JP2674397B2 - Radar equipment - Google Patents

Radar equipment

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JP2674397B2
JP2674397B2 JP3319352A JP31935291A JP2674397B2 JP 2674397 B2 JP2674397 B2 JP 2674397B2 JP 3319352 A JP3319352 A JP 3319352A JP 31935291 A JP31935291 A JP 31935291A JP 2674397 B2 JP2674397 B2 JP 2674397B2
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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】本発明はレーダ装置に関し、特に
アクティブフェーズドアレイアンテナを有する多機能の
3次元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, and more particularly to a multifunctional three-dimensional radar device having an active phased array antenna.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体の目覚しい発達により、固
体化した送受信モジュールをアンテナ素子に1対1に対
応させて配置した構成を有するアクティブフェーズドア
レイレーダが開発されつつある。このアクティブフェー
ズドアレイレーダでは、アンテナ素子毎にマイクロ波の
振幅と位相とを制御してビームを合成するので、振幅と
位相の制御内容により、方向及び指向特性の自由度の比
較的高いビームを形成することができる。
2. Description of the Related Art In recent years, with the remarkable development of semiconductors, active phased array radars having a structure in which solid-state transceiver modules are arranged in one-to-one correspondence with antenna elements are being developed. In this active phased array radar, the beam is synthesized by controlling the amplitude and the phase of the microwave for each antenna element, so that the beam having a relatively high degree of freedom in the direction and the directional characteristics is formed depending on the control contents of the amplitude and the phase. can do.

【0003】振幅と位相の制御により、方位と仰角の2
次元空間に電子的にビームを形成し走査するレーダ方式
を2次元電子走査方式と呼ぶ。このようなビーム走査制
御をコンピュータに行わせることにより、従来の3次元
レーダが有する捜索と追尾とという基本機能の他にレー
ダにアダプティブビーム走査や送信エネルギー制御など
のさまざまな機能を実現でき、単機能レーダから多機能
レーダへの進化を遂げることができる。
By controlling the amplitude and phase, the azimuth and elevation can be adjusted to 2
A radar system that electronically forms and scans a beam in a three-dimensional space is called a two-dimensional electronic scanning system. By causing a computer to perform such beam scanning control, various functions such as adaptive beam scanning and transmission energy control can be realized in the radar in addition to the basic functions of the conventional three-dimensional radar such as search and tracking. The evolution from functional radar to multi-functional radar can be achieved.

【0004】尚、アダプティブビーム走査とは、アンテ
ナの機械回転に併せてビームを規則正しく走査する代り
に、目標の検出状況や飛行方向・速度に変化に応じて、
必要な時に必要な方向にビームを照射し、検出性能・追
尾性能を改善するようにしたものである。また送信エネ
ルギー制御とは、クラッタまたは妨害波を抑圧し、その
中での目標の検出性能を改善するために、これらの存在
領域に対し一度に照射するマイクロ波の照射回数(ヒッ
ト数)を増加させて、信号処理により目標対クラッタ電
力比(S/C比)、並びに目標対妨害信号電力比(S/
J比)を改善するものである。
Incidentally, adaptive beam scanning means that instead of scanning the beam regularly in accordance with the mechanical rotation of the antenna, the adaptive beam scanning responds to changes in the target detection situation and flight direction / speed.
It is designed to improve the detection performance and tracking performance by irradiating the beam in the required direction when needed. In addition, transmission energy control is to increase the number of microwave irradiations (hits) to irradiate these existing areas at once in order to suppress clutter or interfering waves and improve target detection performance in them. Then, the target-to-clutter power ratio (S / C ratio) and the target-to-interference signal power ratio (S / C) are processed by signal processing.
J ratio) is improved.

【0005】上記のようなた機能レーダの実用化によっ
て、早期警戒を目的としたレーダの性能は飛躍的に向上
しつつつある。ところが、現在実用化されているレーダ
はあくまでも侵入目標の検出及び追尾を行うリモートセ
ンシングの域をでていない。即ち、捜索や探知及び追尾
というレーダの基本機能については飛躍的な性能向上が
なされたが、識別というリモートセンシング装置の究極
の機能についてはレーダ装置においては未だ実用化され
ていないのである。
With the practical use of the functional radar as described above, the performance of the radar for the purpose of early warning is being dramatically improved. However, the radars currently in practical use are beyond the scope of remote sensing for detecting and tracking an intrusion target. That is, the basic functions of the radar such as search, detection and tracking have been dramatically improved, but the ultimate function of the remote sensing device, which is identification, has not been put to practical use in the radar device.

【0006】現在実用化されつつあるアクティブフェー
ズドアレイを採用したレーダ装置は、アンテナ素子毎に
T/Rモジュール(送受信モジュール)と呼ばれる送受
信機を備え、コンピュータの制御によりビームを形成
し、走査することにより、捜索や探知及び追尾を行うも
のであり、基本的には図3に示したような構成のもので
ある。即ち図3において、一般にN個の素子アンテナ1
01〜10Nは、それぞれT/Rモジュールに1対1に
接続される。そして送信時にはT/Rモジュールから供
給されるマイクロ波信号を空間に放射し、また受信時に
は受信したマイクロ波信号をT/Rモジュールに出力す
る。
[0006] A radar apparatus that employs an active phased array, which is currently in practical use, is provided with a transmitter / receiver called a T / R module (transmission / reception module) for each antenna element, and a beam is formed and scanned under the control of a computer. Searching, detecting, and tracking are performed by means of, and the configuration is basically as shown in FIG. That is, in FIG. 3, generally, N element antennas 1
01 to 10N are connected to the T / R modules in a one-to-one manner. Then, the microwave signal supplied from the T / R module is radiated into space during transmission, and the received microwave signal is output to the T / R module during reception.

【0007】ビームの形成は、ビーム制御器800がビ
ームの形成方向を指示し、これを受けて空中線制御器4
10がN個のT/Rモジュール201〜20Nに対して
マイクロ波の回転位相(移相)量と電力の減衰量とを伝
達することにより行う。T/Rモジュール201におい
ては、空中線制御器410からこれらの制御信号を受け
ると、送信時においては送信回路211へ、また受信時
には受信回路221へ移相量と減衰量を指示する。
For beam formation, the beam controller 800 indicates the beam forming direction, and in response to this, the antenna controller 4
This is performed by transmitting the amount of microwave rotation phase (phase shift) and the amount of power attenuation to the N T / R modules 201 to 20N. In the T / R module 201, when receiving these control signals from the antenna controller 410, the phase shift amount and the attenuation amount are instructed to the transmission circuit 211 at the time of transmission and to the reception circuit 221 at the time of reception.

【0008】送信回路211は、励振パルス発生器30
0から分配されたマイクロ波信号に対し指示された通り
の位相・振幅変調を与えて、サーキュレータ231を介
して素子アンテナ101に出力する。受信回路221
は、サーキュレータ231を介して素子アンテナ101
から入力した受信信号に対し、指示された通りの位相・
振幅変調を与えた後、ビーム合成器400に出力する。
The transmission circuit 211 includes an excitation pulse generator 30.
The microwave signal distributed from 0 is subjected to phase / amplitude modulation as instructed and output to the element antenna 101 via the circulator 231. Receiver circuit 221
Is the element antenna 101 through the circulator 231.
The received signal input from the
After the amplitude modulation, it outputs to the beam combiner 400.

【0009】ビーム合成器400は、N個の素子アンテ
ナ101〜10Nから位相振幅変調されたマイクロ波信
号を合成する。合成されたマイクロ波信号は、ミキサ5
00において所定の中間周波信号に変換され、フィルタ
511においては設計により定めた受信帯域内の信号の
みが通過する。通過した帯域内受信信号は、位相検波器
521において基準信号を基に位相検波が行なわれる。
その後、A/D変換器601でデジタル信号に変換され
た後、パルス圧縮器631において相関処理により圧縮
され狭パルスに成形される。信号処理器640は、クラ
ッタなどの不要信号の除去と目標信号の検出を行う。ま
た追尾データ処理器700は、検出された目標信号に対
し追尾処理を行い、結果を表示器710に表示する。
The beam combiner 400 combines the phase-amplitude-modulated microwave signals from the N element antennas 101 to 10N. The combined microwave signal is output to the mixer 5
At 00, the signal is converted into a predetermined intermediate frequency signal, and at the filter 511, only the signal within the reception band defined by the design passes. The in-band received signal that has passed is subjected to phase detection in the phase detector 521 based on the reference signal.
Then, after being converted into a digital signal by the A / D converter 601, it is compressed by correlation processing in the pulse compressor 631 and shaped into a narrow pulse. The signal processor 640 removes unnecessary signals such as clutter and detects target signals. The tracking data processor 700 also performs tracking processing on the detected target signal and displays the result on the display 710.

【0010】ビーム制御器800は、予め用意したビー
ム走査プログラムに基づいて捜索ビームを形成するため
の制御を行うとともに、追尾データ処理器700からの
要求に従い目標の飛行に応じたアダプティブな追尾ビー
ムを形成するための制御をリアルタイムで行う。またタ
イミング制御器810は、ビーム制御器800からの指
示に従い、レーダ装置を構成する各機器にタイミング信
号を供給するとともに、パルス伸張器320及びパルス
圧縮器631に対し、送信パルス幅を伝達するように機
能する。
The beam controller 800 performs control for forming a search beam on the basis of a beam scanning program prepared in advance, and, in accordance with a request from the tracking data processor 700, an adaptive tracking beam corresponding to a target flight. The control for forming is performed in real time. Further, the timing controller 810 supplies a timing signal to each device constituting the radar device according to an instruction from the beam controller 800, and also transmits a transmission pulse width to the pulse expander 320 and the pulse compressor 631. To function.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】ところで、次世代のレ
ーダに必要とされる機能は識別である。一般に、レーダ
によって取得した反射信号から目標を識別するために
は、レーダは目標の物理的な寸法に対して十分小さな分
解能を実現することが不可欠である。3次元レーダは、
距離分解能、方位分解能及び高度分解能の3つの分解能
を有する。このうち、距離分解能は受信パルス幅(パル
ス圧縮を行うレーダの場合には圧縮後のパルス幅)で決
定される。また方位分解能及び高度分解能は、それぞれ
水平ビーム幅及び垂直ビーム幅で決定される。目標の識
別を可能とするためには、これらの分解能のうちのいず
れか一つを目標の物理的な大きさに対し十分小さく設定
しなければならないことが必要最小限となる。
The function required for the next generation radar is identification. In general, in order to identify a target from a reflection signal acquired by the radar, it is essential for the radar to realize a sufficiently small resolution with respect to the physical size of the target. 3D radar
It has three resolutions: distance resolution, azimuth resolution, and altitude resolution. Of these, the range resolution is determined by the received pulse width (or the pulse width after compression in the case of radar that performs pulse compression). The azimuth resolution and the altitude resolution are determined by the horizontal beam width and the vertical beam width, respectively. In order to be able to identify the target, it is the minimum necessary that any one of these resolutions must be set sufficiently small with respect to the physical size of the target.

【0012】一般に、ビーム幅が照射する空間の大きさ
は目標までの距離に比例して拡大するので、距離分解能
に比べて方位分解能あるいは高度分解能を目標の寸法以
下にすることは極めて困難である。例えば、航空機の機
体長を約20mと仮定し、これに対し1/10の分解能
を実現するために、現在の代表的なレーダの分解能に対
して改善すべき指標を下記の表1に示す。尚、代表的な
レーダの分解能として150m(パルス幅1μs)、方
位分解能として1度(ビーム幅:1度)と改定した。
In general, the size of the space irradiated by the beam width expands in proportion to the distance to the target, so it is extremely difficult to make the azimuth resolution or altitude resolution smaller than the target size as compared with the distance resolution. . For example, assuming that the length of an aircraft is about 20 m, and in order to realize a resolution of 1/10 of this, Table 1 below shows indices to be improved with respect to the resolution of a typical radar at present. The typical radar resolution was revised to 150 m (pulse width 1 μs), and the azimuth resolution was revised to 1 degree (beam width: 1 degree).

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】上表から分る通り、距離分解能に比べて方
位分解能(または高度分解能)を改善して目標の識別に
供することは、非常に困難である。従って目標識別を行
うためには距離分解能を改善することが有効である。こ
こで、距離分解能は受信パルス幅(または圧縮後のパル
ス幅)と下記の数式1のような関係がある。
As can be seen from the above table, it is very difficult to improve the azimuth resolution (or altitude resolution) as compared with the distance resolution and to provide the target identification. Therefore, it is effective to improve the range resolution in order to identify the target. Here, the distance resolution has a relationship with the received pulse width (or the pulse width after compression) as shown in the following formula 1.

【0015】[0015]

【数1】 (Equation 1)

【0016】また、パルス幅は受信機の帯域と下記の数
式2のような関係がある。
Further, the pulse width has a relationship with the band of the receiver as shown in the following equation (2).

【0017】[0017]

【数2】 (Equation 2)

【0018】よって、距離分解能を改善するためには、
受信帯域を拡大することが不可欠となる。距離分解能と
受信帯域の関係を下記の表2に示す。
Therefore, in order to improve the distance resolution,
Expanding the reception band is essential. Table 2 below shows the relationship between the distance resolution and the reception band.

【0019】[0019]

【表2】 [Table 2]

【0020】このように、航空機を識別するためには、
約100MHzの受信帯域を必要とする。ところが受信
帯域を拡大した場合、(1) シャープなペンシルビーム
(平面波)が形成されない、(2) パルス圧縮にようする
処理能力が増大するなどの実用上の問題がある。即ち、
(1) については、フェーズドアレイアンテナは各アンテ
ナ素子の位相を揃えることによりペンシルビームを形成
するという方式のため、周波数が変化すると位相回転量
が変化する。そしてこの結果、ビームの形成方向がシフ
トする性格があり、広帯域化するとシャープなペンシル
ビームが形成されなくなる。また(2) については、圧縮
後のパルス幅を一般に1/Nにすると、1回のパルス圧
縮に要する演算量がN倍となり、またパルス圧縮処理を
必要とする距離データ量がN倍となる。この結果、圧縮
に要する処理能力がN×N倍に増大する。
Thus, in order to identify the aircraft,
It requires a reception band of about 100 MHz. However, when the reception band is expanded, there are practical problems such as (1) a sharp pencil beam (plane wave) is not formed, and (2) the processing capacity for pulse compression increases. That is,
With regard to (1), the phased array antenna forms a pencil beam by aligning the phases of the antenna elements, so the amount of phase rotation changes as the frequency changes. As a result, the beam forming direction is shifted, and when the band is widened, a sharp pencil beam is not formed. Regarding (2), if the pulse width after compression is generally 1 / N, the amount of calculation required for one pulse compression will be N times, and the amount of distance data that requires pulse compression processing will be N times. . As a result, the processing capacity required for compression is increased N × N times.

【0021】以上の通り、従来構成のレーダ装置の場
合、距離分解能を大幅に改善して航空機などの機種識別
を可能にしようとすれば、シャープなペンシルビームが
形成されなくなる。そして、機種識別を可能とするため
には、上記の通り、距離方向の分解能を目標の物理的大
きさに比べて十分小さな値とすることが不可欠である
が、このためにはレーダ波を広帯域化(約100倍)す
ると共に、パルス圧縮比を拡大(約100倍)すること
が必要である。また広帯域化すると、方位精度及び高度
精度の劣化を招くばかりか、約10000倍の処理能力
を有するパルス圧縮器を必要とすることになり、実現が
困難となる。
As described above, in the case of the radar apparatus having the conventional structure, if the range resolution is greatly improved to enable the model identification of the aircraft or the like, a sharp pencil beam will not be formed. In order to enable model identification, it is essential to set the resolution in the distance direction to a value that is sufficiently smaller than the target physical size, as described above. It is necessary to increase the pulse compression ratio (about 100 times) as well as increase (about 100 times). Further, if the band is widened, not only the azimuth accuracy and the altitude accuracy are deteriorated but also a pulse compressor having a processing capacity of about 10,000 times is required, which is difficult to realize.

【0022】それ故に本発明の課題は、従来の典型的な
レーダ装置がすでに有する、捜索に関する機能性能を犠
牲にすることなく、目標である航空機などの機種識別が
可能なレーダ装置を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a radar apparatus capable of identifying the model of an aircraft or the like which is a target without sacrificing the functional performance related to searching which the conventional typical radar apparatus already has. It is in.

【0023】[0023]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、予め定
めたビーム走査プログラムに基づいて捜索空間を捜索ビ
ームにより走査する捜索ビーム走査と、自動制御または
手動制御により識別を必要とする目標を識別ビームで走
査する識別ビーム走査とのうちのいずれかのビーム走査
を行うかを制御するビーム制御手段と、前記捜索ビーム
走査時には狭帯域の伸張パルスを、また前記識別ビーム
走査時には広帯域の伸張パルスを発生するパルス伸張手
段と、前記伸張パルスの帯域に適合した通過特性を有
し、前記捜索ビーム走査時には狭帯域通過特性を、また
前記識別ビーム走査時には広帯域通過特性を選択するフ
ィルタと、前記フィルタの出力信号に対し位相検波を行
う位相検波手段と、前記伸張パルスの帯域に適合したサ
ンプリング周波数を有し、前記捜索ビーム走査時には低
いサンプリング周波数で、また前記識別ビームの走査時
には高いサンプリング周波数でA/D変換を行うA/D
変換手段と、前記伸張パルスの伸張特性に適合したパル
ス圧縮を行うパルス圧縮手段とを備えたことを特徴とす
るレーダ装置が得られる。
According to the present invention, a search beam scan for scanning a search space with a search beam based on a predetermined beam scanning program and a target requiring identification by automatic control or manual control are provided. Beam control means for controlling which of the identification beam scanning is performed by the identification beam and narrow beam extension pulse during the search beam scanning, and wideband extension pulse during the identification beam scanning And a filter for selecting a narrow band pass characteristic at the time of the search beam scanning, and a wide band pass characteristic at the time of the identification beam scanning, and a filter having a pass characteristic adapted to the band of the stretched pulse. The phase detection means for performing phase detection on the output signal of, and the sampling frequency adapted to the band of the expanded pulse And, at a lower sampling frequency at the time of the search beam scanning, also performs A / D conversion at a high sampling frequency during the scanning of the identification beam A / D
A radar apparatus comprising a conversion means and a pulse compression means for performing pulse compression suitable for the extension characteristics of the extension pulse can be obtained.

【0024】また本発明によれば、高いサンプリング周
波数でA/D変換したデジタル信号を時間伸張する信号
変換手段と、前記捜索ビームの走査時には前記A/D変
換手段の出力信号を、また前記識別ビーム走査時には前
記信号変換手段の出力信号を選択する信号選択手段と、
前記信号選択手段において選択された信号に対しパルス
圧縮を行うパルス圧縮手段とを更に備えたことを特徴と
するレーダ装置が得られる。
According to the present invention, the signal converting means for time-expanding the digital signal A / D converted at a high sampling frequency, the output signal of the A / D converting means during scanning of the search beam, and the identification Signal selecting means for selecting an output signal of the signal converting means during beam scanning;
A radar apparatus further comprising pulse compression means for performing pulse compression on the signal selected by the signal selection means.

【0025】即ち本発明のレーダ装置は、自動処理また
は操作員による手動指定に基づき識別を必要とする目標
に対して識別のためのビームの走査を制御するビーム制
御手段と、前記ビーム制御手段からの指示に基づいて識
別ビーム走査時には広帯域のパルス伸張信号を、また識
別ビーム以外のビーム走査においては従来のレーダ装置
と同様な狭帯域のパルス伸張信号をそれぞれ発生するパ
ルス伸張手段と、識別ビーム走査時における広帯域受信
信号の周波数特性に適合したバンドパス特性を有するフ
ィルタと、広帯域受信信号に対し位相検波を位相検波手
段と、前記位相検波した広帯域受信信号を高速サンプリ
ングによりデジタル信号に変換するA/D変換手段と、
高速デジタル信号を時間伸張する信号変換手段と、識別
ビーム以外のビーム走査時においてA/D変換されたデ
ジタル信号と前記時間伸張されたデジタル信号とをビー
ム走査に対応して切換える切換手段とを備えている。
That is, the radar device of the present invention comprises a beam control means for controlling scanning of a beam for identification with respect to a target requiring identification based on automatic processing or manual designation by an operator, and the beam control means. Pulse expansion means for generating a wide band pulse expansion signal during the identification beam scanning based on the instruction of the above, and a narrow band pulse expansion signal similar to the conventional radar device for the beam scanning other than the identification beam, and the identification beam scanning. A filter having a bandpass characteristic adapted to the frequency characteristic of the wideband received signal at the time, phase detection means for phase detection of the wideband received signal, and converting the wideband received signal subjected to the phase detection into a digital signal by high-speed sampling D conversion means,
Signal conversion means for time-expanding the high-speed digital signal, and switching means for switching the A / D-converted digital signal and the time-expanded digital signal during beam scanning other than the identification beam in correspondence with beam scanning ing.

【0026】[0026]

【実施例】本発明の実施例を詳細に説明する前に、本発
明の実施例の要旨を簡単に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Before describing the embodiments of the present invention in detail, the gist of the embodiments of the present invention will be briefly described.

【0027】以下に述べる本発明の実施例によるレーダ
装置では3種のビームの走査が可能である。即ち、所定
の覆域内を一様に捜索するための捜索ビームによる走査
と、また捜索ビーム走査において探知された目標に対
し、目標の飛行形態に応じて追尾を円滑に継続すること
を目的として、捜索ビーム走査の合間にコンピュータの
自動制御に基づいて走査される追尾ビームによる走査
と、更に、捜索または追尾の仮定で目標の機種(戦闘機
/爆撃機/ミサイルなど、または小型機/大型機など)
の識別を必要とする時に、対象とする目標の方向に走査
する識別ビームの走査とが可能である。ここで、追尾ビ
ームと識別ビームは、既に位置を把握している目標に対
し走査するので、受信信号のすべてを処理する必要はな
く、注目している距離の限られた範囲内の受信信号のみ
を処理すれば良い。
The radar apparatus according to the embodiments of the present invention described below can scan three types of beams. That is, scanning with a search beam for uniformly searching within a predetermined coverage area, and for the target detected in the search beam scanning, for the purpose of smoothly continuing tracking according to the flight mode of the target, Scanning by a tracking beam that is scanned based on automatic control of a computer between search beam scanning, and a target model (fighter / bomber / missile, etc., or small machine / large machine) under the assumption of search or tracking. )
Of the identification beam, which scans in the direction of the target of interest. Here, since the tracking beam and the identification beam scan the target whose position has already been grasped, it is not necessary to process all the received signals, and only the received signals within the limited range of the focused distance are processed. Should be processed.

【0028】上記の通り、捜索ビームおよび追尾ビーム
においては、従来のレーダ装置と同様に狭帯域の伸張パ
ルスを発生してマイクロ波を変調し空間に放射する。受
信信号は、ビーム合成後に狭帯域のフィルタ(バンドパ
スフィルタ)を通して位相検波し、また従来のレーダ装
置と同様のサンプリング周波数でA/D変換した後、パ
ルス圧縮及び信号処理して目標を検出する。
As described above, in the search beam and the tracking beam, similarly to the conventional radar device, a narrow band stretch pulse is generated to modulate the microwave and radiate it into the space. The received signal is subjected to phase detection through a narrow band filter (band-pass filter) after beam synthesis, and A / D conversion is performed at the same sampling frequency as that of the conventional radar device, followed by pulse compression and signal processing to detect a target. .

【0029】これに対して識別ビームでは、広帯域の伸
張パルスを発生してマイクロ波を変調し空間に放射す
る。受信信号は、ビーム合成後に広帯域のフィルタ(バ
ンドパスフィルタ)を通して位相検波し、高速のサンプ
リング周波数でA/D変換した後、目標の存在する距離
を含む予め限定した範囲の信号のみを抽出し、識別ビー
ムの走査時間いっぱいに時間伸張する。これにより、捜
索ビームと同等のサンプリング周波数の信号に変換でき
る。
On the other hand, in the identification beam, a broad-band stretched pulse is generated to modulate the microwave and radiate it into space. The received signal is subjected to phase detection through a wide band filter (band pass filter) after beam synthesis, A / D conversion is performed at a high sampling frequency, and then only a signal in a limited range including the distance at which the target exists is extracted. The time is extended to the full scanning time of the identification beam. As a result, the signal can be converted into a signal having the same sampling frequency as the search beam.

【0030】時間伸張された受信信号に対し、パルス圧
縮および信号処理して目標を検出する。ここで、パルス
圧縮が伸張パルスの周波数時間特性(例えばチャープ特
性など)と複素共役の関係となるように相関処理する以
外は、以降の処理は捜索ビームと同様である。そして、
レーダの基本的機能である捜索、追尾、識別の内、捜索
と追尾は目標の正確な位置の計測が使命である反面、高
い分解能は必ずしも必要ではない。一方、識別は十分に
高い分解能の実現が不可欠である反面、レーダの運用を
考慮すると、目標の識別を必要とする場面は限られる。
また、高精度の維持と超分解能の実現は相反するので、
必要な時にコンピュータ制御により対象目標の方位に識
別を主目的とするビームである識別ビームを照射する方
式とし、この識別ビームでは位置の計測は行わずに機種
の識別のみを行うようにする。
A target is detected by performing pulse compression and signal processing on the received signal which has been time-expanded. Here, the subsequent processing is the same as that of the search beam, except that the pulse compression is subjected to the correlation processing so that it has a complex conjugate relationship with the frequency-time characteristic (for example, chirp characteristic) of the expanded pulse. And
Among the basic functions of the radar, which are search, tracking, and identification, search and tracking have a mission to measure the exact position of the target, but do not necessarily require high resolution. On the other hand, for identification, it is essential to realize a sufficiently high resolution, but considering the operation of the radar, there are only a few situations in which identification of a target is necessary.
Also, maintaining high accuracy and achieving super resolution are contradictory,
When necessary, a computer control is used to irradiate an azimuth of a target target with an identification beam, which is a beam mainly for identification, and the identification beam does not measure the position but only identifies the model.

【0031】このように、捜索、追尾、識別を同時に実
施しないようにすれば、高精度の捜索・追尾と、高分解
能による識別との両立が可能となる。更に、識別ビーム
では目標の存在する限定された距離範囲内の受信信号の
みを抽出し、またA/D変換後に時間伸張することで、
高分解能のパルス圧縮に必要な膨大な処理能力を大幅に
軽減することができる。
As described above, if search, tracking, and identification are not performed at the same time, it is possible to achieve both high-accuracy search / tracking and identification with high resolution. Furthermore, by using the identification beam, only the received signal within the limited distance range in which the target is present is extracted, and by time extension after A / D conversion,
The enormous processing capacity required for high-resolution pulse compression can be significantly reduced.

【0032】次に本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。図1は本発明の第1の実施例に係わるレー
ダ装置を示したものである。尚、図3に示した従来のレ
ーダ装置と同一構成部分には同一の符号ないし名称を付
してある。そしてこれら同一構成部分についての説明は
省略し、本発明に係わる部分を中心に説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 shows a radar device according to a first embodiment of the present invention. The same components as those of the conventional radar device shown in FIG. 3 are designated by the same reference numerals or names. A description of these same components will be omitted, and the description will focus on the portions related to the present invention.

【0033】図1において、ビーム制御器800は、予
め設計により定めたビーム走査プログラムを内蔵し、追
尾データ処理器700からの目標情報に基づいて、捜索
ビーム・追尾ビーム・識別ビームのいずれかのビーム走
査を行うかをリアルタイムに制御し、ビームの種別信号
とビーム走査諸元を出力する。
In FIG. 1, the beam controller 800 incorporates a beam scanning program determined by design in advance, and based on the target information from the tracking data processor 700, one of a search beam, a tracking beam, and an identification beam is selected. Whether to perform beam scanning is controlled in real time, and a beam type signal and beam scanning specifications are output.

【0034】タイミング制御器810は、ビーム制御器
800からのビーム種別信号及びビーム走査諸元を基
に、タイミング信号を発生し、これをレーダ装置を構成
する各機器に分配する。パルス伸張器320は、ビーム
制御器800からのビーム種別信号とタイミング制御器
810からのタイミング信号とを入力して、識別ビーム
走査時には広帯域の伸張パルスを発生し、またその他の
ビーム走査時には狭帯域の伸張パルスを発生する。
The timing controller 810 generates a timing signal based on the beam type signal and the beam scanning data from the beam controller 800, and distributes the timing signal to each device constituting the radar device. The pulse stretcher 320 receives the beam type signal from the beam controller 800 and the timing signal from the timing controller 810 to generate a stretched pulse in a wide band at the time of scanning the identification beam, and a narrow band at the time of scanning other beams. Generate a stretched pulse of.

【0035】ミキサ500は、ビーム制御器800から
のビーム種別信号に基づいて、識別ビーム走査時には広
帯域信号に適した中間周波数信号に変換してフィルタ5
10へ、またその他のビームの走査時には狭帯域信号に
適した中間周波数に変換してフィルタ511へ、それぞ
れ出力する。
The mixer 500 converts the beam type signal from the beam controller 800 into an intermediate frequency signal suitable for a wide band signal at the time of identification beam scanning and converts the signal into a filter 5.
10 and, when scanning other beams, converts the intermediate frequency into an intermediate frequency suitable for a narrow band signal and outputs the intermediate frequency to the filter 511.

【0036】位相検波器520、521は、それぞれ広
帯域受信信号ないし狭帯域受信信号に対し、基準信号を
基に位相検波を行う。A/D変換器600は、広帯域の
位相検波信号に対し、高速サンプリング周波数でA/D
変換を行う。A/D変換器601は、狭帯域の位相検波
信号に対し、通常のサンプリング周波数でA/D変換を
行う。信号変換器610は、高速サンプリング周波数で
A/D変換されたデジタル信号の時間伸張を行う。切換
器620は、ビーム制御器800からのビーム種別信号
に基づき、識別ビーム走査時には信号切換器610から
の信号を、またその他のビームの走査時にはA/D変換
器601からの信号を選択する。
The phase detectors 520 and 521 perform phase detection on the wideband received signal or the narrowband received signal, respectively, based on the reference signal. The A / D converter 600 is an A / D converter for a wideband phase detection signal at a high sampling frequency.
Perform the conversion. The A / D converter 601 performs A / D conversion on a narrow band phase detection signal at a normal sampling frequency. The signal converter 610 extends the time of the digital signal A / D converted at the high-speed sampling frequency. The switch 620 selects a signal from the signal switch 610 at the time of scanning the identification beam and a signal from the A / D converter 601 at the time of scanning other beams based on the beam type signal from the beam controller 800.

【0037】図2に、本発明の第2の実施例に係わるレ
ーダ装置を示した。尚、図1ないし図3に示したレーダ
装置と同一構成部分には同一の符号ないし名称を付して
ある。そしてこれら同一構成部分についての説明は省略
し、この実施例に固有な部分を中心に説明する。
FIG. 2 shows a radar device according to the second embodiment of the present invention. The same components as those of the radar device shown in FIGS. 1 to 3 are designated by the same reference numerals or names. A description of these same components will be omitted, and a description will be centered on a portion unique to this embodiment.

【0038】図2において、パルス伸張器320は、識
別ビーム走査時には広帯域伸張パルス信号を発生する。
またパルス伸張器321は、その他のビームの走査時に
狭帯域伸張パルス信号を発生する。切換器310は、ビ
ーム制御器800からのビーム種別信号に基づいて、広
帯域・狭帯域の2つの伸張パルスを切換える。パルス圧
縮器630は、パルス伸張器320に対応して、広帯域
受信信号を入力してパルス圧縮を行う。尚、広帯域受信
信号を、高速A/D変換後に信号変換器610において
時間伸張しておくことにより、パルス圧縮処理における
演算規模を大幅に低減することができる。また切換器6
20は、ビーム制御器800からのビーム種別信号に基
づいて、広帯域・狭帯域の2つの圧縮パルスを切換え
る。
In FIG. 2, the pulse stretcher 320 generates a wide band stretch pulse signal at the time of scanning the identification beam.
The pulse stretcher 321 also generates a narrow band stretch pulse signal when scanning other beams. The switch 310 switches between two wideband / narrowband stretched pulses based on the beam type signal from the beam controller 800. The pulse compressor 630 corresponds to the pulse expander 320 and inputs the wideband received signal to perform pulse compression. By expanding the wideband received signal in the signal converter 610 after high-speed A / D conversion, the calculation scale in the pulse compression processing can be significantly reduced. Also, switch 6
Reference numeral 20 switches between two wideband / narrowband compressed pulses based on the beam type signal from the beam controller 800.

【0039】[0039]

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、従来の多
機能3次元レーダ装置が既に有する機能・性能を犠牲に
することなく、目標の機種識別を行うことが可能な、レ
ーダ装置を提供することができる。
As described above, according to the present invention, there is provided a radar apparatus capable of performing target model identification without sacrificing the functions and performances of the conventional multi-functional three-dimensional radar apparatus. Can be provided.

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

【図1】本発明の第1の実施例のレーダ装置の構成を示
したブロック図である。
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a radar device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例のレーダ装置の構成を示
したブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a radar device according to a second embodiment of the present invention.

【図3】従来のアクティブフェーズドアレイレーダ装置
の構成を示したブロック図である。
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a conventional active phased array radar device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 素子アンテナ 201 T/Rモジュール 211 送信回路 221 受信回路 231 サーキュレータ 241 制御回路 300 励振パルス発生器 310、620 切換器 320、321 パルス伸張器 400 ビーム合成器 410 空中線制御器 500 ミキサ 510 、511 フィルタ 520、521 位相検波器 600、601 A/D変換器 610 信号変換器 630、631 パルス圧縮器 640 信号処理器 700 追尾データ処理器 800 ビーム制御器 810 タイミング制御器 101 element antenna 201 T / R module 211 transmitter circuit 221 receiver circuit 231 circulator 241 control circuit 300 excitation pulse generator 310, 620 switcher 320, 321 pulse stretcher 400 beam combiner 410 aerial controller 500 mixer 510, 511 filter 520 521 Phase detector 600, 601 A / D converter 610 Signal converter 630, 631 Pulse compressor 640 Signal processor 700 Tracking data processor 800 Beam controller 810 Timing controller

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 予め定めたビーム走査プログラムに基づ
いて捜索空間を捜索ビームにより走査する捜索ビーム走
査と、自動制御または手動制御により識別を必要とする
目標を識別ビームで走査する識別ビーム走査とのうちの
いずれかのビーム走査を行うかを制御するビーム制御手
段と、 前記捜索ビーム走査時には狭帯域の伸張パルスを、また
前記識別ビーム走査時には広帯域の伸張パルスを発生す
るパルス伸張手段と、 前記伸張パルスの帯域に適合した通過特性を有し、前記
捜索ビーム走査時には狭帯域通過特性を、また前記識別
ビーム走査時には広帯域通過特性を選択するフィルタ
と、 前記フィルタの出力信号に対し位相検波を行う位相検波
手段と、 前記伸張パルスの帯域に適合したサンプリング周波数を
有し、前記捜索ビーム走査時には低いサンプリング周波
数で、また前記識別ビームの走査時には高いサンプリン
グ周波数でA/D変換を行うA/D変換手段と、 前記伸張パルスの伸張特性に適合したパルス圧縮を行う
パルス圧縮手段とを備えたことを特徴とするレーダ装
置。
1. A search beam scan for scanning a search space with a search beam based on a predetermined beam scanning program, and an identification beam scan for scanning a target requiring identification by automatic control or manual control with the identification beam. Beam control means for controlling which one of the beam scanning is performed, pulse expansion means for generating a narrow band expansion pulse during the search beam scanning, and a wide band expansion pulse during the identification beam scanning, and the expansion A filter having a pass characteristic adapted to a pulse band, selecting a narrow band pass characteristic at the time of the search beam scanning and a wide band pass characteristic at the time of the identification beam scanning, and a phase for performing phase detection on the output signal of the filter. A detection means, having a sampling frequency adapted to the band of the stretched pulse, when scanning the search beam An A / D conversion unit that performs A / D conversion at a low sampling frequency and at a high sampling frequency when scanning the identification beam, and a pulse compression unit that performs pulse compression adapted to the extension characteristics of the extension pulse are provided. A radar device characterized by.
【請求項2】 高いサンプリング周波数でA/D変換し
たデジタル信号を時間伸張する信号変換手段と、 前記捜索ビームの走査時には前記A/D変換手段の出力
信号を、また前記識別ビーム走査時には前記信号変換手
段の出力信号を選択する信号選択手段と、 前記信号選択手段において選択された信号に対しパルス
圧縮を行うパルス圧縮手段とを更に備えたことを特徴と
する請求項1記載のレーダ装置。
2. A signal converting means for time-expanding a digital signal A / D converted at a high sampling frequency, an output signal of the A / D converting means when scanning the search beam, and the signal when scanning the identification beam. The radar apparatus according to claim 1, further comprising: a signal selection unit that selects an output signal of the conversion unit; and a pulse compression unit that performs pulse compression on the signal selected by the signal selection unit.
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