JP2909535B1 - パルス圧縮方法及び装置 - Google Patents

パルス圧縮方法及び装置

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JP2909535B1
JP2909535B1 JP10050033A JP5003398A JP2909535B1 JP 2909535 B1 JP2909535 B1 JP 2909535B1 JP 10050033 A JP10050033 A JP 10050033A JP 5003398 A JP5003398 A JP 5003398A JP 2909535 B1 JP2909535 B1 JP 2909535B1
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signal
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正宣 神力
玲司 佐藤
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防衛庁技術研究本部長
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Abstract

【要約】 【課題】 レーダ、ソーナー等の送受信において、送信
パルスのスペクトル帯域幅に依存せず、パルス圧縮後の
パルスを細くして、距離分解能を改善する。 【解決手段】 入力信号とサイドローブ抑圧用に予め用
意された相関信号との相互相関関数を演算する相互相関
演算部11と、該相互相関演算部11の出力についての
自己相関関数を演算する自己相関演算部12とを備えて
いる。前記入力信号と相関信号との相互相関をとると
き、相互相関出力のスペクトル分布は、入力信号のスペ
クトル分布と相関信号のスペクトル分布との積で表せる
から、相関信号は、入力信号のスペクトル分布より広い
ものを選択するとき、相互相関出力のスペクトルは、入
力信号のスペクトルより拡大する。このような相互相関
出力について自己相関関数を求めたとき、入力信号のパ
ルス幅より、より狭いパルス幅に圧縮される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、レーダーやソーナ
ー等において、通常の帯域幅(B)で得られる距離分解
能(約1/B)よりも、より良い距離分解能を得たいと
きに必要なパルス圧縮方法及び装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】パルス圧縮する場合、送信パルスのパル
ス内を位相変調するか、又は周波数変調して送信し、反
射波等を受信した後、受信機又は受信後の信号処理で、
送信変調波との自己相関をとることによって、送信パル
ス幅より細いパルス幅に圧縮し、この結果、レーダーや
ソーナー等の距離分解能を高めている。
【0003】従来のパルス圧縮の変調信号及び圧縮処理
の具体例として、例えば、 R.L.Frank, "Polyphase Cod
e with Good Nonperiodec Correlation Properties",IE
EE Trans. on Information Theory.1963,Jan. に開示さ
れたものがある。この場合、図7に示すように、パルス
信号1の中のサブパルス2の位相を変化させて符号化す
る。このとき、サブパルス2の位相関係は、圧縮後の波
形がパルス形状になるよう最適な位相関係を選択する。
この文献の中で、3相(0,2π/3,−2π/3)の
位相変調を用いたパルス圧縮の1例を以下に示す。
【0004】この場合、変調位相は
【表1】 の通りであり、パルス圧縮処理は、原理的に上記変調信
号の自己相関関数を計算し圧縮している。自己相関関数
は次式で示される関数である。
【数1】 ここで、式(1)の自己相関関数Ψ(K)の絶対値が圧
縮後の波形を示すものである。この計算の具体例とし
て、上記表1に示す信号について行ったものが図8であ
る。また、このときの自己相関関数の絶対値を表したも
のが図9である。この図中、中心のピークが圧縮後パル
ス5の大きさを示しており、その両側に現れている小さ
なピークがサイドローブ6である。この場合、圧縮後パ
ルス5の大きさは9であり、サイドローブ6の大きさは
1である。このときサイドローブ比は、中心のピーク値
に対するサイドローブ値の比で定義され、この場合、1
/9となる。また圧縮比は圧縮前の図7のパルス幅3と
図9の圧縮後パルス幅7の比で定義され、この場合9と
なる。
【0005】このようにパルス圧縮はサイドローブが生
ずるが、サイドローブが大きくなると、小さな目標の反
射波なのか、大きな目標のサイドローブなのか識別でき
なくなるため、サイドローブはできるだけ小さくなるよ
う変調信号を選択する。
【0006】上記の如くパルス圧縮する場合、送信パル
スを変調して送信し、受信時に、送信の変調信号の自己
相関をとりパルス圧縮する。従って、このとき、図7に
示した送信パルス幅3を一つのサブパルス幅τに圧縮さ
せると、送信パルスの周波数スペクトル分布は、近似的
に図10のようになり、送信パルスのエネルギーは、±
1/τのスペクトル幅に集中する。即ち、パルス圧縮に
おいては、送信パルスの持つ帯域幅で、圧縮後のパルス
幅がほぼ決まるのが通常である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って、パルス圧縮に
おいては、送信パルスのスペクトル帯域幅に依存しない
で、圧縮後のパルス幅を細くして、距離分解能を改善で
きないかと言う課題があった。
【0008】本発明は、上記の点に鑑み、送信パルスの
反射波を受信して得られた入力信号の持つ通常の帯域幅
で得られる距離分解能よりも、より良い距離分解能を得
ることを可能にしたパルス圧縮方法及び装置を提供する
ことを目的とする。
【0009】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のパルス圧縮方法は、入力信号とサイドロ
ーブ抑圧用に予め用意され当該入力信号よりもスペクト
ル分布の広い相関信号との相互相関関数を求め、さら
に、この相互相関関数出力について自己相関関数を求め
てパルス圧縮することを特徴としている。
【0011】また、本発明のパルス圧縮装置は、入力信
号とサイドローブ抑圧用に予め用意され当該入力信号よ
りもスペクトル分布の広い相関信号との相互相関関数を
演算する相互相関演算部と、該相互相関演算部の出力に
ついての自己相関関数を演算する自己相関演算部とを備
える構成としている。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係るパルス圧縮方
法及び装置の実施の形態を図面に従って説明する。
【0013】図1は本発明の実施の形態を示すブロック
図であり、11は相互相関演算部、12は自己相関演算
部である。ここで、相互相関演算部11は、送信パルス
の反射波を受信して得た入力信号とサイドローブ抑圧用
に予め用意された相関信号(相関関数)との相互相関関
【数2】 をとるものであり、式(2)の演算を行うことにより、
入力信号のスペクトル帯域幅を拡大している。自己相関
演算部12は、相互相関演算部11の出力である前記相
互相関関数の自己相関関数
【数3】 をとるものであり、式(3)の演算を行うことにより、
パルス圧縮する。ここで、用意する相関信号を選択し、
圧縮後のパルス幅を、入力信号の帯域幅分の1より狭く
し、かつ、パルス圧縮後のサイドローブができるだけ小
さくなるようにパルス圧縮を実行する。
【0014】上記のような、入力信号と相関信号との相
互相関をとるとき、相互相関出力(相互相関演算部11
の出力)のスペクトル分布は
【数4】 の式(4)に示すように、入力信号のスペクトル分布と
相関信号のスペクトル分布との積で表せる。従って、相
関信号は、入力信号のスペクトル分布より広いものを選
択するとき、相互相関出力のスペクトルは、入力信号の
スペクトルより拡大する。このような相互相関出力につ
いて自己相関関数を求めたとき、入力信号のパルス幅よ
り、より狭いパルス幅に圧縮される。このとき、相関信
号の選択は、圧縮後のサイドローブができるだけ小さい
ものを選択する必要がある。
【0015】このような手段により、本発明のパルス圧
縮は、入力信号の持つ通常の周波数帯域幅で得られる距
離分解能よりも、より良い距離分解能を得ることが可能
になる。
【0016】
【実施例】本発明のパルス圧縮は、入力信号の変調形式
に適合した相関信号(相関関数)を選択するため、入力
信号により相関信号の種類は多数存在する。そのうち、
入力信号がパルスで、パルス内が無変調のものと、簡単
な位相変調しているものに対して、圧縮後のサイドロー
ブを小さく、かつ、圧縮後のパルス幅が狭くなるように
選択した相関信号と、この結果得られるパルス圧縮波形
についての例を記述する。
【0017】以下の表2は、入力信号のパルスが無変調
の場合で、後の相関演算のために、パルス内を7つのサ
ブパルスとしたものである。
【表2】 また、以下の表3は前記表2の信号に対して選択した相
関信号の1列である。
【表3】 このとき、表2及び表3について、式(2)の相互相関
関数の演算、さらに式(3)の自己相関関数の演算を
し、この結果得られた自己相関関数χ(L)の絶対値を
示したのが図2である。入力パルスのパルス内が無変調
であるにもかかわらず、図2から明らかなように、圧縮
後のパルス幅は、入力パルス幅のほぼ1/7まで圧縮さ
れている。
【0018】以下の表4は、入力信号がパルス内で、1
80度位相が1度だけ回転した場合で、後の相関演算の
ために、パルス内を7つのサブパルスとしたものであ
る。
【表4】 また、以下の表5は前記表4の信号に対して選択した相
関信号の1列である。
【表5】 このとき、表4及び表5について、式(2)の相互相関
関数の演算、さらに式(3)の自己相関関数の演算を
し、この結果得られた自己相関関数χ(L)の絶対値を
示したのが図3である。図3から明らかなように、圧縮
後のパルス幅は、入力パルス幅のほぼ1/7まで圧縮さ
れている。
【0019】図4乃至図6は、サブパルス幅を1μSと
したとき、各信号のスペクトル分布を示す。図4は表4
で示す入力信号のスペクトル分布を示し、図5は表5で
示す相関信号のスペクトル分布である。また、図6は、
自己相関関数χ(L)のスペクトル分布を示す。図4乃
至図6から明らかなように、圧縮後の周波数スペクトル
帯域幅(例えばピークから規定の数dB低下するまでの
範囲)は、入力の持つ帯域幅の数倍になっていることが
判る。
【0020】以上本発明の実施の形態及び実施例につい
て説明してきたが、本発明はこれに限定されることなく
請求項の記載の範囲内において各種の変形、変更が可能
なことは当業者には自明であろう。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るパル
ス圧縮方法及び装置によれば、入力信号の持つ通常の帯
域幅で得られる距離分解能よりも、より良い距離分解能
を得ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るパルス圧縮方法及び装置の実施の
形態を示すブロック図である。
【図2】本発明の実施例におけるパルス圧縮後の波形
(入力パルスのパルス内変調が表2で相関信号が表3の
場合)を示す波形図である。
【図3】本発明の実施例におけるパルス圧縮後の波形
(入力パルスのパルス内変調が表4で相関信号が表5の
場合)を示す波形図である。
【図4】表4に示す入力信号のスペクトル分布を示す波
形図である。
【図5】表5に示す相関信号のスペクトル分布を示す波
形図である。
【図6】図3で示す波形のスペクトル分布を示す波形図
である。
【図7】従来のパルス圧縮の送信パルスにおけるパルス
とサブパルスの関係を示す説明図である。
【図8】自己相関関数の代表的な計算方法を示す説明図
である。
【図9】従来のパルス圧縮信号の自己相関関数の絶対値
を表す波形図である。
【図10】従来のパルス圧縮のための送信信号のスペク
トル分布を示す波形図である。
【符号の説明】
1 パルス信号 2 サブパルス 3 パルス幅 5 圧縮後パルス 6 サイドローブ 7 圧縮後パルス幅 11 相互相関演算部 12 自己相関演算部
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平6−102347(JP,A) 佐藤玲司、神力正宣,“新しい多相パ ルス圧縮符号系列とその特性”,電子情 報通信学会論文誌 B−2,社団法人電 子情報通信学会,平成9年9月,VO L.J80−B−2,NO.8,pp. 722−729 Branislav M.Popov ic,”Efficient Matc hed Filter for the Generalized Chirp −Like Polyphase Se quences”,IEEE Tran s Aerosp Electron Syst(米国),IEEE,1994,V ol.30,No.3,pp.769−777 Frank E.Kretschme r,Jr.Karl Gerlac h,”Low Sidelobe Ra dar Waveforms Deri ved From Orthogona l Matrices”,IEEE T rans Aerosp Electr on Syst(米国),IEEE, 1991,Vol.27,No.1,pp.92 −102 M.P.Sulzer,R.F.Wo odman,”Quasi−compl ementary codes:A n ew technique for M ST radar soundin g”,Radio Sci(米国),t he American Geophy sical Union,1984,Vo l.19,No.1,pp.337−344 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力信号とサイドローブ抑圧用に予め
    用意され当該入力信号よりもスペクトル分布の広い相関
    信号との相互相関関数を求め、さらに、この相互相関関
    数出力について自己相関関数を求めてパルス圧縮するこ
    とを特徴とするパルス圧縮方法。
  2. 【請求項2】 入力信号とサイドローブ抑圧用に予め用
    意され当該入力信号よりもスペクトル分布の広い相関信
    号との相互相関関数を演算する相互相関演算部と、該相
    互相関演算部の出力についての自己相関関数を演算する
    自己相関演算部とを備えることを特徴とするパルス圧縮
    装置。
JP10050033A 1998-02-17 1998-02-17 パルス圧縮方法及び装置 Expired - Lifetime JP2909535B1 (ja)

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JP3967882B2 (ja) * 2001-02-08 2007-08-29 株式会社日立メディコ 超音波診断装置
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Branislav M.Popovic,"Efficient Matched Filter for the Generalized Chirp−Like Polyphase Sequences",IEEE Trans Aerosp Electron Syst(米国),IEEE,1994,Vol.30,No.3,pp.769−777
Frank E.Kretschmer,Jr.Karl Gerlach,"Low Sidelobe Radar Waveforms Derived From Orthogonal Matrices",IEEE Trans Aerosp Electron Syst(米国),IEEE,1991,Vol.27,No.1,pp.92−102
M.P.Sulzer,R.F.Woodman,"Quasi−complementary codes:A new technique for MST radar sounding",Radio Sci(米国),the American Geophysical Union,1984,Vol.19,No.1,pp.337−344
佐藤玲司、神力正宣,"新しい多相パルス圧縮符号系列とその特性",電子情報通信学会論文誌 B−2,社団法人電子情報通信学会,平成9年9月,VOL.J80−B−2,NO.8,pp.722−729

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