JP2579353B2 - ディジタルビームフォーミングレーダ - Google Patents

ディジタルビームフォーミングレーダ

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JP2579353B2
JP2579353B2 JP63317771A JP31777188A JP2579353B2 JP 2579353 B2 JP2579353 B2 JP 2579353B2 JP 63317771 A JP63317771 A JP 63317771A JP 31777188 A JP31777188 A JP 31777188A JP 2579353 B2 JP2579353 B2 JP 2579353B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、受信アンテナにマルチ狭角ビームを形成
するディジタルビームフォーミング(Digital Beam For
ming:DBF)アンテナを用いたDBFレーダに係わり、特に
その耐妨害性能の向上に関するものである。
[従来の技術] 第5図は従来のDBFレーダとこれによって監視される
目標物等に搭載された妨害装置の概略構成を示す図であ
り、図において、(1)は広角ビームの送信アンテナ、
(2)は送信アンテナ(1)から周波数F1の電波を空間
に送信するための送信機である。(3)は一次元あるい
は二次元に配列された複数個のアンテナ素子、(4)は
各アンテナ素子(3)毎に設けられアンテナ素子(3)
を介して電波を受信する受信機、(5)は各受信機
(4)毎に設けられ受信機(4)から出力される信号を
A/D変換するA/D変換器、(6)は各A/D変換器(5)か
ら同時に転送される複数のディジタル信号を入力してそ
の内部でDFT(Digital Fourier Transform:ディジタル
フーリエ変換)を行い、異方向からの受信電波を各方向
毎に弁別して外部に出力するビームフォーマ(演算手
段)で、上記アンテナ素子(3)〜ビームフォーマ
(6)によりマルチ狭角ビームで無走査のDBFアンテナ
(7)が構成され、受信アンテナとして用いられる。
一方、(8)は目標物に搭載されたESM(Mlectronic
Support Measure)と呼ばれるレーダ波解析装置、
(9)はECM(Electronic Counter Measure)と呼ばれ
る妨害波発生装置、(10),(11)は妨害装置側の受信
アンテナと送信アンテナである。上記レーダ波解析装置
(8)は、受信アンテナ(10)によって捉えた電波のう
ち所定の電波のみを受信するチャンネライズド受信機
(12)と、このチャンネライズド受信機(12)から出力
される信号の特徴(パルス幅,周波数,パルス振幅等)
を抽出する信号特徴量抽出機(13)と、この信号特徴量
抽出機(13)から出力される特徴量から信号の分析を行
う信号分析機(14)とから構成され、信号分析機(14)
からの情報により妨害波発生装置(9)でレーダ波と等
価な妨害波を発生し、送信アンテナ(11)を介して送信
する。
次に動作について説明する。
DBFレーダ側では、広角ビームの送信アンテナ(1)
を用いて周波数F1の電波を広い範囲にわたって送信す
る。また、目標物に当たって戻ってくる反射エコーの受
信はDBFアンテナ(7)を用いて行い、反射エコーを各
アンテナ素子(3),受信機(4),A/D変換器(5)を
介してビームフォーマ(6)に取り込み、フーリエ変換
を施して異方向からの受信電波を各方向毎に弁別して出
力し、各目標物の位置,速度等の情報を得る。DBFアン
テナ(7)はマルチ狭角ビームすなわち複数の狭角ビー
ムを同時に空間に形成することができ、異方向から同時
に受信された周波数F1の複数の反射エコーを角度方向に
弁別できる。
一方、目標物側では、受信アンテナ(10)を介してチ
ャンネライズド受信機(12)がレータ波を受信し、信号
特徴量抽出機(13)がレーダ波の特徴を抽出し、この信
号特徴量抽出機(13)から出力されるパルス幅,周波
数,パルス振幅等に基づき信号分析機(14)でレーダ波
を分析する。そして、レーダ波の分析がなされると、妨
害波発生装置(9)がレーダ波と等価な妨害波を作り出
し、送信アンテナ(11)を介してDBFレーダ側に送信す
る。
[発明が解決しようとする課題] 従来のDBFレーダは以上のように構成され、特定の周
波数F1の電波を広い範囲にわたって送信しているため、
電波の送信を相手のESMに容易に察知されて解析され、
その結果、送信電波と同一の周波数F1をもつ電波によっ
て妨害を受けやすいという問題点があった。
この発明は上記のように問題点を解消するためになさ
れたもので、耐妨害性能を向上させることができるDBF
レーダを得ることを目的とする。
[課題を解決するための手段] この発明にかかるDBFレーダは、送信アンテナとして
フェーズドアレイアンテナを用い、受信アンテナとし
て、複数のアンテナ素子と,各アンテナ素子毎に設けら
れ受信周波数を弁別するフィルタバンクを備えた受信機
と,上記フィルタバンクの各フィルタ毎に設けられ該出
力をA/D変換するA/D変換器と,各A/D変換器から同時に
転送される複数のデジタル信号を入力して所定の演算を
施し異方向からの受信電波を各方向毎に弁別する演算手
段とから成るディジタルビームフォーミングアンテナを
用いるとともに、上記フェーズドアレイアンテナからの
送信をシングル狭角ビームで走査するビーム走査制御器
と、フェーズドアレイアンテナからの送信電波発生源と
して設けられた発振周波数切替可能な周波数シンセサイ
ザと、上記ビーム走査制御器と周波数シンセサイザとA/
D変換器の動作タイミングを制御してそれらの同期をと
り、シングル挟角ビームによって各送信方向を順次走査
する毎に、各送信方向の各送信周波数をランダムに切替
えるタイミングコントローラとを備えたものである。
[作用] この発明においては、送信アンテナにフェーズドアレ
イアンテナを用いるとともに、タイミングコントローラ
でビーム走査制御器,周波数シンセサイザ及びDBFアン
テナの各A/D変換器の動作タイミングの同期をとること
により、高速で狭角ビームを走査して各送信方向に送信
電波を送信するとともに、ビーム走査に同期して各送信
方向の送信周波数をランダムに切替える。
[実施例] 以下、この発明の一実施例を図について説明する。
第1図は実施例によるDBFレーダの全体構成を示すブ
ロック図であり、図において、(1a)は複数のアンテナ
素子(1b)と各アンテナ素子(1b)毎に設けられた移相
器等からなり、電子的に高速にビーム走査可能なアンテ
ナとして周知のフェーズドアレイアンテナであり、送信
アンテナとして用いられる。(2a)は上記フェーズドア
レイアンテナ(1a)からの送信をシングル狭角ビームで
走査するビーム走査制御器、(2b)は上記フェーズドア
レイアンテナ(1a)からの送信電波発生源として設けら
れた発振周波数切替可能な周波数シンセサイザ、(2c)
は上記周波数シンセサイザ(2b)からの出力をフェーズ
ドアレイアンテナ(1a)の各アンテナ素子(1b)に分配
する電力分配器、(15)は上記ビーム走査制御器(2
a),周波数シンセサイザ(2b)及びDBFアンテナ(7)
の各A/D変換器(5)の動作タイミングを制御してそれ
らの同期をとるタイミングコントローラであり、マイク
ロプロセッサ等により構成され、シングル挟角ビームに
よって各送信方向を順次走査する毎に、各送信方向の各
送信周波数をランダムに切替える制御がプログラムによ
り実現されている。なお、(16)はDBFアンテナ(7)
の各ビームフォーマ(6)から出力される信号を受信方
向の順に並べ替えるビームソータである。
第2図は受信アンテナとして用いられるDBFアンテナ
(7)における各受信機(4)の詳細は構成図であり、
図において、(41)は各アンテナ素子(3)の出力を増
幅する増幅器、(42)は増幅器(41)の出力信号を分配
する電力分配器、(43)は電力分配器(42)の出力から
所定の周波数成分の信号を取り出す複数(ここでは周波
数F1〜F5の5個)のフィルタ(43a)からなるフィルタ
バンクであり、各フィルタ(43a)毎にA/D変換器(5)
が設けられ、1つの受信機(4)に対し複数(ここでは
5個)のA/D変換器(5)が接続されている。
また、第3図は各受信機(4)とA/D変換器(5)と
ビームフォーマ(6)の接続の詳細を示す構成図であ
り、図に示すように、各受信機(4)の出力はそれぞれ
複数のA/D変換器(5)に入力され、各A/D変換器(5)
の出力はそれぞれ対応するビームフォーマ(6)に転送
されるように構成されている。
次に動作について説明する。
フェーズドアレイアンテナ(1a)を介して目標物に電
波を送信する際、タイミングコントローラ(15)でビー
ム走査制御器(2a),周波数シンセサイザ(2b)及びDB
Fアンテナ(7)の各A/D変換器(5)の動作タイミング
を制御して同期をとり、高速で狭角ビームを走査して各
送信方向に送信電波を送信するとともに、ビーム走査に
同期して各送信方向の送信周波数をランダムに切替え
る。例えば、第1図に示すようにある範囲を監視する場
合、この範囲をθ1234と分け、第4図に
示すように各送信方向θ〜θに擬似ランダムに割り
当てられた周波数F1〜F5の電波を送出しながら順次走査
していく。
今、ある時点の走査の際、送信方向θ対しては周波
数F1,送信方向θに対しては周波数F2,送信方向θ
対しては周波数F3,送信方向θに対しては周波数F4,送
信方向θに対しては周波数F5が割り当てられたとする
と、次の走査の際には、送信方向θ対しては周波数
F2,送信方向θに対しては周波数F4,送信方向θに対
しては周波数F5,送信方向θに対しては周波数F1,送信
方向θに対しては周波数F3というように擬似ランダム
に周波数が割り当てられる。
このようにすることにより、仮に、送信方向θにES
Mがいたしても、この方向には周波数Fiの電波が送信さ
れるので、妨害はθ方向から周波数Fiの電波により受
けることになる。このときθ方向にある目標からのエ
コーは受信できなくなるが、それ以外の方向から受信す
るエコーについては妨害波と周波数が異なっているた
め、その影響を全く受けない。更に、θ方向に送信さ
れる電波の周波数がランダムに切替わるので、ESMがこ
れを計測することが困難となり、妨害を受けにくくな
る。
一方、目標物に当たって戻って来るエコーの受信は、
先ずDBFアンテナ(7)の各アンテナ素子(3)で捉え
た信号を受信機(4)内のフィルタバンク(43)により
各周波数F1〜F5毎に弁別し、弁別した各周波数F1〜F5
の信号をA/D変換器(5)によってA/D変換する。そし
て、A/D変換した各周波数F1〜F5毎の信号に対して対応
するビームフォーマ(6)でフーリエ変換を施し、各方
向θ〜θ毎のエコーを弁別して出力し、更にビーム
ソータ(16)で受信方向の順に並べ替える。この際、タ
イミングコントローラ(15)により、ビーム走査制御器
(2a)が行う送信方向θ〜θの走査と、周波数シン
セサイザ(2b)が行う周波数F1〜F5の切替えと、DBFア
ンテナ(7)の各A/D変換器(5)が行うA/D変換の動作
タイミングが制御されてそれらの同期がとられる。
[発明の効果] 以上のように、この発明によれば、送信アンテナとし
てフェーズドアレイアンテナを用い、受信アンテナとし
て、複数のアンテナ素子と、各アンテナ素子毎に設けら
れ受信周波数を弁別するフィルタバンクを備えた受信機
と,上記フィルタバンクの各フィルタ毎に設けられ該出
力をA/D変換するA/D変換器と,各A/D変換器から同時に
転送される複数のデジタル信号を入力して所定の演算を
施し異方向からの受信電波を各方向毎に弁別する演算手
段とから成るディジタルビームフォーミングアンテナを
用いるとともに、上記フェーズドアレイアンテナからの
送信をシングル狭角ビームで走査するビーム走査制御器
と、フェーズドアレイアンテナからの送信電波発生源と
して設けられた発振周波数切替可能な周波数シンセサイ
ザと、上記ビーム走査制御器と周波数シンセサイザとA/
D変換器の動作タイミングを制御してそれらの同期をと
り、シングル挟角ビームによって各送信方向を順次走査
する毎に、各送信方向の各送信周波数をランダムに切替
えるタイミングコントローラとを備えたので、送信電波
の解析を困難にして耐妨害性能が向上する効果が得られ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例を示す全体構成図、第2図
は実施例における受信機の詳細構成図、第3図は実施例
における受新規とA/D変換器とビームフォーマとの接続
関係を示す詳細構成図、第4図は実施例における送受信
タイミングを示す信号波形図、第5図は従来例を示す全
体構成図である。 (1a)はフェーズドアレイアンテナ、(1b),(3)は
アンテナ素子、(2a)はビーム走査制御器、(2b)は周
波数シンセサイザ、(2c)は電力分配器、(4)は受信
機、(5)はA/D変換器、(6)はビームフォーマ(演
算手段)、(7)はDBFアンテナ、(15)はタイミング
コントローラ、(16)はビームソータ、(41)は増幅
器、(42)は電力分配器、(43)はフィルタバンク、
(43a)はフィルタ。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−284484(JP,A) 特開 平1−285882(JP,A) 実開 昭62−86571(JP,U) 特公 昭46−8823(JP,B1)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】送信アンテナとしてフェーズドアレイアン
    テナを用い、受信アンテナとして、複数のアンテナ素子
    と,各アンテナ素子毎に設けられ受信周波数を弁別する
    フィルタバンクを備えた受信機と,上記フィルタバンク
    の各フィルタ毎に設けられ該出力をA/D変換するA/D変換
    器と,各A/D変換器から同時に転送される複数のデジタ
    ル信号を入力して所定の演算を施し異方向からの受信電
    波を各方向毎に弁別する演算手段とから成るディジタル
    ビームフォーミングアンテナを用いるとともに、上記フ
    ェーズドアレイアンテナからの送信をシングル挟角ビー
    ムで走査するビーム走査制御器と、フェーズドアレイア
    ンテナからの送信電波発生源として設けられた発振周波
    数切替可能な周波数シンセサイザと、上記ビーム走査制
    御器と周波数シンセサイザとA/D変換器の動作タイミン
    グを制御してそれらの同期をとり、上記シングル挟角ビ
    ームによって各送信方向を順次走査する毎に、各送信方
    向の各送信周波数をランダムに切替えるタイミングコン
    トローラとを備えたことを特徴とするディジタルビーム
    フォーミングレーダ。
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