JP2934545B2 - レーダ装置 - Google Patents

レーダ装置

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JP2934545B2
JP2934545B2 JP3334747A JP33474791A JP2934545B2 JP 2934545 B2 JP2934545 B2 JP 2934545B2 JP 3334747 A JP3334747 A JP 3334747A JP 33474791 A JP33474791 A JP 33474791A JP 2934545 B2 JP2934545 B2 JP 2934545B2
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倫一 濱田
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明はレーダ装置に関し、特
に、レーダ装置の偽像除去装置(SLC)に関するもの
である。
【0002】
【従来技術】レーダ装置のアンテナのメインローブ及び
サイドローブの定義は指向性アンテナの技術分野におい
ては従来よりよく知られているのでその一般的な説明は
省略する。またメインローブから180°方向にあるサ
イドローブを特にバックローブと呼ぶこともあるが、バ
ックローブはサイドローブの定義に含まれるので、この
明細書でサイドローブというときはバックローブを含む
ものとする。
【0003】レーダアンテナにサイドローブがあるとサ
イドローブ方向の目標から反射されたエコーがあたかも
メインローブ方向から到来したエコーであるかのように
検出されて誤検出となる。この誤検出を防止するための
装置が偽像除去装置(SLC)である。
【0004】図2は従来の偽像除去装置を示すブロック
図であり、上記において主アンテナAmは指向性アンテ
ナであり、副アンテナAsは無指向性アンテナである。
図3は図2に示した主アンテナAmと副アンテナAsの
指向特性図である。
【0005】主アンテナAmはメインローブl0 とサイ
ドローブl1 を持っており、サイドローブ方向の物標J
はサイドローブl1 により受信されているが、メインロ
ーブl0 が物標Sの方向D0 を向いているとき受信され
るエコーはすべて方向D0 から到来したエコーとして処
理されるので、サイドローブl1 により物標Jを誤検出
する結果になる。
【0006】図2の回路の構成では物標Sに対しては受
信機105の出力レベルが受信機106の出力レベルよ
り大きくなり、比較回路107からは論理「0」の信号
が出力され、ゲート回路113はオン状態になって受信
機105の出力がレーダ装置の受信出力として出力され
る。これに対して物標Jでは受信機106の出力レベル
が受信機105の出力レベルより大きくなり比較回路1
07からは論理「1」の信号が出力され、ゲート回路1
13はオフ状態になって受信機105の出力を阻止して
サイドローブによる誤検出を防止するようになってい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記偽像を除去する為
には、副アンテナAsは主アンテナAmの走査範囲内に
於いて指向性を有しないことが必要である。
【0008】船舶用レーダの場合、主アンテナAmの走
査範囲は水平面内にて360°であるので、これに応用
する場合には副アンテナAsとして水平面内にて無指向
性のアンテナが必要である。ところが、一般にアンテナ
に無指向性を備えさせるのは困難であり(3次元空間に
て完全無指向性のアンテナは存在しない。)、特に、船
舶用レーダに用いられる円偏波、水平偏波に於いて水平
面内無指向性のアンテナを得るのは非常に困難である。
【0009】上記問題を解決する手法として、一般にレ
ーダアンテナのバックローブはサイドローブに比べて小
さいことを利用して、副アンテナAsに主アンテナAm
のサイドローブを充分にカバー出来るビーム幅(100
°以上)の単方向性アンテナを用いこれを主アンテナA
mと同期させて回転させる方式があるが、アンテナ回転
機構が2系統必要であり、両アンテナを同期回転させな
ければならないので、制御が複雑になる欠点がある。
【0010】更に、2つのアンテナが干渉しないように
広い設置場所が必要である欠点もある。更に、これら問
題を軽減する為に、主アンテナと副アンテナを同一軸上
に回転させる構成とすることが考えられるが、この構成
ではアンテナと受信器を接続するロータリージョイント
(回転中継器)が複雑な構造となってしまう。
【0011】また、上記2つのいずれの構成において
も、主アンテナ用の受信器と、副アンテナ用の受信器を
必要とする。この発明は上記従来の事情に鑑みて提案さ
れたものであって、アンテナ回転機構を1つにすること
ができるとともに、主アンテナからの信号と副アンテナ
からの信号を同一系統の処理回路で処理できるレーダ装
置のSLC(サイドローブキャンセラ)を提供すること
を目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】この発明は上記目的を達
成するために以下の手段を採用している。すなわち、主
アンテナAmの近傍に副アンテナAsを配置して、主ア
ンテナAmにより受信されたメイン信号Smに対応する
検波信号から、副アンテナAsにより受信されたサブ信
号Ssに対応する検波信号を減算することによって、メ
イン信号Smに含まれる偽像信号を除去するレーダ装置
において、上記副アンテナAsで受信したサブ信号Ss
をシフト用局部発振器22からのシフト用局部発振信号
Soと混合して、所定の周波数だけシフトした混合波の
LSB(下側帯波)あるいはUSB(上側帯波)のいず
れかをシフト信号Stとして抽出する周波数シフト手段
200と、上記主アンテナAmで受信されたメイン信号
Smと上記シフト信号Stとを結合させる方向性結合器
30と、上記結合された2つの信号Sm, Stに局部発
振器41からの局部発振信号Slを混合させることによ
って両信号をメイン信号Smに対応する中間周波信号I
Smと、サブ信号Ssに対応する中間周波信号ISsを
分離抽出できる中間周波処理手段400と、上記2つの
中間周波信号ISmとISsとをそれぞれ検波する検波
回路50m,50sとを備えたものである。
【0013】
【作用】上記構成によると、副アンテナAsにより受信
されるサブ信号Ssに対して、周波数シフト手段200
で所定の周波数の信号が混合されるので、得られる信号
(シフト信号St)は主アンテナAmにより受信された
メイン信号Smの周波数f1 よりも(もちろんサブ信号
Ssの周波数f1 に対しても)所定の周波数をシフトさ
れたことになる。従って、メイン信号Smと上記シフト
信号Stとを結合して同一ラインで伝送しても、分離可
能である。
【0014】すなわち、上記2つのメイン信号Smとシ
フト信号Stを中間周波処理手段400に入力し、該メ
イン信号Smとシフト信号に対して、それぞれ所定の周
波数の信号を混合することによって、中間周波信号IS
m、ISsを分離して得ることになる。
【0015】従って、この後は従来と同様、上記中間周
波信号ISmと中間周波信号ISsをそれぞれ検波して
差をとることによって、サイドローブによる偽像をメイ
ン信号Smから除去することが可能となる。
【0016】
【実施例】図1は本発明の一実施例を示す概念図であ
る。送信部10よりの出力は送受切換器11を介してロ
ータリージョイント12で回転する構成の導波管により
主アンテナAmに導かれる。
【0017】主アンテナAmより出力される電波は物標
があったとき、該物標で反射して主アンテナAmに入射
し、送受切換器11まで上記経路を逆進する。送受切換
器11はこのとき「受信」状態となり、受信信号(周波
数f1 )〔以下メイン信号Smという〕はリミッタ13
を介してLNA(ローノイズアンプ)31に導かれる。
【0018】一方、上記主アンテナAmと同一の回転軸
上に、主アンテナAmと同一方向に例えば、マイクロス
トリップパッチアンテナ等の単一指向性の副アンテナA
sが備えられており、その受信信号(周波数f1 )〔以
下サブ信号Ssという〕は以下に説明する周波数シフト
手段200としてのイメージリジェクションミキサ20
1に入力されて、該サブ信号Ssに対して所定の周波数
シフトしたシフト信号Stを得る。すなわち、上記サブ
信号SsはLNA21で増幅されて、シフト用局部発振
器22より発振される、中間周波信号(周波数f0
(後に説明する)の2倍の周波数2f0 であるシフト用
局部発振信号Soと混合され、周波数がf 2 =f1 ±2
0 なる上側帯波(USB)と下側帯波(LSB)を得
る。この中のいずれか一方の側帯波(上記図1の場合上
側帯波)が上記シフト信号Stとしてアイソレータ23
を介して方向性結合器30で、上記主アンテナAmより
のメイン信号Smと結合される。
【0019】この方向性結合器30は副アンテナAsよ
りのサブ信号Ssが主アンテナAmから送出されないよ
うにするものであり、また、上記アイソレータ23は送
信部10よりの送信波が上記イメージリジェクションミ
キサ201に流れ込まないようにするものである。
【0020】このようにして、メイン信号Smとそれに
結合されたシフト信号StはLNA31で増幅され、中
間周波処理手段400としてのイメージリジェクション
ミキサ401では、上記メイン信号Smの周波数f1
シフト信号Stの周波数f2 (=f1 ±2f0 )の中間
の周波数f1 ±f0 =(f1 +f2 )/2の局部発振信
号Slが、局部発振器41より入力されて、上記2つの
信号(メイン信号Sm、シフト信号St)と混合され
る。ここで、中間周波処理手段400内では、後に説明
するようにメイン信号Smとシフト信号Stは、上記局
部信号Slの下側帯波(LSB)と上側帯波(USB)
の関係になり、結果として周波数f0 のメイン信号Sm
に対応する中間周波信号ISmとサブ信号Ssに対応す
る中間周波信号ISsを分離して抽出することができ
る。
【0021】従って、この2つの中間周波信号ISm、
ISsをそれぞれ検波回路50m、50sで検波するこ
とによってそれぞれメイン信号Smとサブ信号Ssに対
する検波信号を得ることができる。この2つの検波信号
のゲインを調整し、差動アンプ51に入力することによ
って、メイン信号Smのサイドローブによる偽像成分が
除去されることになる。
【0022】通常、レーダ装置に使用される発射信号の
周波数は、GHz帯であるのに対して、中間周波信号と
して用いられる周波数(あるいは上記周波数シフト手段
200でシフトされる周波数)は100MHz以下であ
る。
【0023】上記周波数シフト手段200及び中間周波
処理手段400にイメージリジェクションミキサ20
1、401を用いるとともに、上記実施例に示すような
周波数構成を用いると、上記のように大きな周波数差を
一段の周波数変換器で処理することができ、周波数変換
時に生じるイメージ混信等を抑圧する上で有効であるば
かりでなく、近接する周波数の2つの信号でも確実に分
離抽出でき、更に構成が簡単となり部品点数が減少し、
生産上及びコスト上において、すぐれた効果を発揮する
ことになる。
【0024】しかしながら、上記周波数シフト手段20
0はサブ信号Ssの周波数を所定の値だけシフトできれ
ばよくイメージリジェクションミキサ201以外の手
段、例えば、サブ信号Ssに対してシフト用局部発振信
号Soを混合する混合器と、該混合器の出力より上側帯
波(下側帯波)を抽出するフィルタを用いる構成も採用
可能となる。
【0025】同様に、中間周波処理手段400としても
方向性結合器30で結合される2つの信号Sm,Stに
対して局部発振信号Slを混合して、該2つの信号S
m,Stに対応する中間周波信号をそれぞれ区別して得
られる回路であればよく、イメージリジェクションミキ
サ401に限るものではない。例えば、2つの信号S
m,Stに対してそれぞれ局部発振信号Slを混合する
混合器と、該混合器の出力より中間周波信号を抽出する
フィルタを用いる構成も採用可能となる。
【0026】この場合の周波数構成は、使用するフィル
タの周波数分離能力に応じた周波数構成を選択すること
が必要で、本実施例に示す周波数関係に限るものではな
い。尚、上記図1に示した実施例では周波数シフト手段
200より、サブ信号Ssとシフト信号Stの混合波の
上側帯波を抽出しているが、ここで混合波の下側帯波
(f1 −2f0 )を抽出し、次段の中間周波処理手段4
00では、メイン信号Smに対応する上側帯波と、サブ
信号Ssに対応する下側帯波を抽出する構成とすること
もできる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したようにこの発明は、周波数
シフト手段で副アンテナから得られる信号の周波数を主
アンテナより得られる信号の周波数より所定の周波数シ
フトしているので、両信号を結合して後段に伝送して
も、後段では両者を電気的に区別して扱うことが可能と
なるので、主アンテナと副アンテナを1つのロータリー
ジョイントによると同一回転軸上におくことが可能とな
る。これによって、副アンテナには比較的実現しやす
い、例えばマイクロストリップパッチアンテナ等の単方
向性のアンテナを用いることが可能になる。そして、主
アンテナと副アンテナが同時に最小空間で回転可能とな
り、ロータリージョイント等の機構も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す概念図である。
【図2】従来の偽像除去装置を示すブロック図である。
【図3】主アンテナと副アンテナの指向特性図である。
【符号の説明】
Am 主アンテナ As 副アンテナ ISm,ISs 中間周波信号 S0 シフト用局部発振信号 Sl 局部発振信号 Sm メイン信号 Ss サブ信号 St シフト信号 22 シフト用局部発振器 30 方向性結合器 41 局部発振器 50m,50s 検波回路 200 周波数シフト手段 400 中間周波処理手段

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 主アンテナ(Am)の近傍に副アンテナ(As)
    を配置して、主アンテナ(Am)により受信されたメイン信
    号(Sm)に対応する検波信号から、副アンテナ(As)により
    受信されたサブ信号(Ss)に対応する検波信号を減算する
    ことによって、メイン信号(Sm)に含まれる偽像信号を除
    去するレーダ装置において、 上記副アンテナ(As)で受信したサブ信号(Ss)をシフト用
    局部発振器(22)からのシフト用局部発振信号(S0)と混合
    して、所定の周波数だけシフトした混合波のLSB(下
    側帯波)あるいはUSB(上側帯波)のいずれかをシフ
    ト信号(St)として抽出する周波数シフト手段(200)と、 上記主アンテナ(Am)で受信されたメイン信号(Sm)と上記
    シフト信号(St)とを結合させる方向性結合器(30)と、 上記結合された2つの信号(Sm), (St)に局部発振器(41)
    からの局部発振信号(Sl)を混合させることによって両信
    号をメイン信号(Sm)に対応する中間周波信号(ISm)と、
    サブ信号(Ss)に対応する中間周波信号(ISs)を分離抽出
    できる中間周波処理手段(400) と、 上記2つの中間周波信号(ISm)と(ISs)とをそれぞれ検波
    する検波回路(50m),(50s)とを備えたことを特徴とする
    レーダ装置。
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