JP3199892B2 - Radar equipment - Google Patents
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Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は、レーダ装置の多機能
化に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a multifunctional radar device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】周知のように、レーダ装置にはパルス送
受信方式のレーダ（以下、パルスレーダと称する）の他
にＣＷ（連続波）送受信方式のレーダ（以下、ＣＷレー
ダと称する）がある。2. Description of the Related Art As is well known, radar apparatuses include a CW (continuous wave) transmission / reception type radar (hereinafter, referred to as a CW radar) in addition to a pulse transmission / reception type radar (hereinafter, referred to as a pulse radar).
【０００３】ＣＷ送受信方式は、パルス送受信方式と比
べて、大地、山岳、海面から帰ってくるクラッタを消去
する機能の目標の速度検出機能が優れている。そこで、
各方式のレーダを併用し、高仰角走査時にはパルスレー
ダを、低仰角走査時にはＣＷレーダを用いると効果的で
ある[0003] The CW transmission / reception system is superior to the pulse transmission / reception system in the target speed detection function of the function of eliminating clutter returning from the ground, mountains, and the sea surface. Therefore,
It is effective to use a radar of each system together and use a pulse radar for high elevation scanning and a CW radar for low elevation scanning.
【０００４】このように異なる方式のレーダの併用は、
レーダシステム全体の肥大化を招くため、近時、パルス
レーダとＣＷレーダの各機能を合せ持つ多機能レーダが
開発されつつある。この場合、最も効率的に複合するた
めには、アンテナの共有化が不可欠である。[0004] The use of such different types of radars together is as follows.
In order to increase the size of the entire radar system, recently, a multifunctional radar having both functions of a pulse radar and a CW radar is being developed. In this case, sharing antennas is indispensable for the most efficient combination.
【０００５】ところが、パルスレーダでは送受信が一致
しないため１つのアンテナを送受信共用とすることがで
きるのに対し、ＣＷレーダでは常に送信信号を連続して
送出するため、送信用アンテナと受信用アンテナが必要
となる。よって、パルスレーダとＣＷレーダとの複合化
において、送受独立したアンテナが不可欠となってい
る。[0005] However, in the pulse radar, transmission and reception do not match, so that one antenna can be used for both transmission and reception. On the other hand, in the CW radar, since the transmission signal is always transmitted continuously, the transmission antenna and the reception antenna are used. Required. Therefore, in the combination of the pulse radar and the CW radar, an independent antenna for transmission and reception is indispensable.
【０００６】以上の事由から、単独のアンテナでパルス
レーダ機能とＣＷレーダ機能に対応することができ、し
かも各機能に瞬時に切り換えることが可能とするレーダ
装置の実現が強く望まれている。[0006] For the above reasons, there is a strong demand for a radar apparatus that can support the pulse radar function and the CW radar function with a single antenna, and that can switch to each function instantaneously.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】以上述べたように、従
来より、単独のアンテナでパルスレーダ機能とＣＷレー
ダ機能に対応することができ、しかも各機能を瞬時に切
り換えることが可能なレーダ装置の実現が強く望まれて
いる。SUMMARY OF THE INVENTION As described above, a conventional radar apparatus which can cope with the pulse radar function and the CW radar function with a single antenna and can switch each function instantaneously. Realization is strongly desired.
【０００８】この発明は上記の課題を解決するためにな
されたもので、単独のアンテナでパルスレーダ機能とＣ
Ｗレーダ機能に対応することができ、しかも各機能に瞬
時に切り換えることが可能なレーダ装置を提供すること
を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problem, and has a pulse radar function and C
It is an object of the present invention to provide a radar apparatus which can cope with the W radar function and can instantaneously switch to each function.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
にこの発明に係るレーダ装置は、複数のアンテナ素子を
面上に配列したアレイアンテナと、このアレイアンテナ
を複数ブロックに分割し、少なくともブロック単位で送
受信経路をオン／オフ制御する分割制御手段と、この手
段を通じ、前記アレイアンテナの全ブロックを送受信に
共用させてパルスレーダ用として機能させ、前記アレイ
アンテナを送信用ブロックと受信用ブロックに分割して
ＣＷレーダとして機能させるパルス／ＣＷ切換手段とを
具備して構成される。In order to achieve the above object, a radar apparatus according to the present invention comprises an array antenna having a plurality of antenna elements arranged on a surface, and dividing the array antenna into a plurality of blocks, and Division control means for controlling on / off of a transmission / reception path in units; and through this means, all blocks of the array antenna are shared for transmission / reception to function as a pulse radar, and the array antenna is used as a transmission block and a reception block. Pulse / CW switching means for dividing and functioning as a CW radar.
【００１０】[0010]
【作用】上記構成によるレーダ装置では、アレイアンテ
ナを複数ブロックに分割し、ブロック単位で送受共用、
送信専用、受信専用のいずれに切換制御可能としてい
る。そして、パルス／ＣＷ切換でパルス送受信モードを
指定することで全ブロックを送受信共用とし、ＣＷ送受
信モードを指定することで、いずれかのブロックを送信
専用に、他のブロックを受信専用に切換制御するように
している。In the radar device having the above configuration, the array antenna is divided into a plurality of blocks, and transmission / reception is shared in block units.
Switching control can be performed for either transmission only or reception only. Then, by specifying the pulse transmission / reception mode in the pulse / CW switching, all blocks are shared for transmission / reception, and by specifying the CW transmission / reception mode, one of the blocks is switched to transmission only and the other block is switched to reception only. Like that.
【００１１】[0011]
【実施例】以下、図１を参照してこの発明の一実施例を
詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to FIG.
【００１２】図１はこの発明に係るレーダ装置の基本構
成を示すものである。図１において、１１はアンテナ素
子１１１〜１１ｍ，１１ｍ＋１〜１１ｎを面上に配列し
たアレイアンテナである。ここで、１１１〜１１ｍをＡ
ブロック、１１ｍ＋１〜１１ｎをＢブロックとする。各
アンテナ素子１１１〜１１ｎにはそれぞれ送受切換部１
２のサーキュレータ１２１〜１２ｎに接続される。FIG. 1 shows a basic configuration of a radar apparatus according to the present invention. In FIG. 1, reference numeral 11 denotes an array antenna in which antenna elements 111 to 11m and 11m + 1 to 11n are arranged on a plane. Here, 111 to 11 m is A
A block, 11m + 1 to 11n, is a B block. Each of the antenna elements 111 to 11n has a transmission / reception switching unit 1
2 circulators 121 to 12n.
【００１３】１３は各アンテナ素子１１１〜１１ｎ毎に
パルスまたはＣＷの送信信号を生成する送信器で、各送
信信号はサーキュレータ１２１〜１２ｎを通じて対応す
るアンテナ素子１１１〜１１ｎに送られ、空間に放射さ
れる。各アンテナ素子１１１〜１１ｎで受けた受信信号
はサーキュレータ１２１〜１２ｎを通じて、電力合成器
１４に送られる。Reference numeral 13 denotes a transmitter for generating a pulse or CW transmission signal for each of the antenna elements 111 to 11n. Each transmission signal is sent to the corresponding antenna element 111 to 11n through the circulator 121 to 12n and radiated into space. You. The received signals received by the antenna elements 111 to 11n are sent to the power combiner 14 through the circulators 121 to 12n.
【００１４】この電力合成器１４は各アンテナ素子１１
１〜１１ｎで得られた受信信号を合成して受信ビームを
形成する。ここで合成された受信信号は受信器１５に送
られ、パルス／ＣＷ別に受信処理される。The power combiner 14 is provided for each of the antenna elements 11
The reception signals obtained in 1 to 11n are combined to form a reception beam. The received signal synthesized here is sent to the receiver 15 and subjected to reception processing for each pulse / CW.
【００１５】さらに、このレーダ装置では、送信器１３
から各サーキュレータ１２１〜１２ｎまでの送信経路中
に送信用オン／オフスイッチ１６１〜１６ｎを介在させ
て、送信ブロック形成部１６を構成し、各サーキュレー
タ１２１〜１２ｎから電力合成器１４までの受信経路に
受信用オン／オフスイッチ１７１〜１７ｎを介在させ
て、受信ブロック形成部１７を構成している。Further, in this radar device, the transmitter 13
A transmission block forming unit 16 is configured by interposing transmission on / off switches 161 to 16n in a transmission path from the circulators 121 to 12n to a reception path from the circulators 121 to 12n to the power combiner 14. The reception block forming unit 17 is configured with reception ON / OFF switches 171 to 17n interposed.
【００１６】上記送信ブロック形成部１６及び受信ブロ
ック形成部１７の各スイッチ１６１〜１６ｎ，１７１〜
１７ｎは、ＳＷ制御回路１８からのオン／オフ制御信号
によって、ブロック別にオン／オフ制御される。The switches 161 to 16n, 171 to 171 of the transmission block forming unit 16 and the receiving block forming unit 17
17n is ON / OFF controlled for each block by an ON / OFF control signal from the SW control circuit 18.
【００１７】ＳＷ制御回路１８は、パルス／ＣＷモード
選択信号がパルス送受信モードを指定しているとき、
Ａ，Ｂ両ブロックの全スイッチ１６１〜１６ｎ，１７１
〜１７ｎをオン状態に切換制御し、アレイアンテナ素子
１１を送受共用アンテナとして使用する。When the pulse / CW mode selection signal specifies the pulse transmission / reception mode, the SW control circuit 18
All switches 161 to 16n, 171 in both A and B blocks
-17n are switched on, and the array antenna element 11 is used as a shared antenna for transmission and reception.
【００１８】また、パルス／ＣＷモード選択信号がＣＷ
送受信モードを指定しているとき、Ａ（またはＢ）ブロ
ックのスイッチ１６１〜１６ｍ（または１６ｍ＋１〜１
６ｎ）をオン状態に、Ｂ（またはＡ）ブロックのスイッ
チ１６ｍ＋１〜１６ｎ（または１６１〜１６ｍ）をオフ
状態に切換制御して、Ａ（またはＢ）のみを送信ブロッ
クとする。同時に、Ｂ（またはＡ）ブロックのスイッチ
１７ｍ＋１〜１７ｎ（または１７１〜１７ｍ）をオン状
態に、Ａ（またはＢ）ブロックのスイッチ１７１〜１７
ｍ（または１７ｍ＋１〜１７ｎ）をオフ状態に切換制御
して、Ｂ（またはＡ）のみを受信ブロックとする。When the pulse / CW mode selection signal is CW
When the transmission / reception mode is designated, the switches 161 to 16m (or 16m + 1 to 1) of the A (or B) block
6n) is turned on, and the switches 16m + 1 to 16n (or 161 to 16m) of the B (or A) block are controlled to be turned off, so that only A (or B) is a transmission block. At the same time, the switches 17m + 1 to 17n (or 171 to 17m) of the B (or A) block are turned on, and the switches 171 to 17 of the A (or B) block are turned on.
m (or 17m + 1 to 17n) is switched to the off state, and only B (or A) is set as a reception block.
【００１９】すなわち、上記構成によるレーダ装置で
は、アレイアンテナ１１をＡブロックとＢブロックに分
割し、ブロック単位で送受共用、送信専用、受信専用の
いずれに切換制御可能としている。そして、パルス／Ｃ
Ｗモード選択信号でパルス送受信モードを指定すること
でＡ，Ｂ両ブロックを送受信共用とし、ＣＷ送受信モー
ドを指定することで、Ａ，Ｂいずれか一方を送信専用
に、他方を受信専用に切換制御するようにしている。That is, in the radar apparatus having the above-described configuration, the array antenna 11 is divided into A blocks and B blocks, and switching control can be performed to any one of transmission and reception, transmission only, and reception only in block units. And the pulse / C
By specifying the pulse transmission / reception mode with the W mode selection signal, both the A and B blocks are used for transmission / reception, and by specifying the CW transmission / reception mode, one of A and B is switched to transmission only and the other is switched to reception only. I am trying to do it.
【００２０】したがって、上記構成によるレーダ装置
は、１つのアンテナで送信アンテナと受信アンテナを分
離形成することができるので、１つのアンテナでＣＷ送
受信に対応することができ、これによってパルスレーダ
との複合が可能となる。しかも電子的に瞬時にパルス／
ＣＷを切換えることができるので、例えば高仰角でパル
スレーダ機能、低仰角でＣＷレーダ機能を使い分けた場
合に、ビームの切換を滑らかに行うことができる。とこ
ろで、実際に上記のレーダ装置を実現する場合、受信時
にデジタルビームフォーミング（ＤＢＦ）技術を適用す
れば、最大限の効果が期待できる。Therefore, the radar apparatus having the above configuration can separate and form a transmitting antenna and a receiving antenna with one antenna, so that one antenna can cope with CW transmission / reception, and thereby, it can be combined with a pulse radar. Becomes possible. Moreover, the pulse /
Since the CW can be switched, for example, when the pulse radar function is used at a high elevation angle and the CW radar function is used at a low elevation angle, the beam can be switched smoothly. By the way, when the above-mentioned radar device is actually realized, the maximum effect can be expected by applying a digital beam forming (DBF) technique at the time of reception.
【００２１】図２は図１の実施例において、ＤＢＦ技術
を適用した受信系を構成を示すものである。この場合、
送受切換部１２の各サーキュレータ１２１〜１２ｎから
出力されるアンテナ受信信号をそれぞれ対応して設けら
れた受信器２１１〜２１ｎに送って復調検波してビデオ
信号に変換した後、それぞれＡ／Ｄ変換器２２１〜２２
ｎでデジタルビデオ信号に変換してＤＢＦ演算器２３に
送る。FIG. 2 shows a configuration of a receiving system to which the DBF technique is applied in the embodiment of FIG. in this case,
The antenna reception signals output from the circulators 121 to 12n of the transmission / reception switching unit 12 are respectively sent to the corresponding receivers 211 to 21n, demodulated and detected, converted into video signals, and then A / D converters. 221-222
The signal is converted into a digital video signal by n and sent to the DBF calculator 23.
【００２２】このＤＢＦ演算器２３は、各系統のデジタ
ルビデオ信号を乗算器２３１１〜２３１ｎに送り、係数
列Ｗ1 〜Ｗn で重み付け処理し、さらにその処理結果を
加算器２３２２〜２３２ｎで全て加算する。すなわち、
このＤＢＦ演算器２３は、図１の電力合成器１４に代わ
るもので、デジタル演算で受信ビームを形成することが
できる。The DBF calculator 23 sends the digital video signals of the respective systems to multipliers 2311 to 231n, performs weighting processing with coefficient sequences W1 to Wn, and further adds the processing results by adders 2322 to 232n. That is,
The DBF calculator 23 replaces the power combiner 14 in FIG. 1, and can form a reception beam by digital calculation.
【００２３】この構成において、パルス送受信モードで
は全ブロックの受信信号について係数Ｗi をセットし、
全体で受信ビームを形成する。ＣＷ送信モードは送信ブ
ロックに関わる係数Ｗi を“０”にセットし、受信ブロ
ックの係数Ｗj のみで受信ビームを形成する。In this configuration, in the pulse transmission / reception mode, the coefficient Wi is set for the reception signals of all the blocks,
The whole forms a receive beam. In the CW transmission mode, a coefficient Wi related to a transmission block is set to “0”, and a reception beam is formed only by the coefficient Wj of the reception block.
【００２４】上記構成によれば、図１の実施例において
受信経路に挿入した受信ブロック形成用のオン／オフス
イッチが不要となり、係数Ｗi の設定でパルス／ＣＷ送
受信モードの切換を行うことができる。さらに、ＤＢＦ
演算器２３によって受信ビームを任意の方向に形成可能
であり、パルスレーダ機能によるビーム走査との連携を
より滑らかに実現できる。According to the above configuration, the on / off switch for forming the reception block inserted in the reception path in the embodiment of FIG. 1 is not required, and the pulse / CW transmission / reception mode can be switched by setting the coefficient Wi. . Furthermore, DBF
The reception beam can be formed in an arbitrary direction by the arithmetic unit 23, and cooperation with the beam scanning by the pulse radar function can be realized more smoothly.
【００２５】上記の各実施例では、パッシブ型アレイア
ンテナの場合について説明したが、各アンテナ素子１１
１〜１１ｎ毎に送受信モジュールを備えるアクティブ型
のアレイアンテナを用いれば、より最大限の効果が期待
できる。図３にその構成を示す。In each of the above embodiments, the case of the passive array antenna has been described.
If an active array antenna having a transmitting / receiving module for every 1 to 11n is used, the maximum effect can be expected. FIG. 3 shows the configuration.
【００２６】図３は各アンテナ素子１１１〜１１ｎに取
り付けられる送受信モジュール２４の構成を示すもの
で、第１のスイッチ２４１の一方の固定端子ａには送信
器１３からのパルスまたはＣＷの送信信号が供給されて
おり、この送信信号は可動端子ｃの選択接続により移相
器２４２に送られ、所定の位相制御を受けて第２のスイ
ッチ２４３の可動端子ｃに送られる。この第２のスイッ
チ２４３は第１のスイッチ２４１と共に送受切換器を構
成するもので、互いに連動しており、送信信号は固定端
子ａを介して高電力増幅器２４４に送られ、電力増幅さ
れた後、サーキュレータ１２ｉ（ｉは１〜ｎ）を介して
ｉ番目のアンテナ素子１１ｉに供給される。FIG. 3 shows a configuration of the transmitting / receiving module 24 attached to each of the antenna elements 111 to 11n. A pulse or a CW transmission signal from the transmitter 13 is transmitted to one fixed terminal a of the first switch 241. The transmission signal is supplied to the phase shifter 242 by selective connection of the movable terminal c, and is transmitted to the movable terminal c of the second switch 243 under predetermined phase control. The second switch 243 constitutes a transmission / reception switch together with the first switch 241 and is interlocked with each other. The transmission signal is transmitted to the high power amplifier 244 via the fixed terminal a and after the power is amplified. , Through the circulator 12i (i is 1 to n) to the i-th antenna element 11i.
【００２７】このアンテナ素子１１ｉでとらえられた受
信信号はサーキュレータ１２ｉを介して受信増幅器２４
５に送られ、低雑音増幅された後、第２のスイッチ２４
３を介して移相器２４２で送信時と同じ位相制御を受
け、第１のスイッチ２４１を介して上記の電力合成器１
４に送られる。この場合、スイッチ２４１と２４３はＣ
Ｗ波送受信の場合は送信ブロックはａ端子に、受信ブロ
ックはｂ端子に接続される。The received signal captured by the antenna element 11i is transmitted through a circulator 12i to a receiving amplifier 24i.
5 and after being amplified by low noise, the second switch 24
3 receives the same phase control as that at the time of transmission by the phase shifter 242, and the power combiner 1 via the first switch 241.
4 In this case, switches 241 and 243 are C
In the case of W-wave transmission / reception, the transmission block is connected to terminal a, and the reception block is connected to terminal b.
【００２８】この構成によれば、各アンテナ素子１１ｉ
の送受信モジュール内移相器２４２の位相量を制御する
ことにより、送信ビームを任意の方向にパルス波でもＣ
Ｗ波でも走査することが可能となり、さらにそれに呼応
してＤＢＦのウェイトＷｉを制御すれば、送信と受信を
同期させてパルス／ＣＷレーダ動作を行うことができる
ようになる。その他、この発明の要旨を逸脱しない範囲
で種々変形しても、同様に実施可能である。According to this configuration, each antenna element 11i
By controlling the amount of phase of the phase shifter 242 in the transmitting / receiving module of FIG.
Scanning can be performed with a W wave, and if the weight Wi of the DBF is controlled in response to the scanning, the pulse / CW radar operation can be performed by synchronizing transmission and reception. In addition, various modifications may be made without departing from the spirit of the present invention, and the present invention can be similarly implemented.
【００２９】[0029]
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、単独の
アンテナでパルスレーダ機能とＣＷレーダ機能に対応す
ることができ、しかも各機能に瞬時に切り換えることが
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, it is possible to provide a radar apparatus which can cope with the pulse radar function and the CW radar function with a single antenna and can switch to each function instantaneously. Can be.
【図１】この発明に係るレーダ装置の一実施例の基本構
成を示すブロック図。FIG. 1 is a block diagram showing a basic configuration of an embodiment of a radar apparatus according to the present invention.
【図２】同実施例でＤＢＦ技術を適用した場合の構成を
示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration when a DBF technique is applied in the embodiment.
【図３】この発明に係るレーダ装置に用いて好適なアク
ティブアレイアンテナの送受信モジュールの構成を示す
ブロック図。FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a transmission / reception module of an active array antenna suitable for use in a radar device according to the present invention.
１１…アレイアンテナ、１１１〜１１ｎ…アンテナ素
子、１２…送受切換部、１２１〜１２ｎ…サーキュレー
タ、１３…送信器、１４…電力合成器、１５…受信器、
１６…送信ブロック形成部、１６１〜１６ｎ…送信用オ
ン／オフスイッチ、１７…受信ブロック形成部、１７１
〜１７ｎ…受信用オン／オフスイッチ、１８…ＳＷ制御
回路、２１１〜２１ｎ…受信器、２２１〜２２ｎ…Ａ／
Ｄ変換器、２３…ＤＢＦ演算器、２３１１〜２３１ｎ…
乗算器、Ｗ1 〜Ｗn …係数列、２３２１〜２３２ｎ−１
…加算器、２４…送受信モジュール、２４１，２４２…
送受切換スイッチ。DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 ... Array antenna, 111-11n ... Antenna element, 12 ... Transmission / reception switching part, 121-12n ... Circulator, 13 ... Transmitter, 14 ... Power combiner, 15 ... Receiver
16: transmission block forming section, 161 to 16n: transmission on / off switch, 17: reception block forming section, 171
... 17n receiving ON / OFF switch, 18 SW control circuit, 211-21n receiver, 221-2n A /
D converter, 23 ... DBF calculator, 2311 to 231n ...
Multipliers, W1 to Wn... Coefficient series, 2321 to 232n-1
... Adder, 24 ... Transceiving module, 241,242 ...
Transmit / receive switch.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) G01S 7 /00-7/42 G01S 13/00-13/95
Claims (1)
イアンテナと、 このアレイアンテナを複数ブロックに分割し、少なくと
もブロック単位で送受信経路をオン／オフ制御する分割
制御手段と、 この手段を通じ、前記アレイアンテナの全ブロックを送
受信に共用させてパルスレーダ用として機能させ、前記
アレイアンテナを送信用ブロックと受信用ブロックに分
割してＣＷレーダとして機能させるパルス／ＣＷ切換手
段とを具備するレーダ装置。1. An array antenna in which a plurality of antenna elements are arranged on a plane, division control means for dividing the array antenna into a plurality of blocks, and controlling ON / OFF of a transmission / reception path at least in block units; A radar apparatus comprising pulse / CW switching means for sharing all blocks of the array antenna for transmission and reception to function as a pulse radar, and for dividing the array antenna into a transmission block and a reception block to function as a CW radar. .
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