JP2022073325A - Radar device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、飛しょう体などの移動するプラットフォームに搭載され、空間に放射したパルス状の電波の目標による反射波を受信して目標を検出するレーダ装置に関する。 The present disclosure relates to a radar device mounted on a moving platform such as a flying object and receiving a reflected wave by a target of a pulsed radio wave radiated into space to detect the target.
従来、レーダ装置において目標を検出する方式として、低パルス繰り返し(Low Pulse Repetition Frequency:LPRF)方式、中パルス繰り返し(Medium Pulse Repetition Frequency:MPRF)方式、および高パルス繰り返し(High Pulse Repetition Frequency:HPRF)方式が知られている。 Conventionally, as a method for detecting a target in a radar device, a low pulse repetition (LPRF) method, a medium pulse repetition (MPRF) method, and a high pulse repetition (High Pulse Repetition Frequency: HPRF) method are used. The method is known.
LPRF方式では、電波を送信してから目標で反射された電波を受信するまでの時間が目標までの往復距離に対して十分確保される。一方で、MPRF方式およびHPRF方式では、目標を検出する性能を向上させたり目標の速度情報を取得したりするために、LPRF方式に比べて、パルス繰り返し周期(Pulse Repetition Interval:PRI)が早められる。 In the LPRF method, the time from the transmission of the radio wave to the reception of the radio wave reflected by the target is sufficiently secured for the round-trip distance to the target. On the other hand, in the MPRF method and the HPRF method, the pulse repetition period (PRI) is shortened as compared with the LPRF method in order to improve the performance of detecting the target and acquire the speed information of the target. ..
特許文献1には、プラットフォームからの距離情報に基づいて、アンテナ装置から出力される複数の受信パルス信号の各々に対して周波数シンセサイザを用いた周波数変換を行い、周波数変換後の複数の信号に対して逆フーリエ変換を行うことによって帯域を合成する合成帯域処理を行うHPRF方式のレーダ装置が開示されている。かかるレーダ装置では、合成帯域処理によって、帯域が合成されるため、受信回路の帯域を広げずに高い距離分解能で目標との相対距離を検出することができる。
In
しかしながら、特許文献1に記載の技術では、プラットフォームからの距離情報の誤差が大きい場合に、かかる距離情報を用いて周波数変換が行われると、高精度な測距を行うことが難しい。
However, in the technique described in
本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、プラットフォームからの距離情報を用いることなく、高精度な測距を行うことができるレーダ装置を得ることを目的とする。 The present disclosure has been made in view of the above, and an object of the present disclosure is to obtain a radar device capable of performing highly accurate distance measurement without using distance information from a platform.
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本開示のレーダ装置は、送信パルス生成部と、アンテナ装置と、第1周波数変換部と、複数の第2周波数変換部と、複数の合成帯域処理部と、検出処理部とを備える。送信パルス生成部は、予め定められたパルス繰り返し周期で予め定められたステップ周波数ずつ周波数がずれた複数の周波数変換用信号を用いて、パルス繰り返し周期でステップ周波数ずつ周波数がずれた複数の送信パルス信号を生成する。アンテナ装置は、複数の送信パルス信号を複数のパルス波に変換して放射し、目標で反射された複数のパルス波を受信して複数の受信パルス信号として出力する。第1周波数変換部は、複数の周波数変換用信号とローカル信号とに基づいて、複数の受信パルス信号の周波数変換を行う。複数の第2周波数変換部は、第1周波数変換部によって周波数変換が行われた複数の受信パルス信号の周波数を、ステップ周波数の整数倍の周波数であって互いに異なる周波数でシフトする。複数の合成帯域処理部は、複数の第2周波数変換部のうち対応する第2周波数変換部で周波数がシフトされた複数の受信パルス信号の合成帯域処理を各々行う。検出処理部は、複数の合成帯域処理部による合成帯域処理の結果に基づいて、目標との相対距離を検出する。 In order to solve the above-mentioned problems and achieve the object, the radar device of the present disclosure includes a transmission pulse generation unit, an antenna device, a first frequency conversion unit, a plurality of second frequency conversion units, and a plurality of synthesis units. It includes a band processing unit and a detection processing unit. The transmission pulse generator uses a plurality of frequency conversion signals whose frequencies are deviated by a predetermined step frequency in a predetermined pulse repetition cycle, and a plurality of transmission pulses whose frequencies are deviated by a step frequency in a pulse repetition cycle. Generate a signal. The antenna device converts a plurality of transmitted pulse signals into a plurality of pulse waves and radiates them, receives the plurality of pulse waves reflected by the target, and outputs the plurality of received pulse signals. The first frequency conversion unit performs frequency conversion of a plurality of received pulse signals based on the plurality of frequency conversion signals and the local signal. The plurality of second frequency conversion units shift the frequencies of the plurality of received pulse signals whose frequency has been converted by the first frequency conversion unit at frequencies that are integral multiples of the step frequency and are different from each other. Each of the plurality of synthetic band processing units performs synthetic band processing of a plurality of received pulse signals whose frequencies are shifted by the corresponding second frequency conversion unit among the plurality of second frequency conversion units. The detection processing unit detects the relative distance to the target based on the result of the synthetic band processing by the plurality of synthetic band processing units.
本開示によれば、プラットフォームからの距離情報を用いることなく、高精度な測距を行うことができる、という効果を奏する。 According to the present disclosure, there is an effect that highly accurate distance measurement can be performed without using distance information from the platform.
以下に、実施の形態にかかるレーダ装置を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, the radar device according to the embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
実施の形態1.
図1は、実施の形態1にかかるレーダ装置の構成の一例を示す図である。図1に示すレーダ装置100は、HPRF方式のレーダ装置であって、プラットフォームからの距離情報を用いずに測距を行う。かかるレーダ装置100は、飛しょう体などの移動するプラットフォームに搭載され、空間にパルス状の電波を放射した後に目標で反射されたパルス状の電波を受信して目標との相対距離を検出する。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of the radar device according to the first embodiment. The
図1に示すように、レーダ装置100は、送信パルス生成部1と、サーキュレータ2と、アンテナ装置3と、第1周波数変換部4と、アナログデジタル変換部5と、複数の第2周波数変換部60,61,62,・・・,6nと、複数の合成帯域処理部70,71,72,・・・,7nと、検出処理部8とを備える。nは、例えば、4以上の整数である。以下において、複数の第2周波数変換部60,61,62,・・・,6nの各々を個別に区別せずに示す場合、第2周波数変換部6と記載する場合があり、複数の合成帯域処理部70,71,72,・・・,7nの各々を個別に区別せずに示す場合、合成帯域処理部7と記載する場合がある。
As shown in FIG. 1, the
図2は、実施の形態1にかかる送信パルス生成部の構成の一例を示す図である。図2に示すように、送信パルス生成部1は、パルス繰り返し周期Tpriで予め定められたステップ周波数Δfずつ周波数がずれた複数の周波数変換用信号Sr10,Sr11,Sr12,・・・,Sr1nを用いて、パルス繰り返し周期Tpriでステップ周波数Δfずつ周波数がずれた複数の送信パルス信号Ssp0,Ssp1,Ssp2,・・・,Sspnを順次生成する。
FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the transmission pulse generation unit according to the first embodiment. As shown in FIG. 2, the transmission
周波数変換用信号Sr10の周波数は「0」であり、周波数変換用信号Sr11の周波数は「Δf」であり、周波数変換用信号Sr12の周波数は「2Δf」であり、周波数変換用信号Sr13の周波数は「3Δf」であり、周波数変換用信号Sr1nの周波数は「nΔf」である。 The frequency of the frequency conversion signal Sr10 is " 0 ", the frequency of the frequency conversion signal Sr1 1 is "Δf", the frequency of the frequency conversion signal Sr1 2 is "2Δf", and the frequency conversion signal Sr1 The frequency of 3 is "3Δf", and the frequency of the frequency conversion signal Sr1n is "nΔf".
送信パルス信号Ssp0の周波数は「f1」であり、送信パルス信号Ssp1の周波数は「f1+Δf」であり、送信パルス信号Ssp2の周波数は「f1+2Δf」であり、送信パルス信号Ssp3の周波数は「f1+3Δf」であり、送信パルス信号Sspnの周波数は「f1+nΔf」である。 The frequency of the transmission pulse signal Ssp 0 is "f1", the frequency of the transmission pulse signal Ssp 1 is "f1 + Δf", the frequency of the transmission pulse signal Ssp 2 is "f1 + 2Δf", and the frequency of the transmission pulse signal Ssp 3 is. It is "f1 + 3Δf", and the frequency of the transmission pulse signal Sspn is "f1 + nΔf".
なお、「2Δf」は、ステップ周波数Δfの2倍の周波数であり、「3Δf」は、ステップ周波数Δfの3倍の周波数であり、「nΔf」は、ステップ周波数Δfのn倍の周波数である。以下において、複数の周波数変換用信号Sr10,Sr11,Sr12,・・・,Sr1nの各々を個別に区別せずに示す場合、周波数変換用信号Sr1と記載する場合がある。また、以下において、複数の送信パルス信号Ssp0,Ssp1,Ssp2,・・・,Sspnの各々を個別に区別せずに示す場合、送信パルス信号Sspと記載する場合がある。 Note that "2Δf" is a frequency twice the step frequency Δf, "3Δf" is a frequency three times the step frequency Δf, and "nΔf" is a frequency n times the step frequency Δf. In the following, when each of a plurality of frequency conversion signals Sr1 0 , Sr1 1 , Sr1 2 , ..., Sr1 n is shown without distinction, it may be described as a frequency conversion signal Sr1. Further, in the following, when each of a plurality of transmission pulse signals Ssp 0 , Ssp 1 , Ssp 2 , ..., Ssp n is shown without distinction, it may be described as a transmission pulse signal Ssp.
図3は、実施の形態1にかかる送信パルス生成部から出力される複数の送信パルス信号の一例を示す図である。図3では、n=4である場合の複数の送信パルス信号Ssp0,Ssp1,Ssp2,Ssp3,Ssp4がパルス繰り返し周期Tpriで順次送信される例を示している。 FIG. 3 is a diagram showing an example of a plurality of transmission pulse signals output from the transmission pulse generation unit according to the first embodiment. FIG. 3 shows an example in which a plurality of transmission pulse signals Ssp 0 , Ssp 1 , Ssp 2 , Ssp 3 , and Ssp 4 are sequentially transmitted in a pulse repetition period T pri when n = 4.
図3に示す例では、時間t0,t1,t2,t3,t4,t5は、送信パルス信号Sspの出力開始タイミングであり、送信パルス生成部1は、出力開始タイミングから一定時間後までを送信パルス信号Sspの出力タイミングとして、送信パルス信号Sspを出力する。図3に示す例では、レーダ装置100の最大探知距離は、パルス繰り返し周期Tpriの5倍の期間に対応する距離である。図3に示す「送信周波数」は、送信パルス信号Sspの周波数の変化を表している。
In the example shown in FIG. 3, the time t0, t1, t2, t3, t4, t5 is the output start timing of the transmission pulse signal Ssp, and the transmission
図2に戻って、送信パルス生成部1の説明を続ける。図2に示すように、送信パルス生成部1は、送信信号生成部10と、周波数シンセサイザ11と、ミキサ12と、電力増幅部13とを備える。送信信号生成部10は、周波数f1を有する送信信号Ssを生成してミキサ12へ出力する。周波数シンセサイザ11は、パルス繰り返し周期Tpriで発生する出力タイミングで複数の周波数変換用信号Sr10,Sr11,Sr12,・・・,Sr1nを順次ミキサ12へ出力する。
Returning to FIG. 2, the description of the transmission
ミキサ12は、送信信号生成部10から出力された送信信号Ssと周波数シンセサイザ11から出力された複数の周波数変換用信号Sr10,Sr11,Sr12,・・・,Sr1nとをミキシングすることで、上述した出力タイミング毎に異なる周波数に変換されたパルス信号を送信パルス信号Sspとして順次生成し、生成した送信パルス信号Sspを順次電力増幅部13へ出力する。
The
ミキサ12から出力される送信パルス信号Sspの周波数は、f1,f1+Δf,f1+2Δf,・・・,f1+nΔfの順で出力タイミング毎に切り替わる。電力増幅部13は、ミキサ12から順次出力される複数の送信パルス信号Ssp0,Ssp1,Ssp2,・・・,Sspnの電力増幅を行う。電力増幅部13によって電力増幅された複数の送信パルス信号Ssp0,Ssp1,Ssp2,・・・,Sspnは、サーキュレータ2を介してアンテナ装置3からパルス状の電波である複数のパルス波に変換されて空間に放射される。
The frequency of the transmission pulse signal Ssp output from the
アンテナ装置3から空間に放射された複数のパルス波は目標で反射された後にドップラ周波数fdが加わった複数のRF(Radio Frequency)信号としてアンテナ装置3で順次受信される。アンテナ装置3で順次受信された複数のRF信号は、複数の受信パルス信号Srp0,Srp1,Srp2,・・・,Srpnとしてアンテナ装置3からサーキュレータ2を介して第1周波数変換部4へ順次出力される。
The plurality of pulse waves radiated from the
図4は、実施の形態1にかかる複数の送信パルス信号と複数の受信パルス信号との関係の一例を示す図である。図4では、レーダ装置100において、n=4である場合の受信パルス信号Srp0,Srp1,Srp2,Srp3,Srp4がパルス繰り返し周期Tpriで順次受信される例を示している。以下、受信パルス信号Srp0,Srp1,Srp2,Srp3,Srp4の各々を個別に区別せずに示す場合、受信パルス信号Srpと記載する場合がある。
FIG. 4 is a diagram showing an example of the relationship between the plurality of transmission pulse signals and the plurality of reception pulse signals according to the first embodiment. FIG. 4 shows an example in which the received pulse signals Srp 0 , Srp 1 , Srp 2 , Srp 3 , and Srp 4 are sequentially received in the pulse repetition period T pri when n = 4 in the
図4に示す例では、受信パルス信号Srp0は、時間t1から時間t2までの間に受信され、受信パルス信号Srp1は、時間t2から時間t3までの間に受信される。受信パルス信号Srp2は、時間t3から時間t4までの間に受信され、受信パルス信号Srp3は、時間t4から時間t5までの間に受信される。受信パルス信号Srp4は、時間t5から時間t6までの間に受信される。 In the example shown in FIG. 4, the received pulse signal Srp 0 is received between the time t1 and the time t2, and the received pulse signal Srp 1 is received between the time t2 and the time t3. The received pulse signal Srp 2 is received between time t3 and time t4, and the received pulse signal Srp 3 is received between time t4 and time t5. The received pulse signal Srp 4 is received between the time t5 and the time t6.
次に、図1に示す第1周波数変換部4について説明する。図5は、実施の形態1にかかる第1周波数変換部の構成の一例を示す図である。図5に示すように、第1周波数変換部4は、複数の周波数変換用信号Sr10,Sr11,Sr12,・・・,Sr1nとローカル信号Lo1とに基づいて、複数の受信パルス信号Srp0,Srp1,Srp2,・・・,Srpnの周波数を変更する。
Next, the first
第1周波数変換部4は、局部発振器40と、ミキサ41,42と、ローパスフィルタ43とを備える。局部発振器40は、複数の受信パルス信号Srp0,Srp1,Srp2,・・・,SrpnをIF(Intermediate Frequency)帯の周波数帯にダウンコンバートするためのローカル信号Lo1をミキサ41へ出力する。
The first
ミキサ41は、サーキュレータ2から出力された複数の受信パルス信号Srp0,Srp1,Srp2,・・・,SrpnをIF帯にダウンコンバートした信号である複数の中間信号Si0,Si1,Si2,・・・,Sinを生成する。具体的には、ミキサ41は、複数の受信パルス信号Srp0,Srp1,Srp2,・・・,Srpnに局部発振器40から出力されるローカル信号Lo1をミキシングすることで、複数の中間信号Si0,Si1,Si2,・・・,Sinを生成する。
The
ミキサ41で生成された複数の中間信号Si0,Si1,Si2,・・・,Sinは、ミキサ41からミキサ42へ出力される。ミキサ42は、ミキサ41から順次出力された複数の中間信号Si0,Si1,Si2,・・・,Sinに周波数シンセサイザ11から順次出力された複数の周波数変換用信号Sr10,Sr11,Sr12,・・・,Sr1nをミキシングすることで、ミキサ42から出力された信号の周波数変換を行う。
The plurality of intermediate signals Si 0 , Si 1 , Si 2 , ..., Sign generated by the
ここで、n=4であり、送信パルス信号Sspと受信パルス信号Srpとが図4に示す関係であるとする。この場合、周波数変換用信号Sr10は、時間t0と時間t1との間および時間t5と時間t6との間で出力され、周波数変換用信号Sr11は、時間t1と時間t2との間で出力され、周波数変換用信号Sr12は、時間t2と時間t3との間で出力される。また、周波数変換用信号Sr13は、時間t3と時間t4との間で出力され、周波数変換用信号Sr14は、時間t4と時間t5との間で出力される。 Here, it is assumed that n = 4 and the transmission pulse signal Ssp and the reception pulse signal Srp have the relationship shown in FIG. In this case, the frequency conversion signal Sr10 is output between the time t0 and the time t1 and between the time t5 and the time t6, and the frequency conversion signal Sr1 1 is output between the time t1 and the time t2. The frequency conversion signal Sr1 2 is output between the time t2 and the time t3. Further, the frequency conversion signal Sr1 3 is output between the time t3 and the time t4, and the frequency conversion signal Sr1 4 is output between the time t4 and the time t5.
また、中間信号Si0は、時間t1と時間t2との間で出力され、中間信号Si1は、時間t2と時間t3との間で出力され、中間信号Si2は、時間t3と時間t4との間で出力される。中間信号Si3は、時間t4と時間t5との間で出力され、中間信号Si4は、時間t5と時間t6との間で出力される。そのため、中間信号Si0に周波数変換用信号Sr11がミキシングされ、中間信号Si1に周波数変換用信号Sr12がミキシングされ、中間信号Si2に周波数変換用信号Sr13がミキシングされる。また、中間信号Si3に周波数変換用信号Sr14がミキシングされ、中間信号Si4に周波数変換用信号Sr10がミキシングされる。 Further, the intermediate signal Si 0 is output between the time t1 and the time t2, the intermediate signal Si 1 is output between the time t2 and the time t3, and the intermediate signal Si 2 is output between the time t3 and the time t4. Is output between. The intermediate signal Si 3 is output between the time t4 and the time t5, and the intermediate signal Si 4 is output between the time t5 and the time t6. Therefore, the frequency conversion signal Sr1 1 is mixed with the intermediate signal Si 0 , the frequency conversion signal Sr1 2 is mixed with the intermediate signal Si 1 , and the frequency conversion signal Sr1 3 is mixed with the intermediate signal Si 2 . Further, the frequency conversion signal Sr1 4 is mixed with the intermediate signal Si 3 , and the frequency conversion signal Sr10 is mixed with the intermediate signal Si 4 .
ローパスフィルタ43は、ミキサ42によって周波数変換が行われた複数の中間信号Si0,Si1,Si2,・・・,Sinから不要な帯域の信号を除去する。以下において、ローパスフィルタ43によって不要な帯域の信号が除去された複数の中間信号Si0,Si1,Si2,・・・,Sinを複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnと記載する場合がある。
The low-
アナログデジタル変換部5は、ローパスフィルタ43から出力された信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnをアナログ信号からデジタル信号へ変換する。アナログデジタル変換部5によってデジタル信号に変換された複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnは、複数の第2周波数変換部60,61,62,・・・,6nに分配される。
The analog-to-digital conversion unit 5 converts the signals Sh 0 , Sh 1 , Sh 2 , ..., Sh n output from the low-
図6は、実施の形態1にかかる複数の第2周波数変換部の構成の一例を示す図である。図6に示す複数の第2周波数変換部60,61,62,・・・,6nは、アナログデジタル変換部5によってデジタル信号に変換された複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnの周波数を、ステップ周波数Δfの整数倍の周波数であって互いに異なる周波数だけ減じる周波数シフトを行う。
FIG. 6 is a diagram showing an example of the configuration of a plurality of second frequency conversion units according to the first embodiment. The plurality of second
具体的には、第2周波数変換部60は、局部発振器500と、ミキサ510と、バンドパスフィルタ520とを備える。局部発振器500は、周波数が「0」である周波数変換用信号Sr20を出力する。ミキサ510は、複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnに周波数変換用信号Sr20をミキシングすることで、「0」の周波数で周波数シフトを行った複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnである複数の信号Sh00,Sh01,Sh02,・・・,Sh0nを出力する。バンドパスフィルタ520は、ミキサ510の出力信号のうち特定の周波数を通過させ且つ特定の周波数以外を減衰させる。なお、レーダ装置100は、第2周波数変換部60を設けずに、アナログデジタル変換部5から出力されるデジタル信号が合成帯域処理部70に直接入力される構成であってもよい。
Specifically, the second frequency conversion unit 60 includes a
第2周波数変換部61は、局部発振器501と、ミキサ511と、バンドパスフィルタ521とを備える。局部発振器501は、周波数が「Δf」である周波数変換用信号Sr21を出力する。ミキサ511は、複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnに周波数変換用信号Sr21をミキシングすることで、複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnの各々の周波数を「-Δf」だけ周波数シフトを行った複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnである複数の信号Sh10,Sh11,Sh12,・・・,Sh1nを出力する。バンドパスフィルタ521は、ミキサ511の出力信号のうち特定の周波数を通過させ且つ特定の周波数以外を減衰させる。
The second
第2周波数変換部62は、局部発振器502と、ミキサ512と、バンドパスフィルタ522とを備える。局部発振器502は、周波数が「2Δf」である周波数変換用信号Sr22を出力する。ミキサ512は、信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnに周波数変換用信号Sr2nをミキシングすることで、複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnの各々の周波数を「-2Δf」だけ周波数シフトを行った信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnである信号Sh20,Sh21,Sh22,・・・,Sh2nを出力する。バンドパスフィルタ522は、ミキサ512の出力信号のうち特定の周波数を通過させ且つ特定の周波数以外を減衰させる。 The second frequency conversion unit 6 2 includes a local oscillator 50 2 , a mixer 51 2 , and a bandpass filter 52 2 . The local oscillator 502 outputs a frequency conversion signal Sr2 2 having a frequency of “2Δf”. The mixer 51 2 mixes the frequency conversion signal Sr2 n with the signals Sh 0 , Sh 1 , Sh 2 , ..., Sh n , and thereby a plurality of signals Sh 0 , Sh 1 , Sh 2 , ..., Signals in which each frequency of Sh n is frequency-shifted by "-2Δf" Sh 0 , Sh 1 , Sh 2 , ..., Sh n signals Sh2 0 , Sh2 1 , Sh2 2 , ..., Sh2 Output n . The bandpass filter 52 2 passes a specific frequency in the output signal of the mixer 512 and attenuates a frequency other than the specific frequency.
第2周波数変換部6nは、局部発振器50nと、ミキサ51nと、バンドパスフィルタ52nとを備える。局部発振器50nは、周波数が「nΔf」である周波数変換用信号Sr2nを出力する。ミキサ51nは、信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnに周波数変換用信号Sr23をミキシングすることで、複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnの各々の周波数を「-nΔf」だけ周波数シフトを行った信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnである信号Shn0,Shn1,Shn2,・・・,Shnnを出力する。バンドパスフィルタ52nは、ミキサ51nの出力信号のうち特定の周波数を通過させ且つ特定の周波数以外を減衰させる。 The second frequency conversion unit 6 n includes a local oscillator 50 n , a mixer 51 n , and a bandpass filter 52 n . The local oscillator 50 n outputs a frequency conversion signal Sr2 n having a frequency of “nΔf”. The mixer 51 n mixes the frequency conversion signal Sr2 3 with the signals Sh 0 , Sh 1 , Sh 2 , ..., Sh n , and thereby a plurality of signals Sh 0 , Sh 1 , Sh 2 , ..., Signals in which each frequency of Sh n is frequency-shifted by "-nΔf" Sh 0 , Sh 1 , Sh 2 , ..., Sh n signals Shn 0 , Shn 1 , Shn 2 , ..., Shn Output n . The bandpass filter 52 n passes a specific frequency in the output signal of the mixer 51 n and attenuates a frequency other than the specific frequency.
上述したように、第2周波数変換部60~6nでは、ミキサ510~51nの出力信号に対してBPF520~52nにより、特定の周波数を通過させ且つ特定の周波数以外を減衰させる。これら第2周波数変換部60~6nのうち受信パルス信号Srpの遅延に対応する特定の第2周波数変換部のミキサの出力信号がバンドパスフィルタを通過し、それ以外の第2周波数変換部のミキサの出力信号はバンドパスフィルタにより減衰する。
As described above, in the second
図1に示す複数の合成帯域処理部70,71,72,・・・,7nは、複数の第2周波数変換部60,61,62,・・・,6nのうち対応する第2周波数変換部で周波数がシフトされた複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnの合成帯域処理を各々行う合成帯域処理を実行する。複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnの合成帯域処理は、複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnに対して逆フーリエ変換を行うことによって帯域を合成する処理である。
The plurality of synthetic band processing units 70, 7 1 , 7 2 , ..., 7 n shown in FIG. 1 are of a plurality of second
具体的には、合成帯域処理部70は、第2周波数変換部60から出力された複数の信号Sh00,Sh01,Sh02,・・・,Sh0nに対して逆フーリエ変換を行うことで、広帯域化する。合成帯域処理部71は、第2周波数変換部61から出力された複数の信号Sh10,Sh11,Sh12,・・・,Sh1nに対して逆フーリエ変換を行うことで、広帯域化する。
Specifically, the synthetic band processing unit 70 performs inverse Fourier transform on a plurality of signals Sh0 0, Sh0 1 , Sh0 2 , ..., Sh0 n output from the second
合成帯域処理部72は、第2周波数変換部62から出力された複数の信号Sh20,Sh21,Sh22,・・・,Sh2nに対して逆フーリエ変換を行うことで、広帯域化する。合成帯域処理部7nは、第2周波数変換部6nから出力された複数の信号Shn0,Shn1,Shn2,・・・,Shnnに対して逆フーリエ変換を行うことで、広帯域化する。 The combined band processing unit 7 2 widens the bandwidth by performing an inverse Fourier transform on a plurality of signals Sh2 0 , Sh2 1 , Sh2 2 , ..., Sh2 n output from the second frequency conversion unit 62. do. The combined band processing unit 7 n widens the bandwidth by performing an inverse Fourier transform on a plurality of signals Shan 0 , Shan 1 , Shan 2 , ..., Shan n output from the second frequency conversion unit 6 n . do.
検出処理部8は、複数の合成帯域処理部70,71,72,・・・,7nのうち受信パルス信号Srpの遅延に対応する特定の合成帯域処理部を含む回路でのみ目標が検出されるため、目標との相対距離を検出することができる。そのため、レーダ装置100は、受信パルス信号Srpの遅延を踏まえた周波数シンセサイザによる周波数変換を必要とせずに合成帯域処理で高精度な測距を行うことができる。
The detection processing unit 8 is targeted only in a circuit including a specific synthesis band processing unit corresponding to the delay of the received pulse signal Srp among a plurality of synthesis band processing units 70, 7 1 , 72, ..., 7 n . Is detected, so the relative distance to the target can be detected. Therefore, the
上述した特定の合成帯域処理部は、特定の周波数の周波数変換用信号Sr1で変換された複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnの帯域を合成する合成帯域処理部である。特定の周波数は、送信パルス信号Sspに対する受信パルス信号Srpの遅延時間に対応する周波数である。 The specific synthetic band processing unit described above is a synthetic band processing unit that synthesizes a plurality of signals Sh 0 , Sh 1 , Sh 2 , ..., Sh n bands converted by a frequency conversion signal Sr1 of a specific frequency. Is. The specific frequency is the frequency corresponding to the delay time of the received pulse signal Srp with respect to the transmitted pulse signal Ssp.
上述した特定の周波数は、例えば、受信パルス信号Srp0の受信時間が、送信パルス信号Ssp0の送信時間と送信パルス信号Ssp1の送信時間との間である場合、「Δf」である。また、特定の周波数は、例えば、受信パルス信号Srp0の受信時間が、送信パルス信号Ssp1の送信時間と送信パルス信号Ssp2の送信時間との間である場合、「2Δf」である。 The specific frequency described above is, for example, "Δf" when the reception time of the reception pulse signal Srp 0 is between the transmission time of the transmission pulse signal Ssp 0 and the transmission time of the transmission pulse signal Ssp 1 . Further, the specific frequency is, for example, "2Δf" when the reception time of the reception pulse signal Srp 0 is between the transmission time of the transmission pulse signal Ssp 1 and the transmission time of the transmission pulse signal Ssp 2 .
図7は、実施の形態1にかかるレーダ装置における信号処理を説明するための図である。図7では、n=4である場合の送信パルス信号Ssp0,Ssp1,Ssp2,Ssp3,Ssp4と受信パルス信号Srp0,Srp1,Srp2,Srp3,Srp4との関係を示している。図7に示す例では、周波数「f1」の受信パルス信号Srp0は、送信パルス信号Sspの周波数が「f1+2Δf」に対応する期間、すなわち、時間t2から時間t3までの間に、アンテナ装置3で受信されている。
FIG. 7 is a diagram for explaining signal processing in the radar device according to the first embodiment. In FIG. 7, the relationship between the transmission pulse signals Ssp 0 , Ssp 1 , Ssp 2 , Ssp 3 , and Ssp 4 and the reception pulse signals Srp 0 , Srp 1 , Srp 2 , Srp 3 , and Srp 4 when n = 4 is shown. Shows. In the example shown in FIG. 7, the received pulse signal Srp 0 having the frequency “f1” is the period in which the frequency of the transmitted pulse signal Ssp corresponds to “f1 + 2Δf”, that is, during the period from time t2 to time t3, in the
そのため、送信周波数に対して「2Δf」を差し引いた図7に示す「受信変換周波数3」に対応する第2周波数変換部62および合成帯域処理部72を含む回路でのみ目標を検出することができる。この場合、検出処理部8は、合成帯域処理部72による合成帯域処理の結果に基づいて、目標との相対距離を検出することができる。
Therefore, the target should be detected only in the circuit including the second frequency conversion unit 6 2 and the synthetic band processing unit 7 2 corresponding to the “
なお、図7に示す「受信変換周波数1」は、送信パルス信号Sspの周波数と同じであり、第2周波数変換部60および合成帯域処理部70を含む回路に対応する。これら第2周波数変換部60および合成帯域処理部70を含む回路では、送信パルス信号Sspの周波数が「f1」に対応する期間に周波数f1の受信パルス信号Srp0が受信された場合に目標を検出することができる。
The “reception conversion frequency 1 ” shown in FIG. 7 is the same as the frequency of the transmission pulse signal Ssp , and corresponds to a circuit including a second
また、図7に示す「受信変換周波数2」は、送信パルス信号Sspの周波数に対して「Δf」を差し引いた周波数であり、第2周波数変換部61および合成帯域処理部71を含む回路に対応する。これら第2周波数変換部61および合成帯域処理部71を含む回路では、送信パルス信号Sspの周波数が「f1+Δf」に対応する期間に周波数f1の受信パルス信号Srp0が受信された場合に目標を検出することができる。
Further, the “
また、図7に示す「受信変換周波数4」は、送信パルス信号Sspの周波数に対して「3Δf」を差し引いた周波数であり、第2周波数変換部63および合成帯域処理部73を含む回路に対応する。これら第2周波数変換部63および合成帯域処理部73を含む回路では、送信パルス信号Sspの周波数が「f1+3Δf」に対応する期間に周波数f1の受信パルス信号Srp0が受信された場合に目標を検出することができる。
Further, the “
また、図7に示す「受信変換周波数5」は、送信パルス信号Sspの周波数に対して「4Δf」を差し引いた周波数であり、第2周波数変換部64および合成帯域処理部74を含む回路に対応する。これら第2周波数変換部64および合成帯域処理部74を含む回路では、送信パルス信号Sspの周波数が「f1+4Δf」に対応する期間に周波数f1の受信パルス信号Srp0が受信された場合に目標を検出することができる。 Further, the “reception conversion frequency 5” shown in FIG. 7 is a frequency obtained by subtracting “4Δf” from the frequency of the transmission pulse signal Ssp, and is a circuit including the second frequency conversion unit 64 and the synthetic band processing unit 74 . Corresponds to. In the circuit including the second frequency conversion unit 64 and the synthetic band processing unit 74, the target is when the reception pulse signal Srp 0 having the frequency f1 is received during the period corresponding to the frequency of the transmission pulse signal Ssp "f1 + 4Δf". Can be detected.
HPRF方式のレーダ装置において、プラットフォームからの距離情報なしで測距を行うために、受信したパルス状のアナログ信号に対する周波数変換を異なるタイミングで行う複数の周波数シンセサイザを用いた並列処理を行う場合、回路構成が大きくなり、大型化する。そのため、複数の周波数シンセサイザを用いてアナログ信号の並列処理を行うレーダ装置を飛しょう体のような限られた容積に搭載することは難しい。また、アナログ信号の並列処理のためにアナログ信号を複数に分岐すると、SN(Signal-to-Noise)比が劣化し、探知距離性能が劣化する。 In the HPRF radar device, when performing parallel processing using multiple frequency synthesizers that perform frequency conversion for the received pulsed analog signal at different timings in order to measure the distance without distance information from the platform, a circuit. The configuration becomes large and the size becomes large. Therefore, it is difficult to mount a radar device that performs parallel processing of analog signals using a plurality of frequency synthesizers in a limited volume such as a flyer. Further, when the analog signal is branched into a plurality of parts for parallel processing of the analog signal, the SN (Signal-to-Noise) ratio deteriorates and the detection distance performance deteriorates.
一方、実施の形態1にかかるレーダ装置100では、受信パルス信号Srpの受信タイミングにかかわらず、特定の周波数に対応した合成帯域処理部で目標を検出することができるが、特定の周波数に対応した合成帯域処理部以外の合成帯域処理部では目標を検出することができない。そのため、レーダ装置100では、複数の周波数シンセサイザによる周波数変換を必要とせずに合成帯域処理で高精度な測距が可能となる。
On the other hand, in the
また、レーダ装置100では、デジタル信号を第2周波数変換部6および合成帯域処理部7を各々含む複数の回路で並列に処理することから、SN比の劣化を防ぐことができ、探知距離を向上させることができる。また、レーダ装置100では、デジタル信号を上述した複数の回路で並列に処理することから、これら複数の回路を小型化することができる。そのため、レーダ装置100では、飛しょう体などのプラットフォームの積載量に対してレーダ装置全体の小型化および軽量化が可能となる。
Further, in the
以上のように、実施の形態1にかかるレーダ装置100は、送信パルス生成部1と、アンテナ装置3と、第1周波数変換部4と、複数の第2周波数変換部60,61,62,・・・,6nと、複数の合成帯域処理部70,71,72,・・・,7nと、検出処理部8とを備える。送信パルス生成部1は、予め定められたパルス繰り返し周期Tpriで予め定められたステップ周波数Δfずつ周波数がずれた複数の周波数変換用信号Sr10,Sr11,Sr12,・・・,Sr1nを用いて、パルス繰り返し周期Tpriでステップ周波数Δfずつ周波数がずれた複数の送信パルス信号Ssp0,Ssp1,Ssp2,・・・,Sspnを生成する。アンテナ装置3は、複数の送信パルス信号Ssp0,Ssp1,Ssp2,・・・,Sspnを複数のパルス波に変換して放射し、目標で反射された複数のパルス波を受信して複数の受信パルス信号Srp0,Srp1,Srp2,・・・,Srpnとして出力する。第1周波数変換部4は、複数の周波数変換用信号Sr10,Sr11,Sr12,・・・,Sr1nとローカル信号Lo1とに基づいて、複数の受信パルス信号Srp0,Srp1,Srp2,・・・,Srpnの周波数変換を行う。複数の第2周波数変換部60,61,62,・・・,6nは、第1周波数変換部4によって周波数変換が行われた複数の受信パルス信号Srp0,Srp1,Srp2,・・・,Srpnである複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnの周波数を、ステップ周波数Δfの整数倍の周波数であって互いに異なる周波数でシフトする。複数の合成帯域処理部70,71,72,・・・,7nは、複数の第2周波数変換部60,61,62,・・・,6nのうち対応する第2周波数変換部で周波数がシフトされた複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnの合成帯域処理を各々行う。検出処理部8は、複数の合成帯域処理部70,71,72,・・・,7nによる合成帯域処理の結果に基づいて、目標との相対距離を検出する。これにより、レーダ装置100は、プラットフォームからの距離情報を用いることなく、高精度な測距を行うことができる。
As described above, the
また、レーダ装置100は、第1周波数変換部4によって周波数変換が行われた受信パルス信号Srp0,Srp1,Srp2,・・・,Srpnである複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnをアナログ信号からデジタル信号へ変換するアナログデジタル変換部5を備える。複数の第2周波数変換部6は、アナログデジタル変換部5によってデジタル信号に変換された複数の信号Sh0,Sh1,Sh2,・・・,Shnを、ステップ周波数Δfの整数倍の周波数であって互いに異なる周波数でシフトする。これにより、レーダ装置100では、デジタル信号を複数の回路で並列に処理することから、SN比の劣化を防ぐことができ、探知距離を向上させることができる。また、レーダ装置100では、デジタル信号を複数の回路で並列に処理することから、これら複数の回路を小型化することができる。そのため、レーダ装置100では、飛しょう体などのプラットフォームの積載量に対してレーダ装置全体の小型化および軽量化が可能となる。
Further, the
また、第1周波数変換部4は、ミキサ41,42を備える。ミキサ41は、第1ミキサの一例であり、ミキサ42は、第2ミキサの一例である。ミキサ41は、複数の受信パルス信号Srp0,Srp1,Srp2,・・・,Srpnとローカル信号Lo1とをミキシングして、複数の受信パルス信号Srp0,Srp1,Srp2,・・・,Srpnを中間周波数帯の信号に変換する。ミキサ42は、中間周波数帯に周波数が変換された複数の受信パルス信号Srp0,Srp1,Srp2,・・・,Srpnである中間信号Si0,Si1,Si2,・・・,Sinと複数の周波数変換用信号Sr10,Sr11,Sr12,・・・,Sr1nとをミキシングする。これにより、レーダ装置100は、複数の周波数シンセサイザを用いた並列処理を行うことなく、高精度な測距を行うことができ、レーダ装置100が大型化することを抑制することができる。
Further, the first
以上の実施の形態に示した構成は、一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。 The configuration shown in the above embodiment is an example, and can be combined with another known technique, or a part of the configuration may be omitted or changed without departing from the gist. It is possible.
1 送信パルス生成部、2 サーキュレータ、3 アンテナ装置、4 第1周波数変換部、5 アナログデジタル変換部、6,60,61,62,・・・,6n 第2周波数変換部、7,70,71,72,・・・,7n 合成帯域処理部、8 検出処理部、10 送信信号生成部、11 周波数シンセサイザ、12,41,42,510,511,512,・・・,51n ミキサ、13 電力増幅部、40,500,501,502,・・・,50n 局部発振器、43 ローパスフィルタ、520,521,522,・・・,52n バンドパスフィルタ、100 レーダ装置。 1 Transmission pulse generator, 2 Circulator, 3 Antenna device, 4 1st frequency converter, 5 Analog-to-digital converter, 6, 6 0 , 6 1 , 6 2 , ..., 6 n 2nd frequency converter, 7 , 70, 7 1 , 7 2 , ..., 7 n Synthetic band processing unit, 8 Detection processing unit, 10 Transmission signal generation unit, 11 Frequency synthesizer, 12, 41, 42, 51 0 , 51 1 , 51 2 , ..., 51 n mixer, 13 power amplification unit, 40, 50 0 , 50 1 , 502 , ..., 50 n local oscillator, 43 low -pass filter, 520, 52 1, 52 2 , ... , 52 n bandpass filter, 100 radar device.
Claims (3)
前記複数の送信パルス信号を複数のパルス波に変換して放射し、目標で反射された前記複数のパルス波を受信して複数の受信パルス信号として出力するアンテナ装置と、
前記複数の周波数変換用信号とローカル信号とに基づいて、前記複数の受信パルス信号の周波数変換を行う第1周波数変換部と、
前記第1周波数変換部によって周波数変換が行われた前記複数の受信パルス信号の周波数を、前記ステップ周波数の整数倍の周波数であって互いに異なる周波数でシフトする複数の第2周波数変換部と、
前記複数の第2周波数変換部のうち対応する第2周波数変換部で周波数がシフトされた前記複数の受信パルス信号の合成帯域処理を各々行う複数の合成帯域処理部と、
前記複数の合成帯域処理部による前記合成帯域処理の結果に基づいて、前記目標との相対距離を検出する検出処理部と、を備える
ことを特徴とするレーダ装置。 Using a plurality of frequency conversion signals whose frequencies are deviated by a predetermined step frequency in a predetermined pulse repetition cycle, a plurality of transmission pulse signals whose frequencies are deviated by the step frequency in the pulse repetition cycle are generated. Transmission pulse generator and
An antenna device that converts the plurality of transmission pulse signals into a plurality of pulse waves and radiates them, receives the plurality of pulse waves reflected by the target, and outputs the plurality of reception pulse signals.
A first frequency conversion unit that performs frequency conversion of the plurality of received pulse signals based on the plurality of frequency conversion signals and the local signal.
A plurality of second frequency conversion units that shift the frequencies of the plurality of received pulse signals whose frequency has been converted by the first frequency conversion unit at frequencies that are integral multiples of the step frequency and are different from each other.
A plurality of synthetic band processing units, each of which performs synthetic band processing of the plurality of received pulse signals whose frequency has been shifted by the corresponding second frequency conversion unit among the plurality of second frequency conversion units.
A radar device including a detection processing unit that detects a relative distance to the target based on the result of the combined band processing by the plurality of combined band processing units.
前記複数の第2周波数変換部は、
前記アナログデジタル変換部によって前記デジタル信号に変換された前記複数の受信パルス信号の周波数を、前記ステップ周波数の整数倍の周波数であって互いに異なる周波数でシフトする
ことを特徴とする請求項1に記載のレーダ装置。 It is provided with an analog-digital conversion unit that converts the plurality of received pulse signals whose frequency has been converted by the first frequency conversion unit from an analog signal to a digital signal.
The plurality of second frequency conversion units are
The first aspect of claim 1, wherein the frequencies of the plurality of received pulse signals converted into the digital signals by the analog-to-digital conversion unit are shifted by frequencies that are integral multiples of the step frequency and are different from each other. Radar device.
前記複数の受信パルス信号と前記ローカル信号とをミキシングして、前記複数の受信パルス信号を中間周波数帯の信号に変換する第1ミキサと、
前記中間周波数帯に周波数が変換された前記複数の受信パルス信号と前記複数の周波数変換用信号とをミキシングする第2ミキサと、を備える
ことを特徴とする請求項1または2に記載のレーダ装置。 The first frequency conversion unit is
A first mixer that mixes the plurality of received pulse signals and the local signal and converts the plurality of received pulse signals into signals in the intermediate frequency band.
The radar device according to claim 1 or 2, further comprising a second mixer that mixes the plurality of received pulse signals whose frequencies are converted into the intermediate frequency band and the plurality of frequency conversion signals. ..
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