JP2014081241A - レーダ装置、及びレーダ受信信号処理方法 - Google Patents

Abstract

【課題】レーダ装置において、複数の受信帯域を切り換え可能な構成を安価に提供する。
【解決手段】受信部４は、通過させる信号の帯域が互いに異なる複数のフィルタと、帯域制限に利用するフィルタを切り換えるフィルタ切換部１９と、を備える。受信帯域制御部２０は、狭帯域用のフィルタ、及び、通過させる信号の帯域が前記狭帯域用のフィルタよりも広い広帯域用のフィルタを、パルス幅に応じて複数のフィルタの中から選択する。そして、受信帯域制御部２０は、狭帯域用のフィルタ又は広帯域用のフィルタの何れを用いて帯域制限を行うかを、ユーザの設定に応じて切り換えるように、フィルタ切換部１９を制御する。
【選択図】図１

Description

本発明は、主として、レーダ装置が備える受信部の構成に関する。詳細には、受信した信号を帯域制限するフィルタを複数備えた受信部の構成に関する。

パルスレーダ装置は、パルス状の送信信号をアンテナから送信し、周囲から返ってきた信号をアンテナで受信して、周囲の物標を検出する。特許文献１に記載されているように、従来のレーダ装置は、表示レンジ（距離レンジ）に応じて送信信号のパルス幅を切り換えるように構成されている。また、レーダ装置は、受信した信号を帯域制限するためのフィルタを備えている。

上記のようなレーダ装置において、受信した信号を帯域制限するフィルタは、前記送信信号のパルス幅に応じた適切な帯域幅に設定されている必要がある。そこで、従来のレーダ装置は、互いに通過帯域が異なるフィルタを複数備えており、受信信号の帯域制限に使うフィルタを、送信信号のパルス幅に応じて切り換えるように構成されていた。

また、特許文献３は、目的に応じて２つのバンドパスフィルタを切り換え可能な構成（第４実施例の変形例）を開示している。

特開平７−９２２５３号公報 特開平４−２２５１８６号公報 特開平１１−３０６６３号公報

前述のように、レーダ装置においては、送信信号のパルス幅に応じて、受信信号の帯域制限を行うフィルタの帯域を適切に切り換える必要がある。一方、特許文献３は、目的に応じて２種類のバンドパスフィルタを切り換え可能な構成を開示しているが、送信信号のパルス幅に応じてフィルタを切り換える構成は開示していない。

送信信号のパルス幅を切り換え可能なレーダ装置に上記特許文献３の構成を適用した場合、パルス幅ごとに２種類のバンドパスフィルタを用意することになる。例えば、送信信号のパルス幅を３通りに切り換え可能なレーダ装置に特許文献３の構成を適用した場合、３通りのパルス幅に対してそれぞれ２種類のバンドパスフィルタが必要となるので、計６種類のフィルタが必要となる。このため、部品点数が増大してコストが上昇するという課題がある。

これに対し、特許文献１及び特許文献２が開示するレーダ受信器は、デジタルローパスフィルタを備え、フィルタ係数の変更によって通過帯域を変更するように構成されている。特許文献１は、ローパスフィルタの受信帯域幅をデジタル処理によって切り換え設定できるので、従来のように多数の帯域フィルタを設ける必要がなく、アナログ部分の簡素化を図ることができるとしている。

しかし、受信信号をデジタルフィルタで処理する場合は、演算による遅延を避けることができない。現状のレーダ装置では、受信信号のデジタルフィルタ処理を、十分な精度で、かつリアルタイムに行うことは難しい。このため、現状のレーダ装置では、受信信号の帯域制限を行うフィルタとしてアナログフィルタを採用する構成が依然として主流である。

本発明は以上の事情に鑑みてされたものであり、その目的は、レーダ装置において、複数の受信帯域を切り換え可能な構成を安価に提供することにある。

課題を解決するための手段及び効果

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段とその効果を説明する。

本発明の観点によれば、以下のレーダ装置が提供される。即ち、このレーダ装置は、送信部と、受信部と、受信帯域制御部と、を備える。前記送信部は、送信する信号のパルス幅を切り換え可能である。前記受信部は、受信した信号をフィルタによって帯域制限する。前記受信帯域制御部は、前記帯域制限の帯域を制御する。前記受信部は、通過させる信号の帯域が互いに異なる複数の前記フィルタと、前記帯域制限に利用するフィルタを切り換えるフィルタ切換部と、を備える。前記受信帯域制御部は、少なくとも、狭帯域用のフィルタ、及び、通過させる信号の帯域が前記狭帯域用のフィルタよりも広い広帯域用のフィルタを、前記パルス幅に応じて前記複数のフィルタの中から選択する。そして、受信帯域制御部は、前記狭帯域用のフィルタ又は前記広帯域用のフィルタの何れを用いて前記帯域制限を行うかを、所定の条件に応じて切り換えるように、前記フィルタ切換部を制御する。

このように、帯域が異なるフィルタを切り換えることで、ノイズやクラッタなどの不要信号の発生量などに応じて受信信号を適切に帯域制限できる。また、送信信号のパルス幅に応じてフィルタを選択することにより、パルス幅に応じた適切な帯域制限を行うことができる。

上記のレーダ装置は、以下のように構成されることが好ましい。即ち、前記受信帯域制御部は、前記パルス幅が第１パルス幅のときの前記狭帯域用のフィルタと、前記パルス幅が前記第１パルス幅よりも広い第２パルス幅のときの前記広帯域用のフィルタと、に同じフィルタを選択する。

このように、あるパルス幅について狭帯域用として選択されるフィルタを、別のパルス幅について広帯域用のフィルタとして使い回すことにより、部品を共通化してコストを削減できる。

上記のレーダ装置において、前記受信帯域制御部は、前記狭帯域用のフィルタ及び前記広帯域用のフィルタを、物標までの距離に応じて切り換えて前記帯域制限を行うように、前記フィルタ切換部を制御するように構成しても良い。

これによれば、物標までの距離に応じて、受信信号を帯域制限する帯域を切り換えることができるので、近距離の物標からの反射信号と遠距離の物標からの反射信号をそれぞれ適切に帯域制限できる。

上記のレーダ装置において、前記受信帯域制御部は、近距離の物標からの信号の帯域制限には前記広帯域用のフィルタを利用し、遠距離の物標からの信号の帯域制限には前記狭帯域用のフィルタを利用するように、前記フィルタ切換部を制御することが好ましい。

これによれば、近距離については分解能を優先させ、遠距離については不要信号の除去を優先させることができる。従って、近距離の小さな物標のエコー像の識別性を向上させるとともに、ノイズに埋もれがちな遠距離の物標のエコー像を明瞭に表示できる。

上記のレーダ装置は、以下のように構成することもできる。即ち、前記受信帯域制御部は、前記狭帯域用のフィルタ及び前記広帯域用のフィルタの何れを用いて前記帯域制限を行うかを、ユーザが設定可能に構成されている。前記受信帯域制御部は、前記ユーザの設定に応じて、前記帯域制限に利用するフィルタを切り換えるように前記フィルタ切換部を制御する。

これによれば、ユーザは、必要に応じて受信信号を帯域制限する帯域幅を切り換えることができる。

上記のレーダ装置において、前記受信帯域制御部は、前記狭帯域用のフィルタ及び前記広帯域用のフィルタの何れを用いて前記帯域制限を行うかを、前記パルス幅ごとに設定可能であることが好ましい。

これによれば、ユーザは、分解能を優先するか、不要信号の除去を優先するかを、パルス幅ごとに設定できる。

もっとも、上記のレーダ装置において、前記受信帯域制御部は、前記狭帯域用のフィルタ及び前記広帯域用のフィルタの何れを用いて前記帯域制限を行うかを、全てのパルス幅で共通して設定可能であっても良い。

これによれば、分解能を優先するか、不要信号の除去を優先するかの設定を、パルス幅ごとに設定する必要が無く、ユーザによる設定操作が簡便になる。

上記のレーダ装置において、前記フィルタがアナログフィルタであれば好適である。

即ち、アナログフィルタは帯域ごとに部品が必要なので、フィルタの帯域が増えると部品点数が増大する。そこで上記のように、あるパルス幅について狭帯域用として選択されるアナログフィルタを、別のパルス幅については広帯域用として使い回すことにより、部品を共通化してコストを削減できる。

本発明の別の観点によれば、送信するパルス信号のパルス幅を切り換え可能な送信部と、受信した信号をフィルタによって帯域制限する受信部と、を備えたレーダ装置が受信した信号を処理するレーダ受信信号処理方法が以下のとおり提供される。前記受信部は、通過させる信号の帯域が互いに異なる複数の前記フィルタと、前記帯域制限に利用するフィルタを切り換えるフィルタ切換部と、を備える。このレーダ受信信号処理方法は、少なくとも、狭帯域用のフィルタ、及び、通過させる信号の帯域が前記狭帯域用のフィルタよりも広い広帯域用のフィルタを、前記パルス幅に応じて前記複数のフィルタの中から選択し、前記狭帯域用のフィルタ又は前記広帯域用のフィルタの何れを用いて前記帯域制限を行うかを、所定の条件に応じて切り換える受信帯域制御工程を含む。

本発明の一実施形態に係るレーダ装置の構成を示すブロック図。 送信信号のパルス幅と、受信信号の帯域制限に利用するフィルタの関係を示す図。 変形例において、送信信号のパルス幅と、受信信号の帯域制限に利用するフィルタの関係を示す図。 帯域制限に利用するフィルタを距離に応じて切り換える変形例を説明する図。

次に、図面を参照して本発明の第１実施形態を説明する。本実施形態に係るレーダ装置１は、船舶に搭載される舶用のパルスレーダ装置である。レーダ装置１は、アンテナ２と、送信部３と、受信部４と、制御部５と、表示装置７を主に備えている。

アンテナ２は、サーキュレータ６を介して、送信部３及び受信部４に接続されている。アンテナ２は、所定の回転周期で水平面内を３６０度回転駆動する周知の構成である。

送信部３は、発振器（例えばマグネトロン）を備えており、パルス状に変調された高周波信号を、所定の周期でアンテナ２に印加するように構成されている。これにより、パルス状に変調された高周波信号が回転するアンテナ２から所定の周期で送信される。以下の説明では、アンテナ２から送信される信号を送信信号と呼ぶ。

また、アンテナ２は、周囲からの高周波信号を受信する。アンテナ２が受信する信号を、以下の説明では受信信号と呼ぶ。なお、アンテナ２に受信された受信信号には、前記送信信号が物標で反射して返ってきた「反射信号」と、ノイズやクラッタなどの「不要信号」と、が含まれている。受信信号は、受信部４に入力される。

受信部４は、受信信号を増幅、検波することにより、周囲の物標の様子を示すＰＰＩスコープ（Ｐｌａｎ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｉｎｄｉｃａｔｏｒ ｓｃｏｐｅ）形式のレーダ映像を生成して、表示装置７（液晶ディスプレイなど）に表示させる。なお、パルスレーダ装置において、受信信号に基づいてＰＰＩスコープ形式のレーダ映像を生成する構成は周知であるから、説明は省略する。

制御部５は、送信部３と受信部４を適宜制御するように構成されている。また、制御部５は、ユーザが操作することにより各種設定を行うための操作部８を備えている。

本実施形態のレーダ装置１は、表示装置７に表示するレーダ映像の表示レンジを切り換えることができるように構成されている。ユーザは、操作部８を適宜操作することにより、表示レンジを切り換えることができる。なお、表示レンジとは、アンテナ２を中心として、距離方向でどの範囲までをレーダ映像として表示するかを設定するものである。例えば、ユーザは、アンテナ２の近傍の様子をレーダ映像で確認したい場合には、表示レンジを狭く設定する。また、ユーザは、アンテナ２から遠距離までレーダ映像で確認したい場合には、表示レンジを広く設定する。なお、本実施形態のレーダ装置１では、図２に示すように、表示レンジを３段階（０．５ＮＭ，６ＮＭ，及び１２ＮＭ）に切り換えることができるように構成されている。

送信部３は、必要に応じて、送信信号のパルス幅を切り換え可能に構成されている。即ち、送信信号のパルス幅を狭くすれば、距離分解能を向上させることができる。反対に、パルス幅を広くすれば、送信信号のパワーを上げることができる。送信部３は、制御部５からの制御信号に応じて、パルス幅を切り換えるように構成されている。

制御部５は、表示レンジに応じて、送信信号のパルス幅を切り換えるように構成されている。即ち、表示レンジが狭い場合は、遠距離の物標を探知する必要がないので、送信信号のパワーは弱くても良い。そこで、表示レンジが狭い場合は、パルス幅を狭くして距離分解能を向上させることができる。一方、表示レンジが広い場合は、遠距離の物標を探知するために、送信信号のパワーが必要となる。そこで、表示レンジが広い場合は、送信信号のパワーを上げるために、パルス幅を広くする。制御部５は、表示レンジがユーザによって切り換えられた場合には、適切なパルス幅に切り換えるように送信部３に対して制御信号を出力する。このように、表示レンジによって送信信号のパルス幅を切り換えることにより、周囲の物標を表示レンジに応じて適切に探知できる。

本実施形態における表示レンジとパルス幅の関係を図２に示す。前述のように、本実施形態のレーダ装置１では、表示レンジを３段階（０．５ＮＭ，６ＮＭ，１２ＮＭ）に切り換え可能に構成されている。本実施形態では、各表示レンジに、送信信号のパルス幅が１種類割り当てられている。具体的には、図２に示すように、表示レンジが０．５ＮＭのときはパルス幅をτ１、表示レンジが６ＮＭのときはパルス幅をτ２、表示レンジが１２ＮＭのときはパルス幅をτ３とするように構成されている。なお、３種類のパルス幅の大小関係は、τ１＜τ２＜τ３となっている。

続いて、受信部４の構成について説明する。受信部４は、ダウンコンバート部１０と、フィルタ部１１と、検波部１２と、信号処理部１３を備えている。

アンテナ２で受信された高周波の受信信号は、増幅器１４によって適宜増幅された後、ダウンコンバート部１０に入力される。ダウンコンバート部１０は、高周波の受信信号を、中間周波数にダウンコンバートするように構成されている。具体的には、ダウンコンバート部１０は、局部発振器１５と、ミキサ１６と、ローパスフィルタ１７を備えている。

増幅器１４で増幅された高周波の受信信号は、ミキサ１６において、局部発振器１５が出力する局部発振器信号とミキシングされた後、ローパスフィルタ１７によってイメージ周波数信号が除去されることにより、中間周波数信号にダウンコンバートされる。なお、ローパスフィルタ１７は省略しても良い。

ところで、アンテナ２から送信される送信信号はパルス状の高周波信号であるから、当該送信信号が周囲の物標で反射した反射信号もパルス状の高周波信号である。従って、アンテナ２で受信された反射信号がダウンコンバート部１０においてダウンコンバートされると、パルス状の中間周波数信号となる。ダウンコンバート部１０で生成された中間周波数信号は、増幅器１８によって適宜増幅された後、フィルタ部１１に出力される。

フィルタ部１１は、受信信号の帯域制限を行うためのバンドパスフィルタを備えている。即ち、ダウンコンバート部１０からの中間周波数信号には、クラッタやノイズなどの不要信号が含まれている。そこで、フィルタ部１１が備えるバンドパスフィルタによって中間周波数信号の帯域制限を行い、周囲の物標からの反射信号のみを通過させる。これにより、ノイズ、クラッタなどの不要な信号を除去できる。

フィルタ部１１において、バンドパスフィルタの通過帯域は、周囲の物標からの反射信号が通過できるように適切に設定される。前述のように、周囲の物標からの反射信号はパルス状の信号であり、そのパルス幅は送信信号のパルス幅によって決まる。従って、バンドパスフィルタの通過帯域は、送信信号のパルス幅に応じて適切に設定される必要がある。前述のように、本実施形態の送信部３は、パルス幅を複数段階（具体的には３段階）で切り換え可能に構成されている。そこで本実施形態のフィルタ部１１は、複数のパルス幅に対応できるようにするため、互いに通過帯域を異ならせた複数のバンドパスフィルタＢＰＦ１，ＢＰＦ２，ＢＰＦ３，ＢＰＦ４を備えている。なお、各バンドパスフィルタの通過帯域幅の大小関係は、ＢＰＦ１＜ＢＰＦ２＜ＢＰＦ３＜ＢＰＦ４となっている。

なお、本実施形態のレーダ装置１において、各バンドパスフィルタＢＰＦ１，ＢＰＦ２，ＢＰＦ３，ＢＰＦ４は、アナログフィルタとして構成している。仮に、バンドパスフィルタをデジタルフィルタとして構成した場合は、演算による遅延が発生するため、リアルタイムの信号処理が難しいためである。

フィルタ部１１は、ダウンコンバート部１０からの中間周波数信号を、複数のバンドパスフィルタＢＰＦ１，ＢＰＦ２，ＢＰＦ３，ＢＰＦ４の何れか１つに通過させるように信号の経路を切り換えるフィルタ切換部１９を備えている。これにより、互いに通過帯域が異なる複数のバンドパスフィルタＢＰＦ１，ＢＰＦ２，ＢＰＦ３，ＢＰＦ４の何れか１つを選択して、中間周波数信号の帯域制限を行うことができる。

制御部５は、フィルタ切換部１９の動作を制御する受信帯域制御部２０としての機能を有している。受信帯域制御部２０は、送信信号のパルス幅に応じてフィルタ切換部１９を制御することにより、中間周波数信号の帯域制限を、適切な通過帯域のバンドパスフィルタを利用して行わせるように構成されている。なお、一般に、パルス幅が狭い信号ほどそのスぺクトル幅は広くなる。従って、一般的には、送信信号のパルス幅が狭いほど通過帯域が広いフィルタを使い、送信信号のパルス幅が広いほど通過帯域が狭いフィルタを使う。

フィルタ部１１によって帯域制限された中間周波数信号は、検波部１２に出力される。検波部１２は、入力された中間周波数信号を検波し、当該中間周波数信号の信号レベルに応じたデジタルデータを出力するように構成されている。検波部１２の出力は、信号処理部１３に出力される。

信号処理部１３は、検波部１２から入力されたデータを適宜処理することにより、レーダ映像を生成して表示装置７に出力するように構成されている。

続いて、本実施形態のレーダ装置１の特徴的な構成と、当該レーダ装置１によるレーダ受信信号の処理方法について説明する。

前述のように、フィルタ部１１は、中間周波数信号に含まれるノイズやクラッタなどの不要信号を除去するために、当該中間周波数信号をバンドパスフィルタによって帯域制限している。不要信号を除去するという観点では、バンドパスフィルタの通過帯域を可能な限り狭くすることが好ましい。

しかし、バンドパスフィルタの通過帯域を狭くした場合は、元の信号に含まれていた高周波成分が多く失われるため、波形のエッジの情報が欠落する結果、周囲の物標からの反射信号のパルス波形が崩れて波形の再現性が損なわれる。反射信号のパルス波形が崩れてしまうと、当該反射信号に基づいて生成されたレーダ映像では物標のエコー像の輪廓が潰れてしまい、小さい物標のエコー像を識別しにくくなるという問題がある。

このように、不要信号の除去と、反射信号の波形の再現性とは相反する事象であり、両者を両立させることは難しい。そこで本実施形態のレーダ装置１は、不要信号の除去を優先させるか、反射信号の波形の再現性を優先させるか、をユーザが選択できるように構成したものである。

即ち、本実施形態のレーダ装置１では、ユーザが操作部８を適宜操作することにより、「狭帯域モード」と「広帯域モード」の何れか一方を選択できるように構成されている。受信帯域制御部２０は、「狭帯域モード」に設定されている場合には、「狭帯域用のフィルタ」を用いて帯域制限を行うように、フィルタ切換部１９を制御する。一方、受信帯域制御部２０は、「広帯域モード」に設定されている場合には、「広帯域用のフィルタ」を用いて帯域制限を行うように、フィルタ切換部１９を制御する。

「狭帯域用のフィルタ」と「広帯域用のフィルタ」は、それぞれ、フィルタ部１１が備える複数のバンドパスフィルタＢＰＦ１，ＢＰＦ２，ＢＰＦ３，ＢＰＦ４の中から選ばれる。「広帯域用のフィルタ」は、「狭帯域用のフィルタ」よりも通過帯域幅が広いバンドパスフィルタが選択される。

従って、ユーザによって「狭帯域モード」が設定された場合、受信帯域制御部２０は、通過帯域幅が比較的狭い「狭帯域用のフィルタ」を利用して帯域制限を行うように、フィルタ切換部１９を制御する。通過帯域幅が狭い「狭帯域用のフィルタ」で帯域制限を行うことにより、ノイズやクラッタなどの不要信号を効率良く除去できる。従って、ユーザは、ノイズやクラッタが多い場合に「狭帯域モード」に切り換えれば良い。

一方、ユーザによって「広帯域モード」が設定された場合、受信帯域制御部２０は、通過帯域幅が比較的広い「広帯域用のフィルタ」を利用して帯域制限を行うように、フィルタ切換部１９を制御する。通過帯域幅が広い「広帯域用のフィルタ」で帯域制限を行うことにより、周囲の物標からの反射信号のパルス波形が崩れにくくなる。従って、ユーザは、レーダ映像において細かいエコー像を確認したい場合などに「広帯域モード」に切り換えれば良い。

ところで前述のように、受信信号の帯域制限を行うバンドパスフィルタの適切な通過帯域は、送信信号のパルス幅によって異なる。このため、従来のレーダ装置では、受信信号の帯域制限を行うためのフィルタを、送信信号のパルス幅ごとに設けていたのである。

本実施形態のレーダ装置１においても、送信信号のパルス幅ごとに、「狭帯域用のフィルタ」と「広帯域用のフィルタ」をそれぞれ用意することが考えられる。しかし、本実施形態のレーダ装置では、パルス幅を３種類に切り換え可能としているので、それぞれのパルス幅に「狭帯域用のフィルタ」と「広帯域用のフィルタ」の２種類のバンドパスフィルタを用意した場合、計６種類のバンドパスフィルタが必要となる。このため、部品点数が増大してコストが上昇してしまう。

そこで、本実施形態のレーダ装置では、送信信号のパルス幅が、あるパルス幅のときに「狭帯域用のフィルタ」として利用されるバンドパスフィルタを、そのパルス幅よりも広いパルス幅のときに「広帯域用のフィルタ」として利用するように構成している。

具体的に図２を参照して説明する。図２に示すように、受信帯域制御部２０は、送信信号のパルス幅がτ１のときには、「広帯域用のフィルタ」としてバンドパスフィルタＢＰＦ４を選択し、「狭帯域用のフィルタ」としてバンドパスフィルタＢＰＦ３を選択するように構成されている。即ち、送信信号のパルス幅がτ１のときに、ユーザによって「広帯域モード」が設定されると、受信帯域制御部２０は、バンドパスフィルタＢＰＦ４によって帯域制限を行うようにフィルタ切換部１９を制御する。一方、送信信号のパルス幅がτ１のときに、ユーザによって「狭帯域モード」が設定されると、受信帯域制御部２０は、バンドパスフィルタＢＰＦ３によって帯域制限を行うようにフィルタ切換部１９を制御する。

また、図２に示すように、受信帯域制御部２０は、送信信号のパルス幅がτ２のときには、「広帯域用のフィルタ」としてバンドパスフィルタＢＰＦ３を選択し、「狭帯域用のフィルタ」としてバンドパスフィルタＢＰＦ２を選択するように構成されている。即ち、送信信号のパルス幅がτ２のときに、ユーザによって「広帯域モード」が設定されると、受信帯域制御部２０は、バンドパスフィルタＢＰＦ３によって帯域制限を行うようにフィルタ切換部１９を制御する。一方、送信信号のパルス幅がτ２のときに、ユーザによって「狭帯域モード」が設定されると、受信帯域制御部２０は、バンドパスフィルタＢＰＦ２によって帯域制限を行うようにフィルタ切換部１９を制御する。

このように、バンドパスフィルタＢＰＦ３は、送信信号のパルス幅がτ１のときの「狭帯域用のフィルタ」と、送信信号のパルス幅がτ２のときの「広帯域用のフィルタ」を兼ねている。このように、ＢＰＦ３を複数のパルス幅で使いまわすことにより、部品を共通化してコストを削減することができる。

また、図２に示すように、受信帯域制御部２０は、送信信号のパルス幅がτ３のときには、「広帯域用のフィルタ」としてバンドパスフィルタＢＰＦ２を選択し、「狭帯域用のフィルタ」としてバンドパスフィルタＢＰＦ１を選択するように構成されている。即ち、送信信号のパルス幅がτ３のときに、ユーザによって「広帯域モード」が設定されると、受信帯域制御部２０は、バンドパスフィルタＢＰＦ２によって帯域制限を行うようにフィルタ切換部１９を制御する。一方、送信信号のパルス幅がτ３のときに、ユーザによって「狭帯域モード」が設定されると、受信帯域制御部２０は、バンドパスフィルタＢＰＦ１によって帯域制限を行うようにフィルタ切換部１９を制御する。

このように、バンドパスフィルタＢＰＦ２は、送信信号のパルス幅がτ２のときの「狭帯域用のフィルタ」と、送信信号のパルス幅がτ３のときの「広帯域用のフィルタ」を兼ねている。このように、ＢＰＦ２を複数のパルス幅で使いまわすことにより、部品を共通化してコストを削減することができる。

３種類のパルス幅それぞれに「広帯域用のフィルタ」と「狭帯域用のフィルタ」の２種類のバンドパスフィルタを用意する場合は、計６種類のバンドパスフィルタが必要になるが、本実施形態のレーダ装置１は、上記のように複数のパルス幅でバンドパスフィルタを使いまわすように構成しているので、必要なバンドパスフィルタは計４種類（ＢＰＦ１，ＢＰＦ２，ＢＰＦ３，ＢＰＦ４）で済む。このように、本実施形態の構成によれば、パルス幅ごとにフィルタの通過帯域を切り換えるという構成を、少ない部品点数で安価に提供できる。

なお、本実施形態のレーダ装置１では、ユーザによる「狭帯域モード」又は「広帯域モード」の設定は、３種類のパルス幅で共通の設定となっている。つまり、ユーザが「狭帯域モード」に設定した場合、その後にパルス幅が変更されたとしても、変更後のパルス幅において「狭帯域モード」という設定は維持される。同様に、ユーザが「広帯域モード」に設定していた場合、その後にパルス幅が変更されたとしても、変更後のパルス幅において「広帯域モード」という設定は維持される。

この構成によれば、「不要信号の除去を優先する（狭帯域モード）」か、「反射信号の波形の再現性を優先する（広帯域モード）」か、というユーザの選択を、全てのパルス幅に対して一括して設定することができる。従って、パルス幅を変更した際に、「狭帯域モード」又は「広帯域モード」をユーザが再設定する手間を省くことができる。

以上で説明したように、本実施形態のレーダ装置１は、送信部３と、受信部４と、受信帯域制御部２０と、を備えている。送信部３は、送信する信号のパルス幅を切り換え可能である。受信部４は、受信した信号をバンドパスフィルタによって帯域制限する。受信帯域制御部２０は、帯域制限の帯域を制御する。受信部４は、通過させる信号の帯域が互いに異なる複数のバンドパスフィルタと、帯域制限に利用するフィルタを切り換えるフィルタ切換部１９と、を備える。受信帯域制御部２０は、狭帯域用のフィルタ、及び、通過させる信号の帯域が前記狭帯域用のフィルタよりも広い広帯域用のフィルタを、パルス幅に応じて複数のバンドパスフィルタの中から選択する。そして、受信帯域制御部２０は、狭帯域用のフィルタ又は広帯域用のフィルタの何れを用いて帯域制限を行うかを、ユーザの設定に応じて切り換えるように、フィルタ切換部１９を制御する。

以上のように構成された本実施形態のレーダ装置１による受信信号処理方法は、以下のような受信帯域制御工程を含むことになる。即ち、受信帯域制御工程では、「狭帯域用のフィルタ」及び「広帯域用のフィルタ」を、パルス幅に応じて複数のバンドパスフィルタの中から選択する。受信帯域制御工程では、狭帯域用のフィルタ又は広帯域用のフィルタの何れを用いて帯域制限を行うかを、ユーザの設定に応じて切り換える。

このように、帯域が異なるバンドパスフィルタを切り換えることで、ノイズやクラッタなどの不要信号の発生量などに応じて受信信号を適切に帯域制限できる。また、送信信号のパルス幅に応じてバンドパスフィルタを選択することにより、パルス幅に応じた適切な帯域制限を行うことができる。

次に、上記実施形態の変形例について、図３を参照して説明する。

上記実施形態では、各表示レンジに１種類のパルス幅が設定されている例を示したが、１つの表示レンジ対して２種類以上のパルス幅が設定されていても良い。即ち、表示レンジを変更することなく、パルス幅を切り換えることができても良い。なお、この場合、送信信号のパルス幅を、表示レンジとは独立してユーザが設定できるように構成することができる。例えば図３の例では、表示レンジが０．５ＮＭのときにはτ０とτ１の２種類のパルス幅を選択できるように構成されている。また、表示レンジが６ＮＭのときにはτ１，τ２及びτ３の３種類のパルス幅が、表示レンジ１２ＮＭのときにはτ２とτ３の２種類のパルス幅が、それぞれ選択できるように構成されている。なお、パルス幅の大小関係は、τ０＜τ１＜τ２＜τ３となっている。

また、上記実施形態では、送信信号のパルス幅が異なる場合には、バンドパスフィルタの通過帯域を異ならせて説明したが、必ずしもこれに限らない。即ち、異なる２種類のパルス幅で、帯域制限に利用するバンドパスフィルタが同じであっても良い。例えば図３の例では、パルス幅がτ０の場合とτ１の場合の両方で、「広帯域用のフィルタ」としてＢＰＦ４を利用し、「狭帯域用のフィルタ」としてＢＰＦ３を利用するように構成されている。

次に、図４を参照して、本発明の第２実施形態を説明する。

上記第１実施形態において、受信帯域制御部２０は、ユーザによる「広帯域モード」又は「狭帯域モード」の設定に応じて、「狭帯域用のフィルタ」及び「広帯域用のフィルタ」の何れのバンドパスフィルタを利用するかを切り換える構成であった。つまり、上記第１実施形態では、受信帯域制御部２０は、ユーザの設定に応じて、「狭帯域用のフィルタ」と「広帯域用のフィルタ」を切り換える構成であった。

しかし、これに限らず、受信帯域制御部２０は、所定の条件に応じて、「狭帯域用のフィルタ」と「広帯域用のフィルタ」を自動的に切り換えるように構成されていても良い。

「狭帯域用のフィルタ」と「広帯域用のフィルタ」を自動的に切り換える構成の一例として、この第２実施形態のレーダ装置は、アンテナ２から物標までの距離に応じて、帯域制限に利用するバンドパスフィルタを切り換えるように構成されている。より具体的には、第２実施形態の受信帯域制御部２０は、送信部３が送信信号を送信してから所定の時間の間は「広帯域用のフィルタ」を利用して帯域制限を行うようにフィルタ切換部１９を制御し、前記所定時間経過後は「狭帯域用のフィルタ」を利用して帯域制限を行うようにフィルタ切換部１９を制御するように構成されている。

これによれば、図４に示すように、アンテナ２の位置（ＰＰＩスコープ形式のレーダ映像の中心座標）から所定距離ｒ（上記所定時間に対応した距離）以内にある物標からの反射信号は、「広帯域用のフィルタ」によって帯域制限される。また、アンテナ２の位置から所定距離ｒよりも離れた物標からの反射信号は、「狭帯域用フィルタ」によって帯域制限される。

即ち、船舶において、自船の近くにある物標は、例え小さくても注意を要する場合がある。このため、レーダ映像においては、自船の近くにある小さい物標のエコー像をはっきりと識別したいというニーズがある。そこで上記のように、近距離からの反射信号を、通過帯域の広い「広帯域用のフィルタ」によって帯域制限することにより、近距離からの反射信号の波形の再現性を向上させ、高い分解能のレーダ映像を得ることができる。これにより、レーダ映像において、近距離にある物標のエコー像をはっきりと表示することができ、小さい物標のエコー像も識別が容易になる。

一方、遠距離からの反射信号は強度が弱いので、ノイズやクラッタに埋もれがちである。そこで上記のように、遠距離からの反射信号を、通過帯域の狭い「狭帯域用のフィルタ」によって帯域制限することにより、ノイズやクラッタ等の不要信号を適切に除去し、物標からの反射信号のみを通過させる。これにより、レーダ映像において、遠距離にある物標のエコー像を、ノイズやクラッタに埋もれさせることなく表示することができ、遠距離にある物標のエコー像の識別が容易になる。

以上に本発明の好適な実施の形態及び変形例を説明したが、上記の構成は例えば以下のように変更することができる。

本発明のレーダ装置は、船舶用のレーダ装置に限らず、パルス幅を切り換え可能なレーダ装置に広く適用できる。

フィルタ切換部１９は、図１では信号の経路を切り換えるスイッチとして示しているが、これに限定されず、例えば半導体スイッチにより構成しても良いし、その他、複数のフィルタを切り換えることができる構成であれば良い。

上記実施形態において、受信帯域制御部２０は、１つのパルス幅について「狭帯域用のフィルタ」と「広帯域用のフィルタ」の２種類のバンドパスフィルタを選択するように構成されているが、これに限定されず、例えばそれぞれのパルス幅に３種類以上のフィルタを選択する（例えば、「狭帯域用のフィルタ」、「中帯域のフィルタ」、「広帯域用のフィルタ」というように）構成であっても良い。

上記実施形態において、ユーザによる「狭帯域モード」又は「広帯域モード」の設定は、３種類のパルス幅で共通の設定であるとしたが、これに限定されない。例えば、「狭帯域モード」又は「広帯域モード」をパルス幅ごとに設定できても良い。受信帯域制御部２０は、パルス幅が変更された際には、当該パルス幅について「狭帯域モード」又は「広帯域モード」の何れが設定されているかに基づいて、帯域制限に利用するフィルタを切り換える。これによれば、ユーザは、「不要信号の除去を優先する（狭帯域モード）」か、「反射信号の波形の再現性を優先する（広帯域モード）」かを、パルス幅ごとに異ならせて指定しておくことができる。

上記実施形態では、受信信号の帯域制限を行うためのフィルタはバンドパスフィルタとしたが、これに限らず、例えばローパスフィルタであっても良い。

第２実施形態において、受信信号の帯域制限に利用するフィルタが「広帯域用のフィルタ」から「狭帯域用のフィルタ」に切り換わる距離ｒを、ユーザが操作部８を適宜操作することにより設定可能であっても良い。また、この距離ｒは、表示レンジ又はパルス幅によって異ならせることができる。

１ レーダ装置
３ 送信部
４ 受信部
２０ 受信帯域制御部
１１ フィルタ部
１９ フィルタ切換部
ＢＰＦ１〜ＢＰＦ４ バンドパスフィルタ（フィルタ）

Claims (9)

1. 送信する信号のパルス幅を切り換え可能な送信部と、
   受信した信号をフィルタによって帯域制限する受信部と、
   前記帯域制限の帯域を制御する受信帯域制御部と、
   を備えたレーダ装置であって、
   前記受信部は、
   通過させる信号の帯域が互いに異なる複数の前記フィルタと、
   前記帯域制限に利用するフィルタを切り換えるフィルタ切換部と、
   を備え、
   前記受信帯域制御部は、
   少なくとも、狭帯域用のフィルタ、及び、通過させる信号の帯域が前記狭帯域用のフィルタよりも広い広帯域用のフィルタを、前記パルス幅に応じて前記複数のフィルタの中から選択し、
   前記選択したフィルタの何れを用いて前記帯域制限を行うかを、所定の条件に応じて切り換えるように、前記フィルタ切換部を制御することを特徴とするレーダ装置。
2. 請求項１に記載のレーダ装置であって、
   前記受信帯域制御部は、
   前記パルス幅が第１パルス幅のときの前記狭帯域用のフィルタと、
   前記パルス幅が前記第１パルス幅よりも広い第２パルス幅のときの前記広帯域用のフィルタと、
   に同じフィルタを選択することを特徴とするレーダ装置。
3. 請求項１又は２に記載のレーダ装置であって、
   前記受信帯域制御部は、前記狭帯域用のフィルタ及び前記広帯域用のフィルタを、物標までの距離に応じて切り換えて前記帯域制限を行うように、前記フィルタ切換部を制御することを特徴とするレーダ装置。
4. 請求項３に記載のレーダ装置であって、
   前記受信帯域制御部は、所定距離範囲内の物標からの信号の帯域制限には前記広帯域用のフィルタを利用し、前記所定距離よりも遠方の物標からの信号の帯域制限には前記狭帯域用のフィルタを利用するように、前記フィルタ切換部を制御することを特徴とするレーダ装置。
5. 請求項１又は２に記載のレーダ装置であって、
   前記受信帯域制御部は、
   前記狭帯域用のフィルタ及び前記広帯域用のフィルタの何れを用いて前記帯域制限を行うかを、ユーザが設定可能に構成されており、
   前記ユーザの設定に応じて、前記帯域制限に利用するフィルタを切り換えるように前記フィルタ切換部を制御することを特徴とするレーダ装置。
6. 請求項５に記載のレーダ装置であって、
   前記受信帯域制御部は、前記狭帯域用のフィルタ及び前記広帯域用のフィルタの何れを用いて前記帯域制限を行うかを、前記パルス幅ごとに設定可能であることを特徴とするレーダ装置。
7. 請求項５に記載のレーダ装置であって、
   前記受信帯域制御部は、前記狭帯域用のフィルタ及び前記広帯域用のフィルタの何れを用いて前記帯域制限を行うかを、全てのパルス幅で共通して設定可能であることを特徴とするレーダ装置。
8. 請求項１から７までの何れか一項に記載のレーダ装置であって、
   前記フィルタはアナログフィルタであることを特徴とするレーダ装置。
9. 送信するパルス信号のパルス幅を切り換え可能な送信部と、
   受信した信号をフィルタによって帯域制限する受信部と、
   を備え、
   前記受信部が、
   通過させる信号の帯域が互いに異なる複数の前記フィルタと、
   前記帯域制限に利用するフィルタを切り換えるフィルタ切換部と、
   を備えるように構成されたレーダ装置が受信した信号を処理するレーダ受信信号処理方法であって、
   少なくとも、狭帯域用のフィルタ、及び、通過させる信号の帯域が前記狭帯域用のフィルタよりも広い広帯域用のフィルタを、前記パルス幅に応じて前記複数のフィルタの中から選択し、前記狭帯域用のフィルタ又は前記広帯域用のフィルタの何れを用いて前記帯域制限を行うかを、所定の条件に応じて切り換える受信帯域制御工程を含むことを特徴とするレーダ受信信号処理方法。

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