JP2640476B2 - 直接拡散スペクトル型レーダ装置 - Google Patents

直接拡散スペクトル型レーダ装置

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JP2640476B2
JP2640476B2 JP62286983A JP28698387A JP2640476B2 JP 2640476 B2 JP2640476 B2 JP 2640476B2 JP 62286983 A JP62286983 A JP 62286983A JP 28698387 A JP28698387 A JP 28698387A JP 2640476 B2 JP2640476 B2 JP 2640476B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は、スペクトル拡散通信技術の分野に関し、よ
り詳細には、何らかの信号によりスペクトル拡散信号と
して広帯域化(拡散)して変調するにあたり、ビット速
度が比較的大であるデジタル符号変調信号(キャリア)
を用いる直接拡散(DS)変調方式を用いるレーダ装置に
関する。
[発明の概要] 本発明は、本出願人が先に提案した特願昭62−178545
号の関連発明である。本発明はこの出願に開示された直
接拡散スペクトル型レーダ装置において、送信信号を指
定された中心周波数で別途指定される形式に従って断続
的に出力し、この反射波を当該中心周波数による送信の
中断中に当該中心周波数にて受信するように構成した時
分割送受信方式の直接拡散スペクトル型レーダ装置に好
適に作用されうる。
[従来の技術] 従来のレーダ装置は、一般的に、極めて短い時間のパ
ルス信号を用いてこの信号の伝播径路に存在する物体か
らのエコー信号を繰返し受信することによって周辺の状
況を視覚的に表現する方法が用いられている。この方式
は比較的単純な受信装置をもってして実現することがで
きるが、測定範囲をある程度確保するには瞬間的なもの
ではあるが無視しがたいレベルのマイクロ波を発信する
ことが必要で、このため安全面からレーダの取り扱いに
は特定の資格が設定されている等、特定の操作員だけし
か使用できないように法的にも規制されている。
本出願人が先に提案した上記特許出願の発明は、従来
技術のかかる状況を考慮し、直接拡散方式のスペクトル
拡散技術で生成した極めて低レベルであるが極めて広い
信号帯域を持った電波を用いて比較的長い時間をかけ周
辺からのエコー信号を調べることで周囲に電波障害を与
えることなくレーダ映像を作成する方法を構成し、広く
一般のユーザに利用できるレーダ方式を提供した。
[発明が解決しようとする問題点] 上記特許出願の発明では、基本的に連続波とみなせる
長い持続時間を持った拡散スペクトル信号を送信してそ
の反射波を例えばデュープレクス形式で検出するもので
あるが、この形式では、送信アンテナからの送信信号の
回り込みによって、場合によっては受信信号が干渉を受
けることがある。この問題を解決するために考えられる
1つの方法としては、受信機への干渉を避けるため、送
信中は送信に使用しているのと同一の中心周波数による
受信を中断することが原理的に考えられる。
[問題点を解決するための手段] 本発明の装置は、第1のクロック信号に応答して第1
のシュードノイズを発生する第1のシュードノイズ発生
器と、第1のシュードノイズにより第1の異なる中心周
波数の第1の複数のキャリア及び送信情報を拡散スペク
トル符号変調して送信信号を出力する送信手段と、第2
のクロック信号に応答して第2のシュードノイズを発生
する第2のシュードノイズ発生器と、第2のシュードノ
イズにより第1の中心周波数から中間周波数分だけシフ
トした第2の異なる中心周波数の第2の複数のキャリア
及び受信信号を逆拡散スペクトル符号復調して復調信号
を出力する受信手段と、第1のシュードノイズと第2の
シュードノイズとの位相差が所定値に達する毎に初期化
するための初期化信号を第2のシュードノイズ発生器に
与える位相差応答手段と、上記復調信号のレベルを測定
して反射強度データをCRT装置に送るレベル測定手段
と、アンテナと、前記送信手段と受信手段とを交互に切
換えて上記アンテナに接続すると共に第1及び第2の中
心周波数の異なるキャリアを選択する送受信切換え手段
と、上記アンテナの方位を制御すると共に方位データを
前記CRT装置に送るアンテナ方位制御手段と、を備え、 第2のシュードノイズの位相は第1のシュードノイズ
の位相に対して低速で変化し、第1のシュードノイズの
循環周期は1回の走査の間に再循環してくることがない
長さに設定され、前記位相差応答手段からは観測距離デ
ータが前記CRT装置に送られかつ前記送受信切換え手段
の切換え周期は前記位相差に応じて設定されることを要
旨とする。
[発明の作用効果] 本発明に従って、複数の中心周波数キャリア信号を送
受信時にシュードノイズに関連して選択的に切り換えて
使用することにより、この周波数の切り換えに先立っ
て、次に出力を予定している中心周波数をパイロット信
号として併せて出力することによって受信側の応答立上
りの改善を図ることができることとなる。
[実施例] 第1図は本発明の時分割送受信方式の直接拡散スペク
トル型レーダ装置の一実施例で、10及び12はそれぞれ送
信信号の符号変調に用いられるシュードノイズ(N1)の
発生器、受信側のエコー検出用の参照信号として使用さ
れるシュードノイズ(N2)の発生器を示す。シュードノ
イズ発生器10及び12は同一のコードに従ってそれぞれM
系列に属する上述したシュードノイズN1,N2をそれぞれ
発生する。クロック入力ライン11の入力クロック信号
(CLK)及びクロック入力ライン13の入力クロック信号
(CLK′)はそれぞれ送信側シュードノイズ(N1)発生
器10及び受信側シュードノイズ(N2)発生器12に与えら
れて、シュードノイズN2のチップレートをN1のそれに対
してわずかに低速となるように設定させる。
シュードノイズN1は変調器又はミキサ14でキャリアf
と次いでトーン情報などの送信情報と共に変調され送信
器16、送受切り換えスイッチ18を介してアンテナ20から
送出される。また、他方のシュードノイズN2は、アンテ
ナ20からスイッチ18、受信器22を介して受けた受信信号
が及びキャリアf′とそれぞれ回路24,26で関連せしめ
られ、これにより受信信号が復調され、レベル測定回路
28に与えられ、その出力の反射強度データはCRT(陰極
線管表示)装置30に印加される。
シュードノイズN2のチップレートをN1のそれに対して
わずかに低速となるように設定してあるため、シュード
ノイズN1及びN2のためのクロックCLK,CLK′を受ける位
相差応答システム制御回路32に含まれる初期化制御回路
による初期化後徐々に位相ずれが生じていくことにな
り、言い替えれば観測対象地点が徐々に遠のく仕組とな
っている。復調信号はレベル測定回路28を介してCRT装
置30のスポット輝度制御回路に与えられる。即ち、受信
した信号はミキサ即ち平衡変調器などを介して参照ノイ
ズN2によって復調を受けるが、もし受信信号中にその観
測対象地点で発生した反射液がない場合は、一般に、送
信情報が含まれていないので復調結果はノイズが得られ
るだけである。逆に、何らかの反射波を含んでいる場
合、復調結果に主として反射の強度と距離に関連したレ
ベルの送信情報が含まれている。これはレベル測定回路
28によって測定され、この出力により、CRT装置30に含
まれたスポット輝度制御回路が制御される。従って、ほ
ぼ同じ方向にアンテナを向けた状態で中心から半径方向
に向けて時間走査を行っているCRTのスポット輝度をこ
の復調信号を含んだ信号で変調することによりその走査
線上での反射量が表示でき、これを従来のレーダ方式と
同様に前方向に向かって実行することでレーダ映像を得
ることができる。アンテナ方位制御装置38はアンテナ20
の方位即ちアンテナ20の送受信電波の発射方向、入射方
向を制御すると共に、その方位データをCRT装置30に与
える。また、位相差検出回路32はCRT装置30に半径方向
の観測距離データを与える。
第2図は第1図に示す実施例の動作を時間の経過と共
に示す図である。第2図(a)はt1及びt2でシュードノ
イズ発生器12のシュードノイズN2のN1に対する位相遅れ
φN2が初期化制御回路36によってリセットされる状態を
示す。即ち、シュードノイズN2の位相は初期化後はN1の
それに対して一定の関係となるように強制的に合わせら
れ、それ以後のクロックずれに従って徐々に位相遅れが
進行していく。第2図(b)は反射液中の送信信号成分
の波形を示し、第2図(c)は第2図(b)の波形を距
離補正した結果Sを示し、第2図(d)はCRT上の表
示を示す。ここで、N1のコードの循環周期が充分長く、
1回の走査の間に再度循環してくることがないとすれ
ば、N2の位相遅れ量と検査方向に測った観測対象点まで
の距離の間には1対1の対応関係が保証される。つま
り、ある位相遅れを持ったN2を参照信号として受信信号
を調べることにより検査方向上のただ一点からの反射波
のレベルを知ることができるわけである。この例ではN2
の位相遅れが一定のスレッショルド値に達するとN2のコ
ードがN1の位相に対して一定の位置に復帰するように構
成されており、このスレッショルド値を変更することに
よって測定範囲を自由に変えることが可能となる。
本発明は、上述したように、このような形式の直接拡
散スペクトル型レーダ装置では、送信アンテナからの送
信信号の回り込みによって、往々受信信号が干渉を受け
てしまうような欠点を解消する。
本発明によれば位相差応答システム制御器32は送受信
切り換えスイッチ18に切り換え制御信号を与える。この
信号により、送信器18の出力は受信器22からの信号の処
理と交互に、好ましくは、1/2のデューティサイクルで
切り換え制御される。即ち、送信器の出力中は、受信器
は受信を中断し、逆に送信器の出力の中断の間は受信器
は受信信号の処理を行う。
上記の切り換え周期をその時点での観測対象地点まで
の距離によって決定するようにするために、本発明にお
いては、その時点での送信信号の変調符号と受信時の参
照信号の位相差(時間差)でこの切り換え周期を設定す
る。第1図の実施例において、位相差応答システム制御
器32はシュードノイズN1のチップレートを定めるクロッ
クCLKの入力ライン11と、シュードノイズN2のチップレ
ートを定めるクロックCLK′の入力ライン12に接続した
それぞれの入力を有し、それらクロックCLK及びCLK′の
位相比較を行う。両クロック信号の位相偏差はN1とN2の
位相差(時間差)を表わす。このような位相差の検出は
直接N1及びN2間で、即ちシュードノイズ発生器10及び12
の出力間でなされてもよい。
切り換え周期の算出方法は、一般的には以下の式に従
うのが、理想的である。
tc=(1/(2n−1))・(2/m)・tr ここで n=1,2,………任意の自然数 m=1,2,………任意の自然数 tc=中心周波数切り換え周期 tr=参照符号位相差 上式は、観測点から観測対象点までの距離dで表現す
ると以下のようになる。
tc=(1/(2n−1))・(2/m)・(2d/C) ここで C=電波伝播速度 第3図はm=1,n=2の条件下でのこの切り換え周期t
cの算出方法を示す。横軸には50%デューティレートで
の送信(TX)及び受信(RX)の交互の動作周期、即ちス
イッチ18の交互の位置を取る(アンテナ切り換え)周期
tcの時間軸が示され、縦軸は距離 を表わす。
このような条件下では、tc=2/3tr=4d/3cが与えられ
る。
第4図はt0を基準時間単位とした場合に、横軸(対数
尺度)に無次元アンテナを切り換え周期(tc/t0)をと
り、縦軸(比例尺度)に無次元位相差(tr/t0)をとっ
た場合の切り換え周期の算出方法を示す(この図ではm
=1で固定としている)。図には基準時間単位t0を1.3
μ秒、2.7μ秒、6.7μ秒及び13μ秒で変えた場合のtr対
応の距離目盛がマイル単位で表わされている。n=2の
ラインに関連して鎖線で囲まれた部分は第3図の状態で
ある。
第5図は本発明の上述した原理を組み込んだ実施例で
あり、送受信のための中心周波数としてF1〜F4の4種類
のものが用意され、これらの周波数は上記した同様の切
り変え周期をもって循環する。この実施例において、符
号の切り換え周期tcは単にn=1,m=2としてtc=trで
与えられるように構成される。つまり、変調符号に対す
る参照符号の位相遅れ量に等しい周期をもって中心周波
数を切り換えていくのである。また、周波数の切り換え
に先立って、次に出力を予定している中心周波数をパイ
ロット信号として併せて出力することによって受信側の
応答立上りの改善を図っている。
第5図において、第1図と同様の要素は同一の番号が
付されている。シュードノイズN1はその発生器10から4
つの平衡変調器又はミキサ40−1〜4に与えられる。こ
れら変調器40−1〜4はそれぞれ周波数信号F1〜F4を受
ける。同様に、シュードノイズN2はその発生器12から4
つの平衡変調器又はミキサ42−1〜4に与えられ、これ
ら変調器42−1〜4はそれぞれ周波数信号F1′,〜F4
を受ける。
第1図のものと同様の位相差応答システム制御器32が
設けられ、これは発生器1,12へのクロック入力ライン1
1,13のクロック信号CLK,CLK′を受け、その位相差に応
じて、受信側シュードノイズ発生器12の上述した初期化
動作を行うと共に、システム接続制御器44に信号を与え
る。このシステム接続制御器44は4つのスイッチ46,47,
48,49にスイッチ位置切り換え信号を与えると共に、加
重混合器50に切り換え信号を与える。スイッチ46は接地
位置、46−F1位置、46−F3位置を有し、スイッチ47は接
地位置、47−F4位置、47−F2位置を有している。同様
に、スイッチ48は接地位置、48−F1′位置、48−F3′位
置を有し、スイッチ49は接地位置、49−F2′位置、49−
F4′位置を有している。スイッチ46の可動接点の第6図
aに示す正規変調出力は加算器52の1つの入力に、また
スイッチ47の可動接点の第6図bに示すパイロット変調
出力は加算器52の他の入力に与えられる。加算された変
調出力は他に適切な処理を受け、送信器16を介してアン
テナ20から送出される。
アンテナ20からの受信信号は受信器22を介して正規復
調ミキサ54、パイロット復調ミキサ56に与えられる。ミ
キサ54はスイッチ48の可動接点から第6図cの正規復調
出力を受け、ミキサ56はスイッチ49の可動接点から第6
図dのパイロット復調出力を受ける。それぞれのミキサ
の出力は荷重混合器50のそれぞれの固定接点に与えら
れ、第6図eで示されるその出力はレベル測定回路28に
与えられ、その出力に反射強度データを発生させ、それ
をCRT装置はデータサンプリング装置30に与えるように
する。
第5図の受信側構成の代わりに、シュードノイズ発生
器12の出力N2と単一の周波数信号F0とを混合(平衡変
調)し、更にこの出力を受信器22の出力とで混合し、そ
れをF1′,F2′,F3′,F4′に対応するソーフィルタにそ
れぞれ与えて、それぞれの出力を荷重混合器に与えるよ
うに構成しても同様の結果が得られる。
第6図は第5図の実施例に関する中心周波数の切り換
え状況を示している。第6図a,bのF1,F2,F3,F4,F1,F2
……の斜線部分はパイロット送信中の期間を表わし、第
6図c,dのF2′,F3′,F4′,F1′,F2′,F3′の斜線部分は
パイロット受信中の期間を表わす。第6図a〜dで中断
期間はそれぞれに関連するスイッチ46〜49が接地位置の
時に与えられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明を説明するための時分割送受信方式の直
接拡散スペクトル型レーダ装置の実施例の要部を示すブ
ロック図、第2図a,b,c,dはその動作を示す図、第3図
及び第4図は第1図の実施例に関連した説明図、第5図
は本発明を組み込んだ時分割送受信方式の直接拡散スペ
クトル型レーダ装置のブロック図、第6図はその動作の
説明図である。図で、10,12はシュードノイズ発生器、3
2は位相差応答システム制御器、44はシステム接続制御
器、46〜49はスイッチを示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1のクロック信号に応答して第1のシュ
    ードノイズを発生する第1のシュードノイズ発生器と、
    第1のシュードノイズにより第1の異なる中心周波数の
    第1の複数のキャリア及び送信情報を拡散スペクトル符
    号変調して送信信号を出力する送信手段と、第2のクロ
    ック信号に応答して第2のシュードノイズを発生する第
    2のシュードノイズ発生器と、第2のシュードノイズに
    より第1の中心周波数から中間周波数分だけシフトした
    第2の異なる中心周波数の第2の複数のキャリア及び受
    信信号を逆拡散スペクトル符号復調して復調信号を出力
    する受信手段と、第1のシュードノイズと第2のシュー
    ドノイズとの位相差が所定値に達する毎に初期化するた
    めの初期化信号を第2のシュードノイズ発生器に与える
    位相差応答手段と、上記復調信号のレベルを測定して反
    射強度データをCRT装置に送るレベル測定手段と、アン
    テナと、前記送信手段と受信手段とを交互に切換えて上
    記アンテナに接続すると共に第1及び第2の中心周波数
    の異なるキャリアを選択する送受信切換え手段と、上記
    アンテナの方位を制御すると共に方位データを前記CRT
    装置に送るアンテナ方位制御手段と、を備え、 第2のシュードノイズの位相は第1のシュードノイズの
    位相に対して低速で変化し、第1のシュードノイズの循
    環周期は1回の走査の間に再循環してくることがない長
    さに設定され、前記位相差応答手段からは観測距離デー
    タが前記CRT装置に送られかつ前記送受信切換え手段の
    切換え周期は前記位相差に応じて設定されることを特徴
    とする直接拡散スペクトル型レーダ装置。
JP62286983A 1987-11-13 1987-11-13 直接拡散スペクトル型レーダ装置 Expired - Lifetime JP2640476B2 (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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