及び二点を示すタイミングチャートである。この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態４に係るレーダ装置の受信信号のサンプリングの様子を示すタイミングチャートである。この発明の実施の形態５に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。この発明の実施の形態５に係るレーダ装置の信号伝送特性を示すタイミングチャートである。この発明の実施の形態５に係るレーダ装置の一個のパルス内で二点を選択する様子を示すタイミングチャートである。

符号の説明

１パルス諸元設定部、２パルス波形生成部、３送信部、４サーキュレータ、５空中線部、６受信部、６Ａ受信部、７Ａ／Ｄ変換部、７ＡＡ／Ｄ変換部、７ａＡ／Ｄ変換部、７ｂＡ／Ｄ変換部、８パルス信号分析部、８Ａパルス信号分析部、９位相検出部、９Ａ位相検出部、１０ドップラー速度算出部、１１位相補正部、１２パルス中間検出部、１３Ａ／Ｄ変換制御部、１４ピーク値分析部、１５ガード区間検出部。

Claims

送信パルス信号の諸元を設定するパルス諸元設定部と、
前記パルス諸元設定部により設定された諸元に基づきパルス信号を生成するパルス波形生成部と、
前記パルス波形生成部により生成されたパルス信号を変調信号として、高周波信号をパルス変調して送信信号を生成する送信部と、
送信信号と受信信号の経路切り替えを行うサーキュレータと、
送信信号を目標に向けて放射するとともに、目標により反射した信号を受信する空中線部と、
前記空中線部により受信された受信信号を低周波のパルス信号へ周波数変換する受信部と、
前記受信部により周波数変換されたパルス信号をデジタル変換するＡ／Ｄ変換部と、
前記Ａ／Ｄ変換部によりデジタル変換されたパルス信号に対して、前記パルス諸元設定部により設定された諸元に基づき、一個のパルス内において二点の時刻を検出するパルス信号分析部と、
前記パルス信号分析部により検出された二点の時刻における位相値を検出する位相検出部と、
前記位相検出部により検出された位相値及び前記パルス波形生成部から得られた送信信号の波長に基づき、前記目標のドップラー速度を算出するドップラー速度算出部と
を備えたことを特徴とするレーダ装置。
前記送信部により生成された送信信号を低周波のパルス信号へ周波数変換する第２の受信部と、
前記第２の受信部により周波数変換されたパルス信号をデジタル変換する第２のＡ／Ｄ変換部と、
前記第２のＡ／Ｄ変換部によりデジタル変換されたパルス信号に対して、前記パルス諸元設定部により設定された諸元に基づき、一個のパルス内において二点の時刻を検出する第２のパルス信号分析部と、
前記第２のパルス信号分析部により検出された二点の時刻における位相値を検出する第２の位相検出部と、
前記第２の位相検出部により検出された位相値を基準として、前記位相検出部により検出された位相値を補正する位相補正部をさらに備え、
前記ドップラー速度算出部は、前記位相補正部により補正された位相値及び前記パルス波形生成部から得られた送信信号の波長に基づき、前記目標のドップラー速度を算出する
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
前記Ａ／Ｄ変換部によりデジタル変換されたパルス信号に対して、一個のパルス内の中間点の時刻を検出するパルス中間検出部をさらに備え、
前記パルス信号分析部は、前記パルス諸元設定部により設定された諸元に基づき、前記パルス中間検出部により検出された中間点の時刻から前後に等しい時間だけ離れた二点の時刻を一個のパルス内における二点の時刻として検出する
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
前記受信部により周波数変換されたパルス信号をデジタル変換する第２のＡ／Ｄ変換部と、
前記パルス諸元設定部から得られる諸元の一部である送信信号のパルス幅に基づき、前記Ａ／Ｄ変換部及び前記第２のＡ／Ｄ変換部に対して、アナログ／デジタル変換の開始タイミングについては、前記Ａ／Ｄ変換部に対して前記第２のＡ／Ｄ変換部が、前記パルス幅よりも短い遅延時間だけ遅れるように、サンプリング間隔については、前記パルス幅と同じ時間でアナログ／デジタル変換を実施するように制御するＡ／Ｄ変換制御部と、
前記パルス信号分析部の代りに、前記Ａ／Ｄ変換部及び前記第２のＡ／Ｄ変換部によりデジタル変換されたパルス信号に対して、前記送信信号のパルス幅の周期で、前記パルス幅よりも短い時間間隔の二点をサンプリングし、一個のパルス内における二点の時刻として検出するピーク値分析部とをさらに備えた
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
前記Ａ／Ｄ変換部によりデジタル変換されたパルス信号の立ち上がり時刻から振動がおさまる点の時刻までの選択禁止区域を検出するガード区間検出部をさらに備え、
前記パルス信号分析部は、一個のパルス内において二点の時刻を検出する場合、時刻の早い方の点が前記ガード区間検出部により検出された選択禁止区域内であれば、前記選択禁止区域外となる所まで点をスライドし、スライドした点の時刻を検出する
ことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。