JP2013234943A - パルス圧縮装置 - Google Patents

Abstract

【課題】リニアチャープパルス圧縮後の信号の圧縮率が低い場合でも、距離分解能を高めることができるようにする。
【解決手段】周波数領域の受信ビデオ信号Ｆ_v（ｎ，ｋ_r）と周波数領域の参照信号Ｆ_Ex（ｋ_r）との相関処理を実施する相関処理部１２を設け、正規化窓関数処理部１４が、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）における信号スペクトルの形状がｓｉｎｃ関数の形状と一致するように、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）における信号スペクトルの信号強度を略一定にする正規化窓関数ｗ_Norm（ｋ_r）を用いて、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する正規化窓関数処理を実施する。
【選択図】図１

Description

この発明は、距離分解能を高めるパルス圧縮装置に関するものである。

以下の特許文献１に開示されているパルス圧縮装置では、所定の時間間隔でキャリア信号をパルス変調し、パルス変調後のキャリア信号をパルス内変調することで送信信号を生成する。
そして、その送信信号を空間に放射する一方、その送信信号が目標に反射されて戻ってくる信号を受信し、その受信信号と参照信号（送信信号と同じ変調成分を有する信号）との相関処理を実施することで、リニアチャープパルス圧縮を行うようにしている。
これにより、距離分解能が高められるが、リニアチャープパルス圧縮後のサイドローブを抑圧するために、送信信号に窓関数を乗算することで、送信信号の振幅に対する重み付けを実施している。

特開平５−２７０１９号公報（段落番号［０００９］）

従来のパルス圧縮装置は以上のように構成されているので、距離分解能を高めることができる。しかし、距離分解能を高めるには、リニアチャープパルス圧縮後の信号における信号スペクトルの形状がｓｉｎｃ関数の形状になるように、送信信号のパルス幅と変調帯域幅の積から算出される圧縮率ＴＢを十分大きくする必要があるが、その圧縮率ＴＢが低い場合、リニアチャープパルス圧縮後の信号における信号スペクトルの形状がｓｉｎｃ関数の形状と異なり、距離分解能が劣化することがある課題があった（図１５を参照）。
また、圧縮率ＴＢが低い場合、窓関数を乗算することでサイドローブの抑圧性能が劣化することがある課題があった（図１６を参照）。

この発明は上記のような課題を解決するためになされたもので、リニアチャープパルス圧縮後の信号の圧縮率が低い場合でも、距離分解能を高めることができるパルス圧縮装置を得ることを目的とする。

この発明に係るパルス圧縮装置は、所定の時間間隔でキャリア信号をパルス変調し、パルス変調後のキャリア信号をパルス内変調することで送信信号を生成する送信信号生成手段と、送信信号生成手段により生成された送信信号を放射する一方、その送信信号が目標に反射されて戻ってくる信号を受信する送受信手段とを設け、パルス圧縮手段が、送受信手段の受信信号と参照信号との相関処理を実施し、相関処理後の信号に対する正規化窓関数処理を実施するようにしたものである。

この発明によれば、所定の時間間隔でキャリア信号をパルス変調し、パルス変調後のキャリア信号をパルス内変調することで送信信号を生成する送信信号生成手段と、送信信号生成手段により生成された送信信号を放射する一方、その送信信号が目標に反射されて戻ってくる信号を受信する送受信手段とを設け、パルス圧縮手段が、送受信手段の受信信号と参照信号との相関処理を実施し、相関処理後の信号に対する正規化窓関数処理を実施するように構成したので、リニアチャープパルス圧縮後の信号の圧縮率が低い場合でも、距離分解能を高めることができる効果がある。

この発明の実施の形態１によるパルス圧縮装置を示す構成図である。 送信信号及び受信信号における周波数と時間の関係を示す説明図である。 高圧縮率及び低圧縮率の場合における相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）の信号スペクトルを示す説明図である。 正規化窓関数処理によって相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）の信号強度が一定になることを示す説明図である。 正規化窓関数処理が実施されることで、低圧縮率のリニアチャープパルス圧縮後の信号のｓｉｎｃ形状や距離分解能が改善することを示す説明図である。 正規化窓関数処理と窓関数処理が実施されることで、低圧縮率のリニアチャープパルス圧縮後の信号のサイドローブ抑圧性能が向上することを示す説明図である。 ＣＦＡＲ処理に関わる注目セル、ガードセル、サンプルセルを示す説明図である。 この発明の実施の形態２によるパルス圧縮装置を示す構成図である。 正規化窓関数処理に伴って雑音が増大する例を示す説明図である。 正規化窓関数の調整幅を示す説明図である。 正規化窓関数の調整幅とパルス圧縮後の信号対雑音比との関係のほか、正規化窓関数処理部２１による正規化窓関数の幅の選択を示す説明図である。 正規化窓関数処理部２１によるパルス圧縮後の信号対雑音比の改善を示す説明図である。 この発明の実施の形態３によるパルス圧縮装置を示す構成図である。 正規化窓関数処理と窓関数処理が実施されることで、高圧縮率のリニアチャープパルス圧縮後の信号のサイドローブ抑圧性能が向上することを示す説明図である。 リニアチャープパルス圧縮後の信号における信号スペクトルの形状を示す説明図である。 圧縮率ＴＢが低い場合、窓関数を乗算することでサイドローブの抑圧性能が劣化する例を示す説明図である。

実施の形態１．
図１はこの発明の実施の形態１によるパルス圧縮装置を示す構成図であり、図２は送信信号及び受信信号における周波数と時間の関係を示す説明図である。
図１において、送信信号生成器１は局部発振器２、パルス変調器３、パルス内変調信号発生器４及び送信機５から構成されており、所定の時間間隔で局部発振信号Ｌ₀（ｔ）（キャリア信号）をパルス変調し、パルス変調後の局部発振信号Ｌ’₀（ｔ）をパルス内変調することで送信ＲＦ信号Ｔｘ（ｔ）を生成する処理を実施する。なお、送信信号生成器１は送信信号生成手段を構成している。

送信信号生成器１の局部発振器２はパルス繰り返し周期Ｔ_priで一定周波数の局部発振信号Ｌ₀（ｔ）を生成し、その局部発振信号Ｌ₀（ｔ）をパルス変調器３及び受信機８に出力する。
パルス変調器３は局部発振器２から出力された局部発振信号Ｌ₀（ｔ）をパルス変調し、パルス変調後の局部発振信号Ｌ’₀（ｔ）を送信機５に出力する。
パルス内変調信号発生器４はリニアチャープされたパルス内変調信号φ（ｔ）を生成し、そのパルス内変調信号φ（ｔ）を送信機５に出力する。
送信機５はパルス内変調信号発生器４から出力されたパルス内変調信号φ（ｔ）を用いて、パルス変調後の局部発振信号Ｌ’₀（ｔ）をパルス内変調し、パルス内変調後の局部発振信号を送信ＲＦ信号Ｔｘ（ｔ）として送受切替器６に出力する。

送受切替器６は送信信号生成器１の送信機５から出力された送信ＲＦ信号Ｔｘ（ｔ）を空中線７に出力する一方、空中線７から出力された反射ＲＦ信号Ｒｘ_tgt（ｎ，ｔ）を受信機８に出力する。
空中線７は送受切替器６から出力された送信ＲＦ信号Ｔｘ（ｔ）を空間に放射する一方、その送信ＲＦ信号Ｔｘ（ｔ）が目標に反射されて戻ってくる反射ＲＦ信号Ｒｘ_tgt（ｎ，ｔ）を受信する。

受信機８は局部発振器２から出力された局部発振信号Ｌ₀（ｔ）を用いて、送受切替器６から出力された反射ＲＦ信号Ｒｘ_tgt（ｎ，ｔ）をダウンコンバートし、ダウンコンバート後の反射ＲＦ信号に対する増幅処理や位相検波処理を実施することで受信ビデオ信号Ｓ（ｎ，ｍ）を求め、その受信ビデオ信号Ｓ（ｎ，ｍ）を信号処理器９に出力する。
なお、送受切替器６、空中線７及び受信機８から送信信号生成手段が構成されている。

信号処理器９はパルス圧縮部１０、目標候補検出部１７及び目標相対距離算出部１８から構成されており、受信機８から出力された受信ビデオ信号Ｓ（ｎ，ｍ）に対して所定の信号処理を実施することで、目標候補までの相対距離Ｒ’₀を算出する処理を実施する。
図１の例では、信号処理器９の構成要素であるパルス圧縮部１０、目標候補検出部１７及び目標相対距離算出部１８が、例えば、ＣＰＵを実装している半導体集積回路、あるいは、ワンチップマイコンなどの専用のハードウェアで構成されているものを想定しているが、信号処理器９がコンピュータで構成されていてもよい。
信号処理器９がコンピュータで構成されている場合、パルス圧縮部１０、目標候補検出部１７及び目標相対距離算出部１８の処理内容を記述しているプログラムをコンピュータのメモリに格納し、コンピュータのＣＰＵが当該メモリに格納されているプログラムを実行するようにすればよい。

パルス圧縮部１０は周波数領域変換部１１、相関処理部１２、正規化窓関数選択部１３、正規化窓関数処理部１４、窓関数処理部１５及び時間領域変換部１６から構成されており、受信機８から出力された受信ビデオ信号Ｓ（ｎ，ｍ）に対して所定の信号処理を実施することで、リニアチャープパルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）を目標候補検出部１７に出力する処理を実施する。なお、パルス圧縮部１０はパルス圧縮手段を構成している。

パルス圧縮部１０の周波数領域変換部１１は受信機８から出力された受信ビデオ信号Ｓ（ｎ，ｍ）を高速フーリエ変換（ＦＦＴ：Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）して、周波数領域の受信ビデオ信号Ｆ_v（ｎ，ｋ_r）を生成し、周波数領域の受信ビデオ信号Ｆ_v（ｎ，ｋ_r）を相関処理部１２に出力する。
相関処理部１２は送信ＲＦ信号Ｔｘ（ｔ）のパルス内変調成分と同じＡ／Ｄ変換後の参照信号Ｅｘ（ｍ_τ）を生成するとともに、その参照信号Ｅｘ（ｍ_τ）を高速フーリエ変換して、周波数領域の参照信号Ｆ_Ex（ｋ_r）を生成し、周波数領域の受信ビデオ信号Ｆ_v（ｎ，ｋ_r）と周波数領域の参照信号Ｆ_Ex（ｋ_r）との相関処理を実施し、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）を正規化窓関数選択部１３に出力する。

正規化窓関数選択部１３は相関処理部１２から出力された相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）の圧縮率ＴＢが、予め設定された正規化窓関数選択用の圧縮率α以上であれば、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）を窓関数処理部１５に出力し、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）の圧縮率ＴＢが正規化窓関数選択用の圧縮率αより低ければ、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）を正規化窓関数処理部１４に出力する。
正規化窓関数処理部１４はパルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）における信号スペクトルの形状がｓｉｎｃ関数の形状と一致するように、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）における信号スペクトルの信号強度（振幅）を略一定にする正規化窓関数ｗ_Norm（ｋ_r）を用いて、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する正規化窓関数処理を実施する。

ここで、後述する窓関数処理部１５が実施する窓関数処理における窓関数は、例えば、ハミング窓など、サイドローブを抑圧するために広く用いられている窓関数（相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）における信号スペクトルの信号強度が一定であることを想定して設計された窓関数）であるのに対して、正規化窓関数処理における正規化窓関数ｗ_Norm（ｋ_r）は、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）における信号スペクトルの信号強度を一定にするために圧縮率によって形状が異なる窓関数であり、両者の窓関数は相違している。

窓関数処理部１５は正規化窓関数選択部１３から出力された相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）、または、正規化窓関数処理部１４による正規化窓関数処理後の信号Ｆ’_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する窓関数処理を実施してサイドロープを抑圧し、窓関数処理後の信号Ｆ_v・Ex・w（ｎ，ｋ_r）を時間領域変換部１６に出力する。
時間領域変換部１６は受信ビデオ信号Ｓ（ｎ，ｍ）のサンプリング数よりも大きい点数で、窓関数処理後の信号Ｆ_v・Ex・w（ｎ，ｋ_r）を高速フーリエ逆変換（ＩＦＦＴ：Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｆａｓｔ Ｆｏｕｒｉｅｒ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）して、時間領域の信号であるパルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）を生成し、パルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）を目標候補検出部１７に出力する。

目標候補検出部１７はパルス圧縮部１０の時間領域変換部１６から出力されたパルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）に対するＣＦＡＲ（Ｃｏｎｓｔａｎｔ Ｆａｌｓｅ Ａｌａｒｍ Ｒａｔｅ）処理を実施することで目標候補Ｒ_PC,CFAR（ｎ，ｌ）を検出する。
目標相対距離算出部１８は目標候補検出部１７により検出された目標候補Ｒ_PC,CFAR（ｎ，ｌ）までの相対距離Ｒ’₀を算出する。
表示器１９は目標情報として、目標相対距離算出部１８により算出された相対距離Ｒ’₀とパルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）を画面上に表示する。

次に動作について説明する。
送信信号生成器１は、所定の時間間隔で局部発振信号Ｌ₀（ｔ）をパルス変調し、パルス変調後の局部発振信号Ｌ’₀（ｔ）をパルス内変調することで送信ＲＦ信号Ｔｘ（ｔ）を生成する。
図２を参照しながら、送信信号生成器１の処理内容を具体的に説明する。
図２において、ｆ₀は送信信号の中心周波数、Ｔ₀は送信信号のパルス幅、Ｂ₀は送信信号の周波数変調帯域幅、Ｔ_priはパルス繰り返し周期である。
ここでは、送信信号の周波数変調として、アップチャープ変調を行うものとして説明する。

まず、送信信号生成器１の局部発振器２は、図２に示すようなパルス繰り返し周期Ｔ_priで、一定周波数の局部発振信号Ｌ₀（ｔ）を生成し、その局部発振信号Ｌ₀（ｔ）をパルス変調器３及び受信機８に出力する。
パルス変調器３は、局部発振器２から局部発振信号Ｌ₀（ｔ）を受けると、その局部発振信号Ｌ₀（ｔ）をパルス変調し、パルス変調後の局部発振信号Ｌ’₀（ｔ）を送信機５に出力する。

一方、パルス内変調信号発生器４は、リニアチャープされたパルス内変調信号φ（ｔ）を生成し、そのパルス内変調信号φ（ｔ）を送信機５に出力する。
送信機５は、パルス変調器３からパルス変調後の局部発振信号Ｌ’₀（ｔ）を受け、パルス内変調信号発生器４からパルス内変調信号φ（ｔ）を受けると、そのパルス内変調信号φ（ｔ）を用いて、パルス変調後の局部発振信号Ｌ’₀（ｔ）をパルス内変調し、パルス内変調後の局部発振信号を送信ＲＦ信号Ｔｘ（ｔ）として送受切替器６に出力する。
送信ＲＦ信号Ｔｘ（ｔ）は、図２に示すように、パルス幅がＴ₀で、中心周波数がｆ₀の信号である。

送受切替器６は、送信信号生成器１の送信機５から送信ＲＦ信号Ｔｘ（ｔ）を受けると、その送信ＲＦ信号Ｔｘ（ｔ）を空中線７に出力する。
これにより、空中線７から送信ＲＦ信号Ｔｘ（ｔ）が空間に放射される。
送信ＲＦ信号Ｔｘ（ｔ）は空間に放射されたのち、その一部が目標に反射され、反射ＲＦ信号Ｒｘ_tgt（ｎ，ｔ）として空中線７に戻ってくる。
空中線７は、目標に反射されて戻ってくる反射ＲＦ信号Ｒｘ_tgt（ｎ，ｔ）を受信し、その反射ＲＦ信号Ｒｘ_tgt（ｎ，ｔ）を送受切替器６に出力する。
送受切替器６は、空中線７から反射ＲＦ信号Ｒｘ_tgt（ｎ，ｔ）を受けると、その反射ＲＦ信号Ｒｘ_tgt（ｎ，ｔ）を受信機８に出力する。

受信機８は、送受切替器６から反射ＲＦ信号Ｒｘ_tgt（ｎ，ｔ）を受けると、局部発振器２から出力された局部発振信号Ｌ₀（ｔ）を用いて、その反射ＲＦ信号Ｒｘ_tgt（ｎ，ｔ）をダウンコンバートする。
受信機８は、反射ＲＦ信号Ｒｘ_tgt（ｎ，ｔ）をダウンコンバートすると、ダウンコンバート後の反射ＲＦ信号に対する増幅処理や位相検波処理を実施することで、下記の式（１）に示すような受信ビデオ信号Ｓ（ｎ，ｍ）を求め、その受信ビデオ信号Ｓ（ｎ，ｍ）を信号処理器９に出力する。

ここで、Ａ_Sは受信ビデオ信号の振幅、ｎはパルス番号、Ｎはパルス数、ｍは１ＰＲＩ内のサンプリング番号、Ｍは１ＰＲＩ内のサンプリング点数、Δｔは１ＰＲＩ内のサンプリング時間、ｃは光速、Ｒ₀は目標相対距離（図２を参照）、ｖは目標相対速度を表している。

信号処理器９は、受信機８から受信ビデオ信号Ｓ（ｎ，ｍ）を受けると、その受信ビデオ信号Ｓ（ｎ，ｍ）に対して所定の信号処理を実施することで、目標候補までの相対距離Ｒ’₀を算出する。
以下、信号処理器９の処理内容を具体的に説明する。

信号処理器９のパルス圧縮部１０は、受信機８から受信ビデオ信号Ｓ（ｎ，ｍ）を受けると、その受信ビデオ信号Ｓ（ｎ，ｍ）に対して所定の信号処理を実施することで、リニアチャープパルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）を目標候補検出部１７に出力する。
即ち、パルス圧縮部１０の周波数領域変換部１１は、下記の式（２）に示すように、受信機８から出力された受信ビデオ信号Ｓ（ｎ，ｍ）を高速フーリエ変換して、周波数領域の受信ビデオ信号Ｆ_v（ｎ，ｋ_r）を生成し、周波数領域の受信ビデオ信号Ｆ_v（ｎ，ｋ_r）を相関処理部１２に出力する。

式（２）において、ｌはＰＲＩ内のサンプリング番号、Ｌ’はＦＦＴ点数を表している。ただし、Ｌ’＞ＭのときはＳ（ｎ，ｍ）に０が代入される。

相関処理部１２は、下記の式（３）に示すように、送信ＲＦ信号Ｔｘ（ｔ）のパルス内変調成分と同じＡ／Ｄ変換後の参照信号Ｅｘ（ｍ_τ）を生成する。

式（３）において、Ａ_Eは参照信号の振幅、ｍ_τはサンプリング番号、Ｍ_τは１ＰＲＩのサンプリング点数（式（４）を参照）、Ｆ_sampはサンプリング周波数、ｆｌｏｏｒ（Ｘ）は変数Ｘを越えない最大の整数を表している。
ここでは、相関処理部１２が参照信号Ｅｘ（ｍ_τ）を近似計算している例を示しているが、パルス内変調信号発生器４により生成されたパルス内変調信号φ（ｔ）を参照信号Ｅｘ（ｍ_τ）として用いるようにしてもよい。

相関処理部１２は、参照信号Ｅｘ（ｍ_τ）を生成すると、下記の式（５）に示すように、その参照信号Ｅｘ（ｍ_τ）を高速フーリエ変換して、周波数領域の参照信号Ｆ_Ex（ｋ_r）を生成する。

相関処理部１２は、周波数領域の参照信号Ｆ_Ex（ｋ_r）を生成すると、周波数領域変換部１１から出力された周波数領域の受信ビデオ信号Ｆ_v（ｎ，ｋ_r）と周波数領域の参照信号Ｆ_Ex（ｋ_r）との相関処理を実施し、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）を正規化窓関数選択部１３に出力する。
即ち、相関処理部１２は、下記の式（６）に示すように、周波数領域の受信ビデオ信号Ｆ_v（ｎ，ｋ_r）と、周波数領域の参照信号Ｆ_Ex（ｋ_r）の複素共役との乗算を行うことで、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）を生成する。

ただし、＊は複素共役を表している。

正規化窓関数選択部１３は、相関処理部１２から相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）を受けると、送信信号のパルス幅Ｔ₀と送信信号の周波数変調帯域幅Ｂ₀の積から算出される圧縮率ＴＢが、予め設定された正規化窓関数選択用の圧縮率α以上であれば、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）を窓関数処理部１５に出力し、送信信号のパルス幅Ｔ₀と送信信号の周波数変調帯域幅Ｂ₀の積から算出される圧縮率ＴＢが正規化窓関数選択用の圧縮率αより低ければ、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）を正規化窓関数処理部１４に出力する。
以下、正規化窓関数選択部１３の処理内容を具体的に説明する。

図３は高圧縮率及び低圧縮率の場合における相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）の信号スペクトルを示す説明図である。
相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）の信号スペクトルは、高圧縮率の場合、図３（ａ）に示すように、信号強度がほぼ一定になるが、低圧縮率の場合、図３（ｂ）に示すように、信号強度が一定にならず、信号強度が大きく変化する。圧縮率が低い程、信号強度の変動が大きくなる。
このため、高圧縮率の場合、リニアチャープパルス圧縮後の信号スペクトルの形状がｓｉｎｃ関数の形状と一致するが、低圧縮率の場合、リニアチャープパルス圧縮後の信号スペクトルの形状がｓｉｎｃ関数の形状と異なり、距離分解能の劣化（図１５（ｂ）を参照）や、窓関数処理によるサイドローブの抑圧性能が劣化する（図１６（ｂ）を参照）。

この実施の形態１では、距離分解能の劣化やサイドローブの抑圧性能の劣化を防止するため、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する正規化窓関数処理を実施する。
ただし、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する正規化窓関数処理では、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に重みを付けるため雑音が増大し、パルス圧縮後の信号における信号対雑音比（ＳＮＲ：Ｓｉｇｎａｌ ｔｏ Ｎｏｉｓｅ ｒａｔｉｏ）が低減する可能性がある。
一方、高圧縮率の場合、十分なパルス圧縮結果が得られており、正規化窓関数処理を実施する必要性が低いため、正規化窓関数処理を実施するよりも、パルス圧縮後の信号のＳＮＲの低減を避けることの方が望ましい。

そこで、正規化窓関数選択部１３は、次式による送信信号のパルス幅Ｔ₀と送信信号の周波数変調帯域幅Ｂ₀の積から算出される圧縮率ＴＢが正規化窓関数選択用の圧縮率αより低い場合、正規化窓関数処理を実施させるため、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）を正規化窓関数処理部１４に出力する。
一方、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）の圧縮率ＴＢが正規化窓関数選択用の圧縮率αより高い場合、正規化窓関数処理の実施を避けるため、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）を窓関数処理部１５に出力する。
TB=T₀B₀

正規化窓関数処理部１４は、正規化窓関数選択部１３から相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）を受けると、パルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）における信号スペクトルの形状がｓｉｎｃ関数の形状と一致するように、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）における信号スペクトルの信号強度（振幅）を略一定にする正規化窓関数ｗ_Norm（ｋ_r）を用いて、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する正規化窓関数処理を実施し、下記の式（７）に示すような正規化窓関数処理後の信号Ｆ’_v・Ex（ｎ，ｋ_r）を生成する。

ここで、正規化窓関数ｗ_Norm（ｋ_r）は、正規化窓関数処理部１４が下記の式（８）にしたがって生成する窓関数である。

このように、正規化窓関数処理部１４が相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する正規化窓関数処理を実施することで、図４に示すように、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）における信号スペクトルの信号強度を略一定にすることができるため、図５に示すように、パルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）における信号スペクトルの形状をｓｉｎｃ関数の形状と一致させることができる。

式（８）では、正規化窓関数処理部１４が、パルス内変調信号φ（ｔ）である参照信号Ｅｘ（ｍ_τ）がＦＦＴされて生成された周波数領域の参照信号Ｆ_Ex（ｋ_r）を用いて、正規化窓関数ｗ_Norm（ｋ_r）を生成しているものを示しているが（パルス内変調信号φ（ｔ）の自己相関後の信号における信号スペクトルの振幅の逆数を正規化窓関数としている）、下記に式（９）に示すように、周波数領域のパルス内変調信号φ（ｔ）である参照信号Ｆ_Ex（ｋ_r）を近似計算で求めるようにしてもよい。

式（９）において、Ｚ（ｕ）はフレネル積分であり、ｕ₁、ｕ₂は下記の式（１０）と式（１１）で求めることができる。

式（９）で周波数領域の参照信号Ｆ_Ex（ｋ_r）を近似計算する場合、大規模なＦＦＴを行うことなく求められるため、装置の処理負荷の低減が可能になる。
また、参照信号Ｅｘ（ｍ_τ）として、実信号であるパルス内変調信号発生器４により生成されたパルス内変調信号φ（ｔ）を用いずに、設定パラメータに基づいて数値計算を行う場合、事前に容易に正規化窓関数を計算することができるため、装置の処理負荷の低減が可能になる。

窓関数処理部１５は、正規化窓関数選択部１３から相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）を受けると、下記の式（１２）に示すように、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する窓関数処理を実施してサイドロープを抑圧し、窓関数処理後の信号Ｆ_v・Ex・w（ｎ，ｋ_r）を時間領域変換部１６に出力する。

式（１２）において、ｗ_Ham（ｋ_r）はハミング窓関数である。
式（１２）では、窓関数として、ハミング窓関数を用いている例を示しているが、例えば、サイドローブの抑圧効果があるハミング窓関数以外のハニング窓関数、ブラックマン窓関数など、相関処理後の信号における信号スペクトルの信号強度の一定を想定して設計された窓関数を用いてもよい。
窓関数処理部１５により窓関数処理が実施されることで、図１６（ａ）に示すように、高圧縮率のパルス圧縮後の信号のサイドローブを抑圧することができる（特に、サイドローブの両端付近を抑圧することができる）。

また、窓関数処理部１５は、正規化窓関数処理部１４から正規化窓関数処理後の信号Ｆ’_v・Ex（ｎ，ｋ_r）を受けると、正規化窓関数選択部１３から相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）が出力された場合と同様の窓関数処理を実施する。
即ち、窓関数処理部１５は、下記の式（１３）に示すように、正規化窓関数処理後の信号Ｆ’_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する窓関数処理を実施してサイドロープを抑圧し、窓関数処理後の信号Ｆ_v・Ex・w（ｎ，ｋ_r）を時間領域変換部１６に出力する。

ここで、図６は正規化窓関数処理と窓関数処理が実施されることで、低圧縮率のリニアチャープパルス圧縮後の信号のサイドローブ抑圧性能が向上することを示す説明図である。
図６に示すように、正規化窓関数処理と窓関数処理が実施されることで、低圧縮率の場合でも、サイドローブの抑圧が可能になる。

時間領域変換部１６は、窓関数処理部１５から窓関数処理後の信号Ｆ_v・Ex・w（ｎ，ｋ_r）を受けると、下記の式（１４）に示すように、Ｌ点で窓関数処理後の信号Ｆ_v・Ex・w（ｎ，ｋ_r）を高速フーリエ逆変換して、時間領域の信号であるパルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）を生成し、パルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）を目標候補検出部１７に出力する。

また、時間領域変換部１６は、パルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）を受信ビデオ信号Ｓ（ｎ，ｍ）のサンプリング間隔よりも高精度にサンプリングする場合、下記の式（１５）によって“０”を設定する。
ここで、Ｌは高速フーリエ逆変換の点数であり、下記の式（１６）で表される。ただし、ｑは０以上の整数である。また、ｑ＝０の場合は、受信ビデオ信号Ｓ（ｎ，ｍ）のサンプリング間隔と同じサンプリング間隔になる。

目標候補検出部１７は、パルス圧縮部１０の時間領域変換部１６からパルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）を受けると、下記の式（１７）に示すように、パルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）に対するＣＦＡＲ処理を実施することで目標候補を検出する。

式（１７）において、Ｒ_PC,CFAR（ｎ，ｌ）は、ＣＦＡＲ処理による目標候補を表しており、目標候補は０が設定される。
また、ＣＦＡＲ閾値であるＣＦＡＲ＿ｔｈ（ｎ，ｌ）は、下記の式（１８）で算出される。

式（１８）において、ＣＦＡＲ＿ｃｏｒはＣＦＡＲ係数、Ｓａｍｐ＿ｃｅｌｌ（ｎ，ｌ）はサンプルセル、ａｖｅ（Ｚ（ｐ））は配列Ｚ（ｐ）の平均値を表している。
ここで、図７はＣＦＡＲ処理に関わる注目セル、ガードセル、サンプルセルを示す説明図である。

目標相対距離算出部１８は、目標候補検出部１７による目標候補の検出結果Ｒ_PC,CFAR（ｎ，ｌ）を受けると、下記の式（１９）に示すように、目標候補までの相対距離Ｒ’₀を算出する。

式（１９）において、Δｒ_PCはパルス圧縮後のサンプリング距離間隔である。
目標相対距離算出部１８は、目標候補までの相対距離Ｒ’₀を算出すると、目標候補までの相対距離Ｒ’₀とパルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）を表示器１９に出力する。
表示器１９は、目標相対距離算出部１８から目標候補までの相対距離Ｒ’₀とパルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）を受けると、目標候補までの相対距離Ｒ’₀とパルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）を画面上に表示する。

以上で明らかなように、この実施の形態１によれば、周波数領域の受信ビデオ信号Ｆ_v（ｎ，ｋ_r）と周波数領域の参照信号Ｆ_Ex（ｋ_r）との相関処理を実施する相関処理部１２を設け、正規化窓関数処理部１４が、パルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）における信号スペクトルの形状がｓｉｎｃ関数の形状と一致するように、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）における信号スペクトルの信号強度を略一定にする正規化窓関数ｗ_Norm（ｋ_r）を用いて、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する正規化窓関数処理を実施するように構成したので、パルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）の信号の圧縮率が低い場合でも、距離分解能を高めることができる効果を奏する。

また、この実施の形態１によれば、相関処理部１２から出力された圧縮率ＴＢが、予め設定された正規化窓関数選択用の圧縮率α以上であれば、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）を窓関数処理部１５に出力し、その圧縮率ＴＢが正規化窓関数選択用の圧縮率αより低ければ、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）を正規化窓関数処理部１４に出力する正規化窓関数選択部１３を設けるように構成したので、高圧縮率の場合、パルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）のＳＮＲの低減を避けることができる一方、低圧縮率の場合、距離分解能を高めることができる効果を奏する。

また、この実施の形態１によれば、パルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）の信号の圧縮率が低い場合、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する正規化窓関数処理と窓関数処理を実施するように構成したので、パルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）の信号の圧縮率が低い場合でも、距離分解能とサイドローブ抑圧性能の向上を図ることができる効果を奏する。
なお、正規化窓関数ｗ_Norm（ｋ_r）は、ＦＦＴ等の信号処理により生成する場合のほかに、近似計算で生成することができる。近似計算で生成する場合、大規模なＦＦＴを行う必要がなく、装置の処理負荷を低減することが可能になる。

実施の形態２．
図８はこの発明の実施の形態２によるパルス圧縮装置を示す構成図であり、図において、図１と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
この実施の形態２では、図１の正規化窓関数処理部１４の代わりに、正規化窓関数処理部２１が実装されている点だけが、上記実施の形態１と相違している。
即ち、パルス圧縮部２０は周波数領域変換部１１、相関処理部１２、正規化窓関数選択部１３、正規化窓関数処理部２１、窓関数処理部１５及び時間領域変換部１６から構成されており、受信機８から出力された受信ビデオ信号Ｓ（ｎ，ｍ）に対して所定の信号処理を実施することで、リニアチャープパルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）を目標候補検出部１７に出力する処理を実施する。なお、パルス圧縮部２０はパルス圧縮手段を構成している。

正規化窓関数処理部２１は図１の正規化窓関数処理部１４と同様に、パルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）における信号スペクトルの形状がｓｉｎｃ関数の形状と一致するように、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）における信号スペクトルの信号強度を略一定にする正規化窓関数を用いて、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する正規化窓関数処理を実施するが、正規化窓関数処理を行った場合のパルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）のＳＮＲに応じて正規化窓関数の幅を設定する点で、図１の正規化窓関数処理部１４と相違している。

次に動作について説明する。
正規化窓関数処理部２１以外は、上記実施の形態１と同様であるため、ここでは、正規化窓関数処理部２１の処理内容だけを説明する。
図９は正規化窓関数処理に伴って雑音が増大する例を示す説明図である。

図１の正規化窓関数処理部１４では、図９に示すように、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）における信号スペクトルの信号強度が一定になるように、送信信号の周波数変調帯域幅Ｂ₀全域にわたって正規化窓関数処理によって重みを付けている。
このため、送信信号の周波数変調帯域の両端では、雑音が増大して、パルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）のＳＮＲが低下することが懸念される。

そこで、この実施の形態２では、正規化窓関数処理部２１が、正規化窓関数処理を実施することで、パルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）のＳＮＲが大きく低下しないようにするために、図１０に示すように正規化窓関数の幅を調整する。
以下、正規化窓関数処理部２１による正規化窓関数の幅の調整処理を具体的に説明する。

まず、正規化窓関数処理部２１は、下記の式（２０）に示すように、正規化窓関数処理を実施した場合のパルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）の信号対雑音比ＳＮＲ_Norm（ｎ_w）を算出する。

式（２０）において、Ｎ_wは変調帯域幅の正規化窓関数のサンプリング数、ｎ_wは正規化窓関数の調整幅のサンプリング数を表している。

ここで、図１１は正規化窓関数の調整幅とパルス圧縮後の信号対雑音比との関係のほか、正規化窓関数処理部２１による正規化窓関数の幅の選択を示す説明図である。
正規化窓関数処理部２１は、パルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）の信号対雑音比ＳＮＲ_Norm（ｎ_w）を算出すると、図１１に示されている正規化窓関数の調整幅とパルス圧縮後の信号対雑音比との関係を参照して、正規化窓関数処理を実施した場合のパルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）の信号対雑音比ＳＮＲ_Norm（ｎ_w）が最大となる正規化窓関数の幅ｎ_w,maxを選択する。

正規化窓関数処理部２１は、信号対雑音比ＳＮＲ_Norm（ｎ_w）が最大となる正規化窓関数の幅ｎ_w,maxを選択すると、下記の式（２１）にしたがって正規化窓関数ｗ’_Norm（ｋ_r）を生成する。

式（２１）において、Δｆ_FFTは周波数領域のサンプリング間隔を表している。

正規化窓関数処理部２１は、正規化窓関数ｗ’_Norm（ｋ_r）を生成すると、正規化窓関数ｗ’_Norm（ｋ_r）を用いて、正規化窓関数選択部１３から出力された相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する正規化窓関数処理を実施し、下記の式（２２）に示すような正規化窓関数処理後の信号Ｆ’_v・Ex（ｎ，ｋ_r）を生成する。

ここで、図１２は正規化窓関数処理部２１によるパルス圧縮後の信号対雑音比の改善を示す説明図である。
正規化窓関数処理部２１では、信号対雑音比ＳＮＲ_Norm（ｎ_w）が最大となる正規化窓関数ｗ’_Norm（ｋ_r）を用いて、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する正規化窓関数処理を実施しているので、図１２に示すように、図１の正規化窓関数処理部１４が正規化窓関数処理を実施する場合よりも、パルス圧縮後のＳＮＲが改善しており、目標の検出性能が向上する。

以上で明らかなように、この実施の形態２によれば、正規化窓関数処理部２１が、正規化窓関数処理を行った場合のパルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）のＳＮＲに応じて正規化窓関数の幅を設定するように構成したので、ＳＮＲを改善して、目標の検出性能を高めることができる効果を奏する。

実施の形態３．
図１３はこの発明の実施の形態３によるパルス圧縮装置を示す構成図であり、図において、図１及び図８と同一符号は同一または相当部分を示すので説明を省略する。
この実施の形態３では、図８の正規化窓関数処理部２１の代わりに、正規化窓関数処理部３１が実装されており、また、正規化窓関数選択部１３が実装されていない点で、上記実施の形態２と相違している。
即ち、パルス圧縮部３０は周波数領域変換部１１、相関処理部１２、正規化窓関数処理部３１、窓関数処理部１５及び時間領域変換部１６から構成されており、受信機８から出力された受信ビデオ信号Ｓ（ｎ，ｍ）に対して所定の信号処理を実施することで、リニアチャープパルス圧縮後の信号Ｒ_PC（ｎ，ｌ）を目標候補検出部１７に出力する処理を実施する。なお、パルス圧縮部３０はパルス圧縮手段を構成している。

正規化窓関数処理部３１は圧縮率ＴＢに関わらず、上記の式（２１）によって、正規化窓関数ｗ’_Norm（ｋ_r）を生成し（正規化窓関数ｗ’_Norm（ｋ_r）の生成処理は、図８の正規化窓関数処理部２１と同様）、正規化窓関数ｗ’_Norm（ｋ_r）を用いて、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する正規化窓関数処理を実施する。

次に動作について説明する。
上記実施の形態２では、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）の圧縮率ＴＢが正規化窓関数選択用の圧縮率αより低い場合、図８の正規化窓関数処理部２１が、信号対雑音比ＳＮＲ_Norm（ｎ_w）が最大となる正規化窓関数ｗ’_Norm（ｋ_r）を生成して、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する正規化窓関数処理を実施しているが、その圧縮率ＴＢが正規化窓関数選択用の圧縮率αより高い場合、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する正規化窓関数処理を実施していない。

このように、高圧縮率である場合、正規化窓関数処理を実施せずに、窓関数処理部１５が窓関数処理を実施すると、図１４（ａ）に示すように、サイドローブの両端が窓関数処理によって抑圧されるが、サイドローブの中心付近が相関処理後の信号の信号強度が一定でないために、相関が乱れて、窓関数処理によるサイドローブの抑圧性能が劣化することがある。
一方、高圧縮率である場合、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対して、正規化窓関数処理と窓関数処理を実施すると、図１４（ｂ）に示すように、相関処理後の信号の信号強度が一定になるため、相関が乱れず、窓関数処理によるサイドローブの抑圧性能が向上する。

そこで、この実施の形態３では、正規化窓関数処理部３１は圧縮率ＴＢに関わらず、上記の式（２１）によって、正規化窓関数ｗ’_Norm（ｋ_r）を生成するとともに、その正規化窓関数ｗ’_Norm（ｋ_r）を用いて、相関処理後の信号Ｆ_v・Ex（ｎ，ｋ_r）に対する正規化窓関数処理を実施するようにしている。
これにより、高圧縮率である場合でも、窓関数処理によるサイドローブの抑圧性能が向上して、近接目標の検出性能が向上する。

なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

１ 送信信号生成器（送信信号生成手段）、２ 局部発振器、３ パルス変調器、４ パルス内変調信号発生器、５ 送信機、６ 送受切替器（送信信号生成手段）、７ 空中線（送信信号生成手段）、８ 受信機（送信信号生成手段）、９ 信号処理器、１０，２０，３０ パルス圧縮部（パルス圧縮手段）、１１ 周波数領域変換部、１２ 相関処理部、１３ 正規化窓関数選択部、１４，２１，３１ 正規化窓関数処理部、１５ 窓関数処理部、１６ 時間領域変換部、１７ 目標候補検出部、１８ 目標相対距離算出部、１９ 表示器。

Claims (9)

1. 所定の時間間隔でキャリア信号をパルス変調し、パルス変調後のキャリア信号をパルス内変調することで送信信号を生成する送信信号生成手段と、
   上記送信信号生成手段により生成された送信信号を放射する一方、上記送信信号が目標に反射されて戻ってくる信号を受信する送受信手段と、
   上記送受信手段の受信信号と参照信号との相関処理を実施し、相関処理後の信号に対する正規化窓関数処理を実施するパルス圧縮手段と
   を備えたパルス圧縮装置。
2. パルス圧縮手段は、圧縮率が所定の圧縮率より低い場合に限り、相関処理後の信号に対する正規化窓関数処理を実施することを特徴とする請求項１記載のパルス圧縮装置。
3. パルス圧縮手段は、相関処理後の信号又は正規化窓関数処理後の信号に対する窓関数処理を実施してサイドローブを抑圧することを特徴とする請求項１記載のパルス圧縮装置。
4. パルス圧縮手段は、送受信手段の受信信号を周波数領域の信号に変換してから、周波数領域の受信信号と周波数領域の参照信号との相関処理を実施する一方、上記受信信号のサンプリング数よりも大きい点数で、窓関数処理後の信号を時間領域の信号に変換することを特徴とする請求項１記載のパルス圧縮装置。
5. パルス圧縮手段は、相関処理後の信号に対する正規化窓関数処理を実施することで、パルス圧縮後の信号における信号スペクトルの形状をｓｉｎｃ関数の形状にすることを特徴とする請求項１から請求項４のうちのいずれか１項記載のパルス圧縮装置。
6. パルス圧縮手段は、相関処理後の信号における信号スペクトルの振幅を略一定にする正規化窓関数を用いて、正規化窓関数処理を実施することを特徴とする請求項５記載のパルス圧縮装置。
7. 送信信号生成手段は、リニアチャープされたパルス内変調信号を用いて、パルス変調後のキャリア信号をパルス内変調し、
   パルス圧縮手段は、上記送信信号生成手段により用いられたパルス内変調信号の自己相関後の信号における信号スペクトルの振幅の逆数を正規化窓関数として用いることを特徴とする請求項６記載のパルス圧縮装置。
8. 送信信号生成手段は、リニアチャープされたパルス内変調信号を用いて、パルス変調後のキャリア信号をパルス内変調し、
   パルス圧縮手段は、上記送信信号生成手段により用いられたパルス内変調信号を近似計算で求め、上記パルス内変調信号の自己相関後の信号における信号スペクトルの振幅の逆数を正規化窓関数として用いることを特徴とする請求項６記載のパルス圧縮装置。
9. パルス圧縮手段は、正規化窓関数処理を行った場合のパルス圧縮後の信号における信号対雑音比に応じて正規化窓関数の幅を設定することを特徴とする請求項１から請求項８のうちのいずれか１項記載のパルス圧縮装置。

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