JP3216713B2 - フェーズドアレイレーダ - Google Patents
フェーズドアレイレーダInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、フェーズドアレイ
レーダに関し、特に全周捜索時間を短縮する円筒型フェ
ーズドアレイレーダに関する。
レーダに関し、特に全周捜索時間を短縮する円筒型フェ
ーズドアレイレーダに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種の円筒型フェーズドアレイ
レーダは、例えば特開平９−０３６６３７号公報に示さ
れるように、全周の目標を捜索、追尾するために用いら
れている。
レーダは、例えば特開平９−０３６６３７号公報に示さ
れるように、全周の目標を捜索、追尾するために用いら
れている。
【０００３】図１０は、従来の円筒型フェーズドアレイ
レーダの一例を示す系統図である。円筒状に半波長以下
の間隔で配置された複数のコラムアレイ１−１〜１−２
４の一部を励振し、その励振範囲を切り換えることによ
り円周方向にビーム走査を行っている。励振範囲の切り
換えは制御部３４の制御信号により、方位切換部３１の
コラムアレイ切換スイッチ３２−１〜３２−８を切り換
えることにより行う。分配合成器３３は方位切換部３１
からの受信信号の合成及び送受信部３５からの励振信号
の分配を行うものである。
レーダの一例を示す系統図である。円筒状に半波長以下
の間隔で配置された複数のコラムアレイ１−１〜１−２
４の一部を励振し、その励振範囲を切り換えることによ
り円周方向にビーム走査を行っている。励振範囲の切り
換えは制御部３４の制御信号により、方位切換部３１の
コラムアレイ切換スイッチ３２−１〜３２−８を切り換
えることにより行う。分配合成器３３は方位切換部３１
からの受信信号の合成及び送受信部３５からの励振信号
の分配を行うものである。
【０００４】送信系においては、送受信部３５で出力さ
れた励振信号は、分配合成器３３により分配された後、
制御部３４により所望のビーム方向から算出された励振
開口（以下開口と略す）のコラムアレイ１−１〜１−８
に入力されるように、方位切換部３１内のコラムアレイ
切換スイッチ３２−１〜３２−８によって切り換えられ
る。
れた励振信号は、分配合成器３３により分配された後、
制御部３４により所望のビーム方向から算出された励振
開口（以下開口と略す）のコラムアレイ１−１〜１−８
に入力されるように、方位切換部３１内のコラムアレイ
切換スイッチ３２−１〜３２−８によって切り換えられ
る。
【０００５】受信系においては、送信系の逆で、コラム
アレイ１−１〜１−８から入力された受信信号は、方位
切換部３１をとおり、分配合成器３３で合成され、送受
信部３５で受信され、信号処理部３６で信号処理され
る。
アレイ１−１〜１−８から入力された受信信号は、方位
切換部３１をとおり、分配合成器３３で合成され、送受
信部３５で受信され、信号処理部３６で信号処理され
る。
【０００６】本円筒型フェーズドアレイレーダは、ビー
ムを電子的に走査しているため、機械回転式レーダと違
って追尾ビームを自由に設定できる特長がある。
ムを電子的に走査しているため、機械回転式レーダと違
って追尾ビームを自由に設定できる特長がある。
【０００７】また、捜索時間を短縮する方法として、例
えば特開平３−１７９２８２公報に示されるように、平
面型フェーズドアレイレーダでは、デジタルビーム形成
（以降ＤＢＦと称す）を用いたマルチビーム形成に関す
る技術が開示されている。
えば特開平３−１７９２８２公報に示されるように、平
面型フェーズドアレイレーダでは、デジタルビーム形成
（以降ＤＢＦと称す）を用いたマルチビーム形成に関す
る技術が開示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】第１の問題点は、従来
の円筒型フェーズドアレイレーダでは全周捜索時間が長
いので、複数の近距離目標や高い飛行性能をもつ目標の
捜索・追尾データレートが充分でないことである。
の円筒型フェーズドアレイレーダでは全周捜索時間が長
いので、複数の近距離目標や高い飛行性能をもつ目標の
捜索・追尾データレートが充分でないことである。
【０００９】その理由は、従来円筒型フェーズドアレイ
レーダではビーム走査は方位方向に順次切り換えて行う
ため、全周捜索に時間がかかるためである。また、捜索
時間がかかるため、追尾ビーム走査の時間が充分取れな
いためである。
レーダではビーム走査は方位方向に順次切り換えて行う
ため、全周捜索に時間がかかるためである。また、捜索
時間がかかるため、追尾ビーム走査の時間が充分取れな
いためである。
【００１０】第２の問題点は、捜索時間短縮のため多数
のマルチビームを形成すると回路規模が大きくなり、ま
た複雑化することである。
のマルチビームを形成すると回路規模が大きくなり、ま
た複雑化することである。
【００１１】その理由は、アナログビーム合成の場合、
複数の高価なビーム形成回路が必要になることによる。
ＤＢＦの場合はビーム数に応じて演算量が大きくなるこ
とにより、演算プロセッサ数が大幅に増大することによ
る。
複数の高価なビーム形成回路が必要になることによる。
ＤＢＦの場合はビーム数に応じて演算量が大きくなるこ
とにより、演算プロセッサ数が大幅に増大することによ
る。
【００１２】本発明の目的は、全周電子ビーム走査が可
能な円筒フェーズドアレイレーダにおいて、同時に全周
捜索を行う円筒フェーズドアレイレーダを提供すること
である。
能な円筒フェーズドアレイレーダにおいて、同時に全周
捜索を行う円筒フェーズドアレイレーダを提供すること
である。
【００１３】本発明の他の目的は、ＤＢＦにおいて、各
コラムアレイに与える開口分布を決定するウエイト数を
最小限にし、メモリに格納できるようにすることで、ビ
ーム形成に要する演算量を低減する円筒フェーズドアレ
イレーダを提供することである。
コラムアレイに与える開口分布を決定するウエイト数を
最小限にし、メモリに格納できるようにすることで、ビ
ーム形成に要する演算量を低減する円筒フェーズドアレ
イレーダを提供することである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明のフェーズドアレ
イレーダは、送信方位無指向性ビームを放射する送信無
指向性アンテナと、全方位方向に均等に並ぶ受信デジタ
ルビーム形成マルチビームを形成する円筒型受信フェー
ズドアレイアンテナと、デジタルビーム形成を行うビー
ム形成器とを有し、全周捜索するフェーズドアレイレー
ダにおいて、送信無指向性アンテナが、送信用励振信号
を外部制御信号により位相制御する複数の移相器と、移
相器に対応する複数の方位無指向性素子アンテナを有
し、移相器への移相量により仰角方向にビーム走査する
ことを特徴とする。
イレーダは、送信方位無指向性ビームを放射する送信無
指向性アンテナと、全方位方向に均等に並ぶ受信デジタ
ルビーム形成マルチビームを形成する円筒型受信フェー
ズドアレイアンテナと、デジタルビーム形成を行うビー
ム形成器とを有し、全周捜索するフェーズドアレイレー
ダにおいて、送信無指向性アンテナが、送信用励振信号
を外部制御信号により位相制御する複数の移相器と、移
相器に対応する複数の方位無指向性素子アンテナを有
し、移相器への移相量により仰角方向にビーム走査する
ことを特徴とする。
【００１５】その送信無指向性アンテナは、送信用励振
信号を外部制御信号により位相制御する複数の移相器
と、移相器に対応する複数の方位無指向性素子アンテナ
を有し、移相器への移相量により仰角方向にビーム走査
することが可能である。
信号を外部制御信号により位相制御する複数の移相器
と、移相器に対応する複数の方位無指向性素子アンテナ
を有し、移相器への移相量により仰角方向にビーム走査
することが可能である。
【００１６】また、フェーズドアレイレーダ円筒型受信
フェーズドアレイアンテナは、ビーム方位数を円筒型受
信フェーズドアレイアンテナを構成するコラムアレイ数
を整数倍とすることにより、ビーム形成器のビーム形成
に要する演算量を低減することを特徴とする。
フェーズドアレイアンテナは、ビーム方位数を円筒型受
信フェーズドアレイアンテナを構成するコラムアレイ数
を整数倍とすることにより、ビーム形成器のビーム形成
に要する演算量を低減することを特徴とする。
【００１７】更に、円筒型受信フェーズドアレイアンテ
ナは、円筒状に半波長以下の間隔で配置された複数の受
信用素子アンテナと、個々の受信用素子アンテナ信号の
振幅と位相を制御信号により制御し、受信する受信モジ
ュールと、振幅と位相制御された複数の受信信号を合成
するＲＦ合成器と、合成されたＲＦ信号をＩＦ信号に変
換する周波数変換器と、ＩＦ信号に変換されたアナログ
信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、を有し
ている。
ナは、円筒状に半波長以下の間隔で配置された複数の受
信用素子アンテナと、個々の受信用素子アンテナ信号の
振幅と位相を制御信号により制御し、受信する受信モジ
ュールと、振幅と位相制御された複数の受信信号を合成
するＲＦ合成器と、合成されたＲＦ信号をＩＦ信号に変
換する周波数変換器と、ＩＦ信号に変換されたアナログ
信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器と、を有し
ている。
【００１８】また更に、円筒型受信フェーズドアレイア
ンテナは、円筒状に半波長以下の間隔で配置された複数
の受信用素子アンテナと、個々の受信用素子アンテナ信
号の振幅と位相を制御信号により制御し、振幅と位相制
御された複数の受信信号を周波数変換し、変換されたア
ナログ信号をデジタル信号に変換する受信モジュール
と、変換された受信デジタル信号を伝送するデータバス
と、ウエイトデータとともにコラムアレイの受信デジタ
ルデータを合成する仰角ビーム合成器とを有する。
ンテナは、円筒状に半波長以下の間隔で配置された複数
の受信用素子アンテナと、個々の受信用素子アンテナ信
号の振幅と位相を制御信号により制御し、振幅と位相制
御された複数の受信信号を周波数変換し、変換されたア
ナログ信号をデジタル信号に変換する受信モジュール
と、変換された受信デジタル信号を伝送するデータバス
と、ウエイトデータとともにコラムアレイの受信デジタ
ルデータを合成する仰角ビーム合成器とを有する。
【００１９】更にまた、デジタルビーム形成を行うビー
ム形成器は、受信デジタルデータを少なくとも１本のビ
ームを形成するＮ個の開口毎にグループ分けし、全周の
マルチビーム形成用のウエイトデータを格納するウエイ
トメモリと、ウエイトメモリからのウエイトデータによ
り重み付けをして、マルチビーム形成の演算を行う演算
部とを有する。
ム形成器は、受信デジタルデータを少なくとも１本のビ
ームを形成するＮ個の開口毎にグループ分けし、全周の
マルチビーム形成用のウエイトデータを格納するウエイ
トメモリと、ウエイトメモリからのウエイトデータによ
り重み付けをして、マルチビーム形成の演算を行う演算
部とを有する。
【００２０】また、デジタルビーム形成を行うビーム形
成器は、デジタルビームを任意の形状、等間隔とするビ
ーム形成手段を有し、重点捜索範囲とその他の範囲でビ
ームの密度を変えることを特徴とする。
成器は、デジタルビームを任意の形状、等間隔とするビ
ーム形成手段を有し、重点捜索範囲とその他の範囲でビ
ームの密度を変えることを特徴とする。
【００２１】本発明のフェーズドアレイレーダは、全方
位方向に同時に電波を放射できる送信手段（図１の２
１）と、全方位方向に受信ＤＢＦマルチビームを形成す
る手段（図１の２２）と、を有する。
位方向に同時に電波を放射できる送信手段（図１の２
１）と、全方位方向に受信ＤＢＦマルチビームを形成す
る手段（図１の２２）と、を有する。
【００２２】またＤＢＦに要する演算量を低減するため
の手段（図１の３）を有する。
の手段（図１の３）を有する。
【００２３】本発明では、全方位方向に同時に電波を放
射できる送信手段である送信方位無指向性アンテナで送
信方位無指向性ビームを放射することにより、全方位方
向から目標の反射信号を得られる。また、全方位方向に
受信マルチビームを形成する手段である円筒型受信フェ
ーズドアレイアンテナで、ＤＢＦにより指向性の高いマ
ルチビームを全方位方向に形成することで、同時に全方
位方向から目標の反射信号を受信し、目標毎に分別でき
るので、瞬時に全周捜索を行うことができる。
射できる送信手段である送信方位無指向性アンテナで送
信方位無指向性ビームを放射することにより、全方位方
向から目標の反射信号を得られる。また、全方位方向に
受信マルチビームを形成する手段である円筒型受信フェ
ーズドアレイアンテナで、ＤＢＦにより指向性の高いマ
ルチビームを全方位方向に形成することで、同時に全方
位方向から目標の反射信号を受信し、目標毎に分別でき
るので、瞬時に全周捜索を行うことができる。
【００２４】また、本発明では、ＤＢＦに要する演算量
を低減するための手段であるビーム形成器により、受信
ビーム形成に要する演算量を低減でき、マルチビームに
よる回路の複雑化を抑えることが可能になる。
を低減するための手段であるビーム形成器により、受信
ビーム形成に要する演算量を低減でき、マルチビームに
よる回路の複雑化を抑えることが可能になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【００２６】図１を参照すると、本発明のフェーズドア
レイレーダは、送信方位無指向性ビーム２３を送信する
送信方位無指向性アンテナ２１と、前記送信無指向性ア
ンテナ２１に励振信号を送信する送信部８と、全周に受
信マルチビームを形成する円筒型受信フェーズドアレイ
アンテナ２２と、ＤＢＦによりマルチビーム形成を行う
ビーム形成部３と、前記円筒型受信フェーズドアレイア
ンテナ２２と前記ビーム形成部３の制御を行う制御部５
と、各種レーダ信号処理を行う信号処理部６とから構成
される。
レイレーダは、送信方位無指向性ビーム２３を送信する
送信方位無指向性アンテナ２１と、前記送信無指向性ア
ンテナ２１に励振信号を送信する送信部８と、全周に受
信マルチビームを形成する円筒型受信フェーズドアレイ
アンテナ２２と、ＤＢＦによりマルチビーム形成を行う
ビーム形成部３と、前記円筒型受信フェーズドアレイア
ンテナ２２と前記ビーム形成部３の制御を行う制御部５
と、各種レーダ信号処理を行う信号処理部６とから構成
される。
【００２７】図２を参照すると、送信無指向性アンテナ
２１は、ｋ個の方位無指向性素子アンテナ４１−１〜４
１−ｋと、前記方位無指向性素子アンテナ４１−１〜４
１−ｋに与える励振信号の位相を制御する移相器４２−
１〜４２−ｋとから構成される。
２１は、ｋ個の方位無指向性素子アンテナ４１−１〜４
１−ｋと、前記方位無指向性素子アンテナ４１−１〜４
１−ｋに与える励振信号の位相を制御する移相器４２−
１〜４２−ｋとから構成される。
【００２８】円筒型受信フェーズドアレイアンテナ２２
は、円筒状に半波長以下の間隔で配置された複数の受信
信号をデジタル信号に変換するコラムアレイ１−１〜１
−Ｎから構成される。ビーム形成部３は、全周のマルチ
ビーム形成用のウエイトデータを格納するウエイトメモ
リ３−２とマルチビーム形成のための演算を行う演算部
３−１からなる。
は、円筒状に半波長以下の間隔で配置された複数の受信
信号をデジタル信号に変換するコラムアレイ１−１〜１
−Ｎから構成される。ビーム形成部３は、全周のマルチ
ビーム形成用のウエイトデータを格納するウエイトメモ
リ３−２とマルチビーム形成のための演算を行う演算部
３−１からなる。
【００２９】図３を参照すると、コラムアレイ１−１〜
１−Ｎの構成の一例を示している。ｍ個の素子アンテナ
１０−１〜１０−ｍと制御信号に従い受信信号の振幅・
位相制御を行うＲＸモジュール１１−１〜１１−ｍと振
幅・位相制御された受信信号を合成するＲＦ合成器１２
とＲＦ信号をＩＦ信号に変換する周波数変換器１３とア
ナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１４
から構成される。
１−Ｎの構成の一例を示している。ｍ個の素子アンテナ
１０−１〜１０−ｍと制御信号に従い受信信号の振幅・
位相制御を行うＲＸモジュール１１−１〜１１−ｍと振
幅・位相制御された受信信号を合成するＲＦ合成器１２
とＲＦ信号をＩＦ信号に変換する周波数変換器１３とア
ナログ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器１４
から構成される。
【００３０】次に、本発明の実施の形態の動作につい
て、まず図７を用いて動作の概要を示す。
て、まず図７を用いて動作の概要を示す。
【００３１】送信方位無指向性アンテナ２１から全方位
方向に送信方位無指向性ビーム２３を放射する。本図で
は送信方位無指向性ビーム２３は、仰角０°に放射され
た場合を示す。ビームは全方位に放射されるので、全方
位から目標の反射信号が得られる。円筒型受信フェーズ
ドアレイアンテナ２２は、ＤＢＦにより指向性の高いビ
ームを全方位方向に多数形成し、複数の方向から返って
くる反射信号を分別できるので、同時に全方位方向の捜
索・追尾が可能になり、全周捜索時間を短縮できる。し
かし、送信ビームを無指向性にすることにより送信アン
テナ利得が低下し、最大探知距離が短くなる。この場
合、送信電力、送信パルス幅、積分回数を増やすことに
より、最大探知距離を伸ばすことができる。積分回数は
捜索時間を増大させるが、実際の運用では、短距離モー
ド、長距離モードなどモードにより積分回数を変化させ
ることにより、従来より全周捜索時間を短縮できる。
方向に送信方位無指向性ビーム２３を放射する。本図で
は送信方位無指向性ビーム２３は、仰角０°に放射され
た場合を示す。ビームは全方位に放射されるので、全方
位から目標の反射信号が得られる。円筒型受信フェーズ
ドアレイアンテナ２２は、ＤＢＦにより指向性の高いビ
ームを全方位方向に多数形成し、複数の方向から返って
くる反射信号を分別できるので、同時に全方位方向の捜
索・追尾が可能になり、全周捜索時間を短縮できる。し
かし、送信ビームを無指向性にすることにより送信アン
テナ利得が低下し、最大探知距離が短くなる。この場
合、送信電力、送信パルス幅、積分回数を増やすことに
より、最大探知距離を伸ばすことができる。積分回数は
捜索時間を増大させるが、実際の運用では、短距離モー
ド、長距離モードなどモードにより積分回数を変化させ
ることにより、従来より全周捜索時間を短縮できる。
【００３２】次に図１を用いて動作の詳細について示
す。送信系では、まず送信部８より出力される励振信号
は送信方位無指向性アンテナ２１に入力される。送信方
位無指向性アンテナ２１については図２も用いて説明す
る。励振信号は移相器４２−１〜４２−ｋで制御器５か
らの制御信号に従い位相制御され、方位無指向性素子ア
ンテナ４１−１〜４１−ｋで空間に放射される。この
際、移相器に与える移相量を変えることにより送信方位
無指向性ビーム２３は、仰角方向にビーム走査が可能に
なる。また、仰角方向にファンビームを形成することも
可能になる。
す。送信系では、まず送信部８より出力される励振信号
は送信方位無指向性アンテナ２１に入力される。送信方
位無指向性アンテナ２１については図２も用いて説明す
る。励振信号は移相器４２−１〜４２−ｋで制御器５か
らの制御信号に従い位相制御され、方位無指向性素子ア
ンテナ４１−１〜４１−ｋで空間に放射される。この
際、移相器に与える移相量を変えることにより送信方位
無指向性ビーム２３は、仰角方向にビーム走査が可能に
なる。また、仰角方向にファンビームを形成することも
可能になる。
【００３３】次に受信系について詳細に説明する。円周
上に半波長以下の等しい間隔で並べられたコラムアレイ
１−１〜１−Ｎの詳細を図３に示す。ｍ個の素子アンテ
ナ１０−１〜１０−ｍに入力される受信信号は、ＲＸモ
ジュール１１−１〜１１−ｍで制御部５からの制御信号
に従い振幅・位相制御され、ＲＦ合成器１２で合成され
ることにより、仰角方向に所望のビームを形成する。そ
の後、周波数変換器１３で中間周波数（ＩＦ）信号に周
波数変換した後、Ａ／Ｄ変換器１４でデジタル信号に変
換する。コラムアレイ１−１〜１−Ｎから出力される受
信デジタルデータは、すべてビーム形成部３の演算部３
−１に入力される。演算部３−１では受信デジタルデー
タをそれぞれ１本ないし数本のビームを形成するＮ個の
開口４−１〜４−Ｎ毎にグループ分けする。図１におい
ては各開口は１本のビームを形成する場合を示してい
る。ウエイトメモリ３−２は一つの開口で形成するビー
ムの本数分のウエイトデータ群をメモリに格納してい
る。これは後で図８を用いて説明するが、ビーム方位数
を全コラムアレイ数の整数倍にして、すべての開口で同
じウエイトデータ群を利用できる。Ｎ個の開口４−１〜
４−Ｎ毎にグループ分けされた受信デジタルデータをウ
エイトメモリ３−２からのウエイトデータ群で重み付け
をしてデジタルビーム合成することにより、送信方位無
指向性ビーム２３の電波放射範囲すべてを覆えるような
全周マルチビームを形成できる。これにより、送信方位
無指向性ビームが放射される範囲すべてを瞬時に捜索・
追尾できる。この際、ＤＢＦを使用しているため、アナ
ログビーム合成で生じるマルチビーム化による損失の問
題は発生しない。
上に半波長以下の等しい間隔で並べられたコラムアレイ
１−１〜１−Ｎの詳細を図３に示す。ｍ個の素子アンテ
ナ１０−１〜１０−ｍに入力される受信信号は、ＲＸモ
ジュール１１−１〜１１−ｍで制御部５からの制御信号
に従い振幅・位相制御され、ＲＦ合成器１２で合成され
ることにより、仰角方向に所望のビームを形成する。そ
の後、周波数変換器１３で中間周波数（ＩＦ）信号に周
波数変換した後、Ａ／Ｄ変換器１４でデジタル信号に変
換する。コラムアレイ１−１〜１−Ｎから出力される受
信デジタルデータは、すべてビーム形成部３の演算部３
−１に入力される。演算部３−１では受信デジタルデー
タをそれぞれ１本ないし数本のビームを形成するＮ個の
開口４−１〜４−Ｎ毎にグループ分けする。図１におい
ては各開口は１本のビームを形成する場合を示してい
る。ウエイトメモリ３−２は一つの開口で形成するビー
ムの本数分のウエイトデータ群をメモリに格納してい
る。これは後で図８を用いて説明するが、ビーム方位数
を全コラムアレイ数の整数倍にして、すべての開口で同
じウエイトデータ群を利用できる。Ｎ個の開口４−１〜
４−Ｎ毎にグループ分けされた受信デジタルデータをウ
エイトメモリ３−２からのウエイトデータ群で重み付け
をしてデジタルビーム合成することにより、送信方位無
指向性ビーム２３の電波放射範囲すべてを覆えるような
全周マルチビームを形成できる。これにより、送信方位
無指向性ビームが放射される範囲すべてを瞬時に捜索・
追尾できる。この際、ＤＢＦを使用しているため、アナ
ログビーム合成で生じるマルチビーム化による損失の問
題は発生しない。
【００３４】次に図８を用いて、ビーム形成のための演
算量の低減について説明する。図８では一つの開口はｎ
個のコラムアレイを有し、開口あたり３つのビーム
ｂ1、ｂ2、ｂ3を形成する場合を示している。１ビーム
あたりｎ個のウエイトデータｗ1a、
ｗ2a、．．．．．．、ｗnaが必要になるので、開口あた
り３つのビームを形成するので、３×ｎ個のウエイトデ
ータが必要になる。開口数は全周Ｎ個であるので、ウエ
イトデータ数はさらにＮ倍されることになるが、本発明
ではビーム方位数を全コラム数の整数倍とすることで、
３×ｎ個のウエイトデータのみで、全周マルチビームす
べてを形成できる。これは円筒型フェーズドアレイアン
テナの特徴を利用している。すべての開口は同じ大き
さ、形状、コラムアレイ数であるため、開口正面からの
ビーム変位量が同じであれば同一のウエイトとすること
ができる。Ｎ個の開口が少しずつ方位方向にずれて配置
されると、同じウエイトでＮ本のビームが形成できるこ
とになり、Ｎ個の開口で全周を覆えれば、全周マルチビ
ームが形成できる。
算量の低減について説明する。図８では一つの開口はｎ
個のコラムアレイを有し、開口あたり３つのビーム
ｂ1、ｂ2、ｂ3を形成する場合を示している。１ビーム
あたりｎ個のウエイトデータｗ1a、
ｗ2a、．．．．．．、ｗnaが必要になるので、開口あた
り３つのビームを形成するので、３×ｎ個のウエイトデ
ータが必要になる。開口数は全周Ｎ個であるので、ウエ
イトデータ数はさらにＮ倍されることになるが、本発明
ではビーム方位数を全コラム数の整数倍とすることで、
３×ｎ個のウエイトデータのみで、全周マルチビームす
べてを形成できる。これは円筒型フェーズドアレイアン
テナの特徴を利用している。すべての開口は同じ大き
さ、形状、コラムアレイ数であるため、開口正面からの
ビーム変位量が同じであれば同一のウエイトとすること
ができる。Ｎ個の開口が少しずつ方位方向にずれて配置
されると、同じウエイトでＮ本のビームが形成できるこ
とになり、Ｎ個の開口で全周を覆えれば、全周マルチビ
ームが形成できる。
【００３５】ビーム幅とビーム本数の関係で開口あたり
１本のビームでは隙間が生じる場合は、一つの開口あた
りのビーム数を増やすこと、つまり開口正面からのビー
ム変位量を複数持つことにより対応できる。この際、開
口あたりのビーム数は整数とすることで、すべての開口
で同じウエイトを利用することができる。このようにし
て、ウエイト数を低減し、固定の値とすることでメモリ
に格納できるため、ウエイト計算用の演算回路を省くこ
とができ、回路の複雑化を抑えられる。
１本のビームでは隙間が生じる場合は、一つの開口あた
りのビーム数を増やすこと、つまり開口正面からのビー
ム変位量を複数持つことにより対応できる。この際、開
口あたりのビーム数は整数とすることで、すべての開口
で同じウエイトを利用することができる。このようにし
て、ウエイト数を低減し、固定の値とすることでメモリ
に格納できるため、ウエイト計算用の演算回路を省くこ
とができ、回路の複雑化を抑えられる。
【００３６】次に、本発明の第２の実施の形態について
図面を参照して詳細に説明する。
図面を参照して詳細に説明する。
【００３７】図４を参照すると送信方位無指向性アンテ
ナ２１の別の構成を示している。ｋ個の方位無指向性素
子アンテナ４１−１〜４１−ｋから構成される。この場
合、送信方位無指向性ビーム２３の仰角方向の形状は一
つに固定されるが価格を抑えることができる効果も有す
る。
ナ２１の別の構成を示している。ｋ個の方位無指向性素
子アンテナ４１−１〜４１−ｋから構成される。この場
合、送信方位無指向性ビーム２３の仰角方向の形状は一
つに固定されるが価格を抑えることができる効果も有す
る。
【００３８】次に、本発明の第３の実施の形態について
図面を参照して詳細に説明する。
図面を参照して詳細に説明する。
【００３９】図５を参照するとコラムアレイ１−１〜１
−Ｎの構成の一例を示している。アレイアンテナ９と受
信信号の増幅、周波数変換、Ａ／Ｄ変換を行うＲＸモジ
ュール１５−１から構成される。アレイアンテナ９は固
定の仰角方向しか全方位受信マルチビームを形成できな
いが、価格を抑えることができる効果も有する。
−Ｎの構成の一例を示している。アレイアンテナ９と受
信信号の増幅、周波数変換、Ａ／Ｄ変換を行うＲＸモジ
ュール１５−１から構成される。アレイアンテナ９は固
定の仰角方向しか全方位受信マルチビームを形成できな
いが、価格を抑えることができる効果も有する。
【００４０】次に、本発明の第４の実施の形態について
図面を参照して詳細に説明する。
図面を参照して詳細に説明する。
【００４１】図６を参照するとコラムアレイ１−１〜１
−Ｎの構成の一例を示している。ｍ個の素子アンテナ１
０−１〜１０−ｍと受信信号の増幅、周波数変換、Ａ／
Ｄ変換を行うＲＸモジュール１５−１〜１５−ｍと受信
デジタル信号を伝送するデータバス１６とウエイトデー
タとともにコラムアレイの受信デジタルデータを合成す
る仰角ビーム合成器１７から構成される。
−Ｎの構成の一例を示している。ｍ個の素子アンテナ１
０−１〜１０−ｍと受信信号の増幅、周波数変換、Ａ／
Ｄ変換を行うＲＸモジュール１５−１〜１５−ｍと受信
デジタル信号を伝送するデータバス１６とウエイトデー
タとともにコラムアレイの受信デジタルデータを合成す
る仰角ビーム合成器１７から構成される。
【００４２】ｍ個の素子アンテナ１０−１〜１０−ｍに
入力される受信信号は、ＲＸモジュール１５−１〜１５
−ｍで増幅され、ＩＦ信号に周波数変換され、デジタル
信号にＡ／Ｄ変換される。この受信デジタル信号は、デ
ータバス１６を通り、仰角ビーム合成器１７でウエイト
データと合わせてＤＢＦされ、仰角方向に所望のビーム
を形成する。価格は高くなるが、ウエイトデータを複数
用意することにより、仰角方向にもマルチビームを形成
することができるという効果も有する。
入力される受信信号は、ＲＸモジュール１５−１〜１５
−ｍで増幅され、ＩＦ信号に周波数変換され、デジタル
信号にＡ／Ｄ変換される。この受信デジタル信号は、デ
ータバス１６を通り、仰角ビーム合成器１７でウエイト
データと合わせてＤＢＦされ、仰角方向に所望のビーム
を形成する。価格は高くなるが、ウエイトデータを複数
用意することにより、仰角方向にもマルチビームを形成
することができるという効果も有する。
【００４３】次に、本発明の第５の実施の形態について
図面を参照して詳細に説明する。
図面を参照して詳細に説明する。
【００４４】図９を参照すると、ビーム形成器３はマル
チビーム形成のための演算を行う演算部３−１とビーム
形成するためのウエイトを計算するウエイト計算部３−
３から構成される。
チビーム形成のための演算を行う演算部３−１とビーム
形成するためのウエイトを計算するウエイト計算部３−
３から構成される。
【００４５】ウエイト計算部は、固定のウエイトではな
く、計算によりウエイトを算出するので、演算回路は大
きくなるが、ビーム形状に関する自由度が大きくなると
いう効果を有する。このため、重点方位のビーム数を増
やし、その他の領域のビーム数を減らすことが可能にな
る。
く、計算によりウエイトを算出するので、演算回路は大
きくなるが、ビーム形状に関する自由度が大きくなると
いう効果を有する。このため、重点方位のビーム数を増
やし、その他の領域のビーム数を減らすことが可能にな
る。
【００４６】
【発明の効果】第１の効果は、全周捜索時間を短縮でき
ることである。
ることである。
【００４７】その理由は、送信方位無指向性ビームを放
射する送信方位無指向性空中線とＤＢＦマルチビームを
形成する円筒型受信フェーズドアレイアンテナとによ
り、同時に全方位方向の捜索を行えるためである。
射する送信方位無指向性空中線とＤＢＦマルチビームを
形成する円筒型受信フェーズドアレイアンテナとによ
り、同時に全方位方向の捜索を行えるためである。
【００４８】第２の効果は、ビーム形成に要する演算量
を低減でき、回路の複雑化を抑えられることである。
を低減でき、回路の複雑化を抑えられることである。
【００４９】その理由は、ビーム方位数（マルチビーム
数）を全コラムアレイ数の整数倍とすることで、予め固
定のウエイトをウエイトバッファに格納することがで
き、ウエイト計算用の回路を省けるためである。
数）を全コラムアレイ数の整数倍とすることで、予め固
定のウエイトをウエイトバッファに格納することがで
き、ウエイト計算用の回路を省けるためである。
【図１】本発明の第１の実施の形態の系統図である。
【図２】図１の一部分の詳細系統図の一例である。
【図３】図１の一部分の詳細系統図の一例である。
【図４】本発明の第２の実施の形態の系統図である。
【図５】本発明の第３の実施の形態の系統図である。
【図６】本発明の第４の実施の形態の系統図である。
【図７】本発明の動作を説明するための図である。
【図８】本発明の演算量を低減させるための手段を示す
図である。
図である。
【図９】本発明の第５の実施の形態の系統図である。
【図１０】従来の円筒フェーズドアレイアンテナの系統
図である。
図である。
１―１〜１−Ｎ コラムアレイ ２−１〜２−Ｎ ビーム ３ ビーム形成部 ３−１ 演算部 ３−２ ウエイトメモリ ３−３ ウエイト計算部 ４−１〜４−Ｎ ビーム２−１〜２−Ｎに対応するア
ンテナ開口 ５ 制御部 ６ 信号処理部 ７−１〜７−Ｎ ビーム２−１〜２−Ｎを形成するた
めに開口４−１〜Ｎに与えるウエイト群 ８ 送信部 ９ アレイアンテナ １０−１〜１０−ｍ 素子アンテナ １１−１〜１１−ｍ ＲＸモジュール（ＩＦ信号出
力） １２ ＲＦ合成器 １３ 周波数変換器 １４ Ａ／Ｄ変換器 １５−１〜１５−ｍ ＲＸモジュール（デジタル信号
出力） １６ データバス １７ 仰角ビーム合成器 ２１ 送信方位無指向性アンテナ ２２ 円筒型受信フェーズドアレイアンテナ ２３ 送信方位無指向性ビーム ２４ 受信マルチビーム ３１ 方位切換部 ３２−１〜３２−８ コラムアレイ切換スイッチ ３３ 分配合成器 ３４ 制御部 ３５ 送受信部 ３６ 信号処理部 ４１−１〜４１−ｋ 方位無指向性素子アンテナ ４２−１〜４２−ｋ 移相器
ンテナ開口 ５ 制御部 ６ 信号処理部 ７−１〜７−Ｎ ビーム２−１〜２−Ｎを形成するた
めに開口４−１〜Ｎに与えるウエイト群 ８ 送信部 ９ アレイアンテナ １０−１〜１０−ｍ 素子アンテナ １１−１〜１１−ｍ ＲＸモジュール（ＩＦ信号出
力） １２ ＲＦ合成器 １３ 周波数変換器 １４ Ａ／Ｄ変換器 １５−１〜１５−ｍ ＲＸモジュール（デジタル信号
出力） １６ データバス １７ 仰角ビーム合成器 ２１ 送信方位無指向性アンテナ ２２ 円筒型受信フェーズドアレイアンテナ ２３ 送信方位無指向性ビーム ２４ 受信マルチビーム ３１ 方位切換部 ３２−１〜３２−８ コラムアレイ切換スイッチ ３３ 分配合成器 ３４ 制御部 ３５ 送受信部 ３６ 信号処理部 ４１−１〜４１−ｋ 方位無指向性素子アンテナ ４２−１〜４２−ｋ 移相器
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平９−36637（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−138270（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−80142（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−27008（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−84502（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−283303（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−162628（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−209951（ＪＰ，Ａ) 実開 昭63−188587（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01S 7/00 - 7/42 G01S 13/00 - 13/95
Claims (7)
- 【請求項１】 送信方位無指向性ビームを放射する送信
無指向性アンテナと、全方位方向に均等に並ぶ受信デジ
タルビーム形成マルチビームを形成する円筒型受信フェ
ーズドアレイアンテナと、デジタルビーム形成を行うビ
ーム形成器とを有し、全周捜索するフェーズドアレイレ
ーダにおいて、 前記送信方位無指向性ビームを放射する送信無指向性ア
ンテナが、送信用励振信号を外部制御信号により位相制
御する複数の移相器と、前記移相器に対応する複数の方
位無指向性素子アンテナを有し、前記移相器への移相量
により仰角方向にビーム走査することを特徴とするフェ
ーズドアレイレーダ。 - 【請求項２】 前記送信方位無指向性ビームを放射する
送信無指向性アンテナが、 複数の方位無指向性素子アンテナを有する請求項１記載
のフェーズドアレイレーダ。 - 【請求項３】 前記円筒型受信フェーズドアレイアンテ
ナが、 ビーム方位数を前記円筒型受信フェーズドアレイアンテ
ナを構成するコラムアレイ数を整数倍とすることによ
り、前記ビーム形成器のビーム形成に要する演算量を低
減することを特徴とする請求項１記載のフェーズドアレ
イレーダ。 - 【請求項４】 前記円筒型受信フェーズドアレイアンテ
ナが、 円筒状に半波長以下の間隔で配置された複数の受信用素
子アンテナと、 個々の受信用素子アンテナ信号の振幅と位相を制御信号
により制御し、受信する受信モジュールと、 振幅と位相制御された複数の受信信号を合成するＲＦ合
成器と、 合成されたＲＦ信号をＩＦ信号に変換する周波数変換器
と、 ＩＦ信号に変換されたアナログ信号をデジタル信号に変
換するＡ／Ｄ変換器と、 を有する請求項１記載のフェーズドアレイレーダ。 - 【請求項５】 前記円筒型受信フェーズドアレイアンテ
ナが、 円筒状に半波長以下の間隔で配置された複数の受信用素
子アンテナと、 個々の受信用素子アンテナ信号の振幅と位相を制御信号
により制御し、振幅と位相制御された複数の受信信号を
合成し、合成されたＲＦ信号をＩＦ信号に変換し、ＩＦ
信号に変換されたアナログ信号をデジタル信号に変換す
る受信モジュールと、 を有する請求項１記載のフェーズドアレイレーダ。 - 【請求項６】 前記円筒型受信フェーズドアレイアンテ
ナが、 円筒状に半波長以下の間隔で配置された複数の受信用素
子アンテナと、 個々の受信用素子アンテナ信号の振幅と位相を制御信号
により制御し、振幅と位相制御された複数の受信信号を
周波数変換し、変換されたアナログ信号をデジタル信号
に変換する受信モジュールと、 変換された受信デジタル信号を伝送するデータバスと、 ウエイトデータとともにコラムアレイの受信デジタルデ
ータを合成する仰角ビーム合成器と、 を有する請求項１記載のフェーズドアレイレーダ。 - 【請求項７】 前記デジタルビーム形成を行うビーム形
成器が、 受信デジタルデータを少なくとも１本のビームを形成す
るＮ個の開口毎にグループ分けし、全周のマルチビーム
形成用のウエイトデータを格納するウエイトメモリと、 前記ウエイトメモリからのウエイトデータにより重み付
けをして、マルチビーム形成の演算を行う演算部とを有
する請求項１記載のフェーズドアレイレーダ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34897898A JP3216713B2 (ja) | 1998-12-08 | 1998-12-08 | フェーズドアレイレーダ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34897898A JP3216713B2 (ja) | 1998-12-08 | 1998-12-08 | フェーズドアレイレーダ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000171544A JP2000171544A (ja) | 2000-06-23 |
| JP3216713B2 true JP3216713B2 (ja) | 2001-10-09 |
Family
ID=18400672
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34897898A Expired - Fee Related JP3216713B2 (ja) | 1998-12-08 | 1998-12-08 | フェーズドアレイレーダ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3216713B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101770741B1 (ko) | 2017-01-17 | 2017-08-23 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 레이더 신호 수신 범위 확대 장치 및 방법 |
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| JP2008170193A (ja) * | 2007-01-09 | 2008-07-24 | Mitsubishi Electric Corp | レーダ装置 |
| JP5367404B2 (ja) * | 2009-02-23 | 2013-12-11 | 株式会社東芝 | レーダー装置 |
| ES2667405T3 (es) * | 2014-01-09 | 2018-05-10 | Fincantieri S.P.A. | Radar biestático |
| CN108539418B (zh) * | 2018-05-25 | 2023-05-16 | 西安欣创电子技术有限公司 | 一种相控阵雷达天线控制系统及方法 |
| CN113608228B (zh) * | 2021-08-02 | 2023-05-26 | 中国科学院空天信息创新研究院 | 一种基于Blass矩阵的二维多波束激光雷达快速扫描装置和方法 |
| CN113809550B (zh) * | 2021-08-23 | 2023-06-30 | 西安理工大学 | 一种复合调控、连续相扫的相控阵天线 |
| CN113938181B (zh) * | 2021-10-13 | 2024-06-28 | 湖南国天气象科技有限公司 | 一种c波段相控阵接收卫星设备及卫星探测方法 |
| CN115378473B (zh) * | 2022-07-27 | 2024-04-30 | 中国船舶集团有限公司第七二四研究所 | 基于窄带同时多波束覆盖的相控阵通信宽带波束对准方法 |
| CN117075039B (zh) * | 2023-10-17 | 2024-03-19 | 中国人民解放军63921部队 | 一种基于波束簇的目标捕获方法及装置 |
-
1998
- 1998-12-08 JP JP34897898A patent/JP3216713B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
| KR101770741B1 (ko) | 2017-01-17 | 2017-08-23 | 엘아이지넥스원 주식회사 | 레이더 신호 수신 범위 확대 장치 및 방법 |
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|---|---|
| JP2000171544A (ja) | 2000-06-23 |
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