JP2010281650A - 受信装置及びその方法並びにレーダ装置及びその受信方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】送信系20から目標に向けて送信信号を放射する。目標で反射されて戻る反射信号は、受信手段401で受信される。受信手段401から第1の受信系402及び第2の受信系403に入力される。基準信号発生器30から送信信号のデットタイム時に基準信号が第1の受信系402及び第2の受信系403に入力される。第1の受信系402及び第2の受信系403の振幅位相検出器27,37から出力される受信信号の振幅及び位相を振幅位相補正/選択器38で補正して基準信号の振幅値に基づいて第1の受信系402及び第2の受信系403のうちの1つを選択して受信信号の補正された振幅及び位相をRCS算出器28へ供給する。
【選択図】図1
Description
そして、目標で反射されて戻る反射信号(受信信号ともいう)は、以下のように構成される受信系50で受信され、目標のレーダ反射面積(RCS;Radar Cross Section)の算出に供される。
受信系50は、アンテナ14と、デュプレクサ13と、高周波増幅器21と、ミクサ22と、中間周波数増幅器23と、I/Q検波器25と、A/D変換器26と、振幅検出器27とで構成される。
I/Q検波器25から出力された信号は、A/D変換器25でデジタル信号に変換される。このデジタル信号を受け取る振幅検出器27が、目標から反射して来た信号の振幅を検出する。検出された振幅値を受け取るRCS算出器28が、目標のレーダ反射面積(RCS)を算出する。
上記レーダ装置においては、受信信号のS/N比が十分あるときには、その所期の目的を達成することができる。
それ故、上記レーダ装置においては、受信信号のS/N比が劣化して来ると、その所期の目的を達成することができない。
特許文献1乃至特許文献3に記載される技術も、受信信号のS/N比が劣化して来たときに対する技術的配慮は見出せないから、それらの技術にも、上記従来技術と同種の技術的課題がある。
このダイナミックレンジの拡大により、RCSが小さい目標や遠距離の目標などからの反射信号のようなS/N比が小さい反射信号であっても、そのような反射信号に対するS/N比を向上させ得るから、RCS算出結果に入る誤差の大幅な改善を実現させ得る。
送信系20は、変調器11、送信機12及びデュプレクサ13の送信機能部及びアンテナ14を有して構成される。
受信系40は、受信手段401と、2つの受信処理系、すなわち、受信処理系402(以下、第1の受信系ともいう)と受信処理系403(以下、第2の受信系ともいう)とからなる。
受信処理系402の個別部4021は、中間周波数増幅器23、I/Q増幅器25、A/D変換器(アナログ/デジタル変換器)26及び振幅増幅器27を有して構成され、受信処理系403の個別部4031は、中間周波数増幅器33、増幅器34、I/Q増幅器35、A/D変換器36及び振幅増幅器37を有して構成される。
振幅位相補正/選択器38の出力は、RCS算出器28に接続されてこの実施形態の全体が構成されている。
先ず、送信系20について説明する。
送信系20の各構成要素は、〔背景技術〕の項で説明した変調器11、送信機12、デュプレクサ13及びアンテナ14と同じであるので、それらの説明は繰り返さない。受信手段401も、〔背景技術〕の項で説明したアンテナ14、デュプレクサ13の受信機能部と同じであるので、それらの説明は繰り返さない。
次に、受信系40のうちの第1の受信系402について説明するが、その共用部402,3のうちの高周波増幅器21及びミクサ22、そして個別部4021の中間周波数増幅器23、I/Q増幅器25、A/D変換器26及び振幅増幅器27についても〔背景技術〕の項で説明したものと同じであるので、同様とする。受信処理系402の中の振幅増幅器27は、振幅位相補正/選択器38へ振幅位相の値を供給する。
A/D変換器36は、A/D変換器26と同様、アナログ信号をデジタル信号に変換する。振幅位相検出器37は、振幅位相検出器27と同様、第2の受信系403にを介して伝達されて来た信号の振幅位相値を検出する。
そして、第1の受信系402と第2の受信系403との終端となる振幅位相補正/選択器38は、振幅位相増幅器27及び振幅位相増幅器37から出力される信号のうちの基準信号発生器30から出力された基準信号の振幅値に基づいて、増幅器33を含む受信系の系統差を補正する。
変調器11から出力された信号は、送信機12及びデュプレクサ13、そしてアンテナ14を介して目標に向けて送信信号が放射される。
目標で反射されて戻る反射信号は、アンテナ14で受信され、デュプレクサ13を経てカプラ31に入力される。その信号は、カプラ31で基準信号発生器30から上述したタイミングで入力される基準信号と混合された後、高周波増幅器21及びミクサ22を介して分配器32に入力される。
検波されて出力される各系統の信号は、それぞれ、A/D変換器26,36でデジタル信号に変換され、それらのデジタル信号は、対応する振幅位相検出器27及び振幅位相検出器37へ入力され、各検出器で入力された信号の振幅及び位相の検出が行われる。
振幅位相検出器27及び振幅位相検出器37で検出されたそれぞれの振幅及び位相は、振幅位相補正/選択器38に入力される。
系統差の補正は、次のようにして行う。増幅器34を含まない第1の受信系(受信処理系)402の振幅位相検出器27における基準信号の検出振幅をMa(dB)、検出位相をPa(deg)とし、増幅器34の利得をA(dB)、増幅器34を含む第2の受信系(受信処理系)403の振幅位相検出器37における基準信号の検出振幅をMb(dB)、検出位相をPb(deg)とすると、増幅器34を含む第2の受信系403の補正値は、式(1)で表される。
[式1]
振幅補正値=(Ma+A)−Mb
位相補正値=Pa−Pb
したがって、増幅器34を含む第2の受信系403の計測結果は、振幅位相検出器37の結果に補正値を加算することにより、系統差を補正することができる。
したがって、RCSが小さい目標や遠距離の目標などからの反射信号のように、S/N比が小さい場合でも、上述した新たな系統の採用で、反射信号のS/N比を向上させることができ、RCS算出結果の誤差を改善させ得る。
このダイナミックレンジの拡大により、RCSが小さい目標や遠距離の目標などからの反射信号のようなS/N比が小さい反射信号であっても、そのような反射信号に対するS/N比を向上させ得るから、RCS算出結果に入る誤差の大幅な改善を実現させ得る。
この実施形態の構成が、実施形態1のそれと大きく異なる点は、送信信号のデットタイムの中に基準信号を挿入し、その基準信号をカプラで分岐して受信信号と混合させ、実施形態1と同様に2つの受信系に分配するようにした点である。
すなわち、この実施形態のレーダ装置10Aは、図4に示すように、基準信号を送信信号のデットタイムの中に挿入させる変調器11aと、カプラ31aとを付加した送信系20Aと、基準信号発生器30から出力される基準信号の代わりにカプラ31aで分岐される基準信号とデュプレクサ13で分岐される受信信号とをカプラ31で混合させ、カプラ31以降の構成を実施形態1と同じ構成とした受信系40Aとでその全体が構成されることにその特徴部分がある。
この構成以外の本実施形態の構成は、実施形態1と同じであるので、それらの構成の逐一の説明は省略する。
この実施形態の動作は、以下の点、すなわち、基準信号が変調器11aにおいて送信信号のデットタイムの中に挿入されて送信機12を介してカプラ31aに入力され、カプラ31aにおいて基準信号が送信信号の中から分岐される。そして、分岐された基準信号とデュプレクサ13からの受信信号とがカプラ31で混合されることを除いて、実施形態1と同じである。したがって、カプラ31以降の信号処理は、実施形態1と全く同じである。
それ故、この実施形態で得られる基本的な効果は、基準信号の入力箇所を除いて、実施形態1と同等である。
この実施形態の構成が、実施形態1のそれと大きく異なる点は、受信信号と基準信号との混合信号を3つの受信系に分配するようにした点である。
すなわち、この実施形態のレーダ装置10Bは、図5に示すように、その受信系40Bを次のように構成したことにその特徴部分がある。受信系40Bは、次の3つの受信系からなる。
第2の受信系403及び第1の受信系404の共用部403,4は、分配器32bからなる。分配器32bは、分配器32の第2の分配出力を受ける。
第2の受信系403の個別部4031は、実施形態1及び実施形態2の第2の受信系403と同じである、すなわち、分配器32bの第1の分配出力を受け取る中間周波数増幅器33、増幅器34、I/Q増幅器35、A/D変換器36及び振幅位相増幅器37を有して構成される。
そして、振幅位相増幅器27、振幅位相増幅器37及び振幅位相増幅器37bの出力信号を振幅位相補正/選択器38bに入力させて受信系40Bの全体が構成されている。
そして、RCS算出器28は、振幅位相補正/選択器38で選択された振幅位相値に基づいてRCSを算出する。
この構成以外の本実施形態の構成は、実施形態1と同じであるので、それらの構成の逐一の説明は省略する。
次に、図5を参照して、この実施形態の動作を説明する。
この実施形態の動作は、以下の点、すなわち、第3の受信系404での信号処理を除いて、実施形態2と同じである。したがって、第3の受信系404では受信系40Bのダイナミックレンジを実施形態1及び実施形態2以上に拡大させる機能を果たす。
それ故、この実施形態で得られる基本的な効果は、実施形態1,2と変わるところはない。目標からの反射信号のS/N比がさらに悪い状況においても、RCS算出結果に入る誤差を抑えることができる。
例えば、基準信号は、受信系402,403,404内のA/D変換回路26,36,36b前のいずれかの信号伝播位置(入力位置)で入力させるようにしてもよい。その際に、信号の伝播時間等を考慮に入れる。また、A/D変換回路26,36,36から出力されるそれぞれの信号と混合して、各別に、振幅位相検出器27,37,37bに入力するようにしてもよい。
分配器の増設で受信系のダイナミックレンジの拡大を図ることが可能である。
いずれの実施形態でも、基準信号の振幅を用いての選択を示したが、その選択に役立つその他の信号成分であってもよい。
また、基準信号の入力手段は、受信系(受信処理系)別に設けてよい。
11,11a 変調器(送信系の一部、基準信号入力手段の一部)
12 送信機(送信系の一部)
13 デュプレクサ(送信系の一部、受信手段の一部、信号分離手段)
14 アンテナ(送信系の残部、受信手段の残部)
20,20A 送信系
21 高周波増幅器(第1、第2及び第3の受信系の共用部の一部)
22 ミクサ(第1、第2及び第3の受信系の共用部の一部)
23 中間周波数増幅器(第1の受信系の個別部の一部)
25 I/Q増幅器(第1の受信系の個別部の一部)
26 A/D変換器(第1の受信系の個別部の一部)
27 振幅増幅器(第1の受信系の個別部の一部)
28 RCS算出器
30 基準信号発生器(第1及び第2の受信系の共用部の一部、基準信号入力手段、基準信号出力部)
31,31a カプラ(第1、第2及び第3の受信系の共用部の残部、基準信号入力手段の残部、混合手段)
32,32b 分配器(第2の受信系の個別部の一部、第3の受信系の個別部の一部、分配手段)
33,33b 中間周波数増幅器(第2の受信系の個別部の一部、第3の受信系の個別部の一部)
34,34b 増幅器(第2の受信系の個別部の一部、第3の受信系の個別部の一部)
35,35b I/Q増幅器(第2の受信系の個別部の一部、第3の受信系の個別部の一部、振幅調整手段)
36,36b A/D変換器(第2の受信系の個別部の一部、第3の受信系の個別部の一部)
37,37b 振幅位相検出器(第2の受信系の個別部の一部、第3の受信系の個別部の一部、振幅位相検出手段)
38 振幅位相補正/選択器(選択手段)
40,40B 受信系
401 受信手段
402 第1の受信系
403 第2の受信系
404 第3の受信系
402,3 第1及び第2の受信系の共用部
402,3,4 第1、第2及び第3の受信系の共用部
4021 第1の受信系の個別部
4031 第2の受信系の個別部
4041 第3の受信系の個別部
Claims (34)
- 受信信号を受信する受信手段と、
該受信手段に接続され、信号成分検出手段を含み入力される信号の処理を該信号の異なる信号成分毎に行う少なくとも2つの受信処理系と、
前記受信信号の受信時刻と所定の値だけ異なる時刻に、前記受信信号の校正に用いる基準信号を少なくとも2つの前記受信処理系の所定の入力位置で入力する基準信号入力手段と、
前記受信処理系の前記信号成分検出手段から出力される前記基準信号の所定の信号成分に基づいて前記受信処理系のうちの1つを選択する選択手段とを備えることを特徴とする受信装置。 - 前記基準信号入力手段は、前記基準信号を前記受信処理系の共用部に設けられる基準信号出力部又は送信系の変調器から出力することを特徴とする請求項1記載の受信装置。
- 前記信号成分検出手段から出力される前記信号成分は、前記信号の振幅及び位相であることを特徴とする請求項1又は2記載の受信装置。
- 前記基準信号の所定の前記信号成分は、振幅値であることを特徴とする請求項1、2又は3記載の受信装置。
- 前記受信処理系は、前記共用部に設けられる基準信号出力部から出力される前記基準信号と、前記受信手段の信号分離手段から出力される前記受信信号とを混合する混合手段を有することを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の受信装置。
- 前記受信処理系は、前記送信系の変調器から出力され、前記送信系の第1のデュプレクサで分岐される前記基準信号と、前記送信系の第2のデュプレクサで分岐される前記受信信号とを混合する混合手段を有することを特徴とする請求項1、2、3又は4記載の受信装置。
- 前記受信処理系は、前記混合手段から出力される混合信号を少なくとも2つの前記受信処理系の個別部に分配する分配手段を前記受信処理系の共用部に有することを特徴とする請求項5又は6記載の受信装置。
- 前記受信処理系は、前記受信処理系のうちの少なくとも1つの前記受信処理系の前記分配手段の後段に振幅調整手段を有することを特徴とする請求項1乃至7のうちのいずれか一に記載の受信装置。
- 前記振幅調整手段は、少なくとも1つの前記受信処理系に設けられるアナログ/デジタル変換器のダイナミックレンジと少なくとも1つの前記受信処理系以外の前記受信処理系に設けられるアナログ/デジタル変換器のダイナミックレンジとをオーバーラップさせる利得を、少なくとも1つの前記受信処理系に設けられる前記アナログ/デジタル変換器に入力される信号に与える増幅器であることを特徴とする請求項8記載の受信装置。
- レーダから放射された送信信号が目標で反射されて戻る受信信号を受信する受信手段と、
該受信手段に接続され、振幅位相検出手段を含み入力される信号の処理を該信号の異なる振幅及び位相毎に行う少なくとも2つの受信処理系と、
前記送信信号のデットタイム時に、前記受信信号の校正に用いる基準信号を前記受信処理系の所定の入力位置に入力する基準信号入力手段と、
前記受信処理系の前記振幅位相検出手段から出力される前記受信信号の振幅及び位相を補正して前記基準信号の振幅値に基づいて前記受信処理系のうちの1つを選択して前記受信信号の補正された振幅及び位相を出力する選択手段とを備えることを特徴とするレーダ装置。 - 前記基準信号入力手段は、前記基準信号を前記受信処理系の共用部に設けられる基準信号発生器又は送信系の変調器から出力することを特徴とする請求項10記載のレーダ装置。
- 前記受信処理系は、前記受信処理系の共用部に設けられる基準信号発生器から入力される前記基準信号と、前記受信手段のデュプレクサから出力される前記受信信号とを混合するカプラを有することを特徴とする請求項10又は11記載のレーダ装置。
- 前記受信処理系は、送信系の変調器から出力され、前記送信系の第1のデュプレクサで分岐される前記基準信号と、前記送信系の第2のデュプレクサで分岐される前記受信信号とを混合するカプラを有することを特徴とする請求項10又は11記載のレーダ装置。
- 前記受信処理系は、前記カプラから出力される混合信号を少なくとも2つの前記受信処理系の個別部に分配する分配器を前記受信処理系の共用部に有することを特徴とする請求項12又は13記載のレーダ装置。
- 前記受信処理系は、前記受信処理系のうちの少なくとも1つの前記受信処理系の前記分配器の後段に振幅調整手段を含むことを特徴とする請求項10、11、12、13又は14記載のレーダ装置。
- 前記振幅調整手段は、少なくとも1つの前記受信処理系に設けられるアナログ/デジタル変換器のダイナミックレンジと少なくとも1つの前記受信処理系以外の前記受信処理系に設けられるアナログ/デジタル変換器のダイナミックレンジとをオーバーラップさせる利得を、少なくとも1つの前記受信処理系に設けられる前記アナログ/デジタル変換器に入力される信号に与える増幅器であることを特徴とする請求項15記載のレーダ装置。
- 前記選択手段にレーダ反射断面積算出手段が接続されていることを特徴とする請求項10乃至16のうちの少なくとも1つに記載のレーダ装置。
- 受信信号を受信手段で受信し、
受信される前記受信信号を、信号成分検出手段を含み入力される信号の処理を該信号の異なる信号成分毎に行う少なくとも2つの前記受信処理系に入力すると共に、前記受信信号の受信時刻と所定の値だけ異なる時刻に、前記受信信号の校正に用いる基準信号を少なくとも2つの前記受信処理系の所定の入力位置に入力し、
前記信号成分検出手段から出力される前記基準信号の所定の信号成分に基づいて前記受信処理系のうちの1つを選択することを特徴とする受信装置の受信方法。 - 前記基準信号は、前記受信処理系の共用部に設けられる基準信号出力部又は送信系の変調器から出力されることを特徴とする請求項18記載の受信装置の受信方法。
- 前記信号成分検出手段から出力される前記信号成分は、前記信号の振幅及び位相であることを特徴とする請求項18又は19記載の受信装置の受信方法。
- 前記基準信号の所定の前記信号成分は、振幅値であることを特徴とする請求項18、19又は20記載の受信装置の受信方法。
- 前記共用部から出力される前記基準信号と、前記受信手段の信号分離手段から出力される前記受信信号とが、前記共用部で混合されることを特徴とする請求項18、19、20又は21記載の受信装置の受信方法。
- 送信系の変調器から出力され、前記送信系の第1のデュプレクサで分岐される前記基準信号と、前記送信系の第2のデュプレクサで分岐される前記受信信号とが、前記共用部で混合されることを特徴とする請求項18、19、20又は21記載の受信装置の受信方法。
- 前記共用部で混合される混合信号は、少なくとも2つの前記受信処理系の個別部に分配されることを特徴とする請求項22又は23記載の受信装置の受信方法。
- 少なくとも1つの前記受信処理系の個別部において、前記信号の振幅調整を行うことを特徴とする請求項18乃至24のうちのいずれか一に記載の受信装置の受信方法。
- 前記振幅調整は、少なくとも1つの前記受信処理系に設けられるアナログ/デジタル変換器のダイナミックレンジと少なくとも1つの前記受信処理系以外の前記受信処理系に設けられるアナログ/デジタル変換器のダイナミックレンジとをオーバーラップさせる利得を、少なくとも1つの前記受信処理系に設けられる前記アナログ/デジタル変換器に入力される信号に与えて行うことを特徴とする請求項25記載の受信装置の受信方法。
- レーダから放射された送信信号が目標で反射されて戻る受信信号を受信手段で受信し、
受信される前記受信信号を、振幅位相検出手段を含み入力される信号の処理を該信号の異なる振幅及び位相毎に行う少なくとも2つの受信処理系に入力すると共に、前記送信信号のデットタイム時に、前記受信信号の校正に用いる基準信号を少なくとも2つの前記受信処理系の所定の入力位置に入力し、
前記振幅位相検出手段から出力される前記受信信号の振幅及び位相を補正して前記基準信号の振幅値に基づいて前記受信処理系のうちの1つを選択して前記受信信号の補正された振幅及び位相を出力することを特徴とするレーダ装置の受信方法。 - 前記基準信号は、前記基準信号を前記受信処理系の共用部に設けられる基準信号発生器又は送信系の変調器から出力されることを特徴とする請求項27記載のレーダ装置の受信方法。
- 前記受信処理系の共用部に設けられる基準信号発生器から入力される前記基準信号と、前記受信手段のデュプレクサから出力される前記受信信号とが、前記共用部で混合されることを特徴とする請求項27又は28記載のレーダ装置の受信方法。
- 送信系の変調器から出力され、前記送信系の第1のデュプレクサで分岐される前記基準信号と、前記送信系の第2のデュプレクサで分岐される前記受信信号とが、前記共用部で混合されることを特徴とする請求項27又は28記載のレーダ装置の受信方法。
- 前記共用部で混合された混合信号は、少なくとも2つの前記受信処理系の個別部に分配されることを特徴とする請求項29又は30記載のレーダ装置の受信方法。
- 少なくとも1つの前記受信処理系の個別部において、前記信号の振幅調整を行うことを特徴とする請求項27、28、29、30又は31記載のレーダ装置の受信方法。
- 前記振幅調整は、少なくとも1つの前記受信処理系に設けられるアナログ/デジタル変換器のダイナミックレンジと少なくとも1つの前記受信処理系以外の前記受信処理系に設けられるアナログ/デジタル変換器のダイナミックレンジとをオーバーラップさせる利得を、少なくとも1つの前記受信処理系に設けられる前記アナログ/デジタル変換器に入力される信号に与えて行うことを特徴とする請求項32記載のレーダ装置の受信方法。
- 選択される振幅及び位相に基づいてレーダ反射断面積が算出されることを特徴とする請求項27乃至33のうちの少なくとも1つに記載のレーダ装置の受信方法。
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