JP2674380B2 - Radar equipment - Google Patents

Radar equipment

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JP2674380B2
JP2674380B2 JP3227981A JP22798191A JP2674380B2 JP 2674380 B2 JP2674380 B2 JP 2674380B2 JP 3227981 A JP3227981 A JP 3227981A JP 22798191 A JP22798191 A JP 22798191A JP 2674380 B2 JP2674380 B2 JP 2674380B2
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pointing
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敬之 稲葉
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Mitsubishi Electric Corp
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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】この発明は低サイドローブのビー
ムをリアルタイムに形成するためのレーダ装置に関する
ものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a radar device for forming a low sidelobe beam in real time.

【0002】[0002]

【従来の技術】図5は従来のデジタルビームフォーミン
グ(DBF)レーダ装置の構成を示すものであり、この
図において1は電波を受信するための平面素子アンテ
ナ、2はこの平面素子アンテナからの受信マイクロ波信
号をビデオ信号に変換する受信機、3は受信機出力のビ
デオ信号と理想ビーム指向ウェイトメモリから出力され
るビーム指向ウェイトを入力しビーム形成する形成器、
4は上記ビーム形成器からの出力を信号処理し次のビー
ム指向方向を決める信号処理器、5はこの信号処理器か
らのビーム指向方向にビーム指向させるためのビーム指
向ウェイトを保持した理想ビーム指向ウェイトメモリで
ある。
2. Description of the Related Art FIG. 5 shows the structure of a conventional digital beam forming (DBF) radar device. In FIG. 5, 1 is a plane element antenna for receiving radio waves, and 2 is a reception from this plane element antenna. A receiver for converting a microwave signal into a video signal, and 3 is a former for forming a beam by inputting a video signal output from the receiver and a beam pointing weight output from an ideal beam pointing weight memory,
Reference numeral 4 is a signal processor for processing the output from the beam former to determine the next beam pointing direction, and 5 is an ideal beam pointing holding a beam pointing weight for pointing the beam in the beam pointing direction from this signal processor. It is a wait memory.

【0003】この従来のDBFレーダ装置においてビー
ム形成する場合、ビーム指向方向ウェイトai と、パタ
ーン形成のためのテイラー等の理論的ウェイトTi によ
って、受信機からの信号ui を“数3”に基づき複素積
和演算を行うことでパターン合成している。このように
合成されたパターンは図3や図4における実線のパター
ンのように十分な低サイドローブにならない。
In the case of forming a beam in this conventional DBF radar device, the signal u i from the receiver is expressed by "Equation 3" by the beam pointing direction weight a i and the theoretical weight T i such as Taylor for pattern formation. The pattern is synthesized by performing a complex product sum operation based on The pattern synthesized in this way does not have a sufficiently low side lobe as the solid line pattern in FIGS.

【0004】[0004]

【数3】 (Equation 3)

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】従来のDBFレーダ装
置においてビーム形成器3では入力信号と、ビーム指向
ウェイト及びパターン形成理論ウェイトとの複素積和演
算を行うことで受信ビームを形成していた。しかし、平
面素子アンテナ1において素子間の相互カップリング等
の影響で上記従来方法により得られる形成ビームは低サ
イドローブのパターンにはならないという問題があっ
た。
In the conventional DBF radar device, the beam former 3 forms a reception beam by performing a complex product sum operation of the input signal and the beam pointing weight and the pattern formation theory weight. However, in the planar element antenna 1, there is a problem that the formed beam obtained by the above-described conventional method does not have a low sidelobe pattern due to mutual coupling between elements or the like.

【0006】この発明は、この様な問題を解決するため
になされたものであり、少ないメモリ量と少ない演算量
で与えられたビーム指向方向へ指向する低サイドローブ
の受信ビームパターンをリアルタイムで形成することを
目的としている。
The present invention has been made in order to solve such a problem, and forms a reception beam pattern of a low side lobe which is directed in a beam directing direction provided with a small memory amount and a small calculation amount in real time. The purpose is to do.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】この発明に係るレーダ装
置は信号処理器から指示されるビーム指向方向ウェイト
と理論的ナル点方向(例えばテイラー分布のナル点方
向)を出力するビーム指向ウェイトメモリと、あらかじ
め計測していたパターンを保持するパターンメモリと、
これらのパターンを用い低サイドローブパターン用のウ
ェイトを平面波合成法を近似した演算式により計算する
ウェイト計算機を、レーダ装置に付加したものである。
A radar device according to the present invention includes a beam pointing weight memory for outputting a beam pointing direction weight designated by a signal processor and a theoretical null point direction (for example, a null point direction of Taylor distribution). , A pattern memory that holds the pattern measured in advance,
A weight calculator for calculating weights for low sidelobe patterns using these patterns by an arithmetic expression approximating the plane wave synthesis method is added to the radar device.

【0008】[0008]

【作用】この発明におけるレーダ装置は、信号処理器か
ら指示されるビーム指向方向に対する理論的なナル点方
向(例えばテイラー分布のナル点方向)へナル点を作る
ように、そのナル点方向へ逆相の平面波を合成してパタ
ーンを作る。こうすることで素子間の相互カップリング
環境下でも理論的低サイドローブパターンに近い低サイ
ドローブパターンが得られる。この時、要求されるビー
ム指向分解能Δθs よりは粗い事前に計測されたパター
ンデータEx (θy )をメモリに保持しておき、ナル点
を作るための合成波間の干渉を無視することで低サイド
ローブ用ウェイトを求める演算式を近似することでリア
ルタイムに低サイドローブのパターンを得ることが出来
る。
The radar device according to the present invention reverses the null point direction so as to make a null point in the theoretical null point direction (for example, the null point direction of Taylor distribution) with respect to the beam pointing direction instructed by the signal processor. A pattern is created by combining the plane waves of the phases. By doing so, a low sidelobe pattern close to the theoretical low sidelobe pattern can be obtained even under the mutual coupling environment between elements. At this time, the pattern data E xy ) measured in advance, which is coarser than the required beam pointing resolution Δθ s , is held in the memory, and the interference between the synthetic waves for creating the null point is ignored. A low sidelobe pattern can be obtained in real time by approximating an arithmetic expression for obtaining the low sidelobe weight.

【0009】[0009]

【実施例】【Example】

実施例1.図1はこの発明の一実施例を示すものであ
り、1〜4は前記従来装置と全く同一のものである。6
は信号処理器4からのビーム指向方向θs をうけてθs
方向へビーム指向するためのウェイトAsiと、その方向
へビーム指向した時のナル点方向θm (m=1〜n)の
方向にビーム指向するためのウェイトBmiを出力するビ
ーム指向ウェイトメモリである。7はパターンメモリで
あり、各方向へビーム指向した時のあらかじめ計測され
ていたビームパターンEx (θy )を保持しているメモ
リである。8はこのAsi、Bmi、Es (θs )、Es
(θm )、Em (θm )より後記の“数9”に示した近
似式でウェイトを計算するウェイト計算機である。
Embodiment 1 FIG. FIG. 1 shows an embodiment of the present invention, in which 1 to 4 are exactly the same as the conventional device. 6
Receives the beam pointing direction θ s from the signal processor 4 and θ s
Beam steering weights memory for outputting the weight A si for beam pointing direction, the weights B mi for beam pointing in the direction of the null point direction theta m when (m = 1 to n) obtained by beam pointing in that direction Is. Reference numeral 7 denotes a pattern memory, which is a memory that holds a beam pattern E xy ) measured in advance when the beam is directed in each direction. 8 is this A si , B mi , E ss ), E s
It is a weight calculator that calculates weights from (θ m ) and E mm ) by the approximate expression shown in “Equation 9” below.

【0010】このように構成されたレーダ装置の動作を
詳細に説明する。まず、低サイドローブのパターンを形
成する一般論として、平面波合成法について述べる。信
号処理器4から指示されるビーム指向方向をθs 、この
時の理論的ナル点の方向をθm (m=1〜n)とする。
理論的なナル点の方向θm にナル点を作るように平面波
を合成すると、サイドローブレベルも理論的低サイドロ
ーブパターンに近くなる。θs 、θm 方向にビーム指向
したときの形成パターンをEs (θ)、Em (θ)とす
る。Es (θ)、Em (θ)を形成するための複素ウェ
イトをAsi、Bmi(i=1〜N:N素子数)とすると、
θs 方向にビーム指向してθm 方向にナル点を形成する
ためのウェイトはAsiとBmiの線形結合として“数4”
で表わされる。
The operation of the thus constructed radar apparatus will be described in detail. First, the plane wave synthesis method will be described as a general theory for forming a low sidelobe pattern. The beam pointing direction instructed from the signal processor 4 is θ s , and the theoretical null point direction at this time is θ m (m = 1 to n).
When plane waves are combined so as to create a null point in the theoretical null point direction θ m , the sidelobe level also approaches the theoretical low sidelobe pattern. The formation patterns when the beam is directed in the θ s and θ m directions are E s (θ) and E m (θ). Assuming that complex weights for forming E s (θ) and E m (θ) are A si and B mi (i = 1 to N: the number of N elements),
The weight for forming a null point in the θ m direction by directing the beam in the θ s direction is a linear combination of A si and B mi.
Is represented by

【0011】[0011]

【数4】 (Equation 4)

【0012】ここで、αm は“数5”を満たす。Here, α m satisfies “Equation 5”.

【0013】[0013]

【数5】 (Equation 5)

【0014】ここに Es (θj ):θs 方向へビーム
指向した時のθj 方向合成パターン。 ここに Em (θj ):θm 方向へビーム指向した時の
θj 方向合成パターン。 αm :θm 方向へビーム指向した時のθj 方向
への寄与量。
Here, E sj ): a θ j direction composite pattern when the beam is directed in the θ s direction. Here, E mj ): a θ j direction composite pattern when the beam is directed in the θ m direction. α m : The amount of contribution in the θ j direction when the beam is directed in the θ m direction.

【0015】ただし、このαm を求めるのにはn ̄次の
逆行列演算が必要であり、リアルタイム性を確保するの
が非常に困難である。この発明の第1の方式として上記
“数5”を近似して“数6”とする。
However, in order to obtain this α m , an n-th order inverse matrix operation is required, and it is very difficult to secure real-time property. As the first method of the present invention, the above "Equation 5" is approximated to "Equation 6".

【0016】[0016]

【数6】 (Equation 6)

【0017】これは、図3に示すようにθm 方向にナル
点を作るためにEs (θ)に対しEm (θm )のみを考
慮し、θ=θm ´方向にナル点を作るためのEm (θm
´)の相互寄与を無視したものである。ここでθm ´は
θm 方向以外の理論ナル点方向である。この様に近似し
たθ=θs とθ=θm 方向のレベル差Δmを“数7”と
する。
This is because only E mm ) is considered with respect to E s (θ) in order to create a null point in the θ m direction as shown in FIG. 3, and the null point is set in the θ = θ m ′ direction. E mm for making
The mutual contribution of ´) is neglected. Here, θ m ′ is a theoretical null point direction other than the θ m direction. The level difference Δm in the θ = θ s and θ = θ m directions thus approximated is represented by “Equation 7”.

【0018】[0018]

【数7】 (Equation 7)

【0019】これをαm について解くと“数8”とな
る。
[Mathematical formula-see original document] When this is solved for α m , "Equation 8" is obtained.

【0020】[0020]

【数8】 (Equation 8)

【0021】こうして、低サイドローブを形成するため
のウェイトAi は“数9”で求められる。
In this way, the weight A i for forming the low side lobe is obtained by "Equation 9".

【0022】[0022]

【数9】 (Equation 9)

【0023】実施例2.図2はこの発明のもう一つの実
施例を示すものであり1〜4は前記従来装置と全く同一
のものである。9は信号処理器4からのビーム指向方向
θs 方向へビーム指向するためのウェイトAsiとその方
向へビーム指向した時のナル点方向θm(m=1〜n
 ̄)の方向に遠サイドローブレベルが低いビーム指向す
るためのウェイトBmi´を出力するビーム指向ウェイト
メモリである。10は第2のパターンメモリであり、各
方向へビーム指向した時のあらかじめ計測されていた主
ビームパターンEx (θy )とナル点へ合成するための
あらかじめ計測されていた遠サイドローブの低いパター
ンRx (θy )とを保持しているメモリである。11は
このAsi、Bmi´、Es (θs )、Es (θm )、Rm
(θm )より後記の“数10”に示した近似式でウェイ
トを計算するウェイト計算機である。
Embodiment 2 FIG. FIG. 2 shows another embodiment of the present invention, in which 1 to 4 are exactly the same as the conventional device. Reference numeral 9 denotes a weight Asi for directing the beam in the beam directing direction θ s from the signal processor 4 and a null point direction θ m (m = 1 to n) when the beam is directed in the direction.
This is a beam pointing weight memory that outputs a weight B mi ′ for pointing a beam having a low far sidelobe level in the direction (1). Reference numeral 10 denotes a second pattern memory, which has a low main beam side pattern E xy ) which has been measured in advance when the beam is directed in each direction and a far side lobe which has been measured in advance to be combined with the null point. It is a memory that holds the pattern R xy ). 11 The A si, B mi ', E s (θ s), E s (θ m), R m
It is a weight calculator that calculates weights from (θ m ) using the approximate expression shown in “Equation 10” below.

【0024】次にこの発明の実施例2におけるレーダ装
置の動作を説明する。図1の実施例1との相違点は、ナ
ル点を作る方向に合成するパターンをEm (θm )(E
(θ)はテイラー分布等を基本にしているパターン)で
なく図4に示すようにより遠サイドローブレベルが低い
パターンの方がメインビームゲイン損失が少なくなると
考えられる。この様なパターンを与えるウェイトをBmi
´として、そのパターンをRx (θy )と表わすと、求
めるウェイトAi ´は“数10”と表わされる。
Next, the operation of the radar device according to the second embodiment of the present invention will be described. Difference from the first embodiment in FIG. 1, a pattern to be combined with the direction of making the null point E m m) (E
It is considered that (θ) is not a pattern based on Taylor distribution etc.) but a pattern having a low far sidelobe level as shown in FIG. 4 has a smaller main beam gain loss. The weight that gives such a pattern is B mi
If the pattern is expressed as R xy ), the weight A i ′ to be obtained is expressed as “Equation 10”.

【0025】[0025]

【数10】 (Equation 10)

【0026】[0026]

【発明の効果】この発明は以上に説明したように構成す
ることで以下に示すような効果を有する。
The present invention has the following effects by being configured as described above.

【0027】アレイアンテナにおける素子間の相互カッ
プリング等の影響下においても、比較的少ないメモリ量
ですむパターンメモリと、それによりウェイトを近似計
算することで、少ないハードウェア規模でリアルタイム
に低サイドローブのビームを形成することができる。
Even under the influence of mutual coupling between elements in the array antenna, a pattern memory that requires a comparatively small amount of memory and an approximate calculation of weights by using the pattern memory can realize a low side lobe in real time with a small hardware scale. Can be formed.

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

【図1】この発明の実施例1を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の実施例2を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.

【図3】この発明の実施例1におけるビーム合成の概念
を示すビームパターン図である。
FIG. 3 is a beam pattern diagram showing the concept of beam combining in the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の実施例2におけるビーム合成の概念
を示すビームパターン図である。
FIG. 4 is a beam pattern diagram showing the concept of beam combining in the second embodiment of the present invention.

【図5】従来のレーダ装置を示すブロック図である。FIG. 5 is a block diagram showing a conventional radar device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 平面素子アンテナ 2 受信機 3 ビーム形成器 4 信号処理器 5 理想ビーム指向ウェイトメモリ 6 ビーム指向ウェイトメモリ 7 パターンメモリ 8 ウェイト計算機 9 ビーム指向ウェイトメモリ 10 パターンメモリ 11 ウェイト計算機 1 planar element antenna 2 receiver 3 beam former 4 signal processor 5 ideal beam pointing weight memory 6 beam pointing weight memory 7 pattern memory 8 weight calculator 9 beam pointing weight memory 10 pattern memory 11 weight calculator

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 電波を受信するための平面素子アンテナ
と、この平面素子アンテナからの受信マイクロ波信号を
ビデオ信号に変換する受信機と、この受信機の出力ビデ
オ信号と次式に基づきウェイトAi を計算するウェイト
計算機からのビーム形成ウェイトを入力し、ビーム形成
するビーム形成器と、上記ビーム形成器からの出力を信
号処理し次のビーム指向方向を決める信号処理器と、こ
の信号処理器からのビーム指向方向θs を入力し、その
方向へビーム指向するための指向ウェイトAsiと理論的
ナル点方向θm にビーム指向するためのウェイトBmi
出力するビーム指向ウェイトメモリと、このビーム指向
ウェイトメモリの出力により上記のウェイト計算機にパ
ターンデータEs (θs )、Es (θm )、Em(θ
m )を出力するパターンメモリとを備えたことを特徴と
するレーダ装置。 【数1】
1. A planar element antenna for receiving radio waves, a receiver for converting a microwave signal received from the planar element antenna into a video signal, an output video signal of the receiver and a weight A based on the following equation. A beam forming weight input from a weight calculator for calculating i , a beam forming device for beam forming, a signal processor for processing the output from the beam forming device to determine the next beam pointing direction, and this signal processing device A beam pointing weight memory for inputting a beam pointing direction θ s from the above, and outputting a beam weight Asi for beam pointing in that direction and a weight B mi for beam pointing in the theoretical null point direction θ m ; The pattern data E ss ), E sm ), E m
m ) is provided and a pattern memory is provided. (Equation 1)
【請求項2】 電波を受信するための平面素子アンテナ
と、この平面素子アンテナからの受信マイクロ波信号を
ビデオ信号に変換する受信機と、この受信機の出力ビデ
オ信号と次式に基づきウェイト計算機からのビーム形成
ウェイトを入力しビーム形成するビーム形成器と、上記
ビーム形成器からの出力を信号処理し次のビーム指向方
向を決める信号処理器と、この信号処理器からのビーム
指向方向θs を入力し、その方向へビームを指向するた
めの指向ウェイトAsiと理論的ナル点方向θm に遠サイ
ドローブの低いビームを指向するための指向ウェイトB
mi´を出力するビーム指向ウェイトメモリと、このビー
ム指向ウェイトメモリの出力により上記ウェイト計算機
にパターンデータEs (θs )、Es (θm )と遠サイ
ドローブの低いパターンデータRm (θm )を出力する
パターンメモリとを備えたことを特徴とするレーダ装
置。 【数2】
2. A plane element antenna for receiving radio waves, a receiver for converting a microwave signal received from the plane element antenna into a video signal, an output video signal of the receiver and a weight calculator based on the following equation. A beam former for inputting a beam forming weight from the beam former, a signal processor for processing the output from the beam former to determine the next beam pointing direction, and a beam pointing direction θ s from this signal processor enter the directional weights B for directing the directional weights a si and less far side lobes theoretically null point direction theta m beam for directing the beam to that direction
The beam pointing weight memory for outputting mi ′ and the pattern data E ss ), E sm ) and the pattern data R m (θ) having a low far side lobe are output to the weight calculator by the output of the beam pointing weight memory. m ) is provided and a pattern memory is provided. (Equation 2)
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JPH0227803A (en) * 1988-07-16 1990-01-30 Mitsubishi Electric Corp Antenna system
JPH03148082A (en) * 1989-11-06 1991-06-24 Mitsubishi Electric Corp Radar equipment

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