JP2544298B2 - Beam compression processing method of antenna pattern in radar - Google Patents

Beam compression processing method of antenna pattern in radar

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JP2544298B2
JP2544298B2 JP5300796A JP30079693A JP2544298B2 JP 2544298 B2 JP2544298 B2 JP 2544298B2 JP 5300796 A JP5300796 A JP 5300796A JP 30079693 A JP30079693 A JP 30079693A JP 2544298 B2 JP2544298 B2 JP 2544298B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、掛算型アレイの原理
を用いたアンテナパターンのビーム圧縮処理を行う際に
生じる合成受信パターンの歪みを除去し、ビーム圧縮の
性能を向上させるレーダにおけるアンテナパターンのビ
ーム圧縮処理方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention This invention relates to an antenna pattern in a radar for improving the beam compression performance by removing the distortion of the combined reception pattern that occurs when the beam compression processing of the antenna pattern using the principle of the multiplication type array is performed. Beam compression method.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に、受信用アンテナ等のアンテナパ
ターンの良さを表す指標の一つにビーム幅があり、この
ビーム幅が小さい程、アンテナパターンとしての性能が
よくなる。しかしながら、ビーム幅とアンテナの大きさ
(長さ)は互いに反比例の関係にあり、ビーム幅を小さ
くしようとするとアンテナの大きさが大となり、アンテ
ナの大きさを小さくしようとするとビーム幅が大きくな
ってしまう。
2. Description of the Related Art In general, one of the indices indicating the goodness of an antenna pattern such as a receiving antenna is a beam width. The smaller the beam width, the better the performance as an antenna pattern. However, the beam width and the size (length) of the antenna are inversely proportional to each other. When the beam width is reduced, the antenna size increases, and when the antenna size is reduced, the beam width increases. Would.

【0003】例えばレーダアンテナにおいて、対象物の
識別度、すなわち分解能を2倍にすることを考えた場
合、ビーム幅を半分にしなければならないので、アンテ
ナの大きさが2倍になってしまう。大きさが2倍になる
と、アンテナの占有領域が大きくなるばかりでなく、ア
ンテナ重量の増加,アンテナ支持構造物の大型化等、さ
まざまな弊害が生ずる。逆にアンテナの大きさを半分に
すると、ビーム幅が2倍に広がり、識別度が半分に悪化
する。
For example, in a radar antenna, if the degree of discrimination of an object, that is, the resolution is to be doubled, the beam width must be halved, and the size of the antenna is doubled. When the size is doubled, not only the area occupied by the antenna becomes large, but also various adverse effects such as an increase in antenna weight and an increase in the size of the antenna support structure are caused. Conversely, if the size of the antenna is reduced to half, the beam width is doubled, and the discrimination degree is reduced to half.

【0004】このようにビーム幅とアンテナの大きさは
相反する性質を持っていることは良く知られている。実
際のアンテナではアンテナの占める領域等に制限のある
場合が殆どであるので、このような制約の下でビーム幅
がある程度のところで妥協している。
As described above, it is well known that the beam width and the antenna size have contradictory properties. In most of the actual antennas, the area occupied by the antenna is limited, and therefore the beam width is compromised to some extent under such restrictions.

【0005】このような問題を改善するために、従来、
掛算型アレイの原理を用いて、複数個のアンテナ素子の
受信信号を掛け合わせて、ビーム幅を小さくするビーム
圧縮方法が知られている。図7は、かかるビーム圧縮を
行うアンテナ装置を示す図である。図において、101 は
複数の放射素子を等間隔で直線状に配列したアレイアン
テナなどで構成された主アンテナ素子であり、102 は副
アンテナ素子で、主アンテナ素子101 から、圧縮すべき
ビーム幅方向であるX方向に離して配置されている。10
3 は送信回路で、該送信回路103 で得られる送信電力は
主アンテナ素子101 に供給されるようになっている。10
4 は主アンテナ素子101 の受信信号と副アンテナ素子10
2 の受信信号を掛算する掛算回路である。なお、図にお
いて、ビーム軸方向は、X−Y平面、すなわち紙面に対
して垂直な方向である。
In order to improve such a problem, conventionally,
There is known a beam compression method for reducing the beam width by multiplying received signals of a plurality of antenna elements by using the principle of a multiplication type array. FIG. 7 is a diagram showing an antenna device that performs such beam compression. In the figure, 101 is a main antenna element composed of an array antenna in which a plurality of radiating elements are arranged in a straight line at equal intervals, and 102 is a sub-antenna element, which is a beam width direction to be compressed from the main antenna element 101. Are separated from each other in the X direction. Ten
Reference numeral 3 is a transmission circuit, and the transmission power obtained by the transmission circuit 103 is supplied to the main antenna element 101. Ten
4 is the received signal of the main antenna element 101 and the sub-antenna element 10
It is a multiplication circuit that multiplies the received signal of 2. In the drawing, the beam axis direction is a direction perpendicular to the XY plane, that is, the paper surface.

【0006】このような構成のアンテナ装置において、
各アンテナ素子101 ,102 で受信した信号を、位相を合
わせて掛算回路104 へ入力し乗算処理することにより、
例えば図8の(A)に示すような主アンテナ素子101 の
指向特性と、図8の(B)に示すような副アンテナ素子
102 の指向特性とが乗算され、図8の(C)において実
線で示すような、ビーム幅をθW からθWCに圧縮した合
成指向特性が得られる。
In the antenna device having such a structure,
The signals received by the respective antenna elements 101 1 and 102 are input to the multiplication circuit 104 with their phases aligned and subjected to multiplication processing,
For example, the directivity characteristics of the main antenna element 101 as shown in FIG. 8A and the sub-antenna element as shown in FIG. 8B.
The directivity characteristic of 102 is multiplied to obtain a combined directivity characteristic in which the beam width is compressed from θ W to θ WC as shown by the solid line in FIG.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】ところで、上記従来の
アンテナパターンのビーム圧縮方法をレーダに応用する
場合、ビームが圧縮されたと同等の効果は得られる。し
かし、副アンテナ素子102 のグレーチングローブによ
り、電波的に同じ大きさの散乱体が異なる位置に存在し
ていたとしても、掛算処理した後の合成受信パターンに
おいては、同じにならないパターンを形成するという問
題、すなわち合成受信パターンに歪みを発生させるとい
う問題がある。
By the way, when the above-mentioned conventional antenna pattern beam compression method is applied to a radar, an effect equivalent to that of a beam being compressed can be obtained. However, even if scatterers of the same size in terms of radio waves exist at different positions due to the Grating's globe of the sub-antenna element 102, it is said that a pattern that will not be the same in the combined reception pattern after the multiplication processing is formed. There is a problem, that is, a problem of causing distortion in the combined reception pattern.

【0008】本発明は、従来のアンテナパターンのビー
ム圧縮処理方法における上記問題点を解消するためにな
されたもので、ビーム幅を圧縮すると共に合成受信パタ
ーンの歪みを発生させないレーダにおけるアンテナパタ
ーンのビーム圧縮処理方法を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in order to solve the above problems in the conventional antenna pattern beam compression processing method, and the antenna pattern beam in a radar that compresses the beam width and does not cause distortion of the combined reception pattern. An object is to provide a compression processing method.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段及び作用】上記問題点を解
決するため、本発明は、電波を送信及び受信する主アン
テナ素子と、該主アンテナ素子に対して、該主アンテナ
素子の圧縮すべきビーム幅方向に隣接し、且つビーム軸
を主アンテナ素子のビーム軸と一致させて配置した1個
以上の受信専用の副アンテナ素子とからなるアンテナ系
を準備するステップと、該アンテナ系のアンテナビーム
を前記圧縮すべきビーム幅方向に走査し、主アンテナ素
子から送信された電波が散乱体で反射されて戻ってくる
電波を主アンテナ素子と副アンテナ素子で受信するステ
ップと、主アンテナ素子及び副アンテナ素子の受信信号
の位相を合わせて乗算処理するステップとを有するビー
ム圧縮処理方法において、前記主アンテナ素子の受信信
号及び前記乗算処理ステップにおいて得られる合成受信
パターン出力信号を、それぞれレーダ表示装置への入力
信号とする処理を行うステップと、該レーダ表示装置入
力信号として処理されたレーダ表示用合成受信パターン
出力信号の値の、レーダ表示装置の最大設定値に対する
比率が予め設定された値以上となる場合に、前記レーダ
表示用合成受信パターン出力信号の値の、レーダ表示装
置の最大設定値に対する比率が予め設定された値以上と
なる部分のビーム幅の角度範囲に対応する主アンテナ素
子のレーダ表示用受信信号を、レーダ表示用合成受信パ
ターン出力信号に代えて最終アンテナパターン出力信号
として出力させ、それ以外の場合にはアンテナパターン
の出力信号を零とする出力信号処理ステップとを備える
ものである。
In order to solve the above problems, the present invention has a main antenna element for transmitting and receiving radio waves and a compression of the main antenna element with respect to the main antenna element. A step of preparing an antenna system composed of one or more reception-only sub-antenna elements arranged adjacent to each other in the beam width direction and with the beam axis aligned with the beam axis of the main antenna element; and the antenna beam of the antenna system Scanning in the direction of the beam width to be compressed, the radio wave transmitted from the main antenna element is reflected by the scatterer and returned, and is received by the main antenna element and the sub antenna element. A step of performing a multiplication process by matching the phases of the reception signals of the antenna element, and the reception signal of the main antenna element and the multiplication process. The step of performing the process of making the combined reception pattern output signal obtained in the step as an input signal to the radar display device, and the value of the combined reception pattern output signal for radar display processed as the radar display device input signal, the radar When the ratio to the maximum set value of the display device becomes a preset value or more, the ratio of the value of the radar display combined reception pattern output signal to the maximum set value of the radar display device is a preset value or more. The received signal for radar display of the main antenna element corresponding to the angular range of the beam width of the part is output as the final antenna pattern output signal instead of the combined received pattern output signal for radar display. And an output signal processing step for making the output signal of 0 to 0.

【0010】一般に、乗算処理によるビーム圧縮方法を
レーダに応用すると、先に述べたように、散乱体の存在
している位置付近での合成受信パターンの広がりが小さ
くなり、ビームが圧縮された場合と等価な効果は得られ
るが、電波的に同じ大きさの散乱体が異なる位置に存在
していても、合成受信パターンにおいて大きさが大きく
異なって現れる場合がある。これに対して、主アンテナ
素子の受信パターンでは、散乱体が存在している位置付
近での広がりは大きいけれども、電波的に同じ大きさの
散乱体が存在している場合には、受信パターンの大きさ
は、ほぼ同じになり、歪みは少ない。そして一般にレー
ダの受信信号を表示する際は、レーダ表示装置として使
用されているCRTのダイナミックレンジが10dBしかな
いことや、サイドローブの影響を除くため、一般的には
レーダ表示装置の最大設定値の0.1以上の受信信号のみ
を表示させる方法がとられている。また、観測対象によ
っては、前記最大設定値の0.1とは異なる値以上の受信
信号を表示させる場合もある。
In general, when the beam compression method by the multiplication process is applied to the radar, as described above, the spread of the combined reception pattern near the position where the scatterer is present becomes small and the beam is compressed. Although an effect equivalent to is obtained, even if scatterers of the same size in terms of radio waves exist at different positions, the sizes may appear significantly different in the combined reception pattern. On the other hand, in the reception pattern of the main antenna element, the spread near the position where the scatterer is present is large, but when the scatterer of the same size in terms of radio waves is present, The size is almost the same and the distortion is small. In general, when displaying the received signal of the radar, the maximum set value of the radar display device is generally used in order to remove the influence of the side lobe because the dynamic range of the CRT used as the radar display device is only 10 dB. The method is to display only the received signals of 0.1 or more. Further, depending on the observation target, there is a case where a received signal having a value different from the maximum set value of 0.1 is displayed.

【0011】そこで、上記本発明のように、受信パター
ンの広がりが小さくなる掛算処理した合成受信パターン
出力信号を更にレーダ表示装置用入力信号として処理し
たものの大きさが、レーダ表示装置の最大設定値に対す
る比率が予め設定された値以上となる場合に、前記レー
ダ表示用合成受信パターン出力信号の前記最大設定値に
対する比率が予め設定された値以上となる部分のビーム
幅の角度範囲に対応する主アンテナ素子のレーダ表示用
受信信号を、レーダ表示用合成受信パターン出力信号に
代えて出力し、レーダ表示用合成受信パターン出力信号
の値が前記最大設定値に対する比率が予め設定された値
未満の場合にはアンテナパターンの出力信号をカットす
ると、掛算処理されたレーダ表示用合成受信パターン出
力信号がレーダ表示装置の最大設定値の予め設定された
値以上になるビーム幅の角度範囲は、ビーム圧縮により
狭くなっており、したがって、その狭い角度範囲に対応
する主アンテナ素子のレーダ表示用受信信号が最終出力
信号として出力される。そして主アンテナ素子の受信信
号は歪みが少ないため、結局ビーム幅が圧縮されると共
に、歪みのない受信パターンを得ることが可能となる。
Therefore, as in the present invention, the magnitude of the product of the combined reception pattern output signal, which has been subjected to the multiplication processing to reduce the spread of the reception pattern, as the input signal for the radar display device is the maximum set value of the radar display device. When the ratio to the above is greater than or equal to a preset value, the main range corresponding to the angular range of the beam width of the portion where the ratio of the radar display combined reception pattern output signal to the maximum set value is greater than or equal to the preset value. When the radar display reception signal of the antenna element is output instead of the radar display combined reception pattern output signal, and the value of the radar display combined reception pattern output signal is less than the preset value in the ratio to the maximum set value. When the output signal of the antenna pattern is cut, the output signal of the combined reception pattern for radar display that has been multiplied is displayed in the radar table. The angle range of the beam width, which is equal to or larger than the preset value of the maximum set value of the device, is narrowed by the beam compression, and therefore the received signal for radar display of the main antenna element corresponding to the narrow angle range is finally output. It is output as a signal. Since the received signal of the main antenna element has little distortion, the beam width is eventually compressed and it is possible to obtain a received pattern without distortion.

【0012】なお、前記レーダ表示用合成受信パターン
出力信号のレーダ表示装置の最大設定値に対する比率の
予め設定された値は、一般的には0.1であるが、特定の
観測対象、例えば、港湾レーダ,航空管制レーダ等にお
いては、上記比率(0.1)とは異なる数値を用いた方が
よい結果が得られる場合がある。したがって、上記比率
の値は、それぞれの観測対象に応じ予め実験等により最
適な数値が設定される。
The preset value of the ratio of the radar display combined reception pattern output signal to the maximum set value of the radar display device is generally 0.1, but a specific observation target, for example, For port radar, air traffic control radar, etc., it may be better to use a value different from the above ratio (0.1). Therefore, the value of the above ratio is set to an optimum numerical value in advance by experiments or the like according to each observation target.

【0013】[0013]

【実施例】次に実施例について説明する。図1は、本発
明に係るアンテナパターンのビーム圧縮処理方法の実施
例を説明するためのアンテナ装置の概略構成を示す図で
ある。図において、1は電波を送信及び受信するための
主アンテナ素子で、ホーンアンテナ,アレイアンテナな
どのアンテナが用いられる。2は受信専用の副アンテナ
素子で、ダイポールアンテナ,ホーンアンテナ,アレイ
アンテナ等どのようなアンテナでも用いることができ、
主アンテナ素子1の受信パターンの圧縮すべきビーム幅
方向(X方向)に主アンテナ素子1に隣接し、且つビー
ム軸(X−Y平面に垂直な方向)を一致させて配置して
いる。3は送信回路で、該送信回路3より出力される送
信電力は主アンテナ素子1に供給され、該主アンテナ素
子1から送信されるようになっている。4は受信信号の
掛算回路及び信号処理回路で、主アンテナ素子1の受信
信号と副アンテナ素子2の受信信号の乗算処理を行うと
共に、乗算処理により得られる合成受信パターン出力信
号及び主アンテナ素子1の受信信号をレーダ表示装置へ
の入力信号とする処理とを行い、そのレーダ表示用合成
受信パターン出力信号の値が、レーダ表示装置の最大設
定値の0.1以上のときには、そのレーダ表示用合成受信
パターン出力信号のビーム幅の角度範囲に対応する主ア
ンテナ素子1のレーダ表示用受信信号を、レーダ表示用
合成受信パターン出力信号に代えて最終出力信号として
出力させ、レーダ表示用合成受信パターン出力信号の値
が、レーダ表示装置の最大設定値の0.1未満の場合に
は、アンテナパターンの最終出力信号を出力しないよう
にするものである。
EXAMPLES Next, examples will be described. FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an antenna device for explaining an embodiment of a beam compression processing method for an antenna pattern according to the present invention. In the figure, 1 is a main antenna element for transmitting and receiving radio waves, and an antenna such as a horn antenna or an array antenna is used. 2 is a sub-antenna element dedicated to reception, and any antenna such as a dipole antenna, a horn antenna or an array antenna can be used,
The main antenna element 1 is arranged adjacent to the main antenna element 1 in the beam width direction (X direction) of the reception pattern to be compressed and with the beam axis (direction perpendicular to the XY plane) aligned. Reference numeral 3 is a transmission circuit, and the transmission power output from the transmission circuit 3 is supplied to the main antenna element 1 and transmitted from the main antenna element 1. Reference numeral 4 denotes a reception signal multiplication circuit and a signal processing circuit, which performs a multiplication process of the reception signal of the main antenna element 1 and the reception signal of the sub antenna element 2, and also a combined reception pattern output signal obtained by the multiplication process and the main antenna element 1. When the value of the radar display combined reception pattern output signal is 0.1 or more, which is the maximum set value of the radar display device, The reception signal for radar display of the main antenna element 1 corresponding to the angular range of the beam width of the combined reception pattern output signal is output as the final output signal instead of the combined reception pattern output signal for radar display, and the combined reception pattern for radar display is output. Do not output the final output signal of the antenna pattern when the output signal value is less than 0.1 which is the maximum setting value of the radar display device. Things.

【0014】なお、ここで乗算処理により得られる合成
受信パターン出力信号及び主アンテナ素子の受信信号を
レーダ表示装置への入力信号とする処理を行うのは、次
の理由による。すなわち、レーダの対象物の散乱断面積
の範囲がレーダによっては100 dB近くになる場合があ
り、レーダ表示装置のダイナミックレンジの10dBと比べ
ると、大抵の場合は非常に大きくなる。このため、上記
合成受信パターン出力信号あるいは主アンテナ素子の受
信信号の対数を求めてから、レーダ表示装置に入力する
手法が取られる。この対数値を求める処理が上記処理内
容である。
The process of using the combined reception pattern output signal obtained by the multiplication process and the reception signal of the main antenna element as the input signal to the radar display device is performed for the following reason. That is, depending on the radar, the range of the scattering cross section of the object of the radar may be close to 100 dB, which is very large in most cases compared with the dynamic range of the radar display device of 10 dB. Therefore, a method is used in which the logarithm of the combined reception pattern output signal or the reception signal of the main antenna element is obtained and then input to the radar display device. The processing for obtaining this logarithmic value is the processing content.

【0015】このように構成したアンテナ装置におい
て、主アンテナ素子1から電波を送信しながらアンテナ
ビームを走査し、送信された電波が散乱体で反射されて
戻ってくると、主アンテナ素子1と副アンテナ素子2
は、それぞれのアンテナパターンに応じた受信信号を出
力する。これらの受信出力を位相を合わせて、掛算回路
及び信号処理回路4で、乗算処理及び信号処理を行い、
その出力を最終的出力とすると、ビームが圧縮され、且
つ歪みのない出力が得られる。
In the thus constructed antenna device, the antenna beam is scanned while transmitting the radio wave from the main antenna element 1, and when the transmitted radio wave is reflected by the scatterer and returns, the main antenna element 1 and the sub antenna Antenna element 2
Outputs a reception signal corresponding to each antenna pattern. These reception outputs are matched in phase, and the multiplication circuit and the signal processing circuit 4 perform multiplication processing and signal processing,
With that output as the final output, the beam is compressed and an undistorted output is obtained.

【0016】図2〜図4は、主アンテナ素子として走査
方向のアンテナ長が受信波長の10倍の一様分布の方形ア
ンテナを用い、副アンテナ素子として走査方向のアンテ
ナ長が電波波長の1倍の一様分布の方形アンテナを用い
てアンテナ系を構成し、該アンテナ系を走査した場合に
おいて、アンテナ回転軸から+20度,+10度,0度,−
10度,及び−20度方向に、電波的に同一の点散乱体が該
アンテナ系から等距離に存在するときの、受信電力パタ
ーンのシミュレーション結果を示す図である。図2は、
主アンテナ素子のレーダ表示用受信電力パターンを示す
図、図3は、本発明に係るビーム圧縮処理方法による受
信電力パターンを示す図、図4は、従来のビーム圧縮処
理方法によるレーダ表示用合成受信電力パターンを示す
図である。これらのパターンは、それぞれ最大値を基準
として表示したものであり、また各図の上端に示した下
向きの矢印は、点散乱体の存在する位置を示している。
なお、図2及び図4においては、各点散乱体の受信電力
パターンあるいは合成受信電力パターンは、全てレーダ
表示装置の最大設定値の0.1以上となる場合を示してお
り、また図3においては、図4における合成受信電力パ
ターンが0.1以上になる場合に対応した、本発明におけ
る受信電力パターンを示しており、更に比較のため、出
力がカットされる主アンテナ素子の受信電力パターン部
分を点線で示している。
2 to 4, a rectangular antenna having a uniform distribution in which the antenna length in the scanning direction is 10 times the reception wavelength is used as the main antenna element, and the antenna length in the scanning direction is 1 time the radio wave wavelength as the sub antenna element. When an antenna system is constructed by using a square antenna with a uniform distribution of, and the antenna system is scanned, +20 degrees, +10 degrees, 0 degrees, −
It is a figure which shows the simulation result of a received power pattern, when the point scatterers which are the same in terms of radio waves exist equidistant from the said antenna system in the 10 degree and -20 degree directions. Figure 2
FIG. 3 is a diagram showing a reception power pattern for radar display of a main antenna element, FIG. 3 is a diagram showing a reception power pattern by a beam compression processing method according to the present invention, and FIG. 4 is a synthetic reception for radar display by a conventional beam compression processing method. It is a figure which shows a power pattern. Each of these patterns is displayed based on the maximum value, and the downward arrow at the upper end of each figure indicates the position where the point scatterer exists.
2 and 4, the received power pattern of each point scatterer or the combined received power pattern shows a case where the maximum set value of the radar display device is 0.1 or more, and in FIG. 4 shows a received power pattern in the present invention corresponding to the case where the combined received power pattern in FIG. Is indicated by a dotted line.

【0017】これらの図からわかるように、本発明によ
るビーム圧縮処理方法によれば、従来のビーム圧縮処理
方法で生じていたパターンの歪み、すなわち、図4に示
すように、上記シミュレーションにおいては、アンテナ
回転軸の0度方向に近いほど、受信電力が低下するとい
う歪みが除去され、且つビームが主アンテナ素子のアン
テナパターンより圧縮された受信電力パターンとなって
いる。すなわち、圧縮処理を行わないで単一のアンテナ
素子で反射電波を受信した場合、散乱体が存在している
と判断する角度範囲は、例えば図2の主アンテナ素子の
受信電力パターンの0度の部分で示すと、b1 〜b2
角度範囲となる。掛算処理によりビーム圧縮した場合に
は、図4において同じく0度の部分で示すと、散乱体の
角度範囲はa1 〜a2 の範囲に狭くなる。したがって、
主アンテナ素子の受信電力パターンにおいて、この狭い
角度範囲a1 〜a2 の値のみを出力させることにより、
図3の実線に示すように、歪みが除去され且つビーム圧
縮された受信電力パターンが得られる。
As can be seen from these figures, according to the beam compression processing method of the present invention, the distortion of the pattern that occurs in the conventional beam compression processing method, that is, as shown in FIG. The closer to the 0 ° direction of the antenna rotation axis, the distortion that the reception power is reduced is removed, and the beam has a reception power pattern compressed from the antenna pattern of the main antenna element. That is, when the reflected radio wave is received by the single antenna element without performing the compression process, the angular range in which it is determined that the scatterer is present is, for example, 0 degree of the received power pattern of the main antenna element in FIG. In the part, the angle range is b 1 to b 2 . When beam compression by multiplication process, when indicated by the portion of the same 0 ° in FIG. 4, the angular range of the scattering body narrows the range of a 1 ~a 2. Therefore,
In the received power pattern of the main antenna element, by outputting only the values in this narrow angular range a 1 to a 2 ,
As shown by the solid line in FIG. 3, a distortion-removed and beam-compressed received power pattern is obtained.

【0018】次に本発明に係るアンテナパターンの圧縮
処理方法の実施に用いるアンテナ装置の具体的な構成例
を、図5に基づいて説明する。この構成例は、主アンテ
ナ素子11,副アンテナ素子12として、いずれも円形パッ
チアレイアンテナを用いてアンテナ系を構成しており、
副アンテナ素子12は主アンテナ素子の圧縮すべきビーム
幅(X方向)に離して配置されている。そして送信回路
13より主アンテナ素子11に送信電力が供給され、掛算回
路及び信号処理回路14に主アンテナ素子11及び副アンテ
ナ素子12の受信信号が入力されて処理されるようになっ
ている。
Next, a concrete configuration example of the antenna device used for carrying out the method of compressing the antenna pattern according to the present invention will be described with reference to FIG. In this configuration example, as the main antenna element 11 and the sub-antenna element 12, a circular patch array antenna is used to configure the antenna system,
The sub antenna element 12 is arranged so as to be separated from the main antenna element in the beam width (X direction) to be compressed. And the transmitter circuit
Transmission power is supplied to the main antenna element 11 from 13 and received signals of the main antenna element 11 and the sub antenna element 12 are input to the multiplication circuit and signal processing circuit 14 for processing.

【0019】送信回路13としては、周知の構成のものを
用いることができる。掛算回路及び信号処理回路14とし
ては、受信信号をA/D変換器でディジタル信号に変換
した後、計算機で乗算演算及び信号値の比較を行う手段
等既知の技術を用いることができる。この掛算回路及び
信号処理回路14の構成例を図6に示す。図6において、
21は主アンテナ素子、22は副アンテナ素子、23,24は各
アンテナ素子21,22でとらえた電波を受信する受信機、
25は受信機23,24に同一のローカル信号を与える局部発
振器、26,27は受信機23,24の出力をディジタル信号に
変換するA/D変換器、28はA/D変換器26,27の出力
を乗算処理する乗算器、29は該乗算器28から出力される
合成受信パターン出力信号をレーダ表示装置への入力信
号とする処理を行う信号処理回路、30は信号処理回路29
のレーダ表示用合成受信パターン出力信号とレーダ表示
装置の最大設定値の0.1倍の所定値と比較する比較器、
31はA/D変換器26でディジタル信号に変換された主ア
ンテナ素子の受信信号をレーダ表示装置への入力信号と
する処理を行う信号処理回路、32は比較器30から出力さ
れる制御信号に応じて、前記信号処理回路31からのレー
ダ表示用主アンテナ素子受信信号を駆動出力する駆動回
路である。
The transmitting circuit 13 may have a known structure. As the multiplication circuit and the signal processing circuit 14, a known technique such as a means for converting a received signal into a digital signal by an A / D converter and then performing a multiplication operation and a signal value comparison by a computer can be used. FIG. 6 shows a configuration example of the multiplication circuit and the signal processing circuit 14. In FIG.
21 is a main antenna element, 22 is a sub-antenna element, 23 and 24 are receivers for receiving the radio waves captured by the respective antenna elements 21 and 22,
25 is a local oscillator that gives the same local signal to the receivers 23 and 24, 26 and 27 are A / D converters that convert the outputs of the receivers 23 and 24 into digital signals, and 28 is A / D converters 26 and 27. 29 is a signal processing circuit for performing processing for using the combined reception pattern output signal output from the multiplier 28 as an input signal to the radar display device, and 30 is a signal processing circuit 29.
A comparator for comparing the combined reception pattern output signal for radar display with a predetermined value of 0.1 times the maximum set value of the radar display device,
Reference numeral 31 is a signal processing circuit for processing the reception signal of the main antenna element converted into a digital signal by the A / D converter 26 as an input signal to the radar display device, and 32 is a control signal output from the comparator 30. In response, it is a drive circuit for driving and outputting the radar display main antenna element reception signal from the signal processing circuit 31.

【0020】このように構成した掛算回路及び信号処理
回路においては、主アンテナ素子21,副アンテナ素子22
で受信した受信信号は受信機23,24に入力され、各受信
機23,24では局部発振器25から同一のローカル信号を得
て、受信信号の電力の振幅と位相を出力する。これらの
受信機23,24の出力はA/D変換器26,27に入力され、
ディジタル値に変換されたのち、乗算器28で乗算処理さ
れる。そして乗算器28の出力は処理回路29を経て比較器
30に入力され、レーダ表示装置の最大設定値の0.1倍の
所定値と比較され、その比較出力である制御信号で駆動
回路32を駆動し、処理回路31からの主アンテナ素子のレ
ーダ表示用受信信号の出力を制御する。
In the multiplication circuit and the signal processing circuit configured as described above, the main antenna element 21 and the sub antenna element 22
The received signal received at is input to the receivers 23 and 24, and each of the receivers 23 and 24 obtains the same local signal from the local oscillator 25 and outputs the amplitude and phase of the power of the received signal. The outputs of these receivers 23 and 24 are input to A / D converters 26 and 27,
After being converted into a digital value, it is multiplied by the multiplier 28. The output of the multiplier 28 is passed through the processing circuit 29 and the comparator.
It is input to 30 and compared with a predetermined value of 0.1 times the maximum set value of the radar display device, the drive circuit 32 is driven by the control signal which is the comparison output, and the radar display of the main antenna element from the processing circuit 31. Control the output of the reception signal for.

【0021】上記アンテナ装置の構成例では、副アンテ
ナ素子を1つ用いたものを示したが、複数個用いること
もでき、しかもダイポールアンテナ,ホーンアンテナ,
アレイアンテナ等どのようなアンテナでも利用すること
ができる。副アンテナ素子を複数個用いた場合の乗算処
理は、次の2つの方式で行うことができる。第1の方式
は、複数個の副アンテナ素子の出力を加え合わせた後
に、主アンテナ素子の出力と掛算を行う方式で、この場
合は、副アンテナ素子の受信電力が増加するので、1個
の場合よりもアンテナ利得及びS/Nが良好になる。第
2の方式は、複数個の副アンテナ素子の出力を、それぞ
れ主アンテナ素子の出力と掛け合わせる方式で、この場
合はビーム幅の圧縮と共にサイドローブの低減化も可能
となる。
In the configuration example of the above antenna device, one sub-antenna element is used, but a plurality of sub-antenna elements can be used, and a dipole antenna, a horn antenna,
Any antenna such as an array antenna can be used. The multiplication process when a plurality of sub-antenna elements are used can be performed by the following two methods. The first method is a method of adding the outputs of a plurality of sub-antenna elements and then multiplying by the output of the main antenna element. In this case, since the reception power of the sub-antenna element increases, one The antenna gain and S / N are better than in the case. The second method is a method of multiplying the outputs of the plurality of sub-antenna elements with the outputs of the main antenna element, respectively. In this case, the side lobe can be reduced together with the compression of the beam width.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上、実施例に基づいて説明したよう
に、本発明によれば、主アンテナ素子と副アンテナ素子
の受信信号を乗算処理するに際し、乗算処理して得られ
る合成受信パターン出力信号を更にレーダ表示装置用入
力信号として処理したものの値のレーダ表示装置の最大
設定値に対する比率が予め設定された値以上となる場合
に、前記レーダ表示用合成受信パターン出力信号の値
の、レーダ表示装置の最大設定値に対する比率が予め設
定された値以上となる部分のビーム幅の角度範囲に対応
する主アンテナ素子のレーダ表示用受信信号をレーダ表
示用合成受信パターン出力信号に代えて出力させ、それ
以外の場合には、アンテナパターン出力信号を出力させ
ないようにしたので、従来のビーム圧縮で生じる受信パ
ターンの歪みを除去すると共に、主アンテナ素子のビー
ム幅を圧縮することができる。
As described above based on the embodiments, according to the present invention, when the reception signals of the main antenna element and the sub-antenna element are multiplied, the combined reception pattern output signal obtained by the multiplication processing is obtained. Is further processed as an input signal for the radar display device and the ratio of the value of the value to the maximum set value of the radar display device is equal to or more than a preset value, the radar display of the value of the combined reception pattern output signal for radar display The radar display reception signal of the main antenna element corresponding to the angular range of the beam width of the portion where the ratio to the maximum set value of the device is a preset value or more is output instead of the radar display combined reception pattern output signal, In other cases, since the antenna pattern output signal is not output, the distortion of the reception pattern caused by conventional beam compression is removed. Together, it is possible to compress the beam width of the main antenna.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るアンテナパターンのビーム圧縮処
理方法の実施例を説明するためのアンテナ装置の概略構
成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of an antenna device for explaining an embodiment of a beam compression processing method for an antenna pattern according to the present invention.

【図2】主アンテナ素子の受信電力パターンのシミュレ
ーション結果を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a simulation result of a reception power pattern of a main antenna element.

【図3】本発明によるビーム圧縮処理により得られる受
信電力パターンのシミュレーション結果を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a simulation result of a reception power pattern obtained by the beam compression processing according to the present invention.

【図4】従来のビーム圧縮処理方法による合成受信電力
パターンのシミュレーション結果を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a simulation result of a combined reception power pattern by a conventional beam compression processing method.

【図5】図1に示したアンテナ装置の具体的な構成例を
示す斜視図である。
5 is a perspective view showing a specific configuration example of the antenna device shown in FIG.

【図6】図5に示した掛算回路及び信号処理回路の具体
的な構成例を示すブロック構成図である。
6 is a block configuration diagram showing a specific configuration example of a multiplication circuit and a signal processing circuit shown in FIG.

【図7】従来のアンテナパターンの圧縮処理を行うアン
テナ装置を示す概略構成図である。
FIG. 7 is a schematic configuration diagram showing an antenna device that performs a conventional antenna pattern compression process.

【図8】図7に示したアンテナ装置における各アンテナ
素子の指向特性及び合成指向特性を示す図である。
8 is a diagram showing directivity characteristics and combined directivity characteristics of each antenna element in the antenna device shown in FIG.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 主アンテナ素子 2 副アンテナ素子 3 送信回路 4 掛算回路及び信号処理回路 1 main antenna element 2 sub-antenna element 3 transmission circuit 4 multiplication circuit and signal processing circuit

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電波を送信及び受信する主アンテナ素子
と、該主アンテナ素子に対して、該主アンテナ素子の圧
縮すべきビーム幅方向に隣接し、且つビーム軸を主アン
テナ素子のビーム軸と一致させて配置した1個以上の受
信専用の副アンテナ素子とからなるアンテナ系を準備す
るステップと、該アンテナ系のアンテナビームを前記圧
縮すべきビーム幅方向に走査し、主アンテナ素子から送
信された電波が散乱体で反射されて戻ってくる電波を主
アンテナ素子と副アンテナ素子で受信するステップと、
主アンテナ素子及び副アンテナ素子の受信信号の位相を
合わせて乗算処理するステップとを有するビーム圧縮処
理方法において、前記主アンテナ素子の受信信号及び前
記乗算処理ステップにおいて得られる合成受信パターン
出力信号を、それぞれレーダ表示装置への入力信号とす
る処理を行うステップと、該レーダ表示装置入力信号と
して処理されたレーダ表示用合成受信パターン出力信号
の値の、レーダ表示装置の最大設定値に対する比率が予
め設定された値以上となる場合に、前記レーダ表示用合
成受信パターン出力信号の値の、レーダ表示装置の最大
設定値に対する比率が予め設定された値以上となる部分
のビーム幅の角度範囲に対応する主アンテナ素子のレー
ダ表示用受信信号を、レーダ表示用合成受信パターン出
力信号に代えて最終アンテナパターン出力信号として出
力させ、それ以外の場合にはアンテナパターンの出力信
号を零とする出力信号処理ステップとを備えていること
を特徴とするレーダにおけるアンテナパターンのビーム
圧縮処理方法。
1. A main antenna element that transmits and receives radio waves, is adjacent to the main antenna element in the beam width direction of the main antenna element to be compressed, and has a beam axis as the beam axis of the main antenna element. A step of preparing an antenna system composed of one or more reception-only sub-antenna elements arranged so as to coincide with each other, scanning an antenna beam of the antenna system in the beam width direction to be compressed, and transmitting from the main antenna element. A step of receiving the radio wave reflected by the scatterer and returning by the main antenna element and the sub antenna element,
In the beam compression processing method, which comprises a step of performing a multiplication process by matching the phases of the reception signals of the main antenna element and the sub-antenna element, a reception signal of the main antenna element and a combined reception pattern output signal obtained in the multiplication processing step, The step of performing the processing as an input signal to the radar display device, and the ratio of the value of the radar display combined reception pattern output signal processed as the radar display device input signal to the maximum set value of the radar display device is preset. If the ratio is equal to or more than the value set, the ratio of the value of the radar display combined reception pattern output signal to the maximum setting value of the radar display device corresponds to the angular range of the beam width of the part where the ratio is equal to or more than a preset value. Replacing the radar display reception signal of the main antenna element with the radar display combined reception pattern output signal Is outputted as the antenna pattern output signal, the antenna pattern beam compression method in the radar, characterized in that an output signal processing step with zero output signal of the antenna pattern otherwise.
【請求項2】 前記レーダ表示用合成受信パターン出力
信号の値の前記レーダ表示装置の最大設定値に対する比
率の予め設定された値は、0.1であることを特徴とする
請求項1記載のレーダにおけるアンテナパターンのビー
ム圧縮処理方法。
2. The preset value of the ratio of the value of the combined reception pattern output signal for radar display to the maximum set value of the radar display device is 0.1. Beam compression method for antenna pattern in radar.
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