JP3048258B2 - Pulse radar and its components - Google Patents

Pulse radar and its components

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JP3048258B2
JP3048258B2 JP3160675A JP16067591A JP3048258B2 JP 3048258 B2 JP3048258 B2 JP 3048258B2 JP 3160675 A JP3160675 A JP 3160675A JP 16067591 A JP16067591 A JP 16067591A JP 3048258 B2 JP3048258 B2 JP 3048258B2
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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、誘導ミサイルに使用さ
れるレーダ目標追随装置に関し、特にかかる装置の大き
さを減少し、コストを引下げ、性能を改善するため光学
的手法を使用できる周波数で作動する能動目標追随装置
に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to radar target tracking devices for use in guided missiles, and more particularly to frequencies at which optical techniques can be used to reduce the size of such devices, reduce costs, and improve performance. An active target tracking device that operates.

【0002】[0002]

【従来の技術】終期誘導される小型爆弾(submun
itions)を用いる対装甲兵器システムは、高い地
表クラッタ背景中の目標を自動的に追随し、識別して攻
撃するように開発されてきた。全天候性を提供するた
め、このような小型爆弾は一般にミリ波レーダ目標追随
装置を用い、必要な目標識別度を達成するため、ミリ波
目標追随装置は、比較的複雑なレーダ・システム、例え
ば合成開口レーダ・システムあるいは偏光レーダ・シス
テムを使用しなければならない。しかし、このようなタ
イプのレーダはいずれも構造が比較的複雑となる。この
ようなレーダ・システムの複雑さは、例えば94GHz
の動作周波数において従来の導波管寸法が約1.27乃
至2.54mm(0.050乃至0.100インチ)程度
であり、多くの厳格な組立てにおいて約0.025mm
(0.001インチ)以上の公差が要求される。このよ
うなミリ波ハードウエアを最近のロボット技術を用いて
やや低いコストで製造することは可能であるが、このよ
うな厳格な公差のハードウエアの同調および試験に関連
する経費はあまりにも高いものとなる。
2. Description of the Related Art A terminally guided small bomb (submun)
Anti-armored weapons systems using pits have been developed to automatically follow, identify and attack targets in high ground clutter backgrounds. In order to provide all weather, such small bombs generally use millimeter wave radar target trackers, and to achieve the required target discrimination, millimeter wave target trackers can be used with relatively complex radar systems, e.g., synthetic radar systems. An aperture radar system or a polarization radar system must be used. However, the structure of each of these types of radars is relatively complicated. The complexity of such radar systems is, for example, 94 GHz
At operating frequencies, conventional waveguide dimensions are on the order of about 0.050 to 0.100 inch, and in many rigorous assemblies about 0.025 mm.
(0.001 inch) or more is required. While it is possible to produce such millimeter-wave hardware at a somewhat lower cost using modern robotics, the costs associated with tuning and testing such tight tolerance hardware are too high. Becomes

【0003】能動ミリ波目標追随装置を従来の小型爆弾
に組込んで調整する場合の諸問題は、導波管要素を用い
モノパルス追跡能力を持たない偏光式あるいは2重偏波
式モノパルス目標追随装置が、送信機から出て受信機へ
戻る種々の信号の経路選択および2重通信を制御するた
めには20を越える異なる導波管要素を必要とし得るこ
とが認識される時理解されよう。もしモノパルス追跡能
力が要求されるならば、振幅および位相の双方において
相互にトラッキングするために上記の全ての導波管要素
が必要とされることになろう。94GHzの動作周波数
においては、導波管組立体において1インチ(約25.
4mm)の千分の一が各々約2°の位相と等価になる。従
って、種々のチャンネル間で必要となる位相および振幅
のトラッキングを行うことは非常に困難であることが理
解されねばならない。
[0003] Problems associated with incorporating and adjusting an active millimeter-wave target tracker into a conventional small bomb include a polarization or dual-polarization monopulse target tracker using a waveguide element and having no monopulse tracking capability. It will be appreciated that may require more than 20 different waveguide elements to control the routing and duplexing of the various signals exiting the transmitter and returning to the receiver. If monopulse tracking capability is required, all of the above waveguide elements would be required to track each other in both amplitude and phase. At an operating frequency of 94 GHz, one inch (about 25.
One thousandth of each 4 mm) is equivalent to about 2 ° of phase. Therefore, it must be understood that the required phase and amplitude tracking between the various channels is very difficult.

【0004】導波管装置を用いる能動ミリ波レーダ目標
追随装置に固有の別の問題は、送信機と受信機間に充分
な分離を提供することである。この問題は、高度の分離
を行う導波管スイッチおよびサーキュレータが94GH
zの動作周波数では一般に得られないという事実により
更に厳しくなる。その結果、必要な分離を実現するため
にはレーダのパルス間周期において送信機を遮断するこ
とが一般に要求される。しかし、このような試みは、本
願と同じ譲受人に譲渡された1982年3月3日出願の
係属中の米国特許出願第356,696号に記載された
如き複雑な位相ロック制御ループを使用して、パルス送
信期間中送信機の位相が適正に制御されることを保証す
ることを必要とする。
Another problem inherent in active millimeter wave radar target trackers using waveguide devices is providing sufficient isolation between the transmitter and the receiver. The problem is that waveguide switches and circulators that provide a high degree of isolation require 94 GH
The fact that it is not generally available at operating frequencies of z makes it even more severe. As a result, it is generally required to shut down the transmitter during the inter-pulse period of the radar to achieve the required separation. However, such attempts have involved the use of complex phase lock control loops as described in pending U.S. Patent Application No. 356,696, filed March 3, 1982, assigned to the same assignee as the present application. It is necessary to ensure that the phase of the transmitter is properly controlled during the pulse transmission period.

【0005】導波管要素を用いるミリ波レーダ・システ
ムに固有の別の問題は、主として厳格な導波管公差によ
る比較的低い動作帯域幅の問題である。比較的狭い動作
帯域幅は、ミリ波レーダの電子的妨害に対する感応度を
増加させてしまう。
Another problem inherent in millimeter-wave radar systems using waveguide elements is the relatively low operating bandwidth, primarily due to tight waveguide tolerances. The relatively narrow operating bandwidth increases the sensitivity of millimeter wave radar to electronic interference.

【0006】[0006]

【発明の概要】従って、本発明の主な目的は、前述の背
景を念頭において、低コストおよび小体積の能動ミリ波
レーダ目標追随装置の提供にある。
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, it is a primary object of the present invention to provide a low cost and small volume active millimeter wave radar target tracking device with the foregoing background in mind.

【0007】本発明の別の目的は、送信および受信チャ
ンネル間の改善された分離度を有するミリ波レーダ・シ
ステムの提供にある。
Another object of the present invention is to provide a millimeter wave radar system having improved isolation between transmit and receive channels.

【0008】本発明の更に別の目的は、広帯域の能動ミ
リ波目標追随装置の提供にある。
Yet another object of the present invention is to provide a broadband active millimeter wave target tracking device.

【0009】本発明の更に他の目的は、モノパルス追随
能力を備え、公知の能動ミリ波形式の目標追随装置より
コンパクトな能動ミリ波目標追随装置の提供にある。
Yet another object of the present invention is to provide an active millimeter-wave target tracking device having monopulse tracking capability and being more compact than known active millimeter-wave type target tracking devices.

【0010】本発明の他の目的は、円偏波あるいは直線
偏波信号を送受することが可能な能動ミリ波レーダ目標
追随装置の提供にある。
Another object of the present invention is to provide an active millimeter wave radar target tracking device capable of transmitting and receiving a circularly polarized or linearly polarized signal.

【0011】本発明の上記および他の目的については、
一般に、光学的なダイプレクサを用いて送信機と受信機
間の必要な分離を行うと同時に、円偏波信号の送信と同
時に左旋および右旋の両方の円偏波反射信号の受信を可
能にする偏波ツイスト能力を提供する能動ミリ波レーダ
目標追随装置を提供することにより達成される。このダ
イプレクサは、45°の双曲線反射器と、放物線反射器
と、楕円平板走査反射器とを含むアンテナ・システムと
光学的に結合される。左旋および右旋円偏波反射信号
は、ダイプレクサにより対応する平面(直線)偏波信号
に変換され、この信号はダイプレクサの対応する出力ポ
ートに与えられる。ダイプレクサからの出力信号は、無
線周波数(RF)受信機内の無線周波ミキサ・アレイに
光学的に結合されて、送信機出力チャンネルからRFミ
キサ・アレイへ光学的に結合される局部発振信号でヘテ
ロダインされることにより500MHzの第1の中間周
波数(IF)へダウンコバートされる。ミキサ・アレイ
からのこのIF出力信号は、従来のモノパルス・コンパ
レータにおいて合成され、受信される各偏波と対応する
結果として得る和および差の信号が直角成分検出され、
ディジタル化され、従来のディジタル信号プロセッサに
対して入力信号として与えられて必要な誘導指令信号を
引出す。
For the above and other objects of the present invention,
In general, an optical diplexer is used to provide the necessary separation between the transmitter and receiver, while simultaneously transmitting a circularly polarized signal and simultaneously receiving both left and right circularly reflected signals. This is achieved by providing an active millimeter wave radar target tracker that provides polarization twist capability. The diplexer is optically coupled to an antenna system that includes a 45 ° hyperbolic reflector, a parabolic reflector, and an elliptical plate scanning reflector. The left-handed and right-handed circularly polarized reflected signals are converted by a diplexer into corresponding planar (linear) polarization signals, which are applied to corresponding output ports of the diplexer. The output signal from the diplexer is optically coupled to a radio frequency mixer array in a radio frequency (RF) receiver and heterodyned with a local oscillator signal that is optically coupled from the transmitter output channel to the RF mixer array. Down-converted to a first intermediate frequency (IF) of 500 MHz. This IF output signal from the mixer array is combined in a conventional monopulse comparator, and the resulting sum and difference signals corresponding to each of the received polarizations are quadrature detected.
It is digitized and provided as an input signal to a conventional digital signal processor to derive the required guidance command signal.

【0012】本発明の他の目的および本発明による多く
の利点については、以降の詳細な説明を添付図面に関し
て参照することにより容易に更によく理解されよう。
Other objects and many advantages of the present invention will be readily and better understood by reference to the following detailed description when taken in conjunction with the accompanying drawings.

【0013】[0013]

【実施例】まず図1において、本発明による能動ミリ波
レーダ目標追随装置10が、従来のホーン・アンテナ1
3を介してダイプレクサ15と接続される送信機11を
含むように示されている。以下に詳細に述べるダイプレ
クサは、送信機11からの信号を以下図1Aおよび図1
Bに関して詳細に説明するアンテナ・システムに対する
円偏波出力信号に変換するように働く。ここでは、アン
テナ・システムは、45°の角度で傾斜した双曲線ミラ
ー17、放物線ミラー19、および従来のジンバル・シ
ステム(図示せず)に固定された楕円平板走査ミラー2
1を含むことを述べるに止める。送信モードにおいて
は、固定された45°の双曲線ミラー17に入射する9
4GHzの放射が放物線ミラー19を経て楕円平板走査
ミラー21へ指向される。当業者には、この楕円平板走
査ミラー21はジンバル角度の2倍の角度にわたり入射
するエネルギを走査するように働くことが理解されよ
う。受信モードにおいては、楕円平板走査ミラー21に
入射するレーダ反射信号が球面ミラー19および固定さ
れた45°の双曲線ミラー17を介してダイプレクサ1
5へ指向されるように、相反の関係が保持される。受信
モードにおいては、ダイプレクサ15は、左旋および右
旋の円偏波された(「1回反射」または「2回反射」の
いずれかの対象物からの反射に対応する)両方の反射信
号を平面(直線)偏波信号へ分解し、このような平面偏
波信号を図6および図7に関して以下に詳細に説明する
受信機25へ光学的に結合するように働く。送信機11
内部で生成される局部発振信号もまた、ホーン・アンテ
ナ27を介して受信機25へ与えられる。受信機25
は、(a)レーダの反射信号を第1のIF信号、例えば
500MHzへダウンコンバートし、(b)このIF周
波数でモノパルス和および差信号を形成し、(c)前記
第1のIF信号を1GHzの第2のIF周波数へアップ
コンバートし、(d)モノパルス和および差信号を直角
位相検波する、ように働く。受信機25からの出力信号
は、アナログ/ディジタル(A/D)・コンバータ27
においてディジタル化され、入力信号として高速フーリ
エ変換(FFT)信号プロセッサ29に対して与えられ
る。このプロセッサは、周知の方法で目標検出機能を行
うように働く。FFTプロセッサ29からの出力信号
は、ディジタル・コンピュータ31へ送られ、このコン
ピュータはここでは米国カルフォルニア州95051の
Santa ClaraのIntel社のモデル808
6なる16ビット・マイクロプロセッサであり、なかん
ずく目標追随およびレーダ・タイミングを有効に実施す
る。ディジタル・コンピュータ31内部で生成された誘
導制御信号は従来のオートパイロット33へ送られ、こ
こで小型爆弾制御面(図示せず)に対する必要な制御信
号が生成される。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Referring first to FIG. 1, an active millimeter wave radar target tracking apparatus 10 according to the present invention
3 is shown to include a transmitter 11 connected to a diplexer 15. The diplexer, which will be described in detail below, converts the signal from the transmitter 11 to the signal shown in FIGS.
It serves to convert to a circularly polarized output signal for the antenna system described in detail with respect to B. Here, the antenna system consists of a hyperbolic mirror 17, tilted at an angle of 45 °, a parabolic mirror 19, and an elliptical flat plate scanning mirror 2 fixed to a conventional gimbal system (not shown).
Let's just mention that it contains 1. In the transmission mode, the light incident on the fixed 45 ° hyperbolic mirror 17 is 9
The 4 GHz radiation is directed to the elliptical flat plate scanning mirror 21 via the parabolic mirror 19. Those skilled in the art will appreciate that the elliptical flat plate scanning mirror 21 operates to scan incident energy over twice the gimbal angle. In the receiving mode, the radar reflection signal incident on the elliptical flat plate scanning mirror 21 is transmitted through the spherical mirror 19 and the fixed 45 ° hyperbolic mirror 17 to the diplexer 1.
5, the reciprocal relationship is maintained. In the receive mode, diplexer 15 converts both left-handed and right-handed circularly polarized reflected signals (corresponding to reflections from either "single reflection" or "double reflection" objects) into planar signals. It decomposes into (linear) polarization signals and serves to optically couple such planar polarization signals to a receiver 25 described in detail below with respect to FIGS. Transmitter 11
An internally generated local oscillation signal is also provided to receiver 25 via horn antenna 27. Receiver 25
(A) downconverts the radar reflected signal to a first IF signal, eg, 500 MHz, (b) forms a monopulse sum and difference signal at this IF frequency, and (c) converts the first IF signal to 1 GHz. (D) quadrature detection of the monopulse sum and difference signal. An output signal from the receiver 25 is output to an analog / digital (A / D) converter 27.
And is provided to a fast Fourier transform (FFT) signal processor 29 as an input signal. This processor serves to perform the target detection function in a well-known manner. The output signal from the FFT processor 29 is sent to a digital computer 31, which now has an Intel Model 808 from Santa Clara, 95051, California, USA.
Six 16-bit microprocessors, which effectively implement target tracking and radar timing, among other things. The guidance control signals generated inside the digital computer 31 are sent to a conventional autopilot 33, where the necessary control signals for a small bomb control surface (not shown) are generated.

【0014】次に図1Aおよび図1Bにおいて、本発明
の走査ミラー・アンテナ・システムが、小型爆弾の長手
方向軸(番号なし)に対して45°の角度で傾斜された
45°に固定された双曲線ミラー17を含むように示さ
れる。この45°に固定された双曲線ミラー17は、小
型爆弾の胴部(番号なし)に対して取付けられた支持ポ
スト14によって支持され、45°に固定された双曲線
ミラー17の中心はダイプレクサ15(図1)の出力レ
ンズの焦点と一致している。送信モードにおいては、こ
の45°に固定された双曲線ミラー17は、これに対し
て入射する94GHzの放射を小型爆弾(番号なし)の
内周部の半分に沿って延長する放物線ミラー19に指向
させるよう働く。放物線ミラー19は、実質にコリメー
トされたビームを楕円平板ミラー21に対して指向させ
るような形状を呈している。楕円平板ミラー21が通常
のジンバル(図示せず)上に取付けられ、略々コリメー
トされたビームが少なくとも±30°の方位角で仰角が
最小25°の全走査角度にわたって走査することができ
る。楕円平板ミラー21は、その中心に45°に固定さ
れた双曲線ミラー17に対して設けられたクリアランス
孔(番号なし)を有する。前記平板走査ミラーの楕円形
状は、垂直および水平方向の走査中ビームの不明瞭性を
防止するため必要である。45°に固定された双曲線ミ
ラー17の後部面(番号なし)は、それに直接入射する
レーダの反射信号25の二次反射の問題を最小限に抑え
るために、RF吸収材料(図示せず)で覆われている。
Referring now to FIGS. 1A and 1B, the scanning mirror antenna system of the present invention is fixed at 45 °, tilted at an angle of 45 ° with respect to the small bomb's longitudinal axis (unnumbered). It is shown to include a hyperbolic mirror 17. The hyperbolic mirror 17 fixed at 45 ° is supported by a support post 14 attached to the body (no number) of the small bomb, and the center of the hyperbolic mirror 17 fixed at 45 ° is a diplexer 15 (see FIG. The focus coincides with the focus of the output lens of 1). In the transmit mode, the 45 ° fixed hyperbolic mirror 17 directs incoming 94 GHz radiation to a parabolic mirror 19 which extends along half of the inner circumference of the small bomb (unnumbered). Work like. The parabolic mirror 19 has a shape that directs the substantially collimated beam toward the elliptical flat mirror 21. An elliptical flat mirror 21 is mounted on a conventional gimbal (not shown) so that the substantially collimated beam can scan over an entire scan angle of at least ± 30 ° azimuth and a minimum elevation of 25 °. The elliptical flat mirror 21 has a clearance hole (no number) provided at the center thereof for the hyperbolic mirror 17 fixed at 45 °. The elliptical shape of the flat scan mirror is necessary to prevent beam obscuration during vertical and horizontal scanning. The rear face (unnumbered) of the hyperbolic mirror 17 fixed at 45 ° is made of RF absorbing material (not shown) to minimize the problem of secondary reflection of the reflected signal 25 of the radar directly incident on it. Covered.

【0015】次に図2においては、送信機11を詳細に
説明する。しかし、その説明の前に、信号処理の目的の
ため、本例のミリ波レーダ目標追随装置10(図1)が
チャープ波形を使用することに注意すべきである。この
ようなチャープ波形は、15.66乃至15.75GH
zの周波数範囲にわたって同調可能な、制御信号として
Kuバンドの電圧制御発振器(VCO)43へ電圧ラン
プ波形を与えることにより生成される。前記電圧ランプ
波形は、タイミング・ジェネレータ49により与えられ
る制御信号に応答して、通常の電圧ランプ・ジェネレー
タ41において生成される。このタイミング・ジェネレ
ータは、更に、ディジタル・コンピュータ31(図1)
により与えられる制御信号で制御されるように示され
る。VCO43からのチャープ波形は、電界効果トラン
ジスタ(FET)増幅器45において増幅され、この増
幅器からの出力信号は吸収P−I−Nダイオード変調器
47に対して与えられ、この変調器はタイミング・ジェ
ネレータ49により与えられる制御信号に応答してパル
ス波形を生じるように働く。吸収P−I−Nダイオード
変調器47からのチャープ・パルス波形は、バラクタ・
ダイオード乗算器51において周波数乗算されて、9
4.0乃至94.5GHzの出力信号を生じる。このよ
うな出力信号は、サーキュレータ53を介して注入ロッ
ク信号としてIMPATTダイオード発振器55へ送ら
れる。ここでは単一のダイオード・デバイスであるこの
発振器は、タイミング・ジェネレータ49からの制御信
号により更にトリガーされるIMPATTダイオード変
調器57により変調される。本例では約150ミリワッ
トのレベルであるIMPATTダイオード発振器55か
らの増幅された出力信号は、サーキュレータ53および
ホーン・アンテナ13(図1)を介して入力信号として
ダイプレクサ15(図1)へ送られる。
Next, referring to FIG. 2, the transmitter 11 will be described in detail. However, before the description, it should be noted that for purposes of signal processing, the example millimeter wave radar target tracker 10 (FIG. 1) uses a chirp waveform. Such a chirp waveform is between 15.66 and 15.75 GH
It is generated by applying a voltage ramp waveform to a Ku band voltage controlled oscillator (VCO) 43 as a control signal, tunable over a frequency range of z. The voltage ramp waveform is generated in a normal voltage ramp generator 41 in response to a control signal provided by a timing generator 49. This timing generator further includes a digital computer 31 (FIG. 1).
As controlled by the control signal given by The chirp waveform from the VCO 43 is amplified in a field effect transistor (FET) amplifier 45, and the output signal from this amplifier is provided to an absorption PIN diode modulator 47, which is a timing generator 49. To produce a pulse waveform in response to a control signal provided by The chirp pulse waveform from the absorption PIN diode modulator 47 is a varactor
The frequency is multiplied by the diode multiplier 51 to 9
This produces an output signal between 4.0 and 94.5 GHz. Such an output signal is sent to the IMPATT diode oscillator 55 via the circulator 53 as an injection lock signal. This oscillator, here a single diode device, is modulated by an IMPATT diode modulator 57 which is further triggered by a control signal from a timing generator 49. The amplified output signal from the IMPATT diode oscillator 55, which in this example is at a level of about 150 milliwatts, is sent as an input signal to the diplexer 15 (FIG. 1) via the circulator 53 and the horn antenna 13 (FIG. 1).

【0016】先に簡単に述べたように、受信機25(図
1)に対するLO信号もまた送信機11内部で生成され
る。このLO信号は、本例ではガン・ダイオード発振器
である93.90GHzの安定局部発振器(STAL
O)59により与えられる。この信号はチャープ波形で
ないため、レーダ反射信号のチャープ波形を取除くため
第2のチャープ波形のLO信号を受信機25(図1)に
対して与えねばならない。このような第2のLO信号
は、方向性結合器61において、STALO59からの
出力信号の一部を高調波ミキサ63に結合することによ
り生成される。このようなミキサに対する第2の入力信
号は、結合器65を介してFET増幅器45からのチャ
ープ波形化された出力信号の一部を結合することにより
得られる。高調波ミキサ63からの結果として得るIF
出力信号は、1.0GHzのクリスタル制御発振器(X
CO)71からの出力信号でミキサ69においてヘテロ
ダインされることによりLバンド信号へアップコンバー
トされる前に、増幅器67において増幅される。ミキサ
69からの出力信号は、ミキサ69からのより高い側波
帯信号のみを通すよう働く高域フィルタ73においてフ
ィルタされる。フィルタ73からの結果として生じる
1.10乃至1.60GHzの出力信号は、第2のLO
信号として受信機25(図1)へ与えられる前に、増幅
器75において増幅される。
As mentioned briefly above, the LO signal for receiver 25 (FIG. 1) is also generated within transmitter 11. The LO signal is a 93.90 GHz stable local oscillator (STAL) which in this example is a Gunn diode oscillator.
O) 59. Since this signal is not a chirp waveform, a LO signal having a second chirp waveform must be provided to the receiver 25 (FIG. 1) to remove the chirp waveform of the radar reflected signal. Such a second LO signal is generated in the directional coupler 61 by coupling a part of the output signal from the STALO 59 to the harmonic mixer 63. A second input signal to such a mixer is obtained by combining a portion of the chirped output signal from FET amplifier 45 via combiner 65. Resulting IF from harmonic mixer 63
The output signal is a 1.0 GHz crystal controlled oscillator (X
The output signal from the (CO) 71 is amplified in an amplifier 67 before being up-converted into an L-band signal by heterodyning in a mixer 69. The output signal from mixer 69 is filtered in a high pass filter 73 that serves to pass only the higher sideband signal from mixer 69. The resulting 1.10 to 1.60 GHz output signal from filter 73 is the second LO
Before being provided as a signal to receiver 25 (FIG. 1), it is amplified in amplifier 75.

【0017】次に図3において、ダイプレクサ15の入
力ポート81が、ホーン・アンテナ13(図1)を介し
て送信機11(図2)から受取る94GHz信号をコリ
メートするように働くレンズ83を含むように示され
る。本例では米国カルフォルニア州92714のIrv
ine、Kettering Street 1770
のMelles Griot社のモデル番号01LQB
028であるレンズ83は、2つの凸面を持つ融解水晶
レンズである。レンズ83は、直径が約20.3mm
(0.800インチ)であり、約25.4mm(1.0イ
ンチ)の焦点距離を有する。レンズ83は、誘電性媒体
(比誘電率2.0を持つポリエチレン)の厚さが4分の
1波長であるポリエチレンの非反射層(図示せず)で覆
われている。レンズ83からの94GHz信号は、垂直
軸心に対して45°の角度で傾斜された従来の偏波格子
85に対して入射し、本例では、片面に平行なワイヤ・
ストリップ・パターン(図示せず)が蒸着された非反射
層で覆われた半波長の厚さの水晶基板を含む。本例にお
けるように、入射信号の電界(E)はワイヤ・ストリッ
プ(図示せず)に対して直角をなす時、このストリップ
は容量性を呈し、偏波信号が格子85を妨げられずに通
過することになる。偏波格子85から出た94GHz信
号は、レンズ83と同じものである第2のレンズ87を
透過してファラデー回転子89に当たる。
Referring now to FIG. 3, the input port 81 of the diplexer 15 includes a lens 83 which serves to collimate the 94 GHz signal received from the transmitter 11 (FIG. 2) via the horn antenna 13 (FIG. 1). Is shown in In this example, Irv of 92714, California, USA
ine, Kettering Street 1770
Model Number 01LQB of Melles Griot
The lens 83 which is 028 is a fused quartz lens having two convex surfaces. The lens 83 has a diameter of about 20.3 mm
(0.800 inch) and has a focal length of about 1.0 inch (25.4 mm). The lens 83 is covered with a non-reflective layer (not shown) of polyethylene having a thickness of a quarter wavelength of a dielectric medium (polyethylene having a relative dielectric constant of 2.0). The 94 GHz signal from the lens 83 is incident on a conventional polarization grating 85 inclined at an angle of 45 ° with respect to the vertical axis, and in this example, a wire parallel to one side is used.
Includes a half-wave thickness quartz substrate covered with a non-reflective layer on which a strip pattern (not shown) is deposited. As in the present example, when the electric field (E) of the incident signal is at right angles to a wire strip (not shown), the strip presents a capacitive effect, allowing the polarized signal to pass unhindered by the grating 85. Will do. The 94 GHz signal output from the polarization grating 85 passes through a second lens 87, which is the same as the lens 83, and strikes a Faraday rotator 89.

【0018】次に図4について簡単に述べれば、ファラ
デー回転子89は、中心にフェライト・ディスク93が
配置された環状のコバルト永久磁石91を含む。フェラ
イト・ディスク93は、本例では直径が約13.97mm
(0.550インチ)、厚さが約2.54mm(0.10
0インチ)のマグネシウム・フェライト材料(本例で
は、米国メリーランド州、Gaithersburyの
Trans−Tech社のモデルTT1−3000材
料)片である。フェライト・ディスクのいずれか一方の
側には、厚さが約0.406mm(0.016インチ)の
融解水晶の整合ディスク95、97が配置される。環状
のサマリウム・コバルト永久磁石91は、直径が約3
8.1mm(1.50インチ)、厚さが約12.7mm
(0.500インチ)で、3000ガウスを越える軸方
向の電界成分を生じる。当業者は、ファラデー回転子8
9が直線偏波された入力信号に対する偏波方向を回転さ
せるよう働くことが理解されよう。このため、ファラデ
ー回転子89に対して入射する信号の横方向のEフィー
ルド成分が垂直軸に平行である時、この回転子89から
データ信号に対する横方向のEフィールド成分は垂直軸
に対して(反時計方向に)45°回転させられる。
Referring now briefly to FIG. 4, Faraday rotator 89 includes an annular cobalt permanent magnet 91 having a ferrite disk 93 disposed centrally. The ferrite disk 93 has a diameter of about 13.97 mm in this example.
(0.550 inch), about 2.54mm (0.10mm) thick
0 inch) magnesium ferrite material (in this example, a model TT1-3000 material from Trans-Tech, Gaithersburg, Maryland, USA). On either side of the ferrite disk are positioned fused quartz matching disks 95, 97 having a thickness of about 0.016 inches. The annular samarium-cobalt permanent magnet 91 has a diameter of about 3
8.1 mm (1.50 inches), about 12.7 mm thick
(0.500 inch) produces an axial electric field component exceeding 3000 Gauss. Those skilled in the art will be familiar with the Faraday rotator 8.
It will be appreciated that 9 acts to rotate the direction of polarization for a linearly polarized input signal. Therefore, when the horizontal E field component of the signal incident on the Faraday rotator 89 is parallel to the vertical axis, the horizontal E field component for the data signal from the rotator 89 is ( Rotated 45 ° (counterclockwise).

【0019】次に再び図3において、ファラデー回転子
89からのデータ信号は別のレンズ99(レンズ83お
よび87と同じ)を横切って第2の偏波格子101へ進
む。このような格子の平行ストリップ(図示せず)は、
垂直軸に対して45°の角度をなしている。結果とし
て、入射信号のEフィールドは金属ストリップと平行と
なり、従って信号はレンズ83、87、89と同じレン
ズ103へ反射される。レンズ103から出た信号は、
サファイアの4分の1波長プレート105に対して入射
する。この4分の1波長プレート105は、本例では、
直径が約17.78mm(0.70インチ)、厚さが約
2.388mm(0.094インチ)であり、両側が4分
の1波長の厚さでMYLAR(商標、図示せず)で覆わ
れた非反射層を有する。4分の1波長プレート105
は、その上に入射する直線(平面)偏波信号を円偏波さ
れた出力信号へ変換するよう働く。先に述べたダイプレ
クサ15を通る光路については、4分の1波長プレート
105の出力側に結果として生じる信号が右回りに円偏
波される。
Referring again to FIG. 3, the data signal from the Faraday rotator 89 travels through another lens 99 (same as lenses 83 and 87) to the second polarization grating 101. Parallel strips of such a grid (not shown)
At an angle of 45 ° to the vertical axis. As a result, the E-field of the incident signal is parallel to the metal strip, so that the signal is reflected to the same lens 103 as lenses 83,87,89. The signal from the lens 103 is
It is incident on a quarter-wave plate 105 of sapphire. This quarter-wave plate 105 is, in this example,
Approximately 17.78 mm (0.70 inch) in diameter and about 2.388 mm (0.094 inch) in thickness, and quarter-wave thickness on both sides covered with MYLAR (trademark, not shown) Having a reflective non-reflective layer. Quarter wavelength plate 105
Works to convert a linear (plane) polarized signal incident thereon into a circularly polarized output signal. For the optical path through diplexer 15 described above, the resulting signal at the output of quarter-wave plate 105 is circularly polarized clockwise.

【0020】受信モードにおいては、4分の1波長プレ
ート105に入射する(クラッタの如きいわゆる「1回
反射」散乱体からの反射に対応する)左回り円偏波され
た信号は、先に述べたものとは逆に、Eフィールドが垂
直軸に対して45°の方向を有するが、偏波格子101
上の金属ストリップ(図示せず)に対しては直角方向を
有する直線(平面)偏波された放射に変換される。その
結果、このような直線(平面)偏波された信号は、レン
ズ103を横切った後、偏波格子101およびレンズ1
07(レンズ83、87、99、103と同じ)を通過
し、いわゆる左円受信ポート109から出ることにな
る。
In the receive mode, a counterclockwise circularly polarized signal incident on the quarter-wave plate 105 (corresponding to reflection from a so-called "single reflection" scatterer such as clutter) is described above. Contrary to that, the E field has a direction of 45 ° with respect to the vertical axis, but the polarization grating 101
The upper metal strip (not shown) is converted to linear (plane) polarized radiation having a perpendicular direction. As a result, such a linearly (plane) -polarized signal traverses the lens 103 and then passes through the polarization grating 101 and lens 1.
07 (same as the lenses 83, 87, 99, 103) and exits from the so-called left circular receiving port 109.

【0021】(人工物の如きいわゆる「2回反射」散乱
体からの反射信号に対応する)右回り円偏波された反射
信号は、4分の1波長板105により、Eフィールドが
垂直軸に対して45°の方向を持ちかつ偏波格子101
上の金属ストリップ(図示せず)に対して平行の方向を
持つ、直線(平面)偏波信号へ変換されることになる。
このような信号は、レンズ103を横切った後、偏波格
子101により再びレンズ99を経てファラデー回転子
89へ反射される。受信モードにおいては、回転子が、
その往復運動しない特性により、入射信号を伝送される
信号と同じ方向(向き)に45°だけ回転させ、ファラ
デー回転子89から出た信号が偏波格子85上の金属ス
トリップと平行に垂直軸に対して90°Eフィールドを
回転させることを意味する。このため、この信号は、レ
ンズ87を通った後、偏波格子85により反射されてレ
ンズ111(レンズ83、87、99、103、107
と同じ)を経ていわゆる右円受信ポート113へ指向さ
れることになる。
The clockwise circularly polarized reflected signal (corresponding to the reflected signal from a so-called "double reflection" scatterer such as an artifact) has a quarter-wave plate 105 with the E field on the vertical axis. The polarization grating 101 having a direction of 45 °
It will be converted to a linear (plane) polarization signal with a direction parallel to the upper metal strip (not shown).
After traversing the lens 103, such a signal is reflected by the polarization grating 101 again through the lens 99 to the Faraday rotator 89. In the receiving mode, the rotor
Due to its non-reciprocating characteristic, the incident signal is rotated by 45 ° in the same direction (direction) as the transmitted signal, and the signal output from the Faraday rotator 89 is parallel to the metal strip on the polarization grating 85 and on the vertical axis. On the other hand, it means rotating the 90 ° E field. Therefore, this signal passes through the lens 87, is reflected by the polarization grating 85, and is reflected by the lens 111 (the lenses 83, 87, 99, 103, and 107).
) To the so-called right circular receiving port 113.

【0022】ダイプレクサ15のハウジング121は、
本例では、2つの半部122a、122bからなってい
る。これら半部は、重量およびコストを共に軽減するた
め成形プラスチックである。半部122a、122bの
各々には、偏波格子85、101、レンズ87、99、
およびファラデー回転子89を保持する凹部(番号な
し)が設けられている。2つの半部122a、122b
は、下方の半部122bに設けられたネジ穴124と螺
合するようにクリアランス穴123に挿入されたネジ
(図示せず)等の便利な方法で一緒に緊締されている。
合計5つのネジ穴(番号なし)が、種々の入出力レンズ
のためハウジング121に設けられている。レンズ8
3、107、111の各々は、プラスチックのネジを設
けたカラー125により、ハウジング121の所定位置
に保持される。上部の半部122aに設けられた2つの
穴(番号なし)は、下部の半部122bに設けられた対
応する穴(番号なし)よりも直径がやや大きい。このこ
とは、レンズ103およびサファイアの4分の1波長板
105のためネジを設けたプラスチック要素126を収
容するため必要である。これら2つの要素は、ネジを設
けたプラスチック・カラー127によりハウジング12
1に保持され、スペーサ128がレンズ103を4分の
1波長板105から分離するために設けられる。最後
に、上部の半部122aに設けられた開口(番号なし)
の1つがキャップ129により塞がれることに注意すべ
きである。
The housing 121 of the diplexer 15
In this example, it is composed of two halves 122a and 122b. These halves are molded plastic to reduce both weight and cost. Each of the halves 122a, 122b has a polarization grating 85, 101, a lens 87, 99,
Further, a concave portion (no number) for holding the Faraday rotator 89 is provided. Two halves 122a, 122b
Are tightened together by a convenient method such as a screw (not shown) inserted into the clearance hole 123 so as to screw with a screw hole 124 provided in the lower half 122b.
A total of five screw holes (not numbered) are provided in the housing 121 for various input / output lenses. Lens 8
Each of 3, 107, 111 is held in place on housing 121 by a collar 125 with plastic screws. The two holes (unnumbered) provided in the upper half 122a are slightly larger in diameter than the corresponding holes (unnumbered) provided in the lower half 122b. This is necessary to accommodate the lens 103 and the plastic element 126 which is threaded for the sapphire quarter-wave plate 105. These two elements are housed in a housing 12 by means of a threaded plastic collar 127.
1, and a spacer 128 is provided to separate the lens 103 from the quarter wave plate 105. Finally, the opening (unnumbered) provided in the upper half 122a
Is closed by the cap 129.

【0023】次に図5においては、ダイプレクサ15
(図3)からの出力信号が受信機25と光学的に結合さ
れる方法が詳細に述べられる。しかし、ここで、本発明
の受信機25においては、ダイプレクサ15(図3)か
らの94GHzの入力信号が、これも受信機25に光学
的に結合される送信機11からの93.9GHzのLO
信号でヘテロダインされることにより、例えば100M
Hzの第1のIF信号へダウンコバートされることを想
起すべきである。また、モノパルスの和および差の信号
が反対方向に偏波された各入力信号毎に最初のIF周波
数で形成できるように、ダイプレクサ15(図3)から
の反対に偏波された入力信号が4つのバランス・ミキサ
のアレイを用いてダウンコバートされることも知るべき
である。最後に、図の都合上、2重偏波受信機25の1
つの偏波チャンネルのみについて詳細に述べることにす
る。
Next, in FIG. 5, the diplexer 15
The manner in which the output signal from FIG. 3 is optically coupled with the receiver 25 is described in detail. However, here, in the receiver 25 of the present invention, the 94 GHz input signal from the diplexer 15 (FIG. 3) is coupled to the 93.9 GHz LO from the transmitter 11 which is also optically coupled to the receiver 25.
By heterodyne with a signal, for example, 100M
Recall that it is down-converted to the first IF signal at Hz. Also, the oppositely polarized input signal from the diplexer 15 (FIG. 3) is switched so that a sum and difference signal of monopulses can be formed at the first IF frequency for each input signal polarized in the opposite direction. It should also be noted that down-conversion is performed using an array of two balanced mixers. Finally, for the sake of illustration, one of the dual polarization receivers 25
Only one polarization channel will be described in detail.

【0024】ダイプレクサ15(図3)の左側の円形受
信ポート109(図3)からの94GHzの放射は、受
信機胴部130に設けられた約20.32mm(0.80
0インチ)の直径の円形孔で、次いでIF回路(図示せ
ず)を支持する約0.794mm(1/32インチ)のD
uroid(商標)製のマイクロストリップ・ボード
(番号なし)のグラウンド面131および誘電体133
を介して、受信機25に入射するように示される。円形
孔の入り口部には、本例では偏波格子101(図3)と
同じ偏波格子135が配置され、その金属ストリップは
前記信号が通過するように入射信号のEフィールドに対
して直角に整合されている。この信号はまた、図6に関
して以下本文において詳細に述べるミキサ・アレイ(図
6)を支持する水晶基板137を横切る。水晶基板13
7、従ってミキサ・アレイは、レンズ107(図3)の
焦点と対応する地点に配置される。水晶基板137から
出てくる94GHzの信号は、第2の偏波格子141に
入射し、その金属ストリップ(図示せず)はこれら信号
のEフィールドと平行に整合される。その結果、前記信
号は、ミキサ・ダイオード(図6に詳細に示される)と
接続されるように再び水晶基板137に対して反射され
る。偏波格子141は、ミキサ・ダイオードと接続され
る94GHzの信号の量を制御してミキサ・ダイオード
の複素インピーダンスにマッチさせるため、ハウジング
(図示せず)内で水晶基板137、139に対して軸方
向に移動することができる。
The radiation of 94 GHz from the circular receiving port 109 (FIG. 3) on the left side of the diplexer 15 (FIG. 3) is about 20.32 mm (0.80 mm) provided on the receiver body 130.
0 inch) diameter and then 1/32 inch D about 0.794 mm (1/32 inch) supporting an IF circuit (not shown)
Ground plane 131 and dielectric 133 of a microstrip board (unnumbered) made of uroid ™
, And is shown to be incident on the receiver 25. At the entrance of the circular hole is arranged in this example a polarization grating 135 identical to the polarization grating 101 (FIG. 3), the metal strip of which is perpendicular to the E-field of the incident signal so that said signal passes. Be consistent. This signal also traverses a quartz substrate 137 that supports the mixer array (FIG. 6), which is described in detail herein below with respect to FIG. Crystal substrate 13
7, and thus the mixer array is located at a point corresponding to the focal point of lens 107 (FIG. 3). The 94 GHz signal coming out of the quartz substrate 137 is incident on the second polarization grating 141 and its metal strip (not shown) is aligned parallel to the E-field of these signals. As a result, the signal is reflected back to the crystal substrate 137 so as to be connected to the mixer diode (shown in detail in FIG. 6). The polarization grating 141 controls the amount of 94 GHz signal connected to the mixer diode to match the complex impedance of the mixer diode, so that the axis is aligned with the quartz substrates 137 and 139 in a housing (not shown). Can move in any direction.

【0025】ホーン・アンテナ27(図1)からの9
3.9GHzのLO信号は、偏波格子141および水晶
基板137を介して偏波格子135と結合され、ここか
ら再び水晶基板137へ反射される。93.9GHzの
LO信号がミキサ・ダイオードと結合する方法について
は、以下に図6に関して詳細に述べる。ここでは、偏波
格子135もまた、93.9GHzのLO信号のミキサ
・ダイオードに対する結合を制御して結合インピーダン
スとマッチするため、ハウジング139内で水晶基板1
37に対して軸方向に移動できると言えば充分であろ
う。
9 from the horn antenna 27 (FIG. 1)
The 3.9 GHz LO signal is coupled to the polarization grating 135 via the polarization grating 141 and the quartz substrate 137, and is reflected back from here to the quartz substrate 137. The manner in which the 93.9 GHz LO signal is coupled to the mixer diode is described in detail below with respect to FIG. Here, since the polarization grating 135 also controls the coupling of the 93.9 GHz LO signal to the mixer diode to match the coupling impedance, the quartz substrate 1 in the housing 139 is also used.
Suffice it to say that it can move axially relative to 37.

【0026】水晶基板137が僅かに約0.178mm
(0.007インチ)の厚さであること、従って基板1
37は構造的剛性を提供するため誘電性発泡材料(米国
マサチューセッツ州CantonのEmerson−C
ummings社のEccofoamFPH材)に埋設
されることに注意すべきである。
The quartz substrate 137 is only about 0.178 mm
(0.007 inches) thick, and thus the substrate 1
37 is a dielectric foam material (Emerson-C, Canton, Mass., USA) to provide structural rigidity.
It should be noted that it is embedded in Ummings EccofoamFPH material.

【0027】次に図6において、本発明のミキサ・アレ
イ150が、水晶基板137の頂面に設けられた金属メ
ッキ152に4つの四角穴(これも番号なし)をエッチ
ングにより形成された4つのミキサ(番号なし)を含む
ように示される。各ミキサ(番号なし)は、本例では英
国Lincoln、DoddingtonRoadのM
arconi Electronic Devices
社のモデルDC1346デバイスである1対のビーム・
リード・ダイオード151a、151bを含むように示
される。これらデバイスは、ダイオード151aのアノ
ードおよびダイオード151bのカソードが結線153
と接続され、ダイオード151aのカソードおよびダイ
オード151bのアノードが金属板152、即ちグラウ
ンドと接続されるように、直列に接続されている。この
ダイオード151a、151bは、四角穴(番号なし)
の両端に熱圧縮結合され、その結果これを通過する94
GHzの信号が94GHzの放射のEフィールドと「同位
相」である電流を生じる。即ち、ダイオード151a、
151bは、入射Eフィールドと並列となり、従って、
入射放射線のHフィールドは後者に電流を誘起すること
になる。93.9GHzのLO信号は、水晶基板137
の両側を経てミキサ(番号なし)と光学的に結合され
る。しかし、LO信号のEフィールドは94.0GHz
の信号と直角に置かれた位置関係にあるため、各対のダ
イオード151a、151bに直角に配置された4分の
1波長モノポール155が、LO信号を各対のダイオー
ド151a、151bと接続するように提供される。
Next, referring to FIG. 6, a mixer array 150 of the present invention has four square holes (also not numbered) formed by etching four metal holes 152 provided on the top surface of a quartz substrate 137. Shown to include a mixer (unnumbered). Each mixer (unnumbered) is, in this example, an M from Dodington Road, Lincoln, UK.
arconi Electronic Devices
A pair of beams, a model DC1346 device from
It is shown to include read diodes 151a, 151b. In these devices, the anode of the diode 151a and the cathode of the diode 151b are connected by a connection 153.
Are connected in series so that the cathode of the diode 151a and the anode of the diode 151b are connected to the metal plate 152, that is, the ground. These diodes 151a and 151b are square holes (no number).
94 are heat-compressed to both ends of the
The GHz signal produces a current that is "in phase" with the E-field of the 94 GHz radiation. That is, the diode 151a,
151b is in parallel with the incident E-field, thus
The H field of the incident radiation will induce a current in the latter. The 93.9 GHz LO signal is output from the quartz substrate 137.
Optically coupled to the mixer (unnumbered) via both sides of the However, the E field of the LO signal is 94.0 GHz.
, A quarter-wave monopole 155 arranged at right angles to each pair of diodes 151a, 151b connects the LO signal to each pair of diodes 151a, 151b. As provided.

【0028】偏波格子141(図5)は、94GHzの
信号放射がLOチャンネル(番号なし)に結合されるこ
とを阻止するように働くのみでなく、これを移動するこ
とで94GHz信号の周波数でミキサ(番号なし)の複
素インピーダンスにマッチさせるようにも働く。同様
に、偏波格子135(図5)は、93.9GHzのLO
信号がダイプレクサ15(図3)に入ることを阻止し、
かつミキサ(番号なし)の複素インピーダンスとモノポ
ール155の93.9GHzのLO信号周波数とマッチ
させるよう働く。偏波格子135、141(図5)は独
立的に調整することができるため、信号および局部発振
器周波数の双方におけるミキサ(番号なし)のマッチン
グが比較的大きいストリップ域幅にわたって達成でき
る。
The polarization grating 141 (FIG. 5) not only serves to prevent the 94 GHz signal radiation from being coupled to the LO channel (unnumbered), but also to move it at the frequency of the 94 GHz signal. Also works to match the complex impedance of the mixer (unnumbered). Similarly, the polarization grating 135 (FIG. 5) has an LO of 93.9 GHz.
Blocking signals from entering diplexer 15 (FIG. 3),
It also serves to match the complex impedance of the mixer (unnumbered) with the monopole 155 LO signal frequency of 93.9 GHz. Since the polarization gratings 135, 141 (FIG. 5) can be adjusted independently, matching of the mixer (unnumbered) at both the signal and local oscillator frequencies can be achieved over a relatively large strip bandwidth.

【0029】同一面内の線媒体で形成された低域マッチ
ング・フィルタ157は、ミキサ(番号なし)からのI
F出力信号を受信機25(図1)に接続するため設けら
れる。このような低域マッチング・フィルタの設計は、
当業者には周知であり、従ってここでは繰返さない。
The low-pass matching filter 157 formed by the linear medium in the same plane is used to output the I-wave from the mixer (unnumbered).
Provided to connect the F output signal to receiver 25 (FIG. 1). The design of such a low-pass matching filter is
It is well known to those skilled in the art and therefore will not be repeated here.

【0030】次に図7において、受信機25の動作を詳
細に説明する。しかし、その説明の前に、いわゆる「左
円偏波チャンネル」と対応する受信機25の半部のみに
ついて示し記すことに注意すべきである。右円偏波チャ
ンネル(図示せず)がここで述べるものと同じものであ
ることが理解されよう。
Next, the operation of the receiver 25 will be described in detail with reference to FIG. However, it should be noted that before that description, only the half of the receiver 25 corresponding to the so-called "left circular polarization channel" is shown. It will be appreciated that the right circular polarization channel (not shown) is the same as described herein.

【0031】ミキサ・アレイ150からの第1のIF出
力信号は、周知のモノパルス・コンパレータ161で合
成され、コンパレータでは、モノパルスの和、ピッチお
よび偏揺れ(ヨー)信号が生成される。このようなモノ
パルス信号もまたチャープ波形にされ、従って、チャー
プ波形解除(デチャープ:de−chirp)(相関付
け)され、ミキサ163において、ディジタル・コンピ
ュータ31(図1)により与えられる制御信号により制
御されるよう示される周知のタップを設けた遅延線16
5に送信機11(図2)からの第2のLO信号を通すこ
とにより得られる伝送された信号の遅れたレプリカによ
りヘテロダインされることによってLバンド周波数へア
ップコンバートされることが理解されよう。ミキサ16
3からの出力信号は、ミキサ163内で生じた望ましく
ないスプリアス信号を除去するためストリップ域フィル
タ165においてフィルタされる。ストリップ域フィル
タ165からのフィルタされた出力信号は、直角位相検
波およびベースバンド・ビデオ信号へダウンコンバート
される前に、ミキサ169I、169QにおいてLバン
ドの水晶制御発振器171からの同位相(I)および4
分の1位相(Q)出力信号によりヘテロダインされるこ
とにより、増幅器167において増幅される。ミキサ1
69Qに対する4分の1位相基準信号が、水晶制御発振
器171からの出力信号の一部を90°移相器173に
通すことにより生成される。受信機25からのベースバ
ンドIおよびQ出力信号は、入力信号としてA/Dコン
バータ27へ与えられる。
The first IF output signal from the mixer array 150 is synthesized by a well-known monopulse comparator 161 which generates a sum, pitch and yaw signal of the monopulses. Such a monopulse signal is also chirped and therefore de-chirped (correlated) and controlled in mixer 163 by a control signal provided by digital computer 31 (FIG. 1). Delay line 16 with well-known taps shown as
It will be appreciated that the transmitted signal obtained by passing the second LO signal from the transmitter 11 (FIG. 2) through 5 is upconverted to the L-band frequency by heterodyning with a delayed replica of the transmitted signal. Mixer 16
3 is filtered in strip bandpass filter 165 to remove unwanted spurious signals generated in mixer 163. The filtered output signal from strip bandpass filter 165 is in-phase (I) from L-band crystal controlled oscillator 171 and L-band crystal controlled oscillator 171 at mixers 169I, 169Q before being quadrature detected and downconverted to a baseband video signal. 4
It is amplified in the amplifier 167 by being heterodyned by the 1 / phase (Q) output signal. Mixer 1
A quarter phase reference signal for 69Q is generated by passing a portion of the output signal from crystal controlled oscillator 171 through 90 ° phase shifter 173. Baseband I and Q output signals from receiver 25 are provided to A / D converter 27 as input signals.

【0032】本発明の望ましい実施態様について記載し
たが、当業者には、本発明の発明思想を包含する他の実
施例も使用できることが明らかであろう。従って、本発
明は本文に開示された実施例に限定されるものではな
く、頭書の特許請求の範囲の趣旨および範囲によっての
み限定されるべきものである。
While the preferred embodiment of the present invention has been described, it will be apparent to those skilled in the art that other embodiments incorporating the inventive concept of the present invention may be used. Accordingly, the invention is not limited to the embodiments disclosed herein, but only by the spirit and scope of the appended claims.

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

【図1】本発明による能動ミリ波レーダ目標追随装置を
示す概略ブロック図である。図1Aおよび図1Bは、そ
れぞれ図1のアンテナ・システムの断面図および平面図
である。
FIG. 1 is a schematic block diagram showing an active millimeter wave radar target tracking device according to the present invention. 1A and 1B are a cross-sectional view and a plan view, respectively, of the antenna system of FIG.

【図2】図1の送信機を示す概略ブロック図である。FIG. 2 is a schematic block diagram showing the transmitter of FIG.

【図3】本発明による図1のダイプレクサを示す断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view showing the diplexer of FIG. 1 according to the present invention;

【図4】図1のダイプレクサにおいて用いられるファラ
デー回転子の断面図である。
FIG. 4 is a sectional view of a Faraday rotator used in the diplexer of FIG.

【図5】図3のダイプレクサが図1の受信機と光学的に
結合される方法を示す概略図である。
FIG. 5 is a schematic diagram showing how the diplexer of FIG. 3 is optically coupled with the receiver of FIG. 1;

【図6】図5の受信機のミキサ・アレイの1つを示す平
面図である。
FIG. 6 is a plan view showing one of the mixer arrays of the receiver of FIG. 5;

【図7】図1の受信機を示す概略ブロック図である。FIG. 7 is a schematic block diagram showing the receiver of FIG. 1;

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 能動ミリ波レーダ目標追随装置 11 送信機 13 ホーン・アンテナ 15 ダイプレクサ 17 45°固定(双曲線)ミラー 19 放物線ミラー 21 楕円平板走査ミラー 25 受信機 27 アナログ/ディジタル(A/D)・コンバータ 29 FETプロセッサ 31 ディジタル・コンピュータ 33 オートパイロット REFERENCE SIGNS LIST 10 Active millimeter wave radar target tracking device 11 Transmitter 13 Horn antenna 15 Diplexer 17 45 ° fixed (hyperbolic) mirror 19 Parabolic mirror 21 Elliptic flat plate scanning mirror 25 Receiver 27 Analog / digital (A / D) converter 29 FET processor 31 Digital computer 33 Autopilot

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−107336(JP,A) 特開 平5−164838(JP,A) 特開 平5−315833(JP,A) 特開 昭62−231182(JP,A) 特開 昭60−257376(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-5-107336 (JP, A) JP-A-5-164838 (JP, A) JP-A-5-315833 (JP, A) 231182 (JP, A) JP-A-60-257376 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G01S 7 /00-7/42 G01S 13/00-13/95

Claims (8)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 94GHzバンド以上の帯域において作
動するモノパルス受信機における第1検出器であって、 (a)共通の基板上の中心点の周囲に集まった第1、第
2、第3および第4の平衡検波器であって、該検波器の
各々が1対の同様に極性付けられたビーム・リード・ダ
イオードを含む検波器と、 (b)前記各ダイオードのビーム・リードを介して、検
出される無線周波信号を光学的に結合する手段と、 (c)第1の局部発振信号をビーム・リード・ダイオー
ドの各対に光学的に結合する手段と、 (d)ビーム・リード・ダイオードの各対の接続点に電
気的に結合された出力線と、 を備えた第1検出器。
1. A first detector in a monopulse receiver operating in the band above the 94 GHz band, comprising: (a) first, second, third and third groups gathered around a center point on a common substrate. 4. Balanced detectors of claim 4, wherein each of said detectors comprises a pair of similarly polarized beam lead diodes; and (b) detecting via the beam lead of each said diode. (C) means for optically coupling the first local oscillator signal to each pair of beam lead diodes; and (d) means for optically coupling the first local oscillation signal to each pair of beam lead diodes. An output line electrically coupled to the connection point of each pair.
【請求項2】 前記共通基板が、 (a)検出される無線周波エネルギに対し実質的に透過
性の誘電材シートと、 (b)前記誘電材シートの一表面上に金属性コーティン
グとを含み、該コーティングは、貫通して形成されると
ともに前記共通基板上の中心点周囲に集められた第1、
第2、第3および第4の開口を有し、該開口の各々は、
実質的に四角の部分と、該実質的に四角の部分の第1の
辺にその中央で結合して、前記誘電材シートの周部まで
延長する実質的に矩形状部分と、を有する、請求項1記
載の第1検出器。
2. The common substrate comprising: (a) a dielectric sheet substantially transparent to detected radio frequency energy; and (b) a metallic coating on one surface of the dielectric sheet. The coating is formed through and collected around a center point on the common substrate;
There are second, third and fourth openings, each of which is
Claims: A substantially square portion and a substantially rectangular portion coupled to a first side of the substantially square portion at a center thereof and extending to a periphery of the dielectric material sheet. Item 1. The first detector according to Item 1.
【請求項3】 (a)前記ビーム・リード・ダイオード
の各対が、対応する 前記四角部分の第2と第3の辺の中心間に直列に接続さ
れ、 (b)電気的伝送線の中心導体が、前記ビーム・リード
・ダイオードの各対の接続点から、前記実質的に矩形状
部分の中央において前記誘電材シートの周部に形成され
る、請求項2記載の第1検出器。
(A) each pair of said beam lead diodes is connected in series between a center of a corresponding second and third side of said square portion; and (b) a center of an electrical transmission line. 3. The first detector of claim 2, wherein a conductor is formed on the periphery of the dielectric sheet at the center of the substantially rectangular portion from a connection point of each pair of the beam lead diodes.
【請求項4】 前記中心導体が、前記開口の矩形状部分
の内部に整形されて低域フィルタを形成する請求項3記
載の第1検出器。
4. The first detector according to claim 3, wherein the center conductor is shaped inside a rectangular portion of the opening to form a low-pass filter.
【請求項5】 第1の局部発振信号が、前記開口の四角
部分の内部の中心導体の部分を介して結合される請求項
4記載の第1検出器。
5. The first detector according to claim 4, wherein the first local oscillation signal is coupled via a portion of a center conductor inside a square portion of the opening.
【請求項6】 検出される無線周波信号が共通基板の第
1の辺から第1のビームで送られ、前記第1の局部発振
信号が前記共通基板の第2の辺から第2のビームで送ら
れ、該2つの信号の偏波の方向が直角をなし、該2つの
ビームの縦方向軸が前記共通基板に対して直角をなす、
請求項5記載の第1検出器。
6. A detected radio frequency signal is transmitted in a first beam from a first side of the common substrate, and the first local oscillation signal is transmitted in a second beam from a second side of the common substrate. Transmitted, the directions of polarization of the two signals are at right angles, and the longitudinal axes of the two beams are at right angles to the common substrate,
The first detector according to claim 5.
【請求項7】 前記共通基板の反対側にそれと平行に配
置された第3および第4の偏波スクリーンを更に設け、
該第3の偏波スクリーンは検出される無線周波信号を反
射し、前記第4の偏波スクリーンは前記第1の局部発振
信号を反射する、請求項6記載の第1検出器。
7. A third polarization screen and a fourth polarization screen disposed parallel to and opposite to the common substrate,
7. The first detector according to claim 6, wherein said third polarization screen reflects a detected radio frequency signal and said fourth polarization screen reflects said first local oscillation signal.
【請求項8】 前記共通基板からの前記第3および第4
の偏波スクリーンの各々の距離が調整可能である請求項
7記載の第1検出器。
8. The third and the fourth from the common substrate.
The first detector according to claim 7, wherein the distance of each of the polarization screens is adjustable.
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