JP2566095B2 - 不要信号抑圧レーダ装置 - Google Patents

不要信号抑圧レーダ装置

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JP2566095B2
JP2566095B2 JP4077630A JP7763092A JP2566095B2 JP 2566095 B2 JP2566095 B2 JP 2566095B2 JP 4077630 A JP4077630 A JP 4077630A JP 7763092 A JP7763092 A JP 7763092A JP 2566095 B2 JP2566095 B2 JP 2566095B2
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勉 渡部
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、移動目標表示装置の
機能を失うことなく、送信周波数の高速変更を可能と
し、移動しない物標からの反射による不要信号を除去す
る機能を有する不要信号抑圧レーダ装置に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のように、不要信号抑圧レーダ装置
は、図5に示すように、アンテナ部1、送信部2、受信
部3及び移動目標表示装置4で構成される。
【0003】まず、送信部2において、第2局部発振器
21で生成された第2ローカル信号(周波数f0 )はミ
キサ22で第1局部発振器23で生成された第1ローカ
ル信号(周波数fx )と混合されて周波数変換され、さ
らに周波数フィルタ24により不要な周波数成分が除去
されて、送信RF信号となる。この送信RF信号はパル
ス変調器25でパルス化された後、高出力増幅器26で
増幅され、アンテナ部1に送られる。
【0004】アンテナ部1において、送信部2からの送
信RF信号は送受切換器11を介して送受信アンテナ1
2に送られ、送信波として放射される。送信波が様々な
固定または移動物標により反射されると、その反射波は
送受信アンテナ12で受信され、受信RF信号として送
受切換器11を介して受信部3に送られる。
【0005】受信部3において、アンテナ部1からの受
信RF信号は低雑音増幅器31で増幅された後、ミキサ
32で第1局部発振器23で生成された送信系とコヒー
レントな第1ローカル信号(周波数fx )と混合され、
中間周波数に変換されて受信IF信号となる。この受信
IF信号は中間周波増幅器33で増幅された後、第2局
部発振器21で生成された送信系とコヒーレントな第2
ローカル信号を基準に位相検波される。この位相検波信
号はA/D(アナログ/デジタル)変換器35でデジタ
ル信号に変換され、移動目標表示装置4に送られる。
【0006】移動目標表示装置4では、受信部3からの
デジタル信号を入力し、時間的に位相変化している信号
成分をデジタル信号処理によって抽出する。この成分は
移動目標によるドップラ周波数成分であり、この装置4
では、さらに他のレーダ情報と合わせて、移動する物標
の位置が適宜表示するようになっている。
【0007】このように、従来の不要信号抑圧レーダ装
置では、移動物標によって変化を受けた周波数偏移成分
を送信周波数を基準にして送信パルス毎に抽出してい
る。すなわち、移動物標を検出するには、移動目標表示
装置4により送信周波数を基準にドップラ周波数を検出
するため、送信信号の周波数は一定である。
【0008】しかしながら、送信信号が一定周波数で
は、レーダ電波の探知が容易であり、特に電子戦下にあ
っては簡単に電波妨害されてしまうことになる。このた
め、電波妨害等に対応して、送信周波数を高速変更でき
るようにすることが強く望まれている。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来の不要信号抑圧レーダ装置では、電波妨害等に対応し
て送信周波数を変更すると、移動物標に対応するドップ
ラ周波数を検出できなくなり、移動物標を検出表示でき
なくなるという問題があった。
【0010】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、移動物標の検出機能を失うことなく、送
信周波数を高速変更できる不要信号抑圧レーダ装置を提
供することを目的とする。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明に係る不要信号抑圧レーダ装置は、それぞれ
コヒーレントな正弦波であり、互いに異なる周波数の第
1、第2のローカル信号を発生し、いずれか一方のロー
カル信号の周波数を固定とし、他方のローカル信号の周
波数を送信繰返し周期の単位で変更するローカル信号生
成手段と、前記第1、第2のローカル信号とは異なる周
波数の変調信号を発生し、この信号を用いて前記第1、
第2のローカル信号のいずれか一方を変調するローカル
信号変調手段と、この手段で変調されたローカル信号と
変調されないローカル信号を用いて、一方を他方で変調
とする送信信号変調手段と、この変調手段の出力信号を
繰返し送信し、その反射信号を受信する送受信手段と、
この送受信手段で得られた受信信号に対して前記送信信
号変調手段の変調方式に対応する復調を行う復調手段
と、この復調手段を経た受信信号を時間積分して平均化
することにより複数物標から反射された受信信号の干渉
波成分からなる不要信号を抑圧する不要信号抑圧手段
と、この手段で得られた信号を前記周波数固定のローカ
ル信号で位相検波することで、前記周波数固定のローカ
ル信号に起因する移動物標により偏移された周波数成分
を検出する偏移成分検出手段と、この手段の検出出力に
基づいて移動物標を表示する表示手段とを具備して構成
される。
【0012】
【作用】上記構成による不要信号抑圧レーダ装置では、
いずれか一方の周波数が固定され、他方の周波数が送信
繰返し周期の単位で変更される第1、第2のローカル信
号を生成し、第1、第2のローカル信号とは異なる周波
数の変調信号を用いて第1、第2のローカル信号のいず
れか一方を変調した後、一方を他方で変調することで適
度な周期で振動させながら繰返し送信するようにし、そ
の反射信号を受信し、この受信信号に対して前記送信時
の変調方式に対応する復調を行った後、時間積分して平
均化することにより複数物標から反射された受信信号の
干渉波成分からなる不要信号を抑圧し、さらに周波数固
定のローカル信号で位相検波することで、周波数固定の
ローカル信号に起因する移動物標により偏移された周波
数成分を検出し、この検出出力に基づいて移動物標を表
示するようにしている。
【0013】
【実施例】以下、図面を参照してこの発明の一実施例を
詳細に説明する。但し、図1において、図5と同一部分
には同一符号を付して示す。
【0014】図1はこの発明に係る不要信号抑圧レーダ
装置の構成を示すものである。まず、送信部2におい
て、第1局部発振器23で発生された第1ローカル信号
はローカル信号変調器27に供給され、変調信号発生器
28で発生された変調信号(例えば正弦波)により変調
(例えば位相変調)される。ここで変調された第1ロー
カル信号は振幅変調器29に供給され、第2局部発振器
21で発生された第2ローカル信号により振幅変調さ
れ、送信RF信号となる。この送信RF信号はパルス変
調器25に供給されてパルス化された後、高出力増幅器
26で増幅され、アンテナ部1に送られる。
【0015】アンテナ部1において、送信部2からの送
信RF信号は送受切換器11を介して送受信アンテナ1
2に送られ、送信波として放射される。送信波が様々な
固定または移動物標により反射されると、その反射波は
送受信アンテナ12で受信され、受信RF信号として送
受切換器11を介して受信部3に送られる。
【0016】受信部3において、アンテナ部1からの受
信RF信号は低雑音増幅器31で増幅された後、ミキサ
32で第1局部発振器23で生成された送信系とコヒー
レントな第1ローカル信号(周波数fx )と混合され、
中間周波数に変換されて受信IF信号となる。この受信
IF信号は中間周波増幅器33で増幅された後、振幅復
調器36に供給されて振幅検波される。
【0017】この振幅検波出力は、位相検波器34で送
信系とコヒーレントな第2ローカル信号(周波数f0 )
により位相検波される。この位相検波信号はA/D変換
器35でデジタル信号に変換されて不要信号抑圧器37
に供給される。この不要信号抑圧器37は一種のトラン
スバーサルフィルタであり、具体的には図2に示すよう
に構成される。
【0018】すなわち、この不要信号抑圧器37は、A
/D変換器35でデジタル化された位相検波信号を、順
次、遅延素子3711〜371n−1に通し、送信パル
ス幅より短い時間内で遅延する。そして、各遅延素子3
711〜371n−1の出力を乗算器3721〜372
nに送り、ウェイトW1〜Wnを乗じて加算器373で
加え合わせる。つまり、入力された位相検波信号につい
て、送信パルス幅より短い時間内でデータサンプリング
を行い、遅延時間を与えウェイトを乗じた後、これらを
加え合わせることにより平均処理を行う。その出力は移
動目標表示装置4に送られる。
【0019】移動目標表示装置4では、受信部3からの
デジタル信号を入力し、時間的に位相変化している信号
成分をデジタル信号処理によって抽出する。この成分は
移動目標によるドップラ周波数成分であり、この装置4
では、さらに他のレーダ情報と合わせて、移動する物標
の位置が適宜表示する。
【0020】尚、上記第1局部発振器23は、具体的に
は図3に示すように構成される。すなわち、この発振器
23は複数個(ここではm個とする)のローカル信号発
生回路2311〜231mを備え、各回路2311〜2
31mで互いに異なる周波数の信号を発生させ、信号切
換器232を適宜切換制御して、任意の周波数信号を選
択出力することにより、任意に周波数変更された第1ロ
ーカル信号を得る。上記構成において、以下、その動作
を説明する。
【0021】まず、送信系では、振幅変調器29によ
り、第1ローカル信号を搬送波とし、第2ローカル信号
を変調波として送信する。この時の送信波は (1)式のよ
うに表される。
【0022】 Tx(t) = A(t)・ cos(2πf0・t)・ exp{(j2πfx・φ(t)} …(1) 但し、 Tx(t) ;送信信号、 A(t) ;パルス変調関数、 fx ;第1ローカル信号(搬送波)の周波数、 f0 ;第2ローカル信号(変調波)の周波数、 φ(t) ;ローカル信号位相変調関数 である。
【0023】この送信波に対して、固定または移動する
物標により反射した反射信号が受信RF信号として受信
される。受信RF信号はそれぞれの物標からの反射波の
信号成分と、これら反射波の相互干渉による干渉波成分
からなる。これらの信号成分及び干渉波成分は送信周波
数に依存する。このときの受信波は (2)式に示される。 Rx(t) = A(t-ta) ・Pa・ cos{2πf0・(t-ta)} ・ exp[j{2π{fx ・(t-ta) +φ(t-ta)}] +A(t-tb) ・Pb・ cos{2πf0・(t-tb)} ・ exp[j{2π{fx ・(t-tb) +φ(t-tb)}] …(2) 但し、 Rx(t) ;受信信号、 Pa,Pb;物標A、物標Bの反射信号の受信強度、 ta ;物標Aに対する信号遅延時間、 tb ;物標Bに対する信号遅延時間、 である。
【0024】受信系では、受信RF信号を送信系とコヒ
ーレントな第1ローカル信号で周波数変換し、振幅復調
器36で振幅検波した後、位相検波器34で第2ローカ
ル信号により位相検波する。このときのビデオ信号成分
は (3)及び (4)式のようになる。 S(t) =|Rx(t) ・exp{j(-2πfx・t)} |2 ・[exp {j(-2πf0・t)}]2 = [A(t-ta) ・Pa・cos(-2πf0・ta)]2 +[A(t-tb) ・Pb・cos(-2πf0・tb)]2 +C(t,fx) …(3) ここで、 C(t,fx) = A(t-ta) ・A(t-tb) ・Pa・Pb・cos {2πf0・ta)}・cos {2πf0・tb)} ・cos {2πfx・(tb-ta) + φ(t-ta) -φ(t-tb)} …(4) 但し、 S(t) ;ビデオ信号、 C(t,fx) ;目標Aと目標Bの干渉波成分、 である。
【0025】(3)式の第1項及び第2項はそれぞれ目標
A及び目標Bに関する信号成分、第3項は干渉波成分で
ある。第1項及び第2項には第1ローカル信号の周波数
fxには関係せず、fx そのものに及ぼす周波数偏移効
果は除去されている。但し、ビデオ信号には、 (4)式で
示されるように、fx に依存した干渉波成分が存在す
る。
【0026】したがって、このままでは第1ローカル信
号の周波数成分は完全には消えないことになり、パルス
毎に第1ローカル信号の周波数を変更した場合、干渉波
成分が変動するため、ビデオ信号も変動する。よって、
この信号を移動目標表示装置4に入力しても十分に目標
検出を行うことができない。
【0027】ところで、非常に短い時間間隔(1パルス
内)では、信号遅延時間ta 及びtb は一定であると近
似できる。よって、 (4)式ではローカル信号位相変調関
数φを含む余弦関数項 cos {2πfx・(tb-ta) + φ(t-ta) -φ(t-tb)} のみ±1の範囲で時間変動する。
【0028】そこで、送信系において、例えば、ローカ
ル信号変調器27の変調方式を位相変調とし、変調関数
φが正弦波のような振動関数として、第1ローカル信号
を適度な周期で振動させる。これによって、 (4)式は上
記余弦関数項が振動するようになる。
【0029】そして、受信系において、干渉波成分を含
んだビデオ信号を不要信号抑圧器37に入力し、パルス
内で平均処理(遅延時間を与え、加算することによる時
間積分)する。これによって、 (4)式で示される干渉波
成分は (3)式の第1項及び第2項の信号成分に対して弱
められる。
【0030】したがって、上記構成によれば、第1ロー
カル信号に依存しない移動目標による周波数成分が得ら
れるので、電波妨害に対応して、第1局部発振器23の
発振周波数を送信パルス毎に変更したとしても、移動目
標指示装置4を正確に機能発揮させることができる。
【0031】図4はこの発明に係る他の実施例を示すも
ので、送信部2において、第2局部発振器21で発生さ
れた第2ローカル信号をローカル信号変調器27に供給
し、変調信号発生器28で発生された変調信号(例えば
正弦波)により変調(例えば位相変調)して、振幅変調
器29で第1局部発振器23で発生された第1ローカル
信号を振幅変調し、送信RF信号とする。
【0032】すなわち、この実施例は、図1と比較して
明らかなように、第1ローカル信号に代わって第2ロー
カル信号を振動させるようにしたもので、その動作、効
果は図1の実施例の場合と全く同様である。
【0033】尚、上記の各実施例では、ローカル信号の
変調方式として位相変調方式の場合について述べたが、
この方式に限定されず、周波数、位相、振幅のいずれ
か、またはそれらの組み合わせによる変調方式も利用で
き、その変調方式、復調方式を適宜変更するようにして
もよい。
【0034】また、送信波の変調方式として振幅変調方
式とこれに対応する振幅検波方式について説明したが、
この方式に限定されず、周波数、位相、振幅のいずれ
か、またはそれらの組み合わせ、またはアップチャー
プ、ダウンチャープ等の関数による変調方式及びこれに
対応した復調方式も利用でき、その変調方式、復調方式
を適宜変更するようにするといっそう効果的である。そ
の際、必要に応じて受信信号の復調に第1局部発振器2
3の出力信号を利用することもある。
【0035】さらに、不要信号抑圧器37の構成とし
て、デジタル演算処理による場合を示したが、アナログ
信号によって同様の演算処理を行うこともできる。ま
た、送信信号をパルス変調出力する場合に限らず、CW
(連続波)で送信する場合についても同様に実現でき
る。その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変
形しても、同様に実施可能であることはいうまでもな
い。
【0036】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、移動物
標の検出機能を失うことなく、送信周波数を高速変更で
きる不要信号抑圧レーダ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明に係る不要信号抑圧レーダ装置の一実
施例を示すブロック図。
【図2】同実施例の不要信号抑圧器の具体的な構成を示
すブロック図。
【図3】同実施例の第1局部発振器の具体的な構成を示
すブロック図。
【図4】この発明に係る他の実施例を示すブロック図。
【図5】従来の不要信号抑圧レーダ装置の構成を示すブ
ロック図。
【符号の説明】
1…アンテナ部、11…送受切換器、12…送受信アン
テナ、2…送信部、21…第2局部発振器、22…ミキ
サ、23…第1局部発振器、2311〜231m…ロー
カル信号発生回路、232…信号切換器、24…周波数
フィルタ、25…パルス変調器、26…高出力増幅器、
27…ローカル信号変調器、28…変調信号発生器、2
9…振幅変調器、3…受信部、31…低雑音増幅器、3
2…ミキサ、33…中間周波増幅器、34…位相検波
器、35…A/D変換器、36…振幅復調器、37…不
要信号抑圧器、4…移動目標表示装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡部 勉 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝小向工場内 (72)発明者 篠永 充良 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株式会社東芝小向工場内 (56)参考文献 特開 昭61−165677(JP,A) 特開 昭49−131393(JP,A) 特開 昭51−137395(JP,A)

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 それぞれコヒーレントな正弦波であり、
    互いに異なる周波数の第1、第2のローカル信号を発生
    し、いずれか一方のローカル信号の周波数を固定とし、
    他方のローカル信号の周波数を送信繰返し周期の単位で
    変更するローカル信号生成手段と、 前記第1、第2のローカル信号とは異なる周波数の変調
    信号を発生し、この信号を用いて前記第1、第2のロー
    カル信号のいずれか一方を変調するローカル信号変調手
    段と、 この手段で変調されたローカル信号と変調されないロー
    カル信号を用いて、一方を他方で変調とする送信信号変
    調手段と、 この変調手段の出力信号を繰返し送信し、その反射信号
    を受信する送受信手段と、 この送受信手段で得られた受信信号に対して前記送信信
    号変調手段の変調方式に対応する復調を行う復調手段
    と、 この復調手段を経た受信信号を時間積分して平均化する
    ことにより複数物標から反射された受信信号の干渉波成
    分からなる不要信号を抑圧する不要信号抑圧手段と、 この手段で得られた信号を前記周波数固定のローカル信
    号で位相検波することで、前記周波数固定のローカル信
    号に起因する移動物標により偏移された周波数成分を検
    出する偏移成分検出手段と、 この手段の検出出力に基づいて移動物標を表示する表示
    手段と、 を具備する不要信号抑圧レーダ装置。
  2. 【請求項2】前記ローカル信号変調手段は、正弦波信号
    を変調信号として発生することを特徴とする請求項1記
    載の不要信号抑圧レーダ装置。
  3. 【請求項3】前記ローカル信号変調手段は、特定の関数
    に基づく変調信号を発生することを特徴とする請求項1
    記載の不要信号抑圧レーダ装置。
  4. 【請求項4】前記ローカル信号変調手段は複数の変調方
    式を任意に切換えることを特徴とする請求項1記載の不
    要信号抑圧レーダ装置。
  5. 【請求項5】前記送信信号変調手段は複数の変調方式を
    任意に切換えて使用し、前記第1の復調手段は前記送信
    信号変調手段の変調方式の切換えに対応して受信信号の
    復調方式を切換えることを特徴とする請求項1記載の不
    要信号抑圧レーダ装置。
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TWI481892B (zh) 2012-12-13 2015-04-21 Ind Tech Res Inst 脈波雷達測距裝置及其測距演算法

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