JP2828802B2 - レーダ装置 - Google Patents

レーダ装置

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JP2828802B2
JP2828802B2 JP3209239A JP20923991A JP2828802B2 JP 2828802 B2 JP2828802 B2 JP 2828802B2 JP 3209239 A JP3209239 A JP 3209239A JP 20923991 A JP20923991 A JP 20923991A JP 2828802 B2 JP2828802 B2 JP 2828802B2
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main lobe
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video signal
frequency
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春任 廣澤
満 市川
富美夫 伊藤
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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、飛翔体等の目標物を
捕捉,追尾して、目標物の角度および距離等を計測する
レーダ装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図2は従来のレーダ装置を示すブロック
図であり、図において、1はビームを目標物方向にむけ
て電波を送受信するアンテナ、2は送受切換器、3は送
信機、4は受信機、5は距離誤差検出器、6は距離カウ
ンタ制御回路、7は距離ゲート発生器、8は角度誤差検
出器、9はアンテナ駆動制御回路、10は距離計測部、
11は追尾受信部である。
【0003】次に動作について説明する。例えば、周波
数変調方式のパルス圧縮では、距離ゲート発生器7より
出力されるタイミングパルスをもとに、直線FMで周波
数変調した伸長パルス(チャープパルス)を送信機3よ
り送受切換器2を経由してアンテナ1に送り、電波を空
間に放射する。アンテナ1はアンテナ駆動制御回路9に
より、そのビーム軸方向が目標物を指向するように駆動
される。目標物に当たって反射した電波は、再びアンテ
ナ1で受信され、送受切換器2を経由して受信機4に供
給される。ここで受信信号は、低雑音増幅,中間周波数
変換,フィルタリング,パルス圧縮および検波が行われ
て、距離計測用のビデオ信号を得る。パルス圧縮は、遅
延時間が周波数に対応して変化する分散型遅延線(DD
L)により行う。
【0004】なお、アンテナ1でモノパルス方式により
検出された角度誤差信号は、角度誤差検出器8によりビ
ーム軸方向と目標物方向の角度誤差に比例した両極性の
直流誤差電圧として検出される。アンテナ1はアンテナ
駆動制御回路9により、上記誤差電圧が0となるように
駆動され、その指向角度は計測すべき目標物角度と一致
する。
【0005】また、受信機4で検出されたビデオ信号
は、距離誤差検出器5に供給され、スプリットゲート方
式によるディスクリミネータで両極性の直流距離誤差電
圧として検出される。この検出動作を図3に示す。受信
ビデオを2つのゲート(EARLYゲート,LATEゲ
ート)で分割し、前後のビデオ信号を差動増幅して積分
し、距離誤差電圧を得る。そして、距離カウンタ制御回
路6に距離誤差電圧が供給され、誤差電圧が0となるよ
うに距離カウンタを駆動し、このカウンタ値は計測すべ
き目標物距離と一致する。この計測において、必要なタ
イミング信号は距離ゲート発生器7より供給される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】従来のレーダ装置は以
上のように構成されているので、目標物の移動によるド
ップラ周波数偏移があると、受信機内でのパルス圧縮に
おいて、入力信号周波数が変化するため、受信パルスの
一部しか圧縮されなくなり、パルス幅が広がると同時に
パルス振幅も減少してS/Nが劣化し、さらにレンジサ
イドローブレベルも増加するなどの問題点があった。こ
こで、ドップラ周波数偏移がない場合と、ある場合の圧
縮後パルス波形を図4と図5に示す。また、レンジサイ
ドローブが存在すると、スプリットゲート方式による距
離誤差検出器では、メインローブ以外でも誤差電圧が0
となる擬似ロックオンが発生するなどの問題点があっ
た。
【0007】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、ドップラ周波数偏移があっても
正常なパルス圧縮ができるとともに、レンジサイドロー
ブが発生してもメインローブにロックオンして距離追尾
ができるレーダ装置を得ることを目的とする。
【0008】
【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、目標物を追尾し、その角度と距離等をパルス圧縮
方式により計測するレーダ装置において、目標物からの
反射波の受信ビデオ信号の検出を行い、後述する距離計
測部から供給される距離変化率に基づいて局部発振周波
数が変化することによって受信ビデオ信号の周波数に対
自動周波数制御をかけることができる追尾受信部と、
該追尾受信部の受信ビデオ信号のメインローブを検出す
るメインローブ検出器と、該メインローブ検出器により
検出された上記受信ビデオ信号のメインローブに基づき
目標物までの距離および距離変化率を計測する距離計測
部と、上記追尾受信部による受信ビデオ信号の検出結果
を受けて上記距離計測部により計測された目標物までの
距離の誤差検出を行う距離誤差検出器と、上記追尾受信
部において使用する局部発振信号を発振し上記距離計測
部により検出された距離変化率に基づいて当該局部発振
信号の周波数を変化できる局部発振器とを備えるように
したものである。
【0009】
【作用】この発明においては、上述のように構成したこ
とにより、AFCフィードバックループ、パルス圧縮
用DDL入力でのドップラ効果による周波数偏移量を吸
収するように働く。また、メインローブ検出器、パル
スのトータルパワーをスレッシュホルド値と比較するこ
とによりメインローブを検出するので、サイドローブへ
の擬似ロックオンが防止できる。
【0010】
【実施例】以下、この発明の実施例を図について説明す
る。図1はこの発明の一実施例によるレーダ装置を示す
ブロック図であり、図2と同一符号は同一または相当部
分を示し、12は高周波受信信号を増幅する低雑音増幅
器、13は受信信号を中間周波数に変換する周波数変換
器、14は自動利得制御機能を有する中間周波増幅器、
15は直線FM変調されたチャープパルスを短パルスに
圧縮するパルス圧縮器、16は圧縮パルスを検波するビ
デオ検波器、17は外部からの信号により発振周波数を
変化できる局部発振器、18はビデオ信号にゲートをか
けて積分し、レンジビデオのメインローブを検出するメ
インローブ検出器、19は距離計測を行う距離カウンタ
制御回路、20は距離データ出力から距離変化率を求め
る距離変化率検出回路、21は距離計測部、22は追尾
受信部である。
【0011】目標物とレーダの間で相対運動がある場
合、目標物のレーダ半径方向相対速度をVr とすると、
反射波がうけるドップラ効果による周波数偏移fd は下
式にて与えられる。
【0012】fd =2Vr ・f/C …
(1)
【0013】ここで、Cは光速、fはレーダ送信周波数
である。
【0014】パルス圧縮を行う場合は、送信パルスに周
波数変調をかけて放射するため、反射波はこの周波数変
調と上記のドップラ周波数偏移を受ける。受信系のパル
ス圧縮器15は、送信パルスの周波数変調に応じた遅延
特性をもっているため、受信機のみのAFCなどでドッ
プラ周波数偏移を補償することはできない。そこで、距
離カウンタ制御回路19の出力から距離変化率検出回路
20によりVr を検出し、(1) 式によってfd を算出
し、この分だけ周波数変換器13の局部発振器17の発
振周波数を変化させるというAFCループを構成するこ
とにより、パルス圧縮器15の入力パルスはドップラ周
波数偏移による影響を受けず、送信パルスの周波数変調
をそのまま再現するため正常なパルス圧縮を行うことが
できる。
【0015】ドップラ周波数偏移を受けた状態での圧縮
後パルス波形は、例えば図5に示すように波形歪みを起
こすが、ドップラ周波数偏移が376KHzの場合、メ
インローブはサイドローブより18dB高く検出できる
ため、距離計測部2での距離計測において、精度は劣
化するが計測は可能である。距離カウンタ制御回路19
では、カウンタ値が計測距離を示すため、このカウンタ
値の変化率を求めると、目標物のレーダ半径方向相対速
度Vr となる。このようにして得たVr から算出される
d を局部発振器17に供給すると、圧縮後パルス波形
は図4に示すように正常な波形となり、距離計測精度が
高まる。
【0016】ところでパルス圧縮においては、受信ビデ
オ信号にレンジサイドローブが発生し、これが存在する
と図6に示すようなスプリットゲート方式の高精度距離
計測では、メインローブ以外のところでも距離誤差が0
になる擬似ロックが発生する可能性があるため、図7に
示すようにメインローブ検出器18によりビデオ信号を
同相増幅し、それを積分して基準レベルと比較すること
によりメインローブ検出を行って、擬似ロックの防止を
計っている。
【0017】なお、メインローブ検出においてシステム
の特性上、レンジサイドローブが十分低い場合には、受
信ビデオ信号レベルを直接メインローブ検出スレッショ
ルドレベルと比較してメインローブを検出することも可
能である。
【0018】また、上記実施例では、目標のレーダ半径
方向相対速度Vr を検出するのに距離変化率検出回路2
0を付加し、距離カウンタ出力値の変化率を求める方法
で示したが、距離追尾を行うのに、図8に示すように、
トラッキングサーボ型の閉ループ構成とし、距離変化率
をループ内の信号から直接得ることも可能である。
【0019】図8はこの発明の他の実施例によるレーダ
装置を示すブロック図であり、図1と同一符号は同一ま
たは相当部分を示し、23はサーボ増幅回路、24は電
圧制御発振器(VCO)、25は距離カウンタ、26は
距離ゲート制御回路である。次に動作について説明す
る。サーボ増幅回路23は距離誤差検出器5の誤差信号
を制御増幅し、電圧制御発振器(VCO)24を駆動す
る。電圧制御発振器(VCO)24の出力パルスは、距
離カウンタ25を駆動し、距離データを出力する。距離
カウンタ25の出力は距離ゲート制御回路26に供給さ
れ、距離誤差検出器5の距離ゲート位置を制御し、距離
誤差を0とする。ここで、サーボ増幅回路23に積分補
償、例えば伝達関数
【0020】
【数1】 (ここで、A,B,Cは定数である。)
【0021】を用いると、電圧制御発振器(VCO)2
4および距離カウンタ25にて、さらに信号が積分され
るため、この閉ループは、いわゆる2型サーボ系とな
り、目標の動きについて、定常速度偏差が0となる。従
って、電圧制御発振器(VCO)24を駆動する、この
サーボ増幅回路23の出力は目標の速度に一致し、距離
変化率を表すことになるので、本信号を用いてAFCを
かけることができる。
【0022】
【発明の効果】以上のように、この発明に係るレーダ装
置によれば目標物を追尾し、その角度と距離等をパル
ス圧縮方式により計測するレーダ装置において、目標物
からの反射波の受信ビデオ信号の検出を行い、後述する
距離計測部から供給される距離変化率に基づいて局部発
振周波数が変化することによって受信ビデオ信号の周波
数に対し自動周波数制御をかけることができる追尾受信
部と、該追尾受信部の受信ビデオ信号のメインローブを
検出するメインローブ検出器と、該メインローブ検出
により検出された上記受信ビデオ信号のメインローブに
基づき目標物までの距離および距離変化率を計測する距
離計測部と、上記追尾受信部による受信ビデオ信号の検
出結果を受けて上記距離計測部により計測された目標物
までの距離の誤差検出を行う距離誤差検出器と、上記追
尾受信部において使用する局部発振信号を発振し上記距
離計測部により検出された距離変化率に基づいて当該局
部発振信号の周波数を変化できる局部発振器とを備える
ようにしたので、ドップラ周波数偏移があっても正常な
パルス圧縮ができるとともに、レンジサイドローブが発
生してもメインローブにロックオンして距離追尾ができ
るレーダ装置が安価にかつ高精度に実現できる効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例によるレーダ装置を示すブ
ロック図である。
【図2】従来のレーダ装置を示すブロック図である。
【図3】距離誤差検出器検出動作を示す図である。
【図4】ドップラ周波数偏移がない場合のパルス圧縮後
の波形を示す図である。
【図5】ドップラ周波数偏移がある場合のパルス圧縮後
の波形を示す図である。
【図6】レンジサイドローブが存在する時の距離誤差検
出動作を示す図である。
【図7】レンジサイドローブが存在する時の距離誤差検
出/メインローブ検出動作を示す図である。
【図8】この発明の他の実施例によるレーダ装置を示す
ブロック図である。
【符号の説明】
1 アンテナ 2 送受切換器 3 送信機 5 距離誤差検出器 7 距離ゲート発生器 8 角度誤差検出器 9 アンテナ駆動制御回路 12 低雑音増幅器 13 周波数変換器 14 中間周波増幅器 15 パルス圧縮器 16 ビデオ検波器 17 局部発振器 18 メインローブ検出器 19 距離カウンタ制御回路 20 距離変化率検出回路 21 距離計測部 22 追尾受信部 23 サーボ増幅回路 24 電圧制御発振器(VCO) 25 距離カウンタ 26 距離ゲート制御回路
フロントページの続き (72)発明者 市川 満 神奈川県茅ヶ崎市常盤町8−6 (72)発明者 伊藤 富美夫 兵庫県尼崎市塚口本町8丁目1番1号 三菱電機株式会社 通信機製作所内 (56)参考文献 特開 平4−357485(JP,A) 特開 平4−188089(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 13/28 G01S 7/40 G01S 13/66 - 13/72

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 目標物を追尾し、その角度と距離等をパ
    ルス圧縮方式により計測するレーダ装置において、目標物からの反射波の受信ビデオ信号の検出を行い、
    離変化率に基づいて上記受信ビデオ信号の周波数に対し
    自動周波数制御をかけることができる追尾受信部と、 該追尾受信部で検出された受信ビデオ信号のメインロー
    ブを検出するメインローブ検出器と 該メインローブ検出器により検出された上記受信ビデオ
    信号のメインローブに基づき目標物までの距離および上
    記距離変化率を計測する距離計測部と、 上記追尾受信部による受信ビデオ信号の検出結果を受け
    て上記距離計測部により計測された目標物までの距離の
    誤差検出を行う距離誤差検出器と、 上記追尾受信部において使用する局部発振信号を発振し
    上記距離計測部により検出された距離変化率に基づいて
    当該局部発振信号の周波数を変化できる局部発振器と
    えたことを特徴とするレーダ装置。
JP3209239A 1991-08-21 1991-08-21 レーダ装置 Expired - Lifetime JP2828802B2 (ja)

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JP3600499B2 (ja) * 2000-03-17 2004-12-15 三菱電機株式会社 Fmパルスドップラーレーダー装置
JP2011112494A (ja) * 2009-11-26 2011-06-09 Nec Corp 自動追尾レーダ装置および自動追尾方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2642803B2 (ja) * 1990-08-30 1997-08-20 三菱電機株式会社 パルス・ドップラーレーダ装置

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