JP3597678B2 - レーダ装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は複数のアンテナを備え、電子的にアンテナビームを制御する機能を備えたレーダ装置に係わり、特に、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけで良いレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアンテナビームを制御する方法としては、▲１▼機械的にアンテナの向きを変える方法、▲２▼複数の指向性の異なったアンテナを切り替える方法、または、▲３▼多数のアンテナをアレー化し、電気的にそれらのアンテナの放射パターンを合成する方法がある。
機械的なビームの制御では、駆動装置が必要となるため装置が大きくなること、アンテナ一体型で送受信機の重量が大きい場合、駆動装置を複雑かつ大型にしなければ所要の精度が出せないこと、高速な掃引ができないこと、などの欠点があるため、電子的なビーム制御手段が選択されることが多い。
【０００３】
電子的なビーム制御として、前述の様に複数の指向性の異なったアンテナを切り替える方法と、複数のアンテナをアレー化して電気的にそれらのアンテナの放射パターンを合成する方法がある。前者はビームスイッチ方式と呼ばれる。後者は一般に個々のアンテナへの送信信号、または個々のアンテナからの受信信号の位相と振幅を調整したのち合成するアクティブフェイズドアレーアンテナが代表的な方式である。ここではこれらのアンテナビーム制御可能な受信装置を備えたレーダ装置について考察する。
【０００４】
ビームスイッチ方式の受信装置は、▲１▼アンテナに直結し、複数のアンテナを切り替え、後段の無線周波数帯受信装置（以下ＲＦ受信回路）に接続するスイッチから構成されるか、または、▲２▼複数のアンテナとそれぞれのアンテナに直結したＲＦ受信回路とこれらのＲＦ受信回路を切り替え、後段の処理装置へつなぐスイッチから構成される。ビームスイッチ方式では、個々のアンテナにそれぞれ異なった指向性を持たせ、それらを電子的なスイッチで切り替えることによりレーダの探知する方向を制御する。ＲＦ受信回路は受信信号の低雑音増幅、周波数変換を行う。特に受信機の雑音特性を考慮した場合に、アンテナとＲＦ受信回路を直結した前述の後者▲２▼の構成にする。
【０００５】
アクティブフェイズドアレー方式の受信装置は図２４に示すように、複数のアレーアンテナ１ａ〜１ｎと、それぞれのアンテナに直結したＲＦ受信回路２ａ〜２ｎを備えたＲＦ受信部２と、各ＲＦ受信回路２ａ〜２ｎからの信号を加算合成する加算器１０からなる。それぞれのＲＦ受信回路２ａ〜２ｎは各アンテナからの受信信号を増幅、周波数変換する機能と、所望のビームパターンに対応した位相シフト、振幅調整を行う機能を有する。
【０００６】
ＲＦ受信部２において、２ａ〜２ｎは各アンテナに直結したＲＦ受信回路、７は位相シフト量を決定する位相制御回路、８は振幅調整量を決定する振幅制御回路、９は局部発振器である。ＲＦ受信回路２ａ〜２ｎはそれぞれ、アンテナにより受信したＲＦ信号を低雑音増幅するＲＦ増幅器３ａ〜３ｎと、低雑音増幅されたＲＦ信号に所定量φ１〜φＮの位相シフトを施す移相器４ａ〜４ｎと、移相器から出力される信号の振幅を調整する振幅調整部５ａ〜５ｎと、各振幅調整部より出力するＲＦ信号を中間周波信号（ＩＦ信号）に周波数変換するミキサ（周波数変換器）６ａ〜６ｎを備えている。位相制御回路７及び振幅制御回路８は所望のビームパターンに対応した位相シフト、振幅調整を行うように位相シフト量φ１〜φＮ、振幅調整値Ａ１〜ＡＮを決定して各移相器４ａ〜４ｎ、振幅調整部５ａ〜５ｎに入力する。局部発振器９は所定の周波数で発振し、局部発振信号を各ミキサに入力する。加算器１０は、各ミキサ出力を合成して図示しない処理部に入力する。
アクティブフェイズドアレー方式の受信装置では、上記各アンテナ受信信号の位相シフト量、振幅調整量を制御することにより合成放射パターンを制御し、レーダの探知方向を変えることができる。又、位相シフト量、振幅調整量を連続的に変えることにより、連続的な探知方向の制御も可能である。
【０００７】
以上はアナログ構成の例であるが、デジタル技術を駆使し、デジタル／アナログ両者の特性を兼ね備えたＤＢＦＮ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ）という技術もある。ＤＢＦＮは図２５に示すようにアクティブフェイズドアレー方式と類似の構成をとる。アクティブフェイズドアレー方式と異なる点は、（１） 各低雑音増幅器３ａ〜３ｎの後段に周波数変換器６ａ〜６ｎ及び局部発振器９を配置した点、（２） 各周波数変換器６ａ〜６ｎの出力信号より中間周波成分を抽出するＩＦフィルタ１０１ａ〜１０１ｎを設けた点、（３） ＩＦフィルタ出力をデジタルに変換するＡＤ変換器１０２ａ〜１０２ｎを設けた点、（４）位相シフト制御／振幅制御をＤＳＰ等を用いてデジタル処理により実行することである。
【０００８】
ＤＢＦＮ方式の受信装置において、各アンテナ１ａ〜１ｎからの受信信号は低雑音増幅器３ａ〜３ｎで増幅され、ついで、周波数変換器６ａ〜６ｎで周波数変換される。ＩＦフィルタ１０１ａ〜１０１ｎは各周波数変換器出力より中間周波成分を抽出し、ＡＤ変換器１０２ａ〜１０２ｎはＩＦ信号をデジタルデータに変換し、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）はデジタル処理により位相量、振幅調整を実行し、加算器１０は各信号をベクトル合成する。以上により、所望のビームパターンが形成され、探知方向が制御される。これは前述のアクティブフェイズドアレー方式とまったく同じ原理である。
【０００９】
又、図２６に示すように、複数の位相シフト／振幅調整手段１０３ａ〜１０３ｍを設け、ＡＤ変換器１０２ａ〜１０２ｎから出力されるデジタルデータを各位相シフト／振幅調整手段１０３ａ〜１０３ｍに分岐入力し、位相シフト／振幅調整手段１０３ａ〜１０３ｍでそれぞれの分岐信号について別々の位相シフト、振幅調整を行い、別々に合成して出力するようにする。このようにすれば、同時に複数の放射パターンを形成でき、複数の方向からの信号を同時に区別して得ることが可能となる。この図２６の構成では、アクティブフェーズドアレー方式とビームスイッチ方式が同時に実現されている。なお、デジタル回路を用いるのは、設計、製造上の容易さによる。
【００１０】
以上のアクティブフェーズドアレー方式のほかに目標物の方向を検出する方式としてモノパルス方式がある。モノパルス方式はアクティブフェーズドアレー方式と異なり、目標物からの反射電力を２つのアンテナで受信し、２つのアンテナで受信した反射電力の位相あるいは振幅を比較して目標の方向（信号到来方向）を推定、検出する。
図２７はモノパルス方式のレーダ装置における受信部の構成図であり、１１０ａ，１１０ｂはアンテナ、１１１ａ、１１１ｂは低雑音のＲＦ増幅器、１１２ａ，１１２ｂは局部発振器、１１３ａ，１１３ｂは周波数変換器、１１４ａ，１１４ｂはＩＦフィルタ、１１５ａ，１１５ｂはＩＦ信号をデジタルに変換するＡＤ変換器、１１６は２つのアンテナの受信信号の位相を比較する位相比較回路、１１７は２つのアンテナの受信信号の振幅を比較する振幅比較回路、１１８は位相差あるいは振幅差に基づいて目標物の方向（信号到来方向）を推定する到来方向推定回路である。
【００１１】
２つの受信アンテナ１１０ａ，１１０ｂはほぼ同方向を指向するが、設置位置がわずかに異なる。このため、放射ビームパターンはわずかにずれて重なっている。目標物が２つのアンテナから等距離にあれば、両アンテナ１１０ａ，１１０ｂに到達する受信信号の位相は等しく、いずれかのアンテナの方に寄っていれば、それぞれのアンテナに到達する受信信号の位相差とアンテナ間隔から信号到来方向（目標物の方向）を推定することができる。モノパルス方式はこの原理に基づいて目標物の方向を推定する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
アンテナ切り替え方式であるビームスイッチ方式では、複数の独立したアンテナを必要とする。これらのビーム幅は比較的狭いものが要求される、また、レーダの用途によっては、ビーム幅、アンテナ利得などの揃ったものが要求されることも多い。このため、面積の比較的大きなアンテナを複数必要とし、ビーム制御のないレーダ装置やアクティブフェイズドアレー方式のレーダ装置に比べてアンテナ占有面積は数倍大型化し、またアンテナ部分の製造コストが大きくなる。また、ビームスイッチ方式では、探知方向の制御は指向性の異なった複数のアンテナを切り替えることにより離散的に行われるため、目標の角度分解能は個々のアンテナのビーム幅とアンテナの枚数により制限される。
【００１３】
アクティブフェーズドアレー方式及びＤＢＦＮ方式では、複数のアンテナ放射パターンを合成して所望の指向性を持った一つの放射パターンを得るため、ビームスイッチ方式のようなアンテナの大型化は必要ない。また、前述のように位相シフト量と振幅調整量を連続的に変化させることにより、連続的な探知方向の制御が可能であり、角度分解能を高めることも可能である。しかし、これらの方式では、複数のアンテナに対し個々のＲＦ受信回路が必要であり、装置が大型化／複雑化し、製造コストが高くなる。また、回路固有の振幅、位相特性の製造上のバラツキ、それらのパラメータの温度、周波数特性の製造上のバラツキは、周波数が高くなるほど顕在化する。このため、装置設計上特別な配慮が必要となり、補償手段や調整回路を設けなければならない場合がある。又、複数のビーム合成手段を有するマルチビームＤＢＦＮ方式（図２６）では、装置がより複雑化する問題がある。
モノパルス方式でも、各アンテナに対し個々のＲＦ受信回路が必要となり、アクティブフェーズドアレー方式と同様の問題点がある。
【００１４】
以上から、本発明の目的は、各アンテナに対応してＲＦ受信回路（フロントエンド）を設ける必要がなく、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけで良いレーダ装置を提供することである。
本発明の別の目的は、必要部品を削減した構成で各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけでよいレーダ装置を提供することである。
本発明の別の目的は、アンテナを送受信で共用する場合であっても、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけでよいレーダ装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、複数のアンテナと、各アンテナに対応して設けられ、入力信号の位相あるいは振幅を調整する調整回路、位相あるいは振幅調整された各信号を合成する合成回路を備えたアレーアンテナ構成のレーダ装置であり、該レーダ装置は、更に、（１） 各アンテナ共通に設けられ、順次入力する各アンテナ受信信号を増幅すると共に中間周波信号に周波数変換するフロントエンド、（２） 所定のスイッチング周波数で各アンテナをフロントエンドに循環的に接続する第１のスイッチ、（３） 各アンテナに対応して設けられ、前記フロントエンドから出力する中間周波信号を前記スイッチング周波数で別の中間周波信号またはベースバンド信号に周波数変換する周波数変換器、（４） 前記第１のスイッチに同期してスイッチングし、第ｉアンテナの受信信号がフロントエンドに入力しているとき、該フロントエンド出力を第ｉアンテナ対応の前記周波数変換器に接続する第２のスイッチ、（５） 第２のスイッチと各周波数変換器間に設けられた中間周波フィルタを備え、各周波数変換器出力に位相調整あるいは振幅調整を施して合成することにより所望の方向からの目標物を探知する。
このようにすれば、アレーアンテナ構成のレーダ装置において、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけで良いため、構成を簡単にでき、しかも、従来のように補償手段や調整回路を不要にできる。
【００１６】
請求項２の発明のレーダ装置は、更に、アンテナをフロントエンドに接続する周波数と同一周波数の局部発振信号を出力する局部発振器を備え、該局部発振器と前記各周波数変換器間にそれぞれ局部発振信号の位相あるいは振幅を調整する調整回路を設け、各調整回路で位相調整あるいは振幅調整された局部発振信号を各周波数変換器に入力し、各周波数変換器より位相あるいは振幅が調整された信号を出力する。
周波数変換器の出力に局部発振信号の位相や振幅も反映される。このため、局部発振信号の位相をシフトし、振幅を調整することにより、中間周波数信号またはベースバンド信号の位相シフト、振幅調整したと同じ効果が期待できる。従って、請求項２の発明によれば、適宜の場所に位相／振幅調整部を配置でき、種々の構成のレーダ装置を提供することができる。
【００１７】
請求項３の発明のレーダ装置において、振幅調整部は、アンテナをフロントエンドに接続し、かつ、フロントエンド出力を該アンテナに対応する周波数変換器に接続する時間幅（第１、第２のスイッチオン時間）を調整し、これにより周波数変換器出力に振幅調整を施す。このようにすれば、振幅調整を簡単な構成で行うことができる。
請求項４の発明のレーダ装置は、各アンテナを送受信共用とするとき、第１のスイッチで選択されたアンテナを送信回路とフロントエンドに交互に接続する第３のスイッチを備える。このようにすれば、▲１▼第１アンテナによる送信／受信→▲２▼第２アンテナによる送信／受信→・・・▲３▼第ｎアンテナによる送信／受信→▲４▼第１アンテナによる送信／受信→・・・というように循環的にアンテナを選択し、かつ各アンテナを送受信交互に使用することができる。従って、請求項４の発明によれば、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができる。
【００１８】
請求項５の発明のレーダ装置は、第１アンテナのみを送受信共用、他のアンテナを受信専用とするとき、第１のスイッチで各アンテナをフロントエンドに循環的に接続するのと交互に送信回路を送受信共用の第１アンテナに接続する第３のスイッチを備える。このようにすれば、▲１▼第１アンテナによる送信／第１アンテナによる受信→▲２▼第１アンテナによる送信／第２アンテナによる受信→・・・▲３▼第１アンテナによる送信／第ｎアンテナによる受信→▲４▼第１アンテナによる送信／第１アンテナによる受信→・・・というように、第１アンテナのみを送受信に共用し、他のアンテナを受信専用に使用できる。又、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良い。
【００１９】
請求項６の発明のレーダ装置は、各アンテナを送受信共用とし、各アンテナと第１のスイッチ間にアンテナを第１のスイッチと送信回路に選択的に接続する第３のスイッチを備え、第１のスイッチ、第３のスイッチで各アンテナをフロントエンドに循環的に接続して受信するのと交互に、位相調整あるいは振幅調整された送信信号をそれぞれのアンテナに同時に入力して送信時に所望のアンテナ放射パターンを形成する。
このようにすれば、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができ、更には、送信時に所望のアンテナ放射パターンを形成することができる。
【００２３】
請求項７の発明のレーダ装置は、２つのアンテナ、２つのアンテナに到来する反射信号の位相及びまたは振幅を比較する比較部、比較結果に基づいて反射信号の到来方向を推定する到来方向推定部を備えたモノパルス方式のレーダ装置であり、該レーダ装置は、(1) 各アンテナ共通に設けられ、順次入力する各アンテナ受信信号を増幅すると共に中間周波信号に周波数変換するフロントエンド、(2) 所定のスイッチング周波数で各アンテナをフロントエンドに交互に接続する第１のスイッチ、(3) 各アンテナに対応して設けられ、前記フロントエンドから出力する中間周波信号を前記スイッチング周波数で別の中間周波信号またはベースバンド信号に周波数変換する周波数変換器、(4) 前記第１のスイッチに同期してスイッチングし、第ｉアンテナの受信信号がフロントエンドに入力しているとき、該フロントエンド出力を第ｉアンテナ対応の前記周波数変換器に接続する第２のスイッチ、(5) 第２のスイッチと各周波数変換器間に設けられた中間周波フィルタを備え、各周波数変換器出力信号を前記反射信号としてその位相または振幅を比較して反射信号の到来方向を推定する。
このようにすれば、モノパルス方式のレーダ装置において、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけで良いため、構成を簡単にでき、しかも、従来のように補償手段や調整回路を不要にできる。
【００２４】
請求項８の発明のレーダ装置は、２つのアンテナを送受信共用とし、第１のスイッチで選択されたアンテナを送信回路とフロントエンドに交互に接続する第３のスイッチを備える。このようにすれば、1)第１アンテナによる送信／受信→2)第２アンテナによる送信／受信→3)第１アンテナによる送信／受信→・・・というように交互に第１、第２のアンテナを選択し、かつ各アンテナを送受信に共用できる。すなわち、請求項１１の発明によれば、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（Ａ）第１実施例
（ａ）構成
図１は第１実施例のレーダ装置の構成図であり、受信系を主に示しており、ＤＢＦＮ方式の受信構成を備えている。
図中、１１１〜１１Ｎは目標物からの反射電力を受信する複数のアンテナ、１２は第１のスイッチであり、図２に示すようにベースバンド周波数ｆｂよりはるかに高い周波数ｆｓで各アンテナを循環的に選択してフロントエンドに接続する。１３は各アンテナ共通に設けられたフロントエンドであり、（１） 各アンテナ受信信号を低雑音増幅するＲＦ増幅器１３ａと、（２） キャリア周波数をｆｃ、ベースバンド周波数をｆｂとするとき、周波数ｆＬＯ（＝ｆｃ−ｆｂ）の局部発振信号を出力する局部発振器１３ｂと、（３） ＲＦ増幅器より出力されるＲＦ信号に周波数ｆＬＯ（＝ｆｃ−ｆｂ）の局部発振信号を混合してＲＦ信号を中間周波信号に周波数変換するミキサ（周波数変換器）１３ｃを有している。
【００２７】
１４は第２のスイッチであり、第１のスイッチ１２に同期してスイッチングし、第ｉアンテナの受信信号がフロントエンド１３に入力しているとき、該フロントエンド出力を第ｉアンテナ対応の周波数変換器に接続するもの、１５は周波数Ｎ・ｆｓの信号を出力する発振器、１６はスイッチ制御部であり、周波数Ｎ・ｆｓの信号を入力されて図２に示すアンテナ選択信号Ｓ１〜ＳＮを出力し、第１、第２のスイッチ１２，１４を制御するものである。
１７１〜１７Ｎは各アンテナに対応して設けられ、第２のスイッチ１４を介してフロントエンド１３から入力する信号より高調波成分、低周波成分を除去し、所望の中間周波成分を通過するＩＦフィルタ、１８は周波数ｆｓの矩形波を正弦波の局部発振信号に変換して出力するローパスフィルタ、１９１〜１９Ｎは対応するＩＦフィルタ１７１〜１７Ｎから出力するＩＦ信号に局部発振信号を混合して別の中間周波信号またはベースバンド信号に周波数変換するミキサ（周波数変換器）である。
【００２８】
２０１〜２０Ｎは各周波数変換器出力をデジタルに変換するＡＤ変換器、２１１〜２１Ｎは入力信号に所定量φ１〜φＮの位相シフトを施す移相器、２２１〜２２Ｎは移相器から出力される信号の振幅を調整する振幅調整部、２３、２４はそれぞれ位相制御回路、振幅制御回路であり、所望のビームパターンに対応した位相シフト、振幅調整を行うように位相シフト量φ１〜φＮ、振幅調整値Ａ１〜ＡＮを決定して各移相器２１１〜２１Ｎ、振幅調整部２２１〜２２Ｎに入力するもの、２５は各振幅調整部２２１〜２２Ｎより出力する信号を合成して出力する加算器である。
【００２９】
（ｂ）動作
各アンテナ１１１〜１１Ｎで受信された各ＲＦ信号は第１スイッチ１２により周波数ｆｓで循環的に選択されてフロントエンド１３に入力し、フロントエンドの出力は第１スイッチと同期してスイッチ動作を行う第２スイッチ１４に選択され、ＩＦフィルタ１７１〜１７Ｎを介して周波数変換器１９１〜１９Ｎに入力する。すなわち、第２スイッチ１４は第１スイッチ１２に同期してスイッチ動作を行い、第ｉアンテナ１１ｉの受信信号がフロントエンド１３に入力しているとき、該フロントエンド出力を第ｉアンテナ対応の周波数変換器１９ｉに接続する。
【００３０】
アンテナ１１１〜１１Ｎにより受信したＲＦ信号（キャリア信号）を周波数ｆｓで断続的に選択することは、該周波数ｆｓでＲＦ信号（キャリア信号）を振幅変調しているのと同等である。従って、ｆｃをキャリア信号（ＲＦ信号）の周波数、ｆｂをキャリア信号で搬送されるベースバンド信号の周波数、ｆＬＯ（＝ｆｃ−ｆｂ）を局部発振信号の発振周波数、ｆｓをスイッチング周波数とすると、第１、第２スイッチ１２，１４のスイッチ動作で図３（ａ）のスペクトラムで示す周波数成分が発生する。この信号に周波数ｆＬＯ（＝ｆｃ−ｆｂ）の局部発振信号がミキサ１３ｃで混合されると図３（ｂ）に示すスペクトラム分布を有する信号が発生してＩＦフィルタ１７１〜１７Ｎに入力する。
【００３１】
各ＩＦフィルタ１７1〜１７Nは図３（ｂ）の点線で示す中間周波帯域に含まれるＩＦ信号（中間周波数ｆｓ±ｆｂの信号）を選択して出力し、周波数変換器１９1〜１９NはＩＦフィルタ１７1〜１７Nから入力する信号に、フィルタ１８から出力する周波数ｆｓの局部発振信号を混合し、図３（ｃ）に示すベースバンド信号を復調して出力する。ＡＤ変換器２０1〜２０Nは各周波数変換器１９1〜１９Nで復調されたベースバンド信号をデジタルデータに変換する。位相制御回路２３及び振幅制御回路２４は、所望のビームパターンに対応した位相シフト、振幅調整を行うように、すなわち、所望の方向からの目標物を探知するように位相シフト量φ1〜φN、振幅調整値Ａ1〜ＡNを決定して各移相器２１1〜２１N、振幅調整部２２1〜２２Nに設定する。
【００３２】
各移相器２１１〜２１Ｎ、振幅調整部２２１〜２２ＮはＡＤ変換器２０１〜２０Ｎより入力したデジタルデータに位相シフト量φ１〜φＮ、振幅調整値Ａ１〜ＡＮの位相シフト、振幅調整を施し、加算器２５は各振幅調整部２２１〜２２Ｎより出力する信号を合成して後段の処理装置（図示せず）に入力し、処理装置は目標物探知処理を行う。以後、順次、探知方向を変更して上記制御を繰り返すことにより、目標物の方向を探知することができる。
以上のように、第１実施例によれば、アレーアンテナ構成のレーダ装置において、各アンテナに共通に１つのフロントエンド１３を設けるだけで良いため、構成を簡単にでき、しかも、従来のように補償手段や調整回路を不要にできる。
【００３３】
（ｃ）第１変形例
図４は第１実施例の振幅制御の別の構成例であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。第１実施例では、ベースバンドのデジタルデータに振幅調整値Ａ１〜ＡＮを作用させて振幅調整している。しかし、図４の第１変形例では、第１、第２スイッチ１２，１４のオン時間を調整して振幅調整する。
【００３４】
振幅制御回路２４′は図５に示すように各アンテナ１１１〜１１Ｎへの振幅の重み付けが入力されると、該振幅重み付け値をスイッチオン時間Ｗ１〜ＷＮに変換してスイッチ制御部１６′に入力する。これにより、スイッチ制御部１６′は図６に示すように周波数ｆｓでパルス幅Ｗ１〜ＷＮのアンテナ選択信号Ｓ１′〜ＳＮ′を発生する。第１、第２のスイッチ１２、１４はアンテナ選択信号Ｓ１′〜ＳＮ′に基づいて各アンテナを選択してフロントエンドに入力している時間、フロントエンド出力を周波数変換器に入力している時間を制御する。パルス幅と振幅は等価であるため、パルス幅Ｗ１〜ＷＮに応じて振幅が調整される。すなわち、振幅制御回路２４′は、各アンテナ１１１〜１１Ｎをフロントエンド１３に接続し、かつ、フロントエンド出力を該アンテナに対応する周波数変換器１９１〜１９Ｎに接続している時間幅Ｗ１〜ＷＮを振幅調整値Ａ１〜ＡＮに応じた値となるように調整する。
この変形例によれば、スイッチのオン時間幅を変更するだけで振幅調整ができ構成を簡単にできる。
【００３５】
（ｄ）第２変形例
第１実施例の周波数変換器１９１〜１９Ｎの出力には、局部発振信号の位相や振幅も反映される。換言すれば、局部発振信号の位相シフト、振幅調整により中間周波数信号またはベースバンド信号の位相シフト、振幅調整と同じ効果が得られる。そこで、第２変形例では周波数変換器１９１〜１９Ｎの局部発振信号の位相シフト量、振幅調整値を制御することにより、所望のビームパターンが得られるように、すなわち、所望の方向からの目標物を探知できるようにしている。
図７は第２変形例の構成図であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。周波数変換器１９１〜１９Ｎの局部発振信号はローパスフィルタ１８の出力信号である。従って、第２変形例では、ローパスフィルタ１８の出力側にその出力の位相及び振幅を制御する移相器２１１〜２１Ｎ、振幅調整部２２１〜２２Ｎを設けている。なお、ローパスフィルタ１８はスイッチ制御部１６より周波数ｆｓの矩形波を入力されている。
【００３６】
位相制御回路２３、振幅制御回路２４は所望のビームパターンに対応した位相シフト、振幅調整を行うように位相シフト量φ１〜φＮ、振幅調整値Ａ１〜ＡＮを決定して各移相器２１１〜２１Ｎ、振幅調整部２２１〜２２Ｎに設定する。各移相器２１１〜２１Ｎは局部発振信号に所定量φ１〜φＮの位相シフトを施し、振幅調整部２２１〜２２Ｎは移相器から出力される信号に振幅調整値Ａ１〜ＡＮの振幅調整を施す。この結果、周波数変換器１９１〜１９Ｎの出力に位相シフト量φ１〜φＮ、振幅調整値Ａ１〜ＡＮが反映し、所望のビームパターン、すなわち、所望の方向からの目標物を探知できるようになる。
【００３７】
図８はローパスフィルタ１８の出力側にその出力振幅を制御する振幅調整部２２１〜２２Ｎのみを設けた第３変形例であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。
図９はローパスフィルタ１８の出力側にその出力位相を制御する移相器２１１〜２１Ｎのみを設けた第４変形例であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。
【００３８】
（Ｂ）第２実施例
（ａ）第２実施例の構成
図１０は第２実施例のレーダ装置の構成図であり、受信系を主に示しており、第１実施例と同一部分には同一符号を付している。
第１実施例（図１）における第２スイッチ１４とＩＦフィルタ１７1〜１７N周波数変換器１９1〜１９Nを除去し、フロントエンド出力をＡＤ変換器２０1〜２０Nに接続する。又、サンプリング制御回路３１を設け、第ｉアンテナ１１ｉの受信信号がフロントエンド１３に入力しているとき、第ｉアンテナに対応するＡＤ変換器２０ｉのみがフロントエンドの出力をサンプリングしてＡＤ変換するように制御する。
【００３９】
図１１はアンテナ１１１〜１１Ｎを選択するアンテナ選択信号Ｓ１〜ＳＮとＡＤ変換器２０１〜２０Ｎのサンプリング信号ＡＤ１〜ＡＤＮのタイムチャートであり、アンテナ選択信号Ｓｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の立ち上がりに同期してサンプリング信号ＡＤｉが立ち上がり、ＡＤ変換器２０ｉは所定時間フロントエンドの出力信号をサンプリングし、ＡＤ変換する。
以上のように構成すると、各ＡＤ変換器２０１〜２０Ｎの出力は第１実施例の周波数変換器１９１〜１９Ｎの出力をサンプリングしてＡＤ変換したしたものと等しくなる。従って、ＡＤ変換器２０１〜２０Ｎの出力を移相器２１１〜２１Ｎ、振幅調整部２２１〜２２Ｎに供給し、所望のアンテナ放射パターンを形成するように各アンテナからの受信信号の位相シフト量、振幅調整量を制御し、これらの信号を加算器２５で合成すれば所望の方向からの目標物の探知が可能になる。
【００４０】
第２実施例によれば、第１実施例に較べてサンプリング制御回路３１は増えるが、第２スイッチ１４や周波数変換器２０１〜２０Ｎを省略でき、構成部品を削減することができる。
尚、第２実施例において、ＩＦフィルタ１７１〜１７Ｎは１つのＩＦフィルタで共用することができる。すなわち、フロントエンド１３に１つのＩＦフィルタを接続し、該ＩＦフィルタ出力を各ＡＤ変換器２０１〜２０Ｎに接続するように構成できる。
【００４１】
（ｂ）第１変形例
図１２は第２実施例の第１変形例であり、図１０の第２実施例と同一部分には同一符号を付している。第２実施例と異なる点は、フロントエンドを各ＡＤ変換器２０１〜２０Ｎ−１の間に遅延回路３２１〜３２Ｎ−１を設けた点である。遅延回路３２１〜３２Ｎ−１を設けることにより、各ＡＤ変換器２０１〜２０Ｎのサンプリング及びＡＤ変換タイミングを一致させることができ、目標物の方向探知の精度を向上することができる。
【００４２】
（ｃ）第２変形例
図１３は第２実施例の第２変形例であり、図１０の第２実施例と同一部分には同一符号を付している。図１４は第２変形例の動作を説明するためのタイムチャートである。
第２変形例において、第２実施例と異なる点は、
（１） ＡＤ変換器２０を各アンテナ共通に１つにした点、
（２） スイッチ１２のスイッチング周波数Ｎ・ｆｓと同一周波数のサンプリングクロックでＡＤ変換器２０が出力をサンプリングしてＡＤ変換している点、
（３） ＡＤ変換器２０の各サンプリングクロックにおけるＡＤ変換データをデータ再配列装置４１に入力している点、
（４）データ再配列装置４１が順次入力されるデジタルデータを図１４に示すように、第１アンテナ１１１の第１データ→第２アンテナ１１２の第１データ→・・・→第Ｎアンテナ１１Ｎの第１データ→第１アンテナ１１１の第２データ→第２アンテナ１１２の第２データ→・・・→第Ｎアンテナ１１Ｎの第２データ→・・・として、メモリに再配列している点、
（５）データ再配列装置４１、位相制御回路２３、振幅制御回路２４をＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）構成とし、ＤＳＰ処理により各アンテナ受信信号に位相シフト量φ１〜φＮの位相シフト、振幅調整値Ａ１〜ＡＮの振幅調整をそれぞれ施して合成している点である。
【００４３】
第２変形例において、所望のアンテナ放射パターンを形成するように各アンテナからの受信信号の位相シフト量φ１〜φＮ、振幅調整量Ａ１〜ＡＮを制御し、これらの信号を合成して出力することにより任意の方向からの目標物の探知が可能になる。
【００４４】
（Ｃ）第３実施例
（ａ）構成
図１５は第３実施例のモノパルス方式のレーダ装置であり、特に受信系の構成図である。
５１１〜５１２は目標物からの反射電力を受信する第１、第２のアンテナ、５２は第１のスイッチであり、ベースバンド周波数ｆｂよりはるかに高いスイッチ周波数ｆｓで第１、第２のアンテナを交互に選択してフロントエンドに接続するもの、５３は第１、第２アンテナ共通に設けられたフロントエンドであり、（１） 各アンテナ受信信号を低雑音増幅するＲＦ増幅器５３ａと、（２） キャリア周波数をｆｃ、ベースバンド周波数をｆｂとするとき、周波数ｆＬＯ（＝ｆｃ−ｆｂ）の局部発振信号を出力する局部発振器５３ｂと、（３） ＲＦ増幅器より出力されるＲＦ信号に周波数ｆＬＯ（＝ｆｃ−ｆｂ）の局部発振信号を混合してＲＦ信号を中間周波信号に周波数変換するミキサ（周波数変換器）５３ｃを有している。
【００４５】
５４は第２のスイッチであり、第１のスイッチ５２に同期してスイッチングし、第１または第２アンテナ５１１，５１２の受信信号がフロントエンド５３に入力しているとき、該フロントエンド出力をアンテナ対応の周波数変換器に接続するもの、５５は周波数２・ｆｓの信号を出力する発振器、１６はスイッチ制御部であり、周波数２・ｆｓの信号を入力されてアンテナ選択信号Ｓ１〜Ｓ２（図２参照、ただしＮ＝２）を出力し、第１、第２のスイッチ５２，５４を制御するものである。
５７１〜５７２は各アンテナ５１１〜５１２に対応して設けられ、第２のスイッチ１４を介してフロントエンド５３から入力する信号より高調波成分、低周波成分を除去し、所望の中間周波成分を通過するＩＦフィルタ、５８は周波数ｆｓの矩形波を正弦波の局部発振信号に変換して出力するローパスフィルタ、５９１〜５９２は対応するＩＦフィルタ１７１〜１７２から出力するＩＦ信号に局部発振信号（ローパスフィルタ出力）を混合して別の中間周波信号またはベースバンド信号に周波数変換するミキサ（周波数変換器）である。
【００４６】
６０１〜６０２は各周波数変換器出力をデジタルに変換するＡＤ変換器、６１は２つのアンテナの受信信号の位相を比較する位相比較回路、６２は２つのアンテナの受信信号の振幅を比較する振幅比較回路、６３は位相差あるいは振幅差に基づいて目標物の方向（信号到来方向）を推定する到来方向推定回路である。尚、位相比較、振幅比較の両方は必ずしも必要でなく、位相比較回路、振幅比較回路の一方の比較回路のみを有する構成でもよい。
２つの受信アンテナ５１１，５１２はほぼ同方向を指向するが、設置位置がわずかに異なる。このため、放射ビームパターンはわずかにずれて重なっている。目標物が２つのアンテナから等距離にあれば、両アンテナ５１１，５１２に到達する受信信号の位相は等しく、いずれかのアンテナの方に寄っていれば、それぞれのアンテナに到達する受信信号の位相差とアンテナ間隔から信号到来方向（目標物の方向）を推定することができる。
【００４７】
（ｂ）動作
各アンテナ５１１〜５１２で受信された各ＲＦ信号は第１スイッチ５２により周波数ｆｓで交互に選択されてフロントエンド５３に入力し、フロントエンドの出力は第１スイッチと同期してスイッチ動作を行う第２スイッチ５４に選択され、ＩＦフィルタ５７１〜５７２を介して周波数変換器５９１〜５９２に入力する。すなわち、第２スイッチ５４は第１スイッチ５２に同期してスイッチ動作を行い、第１または第２アンテナ５１１，５１２の受信信号がフロントエンド５３に入力しているとき、該フロントエンド出力を第１，第２アンテナ５１１，５１対応の周波数変換器５９１，５９２に接続する。
【００４８】
アンテナ５１１〜５１２により受信したＲＦ信号（キャリア信号）を周波数ｆｓで断続的に選択することは、該周波数ｆｓでＲＦ信号（キャリア信号）を振幅変調しているのと同等である。従って、第１、第２スイッチ５２，５４のスイッチ動作で図３（ａ）のスペクトラムで示す周波数成分が発生する。この信号に周波数ｆＬＯ（＝ｆｃ−ｆｂ）の局部発振信号がミキサ５３ｃで混合されると図３（ｂ）に示すスペクトラム分布を有する信号が発生してＩＦフィルタ５７１〜５７２に入力する。各ＩＦフィルタ５７１〜５７２は図３の点線で示す中間周波帯域に含まれるＩＦ信号（中間周波数ｆｓ±ｆｂの信号）を選択して出力し、周波数変換器５９１〜５９２はＩＦフィルタ５７１〜５７２から入力する信号に、フィルタ５８から出力する周波数ｆｓの局部発振信号を混合し、図３（ｃ）に示すベースバンド信号を復調して出力する。
【００４９】
ＡＤ変換器６０１〜６０２は各周波数変換器５９１〜５９２で復調されたベースバンド信号をデジタルデータに変換する。位相比較回路６１はそれぞれのアンテナに到達する受信信号の位相差φを求めて出力し、又、振幅比較回路６２はそれぞれのアンテナに到達する受信信号の振幅差Ａを求めて出力し、到来方向推定回路６３は位相差φ、振幅差Ａ、アンテナ間隔から信号到来方向（目標物の方向）を推定する。
以上のように、第３実施例によれば、モノパルス方式のレーダ装置において、各アンテナに共通に１つのフロントエンド５３を設けるだけで良いため、構成を簡単にでき、しかも、従来のように補償手段や調整回路を不要にできる。
【００５０】
（ｃ）変形例
図１６は第３実施例の変形例である。
第３実施例（図１５）における第２スイッチ５４と、ＩＦフィルタ５７１〜５７２並びに周波数変換器５９１〜５９２を除去し、フロントエンド出力をＡＤ変換器６０１〜６０２に接続する。又、サンプリング制御回路６４を設け、第ｉ（ｉ＝１，２）アンテナ５１ｉの受信信号がフロントエンド５３に入力しているとき、第ｉアンテナに対応するＡＤ変換器６０ｉのみがフロントエンドの出力をサンプリングしてＡＤ変換するように制御する。
【００５１】
以上のように構成すると、各ＡＤ変換器６０１〜６０２の出力は第３実施例の周波数変換器５９１〜５９２の出力をサンプリングしてＡＤ変換したしたものと等しくなる。従って、ＡＤ変換器６０１〜６０２の出力を位相比較回路６１、振幅比較回路６２に供給し、位相比較回路６１、振幅比較回路６２でそれぞれのアンテナに到達する受信信号の位相差φ、振幅差Ａを求めて出力すれば、到来方向推定回路６３はこれら位相差φ、振幅差Ａ、アンテナ間隔から信号到来方向（目標物の方向）を推定して出力する。
この変形例によれば、第３実施例に較べてサンプリング制御回路６４は増えるが、第２スイッチ５４や周波数変換器５９１〜５９２を省略でき、構成部品を削減することができる。
【００５２】
（Ｄ）第４実施例
図１７はアンテナを送受信共用する場合の第４実施例のレーダ装置の構成図であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。第１実施例はアンテナ１１１〜１１Ｎを受信専用に使用する場合であるが、第４実施例ではアンテナ１１１〜１１Ｎを送受信に共用する。
図１７において、７１は送信回路、７２は第１のスイッチ１２で選択されたアンテナ１１１〜１１Ｎを送信回路７１とフロントエンド１３に交互に接続する第３のスイッチである。
第１スイッチ１２は図１８に点線で示すようにアンテナ選択信号Ｓ１〜ＳＮにより循環的にアンテナ１１１〜１１Ｎを選択して第３スイッチ７２に接続する。第３スイッチ７２は第１スイッチ１２で選択されているアンテナを送信回路７１とフロントエンド１３に交互に接続し、該アンテナを送信、受信に併用する。
【００５３】
以上により、▲１▼第１アンテナ１１１による送信／受信→▲２▼第２アンテナ１１２による送信／受信→・・・▲３▼第Ｎアンテナ１１Ｎによる送信／受信→▲４▼第１アンテナ１１１による送信／受信→・・・というように循環的にアンテナ１１１〜１１Ｎを選択し、かつ各アンテナを送受信交互に使用することができる。従って、第４実施例によれば、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができる。
【００５４】
（Ｅ）第５実施例
第４実施例では全アンテナを送受信共用した場合であるが、一部のみ送受信共用し、他は受信専用の場合もある。図１９は第１アンテナ１１１のみ送受信共用し、他のアンテナ１１２〜１１Ｎを受信専用とした第５実施例のレーダ装置の構成図であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。
図１９において、７１は送信回路、７３は第３のスイッチである。第３のスイッチ７３は、第１のスイッチ１２でアンテナ１１１〜１１Ｎをフロントエンド１３に循環的に接続するのと交互に送信回路７１を第１のアンテナ１１１に接続する。すなわち、図２０のタイムチャートに示すように、各アンテナ１１１〜１１Ｎはスイッチング周波数ｆｓのアンテナ選択信号Ｓ１〜ＳＮに基づいて第１スイッチ１２により循環的にフロントエンド１３に接続されて受信に使用される（受信サイクル）。又、送受信共用のアンテナ１１１は周波数Ｎ・ｆｓの送信回路選択信号ＴＲに基づいて第３のスイッチ７３により送信回路７１に接続されて送信に使用される（送信サイクル）。受信と送信が交互に行われるようにスイッチ制御部１６はアンテナ選択信号Ｓ１〜ＳＮ及び送信回路選択信号ＴＲを発生する。
【００５５】
この結果、▲１▼第１アンテナによる送信／第１アンテナによる受信→▲２▼第１アンテナによる送信／第２アンテナによる受信→・・・▲３▼第１アンテナによる送信／第Ｎアンテナによる受信→▲４▼第１アンテナによる送信／第１アンテナによる受信→・・・というように、第１アンテナのみを送受信に共用し、他のアンテナを受信専用に使用できる。又、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけで良い。尚、１本のアンテナのみ送受共用としたが、２本以上のアンテナを送受共用とすることもできる。
【００５６】
（Ｆ）第６実施例
図２１はアンテナを送受信共用する場合の第６実施例のレーダ装置の構成図であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。第１実施例はアンテナ１１１〜１１Ｎを受信専用に使用する場合であるが、第４実施例ではアンテナ１１１〜１１Ｎを送受信に共用する。
図２１において、７１は送信回路、７５１〜７５Ｎは各アンテナ１１１〜１１Ｎと第１のスイッチ１２間に設けられた第３のスイッチであり、アンテナ１１１〜１１Ｎを第１のスイッチ１２と送信回路側に選択的に接続するもの、７６は各アンテナに入力する送信信号の位相あるいは振幅を調整する位相・振幅調整回路である。第３のスイッチ７５１〜７５Ｎは送信サイクルにおいて、同時に位相・振幅調整回路７６を全アンテナ１１１〜１１Ｎに接続し、各アンテナに所定の位相あるいは振幅調整を施された送信信号を入力し、所望のアンテナ放射パターンで電波を放射するようにしている。
【００５７】
スイッチ制御部１６は受信と送信が交互に行われるように図２２のタイムチャートに示すようにアンテナ選択信号Ｓ１〜ＳＮ及び送信回路選択信号ＴＲを発生する。すなわち、第１のスイッチ１２と第３のスイッチ７５１〜７５Ｎは協同で位相あるいは振幅調整された送信信号を全アンテナ１１１〜１１Ｎに入力し（送信サイクル）、所望のアンテナ放射パターンを形成して放射すると共に、送信と交互に、各アンテナをフロントエンド１３に循環的に接続する（受信サイクル）。この結果、▲１▼全アンテナによる送信／第１アンテナによる受信→▲２▼全アンテナによる送信／第２アンテナによる受信→・・・▲３▼全アンテナによる送信／第Ｎアンテナによる受信→▲４▼全アンテナによる送信／第１アンテナによる受信→・・・というように、全アンテナによる送信と、各アンテナにより循環的受信が交互に行われる。
以上、第６実施例によれば、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができ、更には、送信時に所望のアンテナ放射パターンを形成することができる。
【００５８】
（Ｇ）第７実施例
図２３はアンテナを送受信共用する場合の第７実施例のモノパルス方式のレーダ装置の構成図であり、図１５の第３実施例と同一部分には同一符号を付している。第３実施例は第１、第２アンテナ５１１〜５１２を受信専用に使用する場合であるが、第７実施例ではこれらアンテナ５１１〜５１２を送受信に共用する。
図２３において、８１は送信回路、８２は第１のスイッチ５２で選択されたアンテナ１１１〜１１２を送信回路８１とフロントエンド５３に交互に接続する第３のスイッチである。
【００５９】
第１スイッチ５２はアンテナ選択信号Ｓ１〜Ｓ２より交互にアンテナ５１１〜５１２を選択して第３スイッチ８２に接続する。第３スイッチ８２は第１スイッチで選択されているアンテナを送信回路８１とフロントエンド５３に交互に接続し、該アンテナを送信、受信に併用する。
以上により、▲１▼第１アンテナ５１１による送信／受信→▲２▼第２アンテナ５１２による送信／受信→▲３▼第１アンテナ５１１による送信／受信→▲４▼第２アンテナ５１２による送信／受信→・・・というように交互にアンテナ５１１〜５１２を選択し、かつ各アンテナを送受信交互に使用する。従って、第７実施例によれば、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができる。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。
【００６０】
【発明の効果】
以上請求項１の発明によれば、アレイアンテナ構成のレーダ装置において、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけで良いため、構成を簡単にでき、しかも、従来のように補償手段や調整回路を不要にできる。
請求項２の発明によれば、位相シフト、振幅調整手段を適宜の位置に配置することができるため、種々の構成のレーダ装置を提供することができる。
請求項３の発明によれば、アンテナを選択している時間幅を調整することにより振幅調整を施すため、振幅調整を簡単に行うことができる。
【００６１】
請求項４の発明によれば、各アンテナを送受信共用とするとき、各アンテナを循環的に選択し、選択されたアンテナを送信回路とフロントエンドに交互に接続するようにしたから、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができる。
請求項５の発明によれば、一部のアンテナを送受信共用とし、他のアンテナを受信専用とするとき、各アンテナをフロントエンドに循環的に接続するのと交互に送信回路を送受信共用アンテナに接続するようにしたから、一部アンテナを送受信に共用し、他のアンテナを受信専用に使用でき、しかも、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良い。
【００６２】
請求項６の発明によれば、各アンテナを送受信共用とし、各アンテナをフロントエンドに循環的に接続して受信するのと交互に全アンテナによる送信を行い、送信に際して全アンテナに位相あるいは振幅調整された送信信号を同時に入力して送信するようにしたから、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができ、更には、送信時に所望のアンテナ放射パターンを形成することができる。
請求項７の発明によれば、モノパルス方式のレーダ装置において、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけで良いため、構成を簡単にでき、しかも、従来のように補償手段や調整回路を不要にできる。
【００６４】
請求項８の発明によれば、モノパルス方式のレーダ装置において、各アンテナを送受信共用とするとき、各アンテナを交互に選択し、かつ、選択されたアンテナを送信回路とフロントエンドに交互に接続するようにしたから、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のレーダ装置の構成図である。
【図２】アンテナ切換のタイムチャートである。
【図３】各部の動作を説明するためのスペクトラム図である。
【図４】第１実施例の振幅制御の構成図（第１変形例）である。
【図５】対応するアンテナへの振幅重み付け説明図である。
【図６】振幅制御のスイッチオン時間説明図である。
【図７】本発明の第２変形例のレーダ装置の構成図である。
【図８】本発明の第３変形例のレーダ装置の構成図である。
【図９】本発明の第４変形例のレーダ装置の構成図である。
【図１０】第２実施例のレーダ装置の構成図である。
【図１１】アンテナ選択信号とＡＤ変換器のサンプリング信号のタイムチャートである。
【図１２】第２実施例の第１変形例であるレーダ装置の構成図である。
【図１３】第２実施例の第２変形例であるレーダ装置の構成図である。
【図１４】第２変形例の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図１５】第３実施例のモノパルス方式のレーダ装置の構成図である。
【図１６】第３実施例の変形例であるレーダ装置の構成図である。
【図１７】全アンテナを送受信共用する場合の第４実施例のレーダ装置の構成図である。
【図１８】第４実施例のアンテナ選択と送受信切換のタイムチャートである。
【図１９】１本のアンテナを送受信共用する場合の第５実施例のレーダ装置の構成図である。
【図２０】第５実施例のアンテナ選択と送受信切換のタイムチャートである。
【図２１】全アンテナを送受信共用する場合の第６実施例のレーダ装置の構成図である。
【図２２】第６実施例のアンテナ選択と送受信切換のタイムチャートである。
【図２３】第７実施例のモノパルス方式のレーダ装置構成図である。
【図２４】アクティブアレーアンテナを有するレーダ装置の受信部の構成図である。
【図２５】ＤＢＦＮ（ビームスキャン）方式レーダ装置の受信装置の構成図である。
【図２６】ＤＢＦＮ（マルチビーム）方式レーダ装置の受信装置の構成図である。
【図２７】モノパルス方式レーダ装置の受信装置の構成図である。
【符号の説明】
１１１〜１１Ｎ・・複数のアンテナ
１２・・第１のスイッチ
１３・・フロントエンド
１３ａ・・ＲＦ増幅器
１３ｂ・・局部発振器
１３ｃ・・ミキサ（周波数変換器）
１４・・第２のスイッチ
１５・・発振器
１６・・スイッチ制御部
１７１〜１７Ｎ・・ＩＦフィルタ
１８・・ローパスフィルタ
１９１〜１９Ｎ・・ミキサ（周波数変換器）
２０１〜２０Ｎ・・ＡＤ変換器
２１１〜２１Ｎ・・移相器
２２１〜２２Ｎ・・振幅調整部
２３・・位相制御回路
２４・・振幅制御回路
２５・・加算器
【発明の属する技術分野】
本発明は複数のアンテナを備え、電子的にアンテナビームを制御する機能を備えたレーダ装置に係わり、特に、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけで良いレーダ装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のアンテナビームを制御する方法としては、▲１▼機械的にアンテナの向きを変える方法、▲２▼複数の指向性の異なったアンテナを切り替える方法、または、▲３▼多数のアンテナをアレー化し、電気的にそれらのアンテナの放射パターンを合成する方法がある。
機械的なビームの制御では、駆動装置が必要となるため装置が大きくなること、アンテナ一体型で送受信機の重量が大きい場合、駆動装置を複雑かつ大型にしなければ所要の精度が出せないこと、高速な掃引ができないこと、などの欠点があるため、電子的なビーム制御手段が選択されることが多い。
【０００３】
電子的なビーム制御として、前述の様に複数の指向性の異なったアンテナを切り替える方法と、複数のアンテナをアレー化して電気的にそれらのアンテナの放射パターンを合成する方法がある。前者はビームスイッチ方式と呼ばれる。後者は一般に個々のアンテナへの送信信号、または個々のアンテナからの受信信号の位相と振幅を調整したのち合成するアクティブフェイズドアレーアンテナが代表的な方式である。ここではこれらのアンテナビーム制御可能な受信装置を備えたレーダ装置について考察する。
【０００４】
ビームスイッチ方式の受信装置は、▲１▼アンテナに直結し、複数のアンテナを切り替え、後段の無線周波数帯受信装置（以下ＲＦ受信回路）に接続するスイッチから構成されるか、または、▲２▼複数のアンテナとそれぞれのアンテナに直結したＲＦ受信回路とこれらのＲＦ受信回路を切り替え、後段の処理装置へつなぐスイッチから構成される。ビームスイッチ方式では、個々のアンテナにそれぞれ異なった指向性を持たせ、それらを電子的なスイッチで切り替えることによりレーダの探知する方向を制御する。ＲＦ受信回路は受信信号の低雑音増幅、周波数変換を行う。特に受信機の雑音特性を考慮した場合に、アンテナとＲＦ受信回路を直結した前述の後者▲２▼の構成にする。
【０００５】
アクティブフェイズドアレー方式の受信装置は図２４に示すように、複数のアレーアンテナ１ａ〜１ｎと、それぞれのアンテナに直結したＲＦ受信回路２ａ〜２ｎを備えたＲＦ受信部２と、各ＲＦ受信回路２ａ〜２ｎからの信号を加算合成する加算器１０からなる。それぞれのＲＦ受信回路２ａ〜２ｎは各アンテナからの受信信号を増幅、周波数変換する機能と、所望のビームパターンに対応した位相シフト、振幅調整を行う機能を有する。
【０００６】
ＲＦ受信部２において、２ａ〜２ｎは各アンテナに直結したＲＦ受信回路、７は位相シフト量を決定する位相制御回路、８は振幅調整量を決定する振幅制御回路、９は局部発振器である。ＲＦ受信回路２ａ〜２ｎはそれぞれ、アンテナにより受信したＲＦ信号を低雑音増幅するＲＦ増幅器３ａ〜３ｎと、低雑音増幅されたＲＦ信号に所定量φ１〜φＮの位相シフトを施す移相器４ａ〜４ｎと、移相器から出力される信号の振幅を調整する振幅調整部５ａ〜５ｎと、各振幅調整部より出力するＲＦ信号を中間周波信号（ＩＦ信号）に周波数変換するミキサ（周波数変換器）６ａ〜６ｎを備えている。位相制御回路７及び振幅制御回路８は所望のビームパターンに対応した位相シフト、振幅調整を行うように位相シフト量φ１〜φＮ、振幅調整値Ａ１〜ＡＮを決定して各移相器４ａ〜４ｎ、振幅調整部５ａ〜５ｎに入力する。局部発振器９は所定の周波数で発振し、局部発振信号を各ミキサに入力する。加算器１０は、各ミキサ出力を合成して図示しない処理部に入力する。
アクティブフェイズドアレー方式の受信装置では、上記各アンテナ受信信号の位相シフト量、振幅調整量を制御することにより合成放射パターンを制御し、レーダの探知方向を変えることができる。又、位相シフト量、振幅調整量を連続的に変えることにより、連続的な探知方向の制御も可能である。
【０００７】
以上はアナログ構成の例であるが、デジタル技術を駆使し、デジタル／アナログ両者の特性を兼ね備えたＤＢＦＮ（Ｄｉｇｉｔａｌ Ｂｅａｍ Ｆｏｒｍｉｎｇ Ｎｅｔｗｏｒｋ）という技術もある。ＤＢＦＮは図２５に示すようにアクティブフェイズドアレー方式と類似の構成をとる。アクティブフェイズドアレー方式と異なる点は、（１） 各低雑音増幅器３ａ〜３ｎの後段に周波数変換器６ａ〜６ｎ及び局部発振器９を配置した点、（２） 各周波数変換器６ａ〜６ｎの出力信号より中間周波成分を抽出するＩＦフィルタ１０１ａ〜１０１ｎを設けた点、（３） ＩＦフィルタ出力をデジタルに変換するＡＤ変換器１０２ａ〜１０２ｎを設けた点、（４）位相シフト制御／振幅制御をＤＳＰ等を用いてデジタル処理により実行することである。
【０００８】
ＤＢＦＮ方式の受信装置において、各アンテナ１ａ〜１ｎからの受信信号は低雑音増幅器３ａ〜３ｎで増幅され、ついで、周波数変換器６ａ〜６ｎで周波数変換される。ＩＦフィルタ１０１ａ〜１０１ｎは各周波数変換器出力より中間周波成分を抽出し、ＡＤ変換器１０２ａ〜１０２ｎはＩＦ信号をデジタルデータに変換し、デジタルシグナルプロセッサ（ＤＳＰ）はデジタル処理により位相量、振幅調整を実行し、加算器１０は各信号をベクトル合成する。以上により、所望のビームパターンが形成され、探知方向が制御される。これは前述のアクティブフェイズドアレー方式とまったく同じ原理である。
【０００９】
又、図２６に示すように、複数の位相シフト／振幅調整手段１０３ａ〜１０３ｍを設け、ＡＤ変換器１０２ａ〜１０２ｎから出力されるデジタルデータを各位相シフト／振幅調整手段１０３ａ〜１０３ｍに分岐入力し、位相シフト／振幅調整手段１０３ａ〜１０３ｍでそれぞれの分岐信号について別々の位相シフト、振幅調整を行い、別々に合成して出力するようにする。このようにすれば、同時に複数の放射パターンを形成でき、複数の方向からの信号を同時に区別して得ることが可能となる。この図２６の構成では、アクティブフェーズドアレー方式とビームスイッチ方式が同時に実現されている。なお、デジタル回路を用いるのは、設計、製造上の容易さによる。
【００１０】
以上のアクティブフェーズドアレー方式のほかに目標物の方向を検出する方式としてモノパルス方式がある。モノパルス方式はアクティブフェーズドアレー方式と異なり、目標物からの反射電力を２つのアンテナで受信し、２つのアンテナで受信した反射電力の位相あるいは振幅を比較して目標の方向（信号到来方向）を推定、検出する。
図２７はモノパルス方式のレーダ装置における受信部の構成図であり、１１０ａ，１１０ｂはアンテナ、１１１ａ、１１１ｂは低雑音のＲＦ増幅器、１１２ａ，１１２ｂは局部発振器、１１３ａ，１１３ｂは周波数変換器、１１４ａ，１１４ｂはＩＦフィルタ、１１５ａ，１１５ｂはＩＦ信号をデジタルに変換するＡＤ変換器、１１６は２つのアンテナの受信信号の位相を比較する位相比較回路、１１７は２つのアンテナの受信信号の振幅を比較する振幅比較回路、１１８は位相差あるいは振幅差に基づいて目標物の方向（信号到来方向）を推定する到来方向推定回路である。
【００１１】
２つの受信アンテナ１１０ａ，１１０ｂはほぼ同方向を指向するが、設置位置がわずかに異なる。このため、放射ビームパターンはわずかにずれて重なっている。目標物が２つのアンテナから等距離にあれば、両アンテナ１１０ａ，１１０ｂに到達する受信信号の位相は等しく、いずれかのアンテナの方に寄っていれば、それぞれのアンテナに到達する受信信号の位相差とアンテナ間隔から信号到来方向（目標物の方向）を推定することができる。モノパルス方式はこの原理に基づいて目標物の方向を推定する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
アンテナ切り替え方式であるビームスイッチ方式では、複数の独立したアンテナを必要とする。これらのビーム幅は比較的狭いものが要求される、また、レーダの用途によっては、ビーム幅、アンテナ利得などの揃ったものが要求されることも多い。このため、面積の比較的大きなアンテナを複数必要とし、ビーム制御のないレーダ装置やアクティブフェイズドアレー方式のレーダ装置に比べてアンテナ占有面積は数倍大型化し、またアンテナ部分の製造コストが大きくなる。また、ビームスイッチ方式では、探知方向の制御は指向性の異なった複数のアンテナを切り替えることにより離散的に行われるため、目標の角度分解能は個々のアンテナのビーム幅とアンテナの枚数により制限される。
【００１３】
アクティブフェーズドアレー方式及びＤＢＦＮ方式では、複数のアンテナ放射パターンを合成して所望の指向性を持った一つの放射パターンを得るため、ビームスイッチ方式のようなアンテナの大型化は必要ない。また、前述のように位相シフト量と振幅調整量を連続的に変化させることにより、連続的な探知方向の制御が可能であり、角度分解能を高めることも可能である。しかし、これらの方式では、複数のアンテナに対し個々のＲＦ受信回路が必要であり、装置が大型化／複雑化し、製造コストが高くなる。また、回路固有の振幅、位相特性の製造上のバラツキ、それらのパラメータの温度、周波数特性の製造上のバラツキは、周波数が高くなるほど顕在化する。このため、装置設計上特別な配慮が必要となり、補償手段や調整回路を設けなければならない場合がある。又、複数のビーム合成手段を有するマルチビームＤＢＦＮ方式（図２６）では、装置がより複雑化する問題がある。
モノパルス方式でも、各アンテナに対し個々のＲＦ受信回路が必要となり、アクティブフェーズドアレー方式と同様の問題点がある。
【００１４】
以上から、本発明の目的は、各アンテナに対応してＲＦ受信回路（フロントエンド）を設ける必要がなく、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけで良いレーダ装置を提供することである。
本発明の別の目的は、必要部品を削減した構成で各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけでよいレーダ装置を提供することである。
本発明の別の目的は、アンテナを送受信で共用する場合であっても、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけでよいレーダ装置を提供することである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
請求項１の発明は、複数のアンテナと、各アンテナに対応して設けられ、入力信号の位相あるいは振幅を調整する調整回路、位相あるいは振幅調整された各信号を合成する合成回路を備えたアレーアンテナ構成のレーダ装置であり、該レーダ装置は、更に、（１） 各アンテナ共通に設けられ、順次入力する各アンテナ受信信号を増幅すると共に中間周波信号に周波数変換するフロントエンド、（２） 所定のスイッチング周波数で各アンテナをフロントエンドに循環的に接続する第１のスイッチ、（３） 各アンテナに対応して設けられ、前記フロントエンドから出力する中間周波信号を前記スイッチング周波数で別の中間周波信号またはベースバンド信号に周波数変換する周波数変換器、（４） 前記第１のスイッチに同期してスイッチングし、第ｉアンテナの受信信号がフロントエンドに入力しているとき、該フロントエンド出力を第ｉアンテナ対応の前記周波数変換器に接続する第２のスイッチ、（５） 第２のスイッチと各周波数変換器間に設けられた中間周波フィルタを備え、各周波数変換器出力に位相調整あるいは振幅調整を施して合成することにより所望の方向からの目標物を探知する。
このようにすれば、アレーアンテナ構成のレーダ装置において、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけで良いため、構成を簡単にでき、しかも、従来のように補償手段や調整回路を不要にできる。
【００１６】
請求項２の発明のレーダ装置は、更に、アンテナをフロントエンドに接続する周波数と同一周波数の局部発振信号を出力する局部発振器を備え、該局部発振器と前記各周波数変換器間にそれぞれ局部発振信号の位相あるいは振幅を調整する調整回路を設け、各調整回路で位相調整あるいは振幅調整された局部発振信号を各周波数変換器に入力し、各周波数変換器より位相あるいは振幅が調整された信号を出力する。
周波数変換器の出力に局部発振信号の位相や振幅も反映される。このため、局部発振信号の位相をシフトし、振幅を調整することにより、中間周波数信号またはベースバンド信号の位相シフト、振幅調整したと同じ効果が期待できる。従って、請求項２の発明によれば、適宜の場所に位相／振幅調整部を配置でき、種々の構成のレーダ装置を提供することができる。
【００１７】
請求項３の発明のレーダ装置において、振幅調整部は、アンテナをフロントエンドに接続し、かつ、フロントエンド出力を該アンテナに対応する周波数変換器に接続する時間幅（第１、第２のスイッチオン時間）を調整し、これにより周波数変換器出力に振幅調整を施す。このようにすれば、振幅調整を簡単な構成で行うことができる。
請求項４の発明のレーダ装置は、各アンテナを送受信共用とするとき、第１のスイッチで選択されたアンテナを送信回路とフロントエンドに交互に接続する第３のスイッチを備える。このようにすれば、▲１▼第１アンテナによる送信／受信→▲２▼第２アンテナによる送信／受信→・・・▲３▼第ｎアンテナによる送信／受信→▲４▼第１アンテナによる送信／受信→・・・というように循環的にアンテナを選択し、かつ各アンテナを送受信交互に使用することができる。従って、請求項４の発明によれば、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができる。
【００１８】
請求項５の発明のレーダ装置は、第１アンテナのみを送受信共用、他のアンテナを受信専用とするとき、第１のスイッチで各アンテナをフロントエンドに循環的に接続するのと交互に送信回路を送受信共用の第１アンテナに接続する第３のスイッチを備える。このようにすれば、▲１▼第１アンテナによる送信／第１アンテナによる受信→▲２▼第１アンテナによる送信／第２アンテナによる受信→・・・▲３▼第１アンテナによる送信／第ｎアンテナによる受信→▲４▼第１アンテナによる送信／第１アンテナによる受信→・・・というように、第１アンテナのみを送受信に共用し、他のアンテナを受信専用に使用できる。又、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良い。
【００１９】
請求項６の発明のレーダ装置は、各アンテナを送受信共用とし、各アンテナと第１のスイッチ間にアンテナを第１のスイッチと送信回路に選択的に接続する第３のスイッチを備え、第１のスイッチ、第３のスイッチで各アンテナをフロントエンドに循環的に接続して受信するのと交互に、位相調整あるいは振幅調整された送信信号をそれぞれのアンテナに同時に入力して送信時に所望のアンテナ放射パターンを形成する。
このようにすれば、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができ、更には、送信時に所望のアンテナ放射パターンを形成することができる。
【００２３】
請求項７の発明のレーダ装置は、２つのアンテナ、２つのアンテナに到来する反射信号の位相及びまたは振幅を比較する比較部、比較結果に基づいて反射信号の到来方向を推定する到来方向推定部を備えたモノパルス方式のレーダ装置であり、該レーダ装置は、(1) 各アンテナ共通に設けられ、順次入力する各アンテナ受信信号を増幅すると共に中間周波信号に周波数変換するフロントエンド、(2) 所定のスイッチング周波数で各アンテナをフロントエンドに交互に接続する第１のスイッチ、(3) 各アンテナに対応して設けられ、前記フロントエンドから出力する中間周波信号を前記スイッチング周波数で別の中間周波信号またはベースバンド信号に周波数変換する周波数変換器、(4) 前記第１のスイッチに同期してスイッチングし、第ｉアンテナの受信信号がフロントエンドに入力しているとき、該フロントエンド出力を第ｉアンテナ対応の前記周波数変換器に接続する第２のスイッチ、(5) 第２のスイッチと各周波数変換器間に設けられた中間周波フィルタを備え、各周波数変換器出力信号を前記反射信号としてその位相または振幅を比較して反射信号の到来方向を推定する。
このようにすれば、モノパルス方式のレーダ装置において、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけで良いため、構成を簡単にでき、しかも、従来のように補償手段や調整回路を不要にできる。
【００２４】
請求項８の発明のレーダ装置は、２つのアンテナを送受信共用とし、第１のスイッチで選択されたアンテナを送信回路とフロントエンドに交互に接続する第３のスイッチを備える。このようにすれば、1)第１アンテナによる送信／受信→2)第２アンテナによる送信／受信→3)第１アンテナによる送信／受信→・・・というように交互に第１、第２のアンテナを選択し、かつ各アンテナを送受信に共用できる。すなわち、請求項１１の発明によれば、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
（Ａ）第１実施例
（ａ）構成
図１は第１実施例のレーダ装置の構成図であり、受信系を主に示しており、ＤＢＦＮ方式の受信構成を備えている。
図中、１１１〜１１Ｎは目標物からの反射電力を受信する複数のアンテナ、１２は第１のスイッチであり、図２に示すようにベースバンド周波数ｆｂよりはるかに高い周波数ｆｓで各アンテナを循環的に選択してフロントエンドに接続する。１３は各アンテナ共通に設けられたフロントエンドであり、（１） 各アンテナ受信信号を低雑音増幅するＲＦ増幅器１３ａと、（２） キャリア周波数をｆｃ、ベースバンド周波数をｆｂとするとき、周波数ｆＬＯ（＝ｆｃ−ｆｂ）の局部発振信号を出力する局部発振器１３ｂと、（３） ＲＦ増幅器より出力されるＲＦ信号に周波数ｆＬＯ（＝ｆｃ−ｆｂ）の局部発振信号を混合してＲＦ信号を中間周波信号に周波数変換するミキサ（周波数変換器）１３ｃを有している。
【００２７】
１４は第２のスイッチであり、第１のスイッチ１２に同期してスイッチングし、第ｉアンテナの受信信号がフロントエンド１３に入力しているとき、該フロントエンド出力を第ｉアンテナ対応の周波数変換器に接続するもの、１５は周波数Ｎ・ｆｓの信号を出力する発振器、１６はスイッチ制御部であり、周波数Ｎ・ｆｓの信号を入力されて図２に示すアンテナ選択信号Ｓ１〜ＳＮを出力し、第１、第２のスイッチ１２，１４を制御するものである。
１７１〜１７Ｎは各アンテナに対応して設けられ、第２のスイッチ１４を介してフロントエンド１３から入力する信号より高調波成分、低周波成分を除去し、所望の中間周波成分を通過するＩＦフィルタ、１８は周波数ｆｓの矩形波を正弦波の局部発振信号に変換して出力するローパスフィルタ、１９１〜１９Ｎは対応するＩＦフィルタ１７１〜１７Ｎから出力するＩＦ信号に局部発振信号を混合して別の中間周波信号またはベースバンド信号に周波数変換するミキサ（周波数変換器）である。
【００２８】
２０１〜２０Ｎは各周波数変換器出力をデジタルに変換するＡＤ変換器、２１１〜２１Ｎは入力信号に所定量φ１〜φＮの位相シフトを施す移相器、２２１〜２２Ｎは移相器から出力される信号の振幅を調整する振幅調整部、２３、２４はそれぞれ位相制御回路、振幅制御回路であり、所望のビームパターンに対応した位相シフト、振幅調整を行うように位相シフト量φ１〜φＮ、振幅調整値Ａ１〜ＡＮを決定して各移相器２１１〜２１Ｎ、振幅調整部２２１〜２２Ｎに入力するもの、２５は各振幅調整部２２１〜２２Ｎより出力する信号を合成して出力する加算器である。
【００２９】
（ｂ）動作
各アンテナ１１１〜１１Ｎで受信された各ＲＦ信号は第１スイッチ１２により周波数ｆｓで循環的に選択されてフロントエンド１３に入力し、フロントエンドの出力は第１スイッチと同期してスイッチ動作を行う第２スイッチ１４に選択され、ＩＦフィルタ１７１〜１７Ｎを介して周波数変換器１９１〜１９Ｎに入力する。すなわち、第２スイッチ１４は第１スイッチ１２に同期してスイッチ動作を行い、第ｉアンテナ１１ｉの受信信号がフロントエンド１３に入力しているとき、該フロントエンド出力を第ｉアンテナ対応の周波数変換器１９ｉに接続する。
【００３０】
アンテナ１１１〜１１Ｎにより受信したＲＦ信号（キャリア信号）を周波数ｆｓで断続的に選択することは、該周波数ｆｓでＲＦ信号（キャリア信号）を振幅変調しているのと同等である。従って、ｆｃをキャリア信号（ＲＦ信号）の周波数、ｆｂをキャリア信号で搬送されるベースバンド信号の周波数、ｆＬＯ（＝ｆｃ−ｆｂ）を局部発振信号の発振周波数、ｆｓをスイッチング周波数とすると、第１、第２スイッチ１２，１４のスイッチ動作で図３（ａ）のスペクトラムで示す周波数成分が発生する。この信号に周波数ｆＬＯ（＝ｆｃ−ｆｂ）の局部発振信号がミキサ１３ｃで混合されると図３（ｂ）に示すスペクトラム分布を有する信号が発生してＩＦフィルタ１７１〜１７Ｎに入力する。
【００３１】
各ＩＦフィルタ１７1〜１７Nは図３（ｂ）の点線で示す中間周波帯域に含まれるＩＦ信号（中間周波数ｆｓ±ｆｂの信号）を選択して出力し、周波数変換器１９1〜１９NはＩＦフィルタ１７1〜１７Nから入力する信号に、フィルタ１８から出力する周波数ｆｓの局部発振信号を混合し、図３（ｃ）に示すベースバンド信号を復調して出力する。ＡＤ変換器２０1〜２０Nは各周波数変換器１９1〜１９Nで復調されたベースバンド信号をデジタルデータに変換する。位相制御回路２３及び振幅制御回路２４は、所望のビームパターンに対応した位相シフト、振幅調整を行うように、すなわち、所望の方向からの目標物を探知するように位相シフト量φ1〜φN、振幅調整値Ａ1〜ＡNを決定して各移相器２１1〜２１N、振幅調整部２２1〜２２Nに設定する。
【００３２】
各移相器２１１〜２１Ｎ、振幅調整部２２１〜２２ＮはＡＤ変換器２０１〜２０Ｎより入力したデジタルデータに位相シフト量φ１〜φＮ、振幅調整値Ａ１〜ＡＮの位相シフト、振幅調整を施し、加算器２５は各振幅調整部２２１〜２２Ｎより出力する信号を合成して後段の処理装置（図示せず）に入力し、処理装置は目標物探知処理を行う。以後、順次、探知方向を変更して上記制御を繰り返すことにより、目標物の方向を探知することができる。
以上のように、第１実施例によれば、アレーアンテナ構成のレーダ装置において、各アンテナに共通に１つのフロントエンド１３を設けるだけで良いため、構成を簡単にでき、しかも、従来のように補償手段や調整回路を不要にできる。
【００３３】
（ｃ）第１変形例
図４は第１実施例の振幅制御の別の構成例であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。第１実施例では、ベースバンドのデジタルデータに振幅調整値Ａ１〜ＡＮを作用させて振幅調整している。しかし、図４の第１変形例では、第１、第２スイッチ１２，１４のオン時間を調整して振幅調整する。
【００３４】
振幅制御回路２４′は図５に示すように各アンテナ１１１〜１１Ｎへの振幅の重み付けが入力されると、該振幅重み付け値をスイッチオン時間Ｗ１〜ＷＮに変換してスイッチ制御部１６′に入力する。これにより、スイッチ制御部１６′は図６に示すように周波数ｆｓでパルス幅Ｗ１〜ＷＮのアンテナ選択信号Ｓ１′〜ＳＮ′を発生する。第１、第２のスイッチ１２、１４はアンテナ選択信号Ｓ１′〜ＳＮ′に基づいて各アンテナを選択してフロントエンドに入力している時間、フロントエンド出力を周波数変換器に入力している時間を制御する。パルス幅と振幅は等価であるため、パルス幅Ｗ１〜ＷＮに応じて振幅が調整される。すなわち、振幅制御回路２４′は、各アンテナ１１１〜１１Ｎをフロントエンド１３に接続し、かつ、フロントエンド出力を該アンテナに対応する周波数変換器１９１〜１９Ｎに接続している時間幅Ｗ１〜ＷＮを振幅調整値Ａ１〜ＡＮに応じた値となるように調整する。
この変形例によれば、スイッチのオン時間幅を変更するだけで振幅調整ができ構成を簡単にできる。
【００３５】
（ｄ）第２変形例
第１実施例の周波数変換器１９１〜１９Ｎの出力には、局部発振信号の位相や振幅も反映される。換言すれば、局部発振信号の位相シフト、振幅調整により中間周波数信号またはベースバンド信号の位相シフト、振幅調整と同じ効果が得られる。そこで、第２変形例では周波数変換器１９１〜１９Ｎの局部発振信号の位相シフト量、振幅調整値を制御することにより、所望のビームパターンが得られるように、すなわち、所望の方向からの目標物を探知できるようにしている。
図７は第２変形例の構成図であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。周波数変換器１９１〜１９Ｎの局部発振信号はローパスフィルタ１８の出力信号である。従って、第２変形例では、ローパスフィルタ１８の出力側にその出力の位相及び振幅を制御する移相器２１１〜２１Ｎ、振幅調整部２２１〜２２Ｎを設けている。なお、ローパスフィルタ１８はスイッチ制御部１６より周波数ｆｓの矩形波を入力されている。
【００３６】
位相制御回路２３、振幅制御回路２４は所望のビームパターンに対応した位相シフト、振幅調整を行うように位相シフト量φ１〜φＮ、振幅調整値Ａ１〜ＡＮを決定して各移相器２１１〜２１Ｎ、振幅調整部２２１〜２２Ｎに設定する。各移相器２１１〜２１Ｎは局部発振信号に所定量φ１〜φＮの位相シフトを施し、振幅調整部２２１〜２２Ｎは移相器から出力される信号に振幅調整値Ａ１〜ＡＮの振幅調整を施す。この結果、周波数変換器１９１〜１９Ｎの出力に位相シフト量φ１〜φＮ、振幅調整値Ａ１〜ＡＮが反映し、所望のビームパターン、すなわち、所望の方向からの目標物を探知できるようになる。
【００３７】
図８はローパスフィルタ１８の出力側にその出力振幅を制御する振幅調整部２２１〜２２Ｎのみを設けた第３変形例であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。
図９はローパスフィルタ１８の出力側にその出力位相を制御する移相器２１１〜２１Ｎのみを設けた第４変形例であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。
【００３８】
（Ｂ）第２実施例
（ａ）第２実施例の構成
図１０は第２実施例のレーダ装置の構成図であり、受信系を主に示しており、第１実施例と同一部分には同一符号を付している。
第１実施例（図１）における第２スイッチ１４とＩＦフィルタ１７1〜１７N周波数変換器１９1〜１９Nを除去し、フロントエンド出力をＡＤ変換器２０1〜２０Nに接続する。又、サンプリング制御回路３１を設け、第ｉアンテナ１１ｉの受信信号がフロントエンド１３に入力しているとき、第ｉアンテナに対応するＡＤ変換器２０ｉのみがフロントエンドの出力をサンプリングしてＡＤ変換するように制御する。
【００３９】
図１１はアンテナ１１１〜１１Ｎを選択するアンテナ選択信号Ｓ１〜ＳＮとＡＤ変換器２０１〜２０Ｎのサンプリング信号ＡＤ１〜ＡＤＮのタイムチャートであり、アンテナ選択信号Ｓｉ（ｉ＝１〜Ｎ）の立ち上がりに同期してサンプリング信号ＡＤｉが立ち上がり、ＡＤ変換器２０ｉは所定時間フロントエンドの出力信号をサンプリングし、ＡＤ変換する。
以上のように構成すると、各ＡＤ変換器２０１〜２０Ｎの出力は第１実施例の周波数変換器１９１〜１９Ｎの出力をサンプリングしてＡＤ変換したしたものと等しくなる。従って、ＡＤ変換器２０１〜２０Ｎの出力を移相器２１１〜２１Ｎ、振幅調整部２２１〜２２Ｎに供給し、所望のアンテナ放射パターンを形成するように各アンテナからの受信信号の位相シフト量、振幅調整量を制御し、これらの信号を加算器２５で合成すれば所望の方向からの目標物の探知が可能になる。
【００４０】
第２実施例によれば、第１実施例に較べてサンプリング制御回路３１は増えるが、第２スイッチ１４や周波数変換器２０１〜２０Ｎを省略でき、構成部品を削減することができる。
尚、第２実施例において、ＩＦフィルタ１７１〜１７Ｎは１つのＩＦフィルタで共用することができる。すなわち、フロントエンド１３に１つのＩＦフィルタを接続し、該ＩＦフィルタ出力を各ＡＤ変換器２０１〜２０Ｎに接続するように構成できる。
【００４１】
（ｂ）第１変形例
図１２は第２実施例の第１変形例であり、図１０の第２実施例と同一部分には同一符号を付している。第２実施例と異なる点は、フロントエンドを各ＡＤ変換器２０１〜２０Ｎ−１の間に遅延回路３２１〜３２Ｎ−１を設けた点である。遅延回路３２１〜３２Ｎ−１を設けることにより、各ＡＤ変換器２０１〜２０Ｎのサンプリング及びＡＤ変換タイミングを一致させることができ、目標物の方向探知の精度を向上することができる。
【００４２】
（ｃ）第２変形例
図１３は第２実施例の第２変形例であり、図１０の第２実施例と同一部分には同一符号を付している。図１４は第２変形例の動作を説明するためのタイムチャートである。
第２変形例において、第２実施例と異なる点は、
（１） ＡＤ変換器２０を各アンテナ共通に１つにした点、
（２） スイッチ１２のスイッチング周波数Ｎ・ｆｓと同一周波数のサンプリングクロックでＡＤ変換器２０が出力をサンプリングしてＡＤ変換している点、
（３） ＡＤ変換器２０の各サンプリングクロックにおけるＡＤ変換データをデータ再配列装置４１に入力している点、
（４）データ再配列装置４１が順次入力されるデジタルデータを図１４に示すように、第１アンテナ１１１の第１データ→第２アンテナ１１２の第１データ→・・・→第Ｎアンテナ１１Ｎの第１データ→第１アンテナ１１１の第２データ→第２アンテナ１１２の第２データ→・・・→第Ｎアンテナ１１Ｎの第２データ→・・・として、メモリに再配列している点、
（５）データ再配列装置４１、位相制御回路２３、振幅制御回路２４をＤＳＰ（デジタルシグナルプロセッサ）構成とし、ＤＳＰ処理により各アンテナ受信信号に位相シフト量φ１〜φＮの位相シフト、振幅調整値Ａ１〜ＡＮの振幅調整をそれぞれ施して合成している点である。
【００４３】
第２変形例において、所望のアンテナ放射パターンを形成するように各アンテナからの受信信号の位相シフト量φ１〜φＮ、振幅調整量Ａ１〜ＡＮを制御し、これらの信号を合成して出力することにより任意の方向からの目標物の探知が可能になる。
【００４４】
（Ｃ）第３実施例
（ａ）構成
図１５は第３実施例のモノパルス方式のレーダ装置であり、特に受信系の構成図である。
５１１〜５１２は目標物からの反射電力を受信する第１、第２のアンテナ、５２は第１のスイッチであり、ベースバンド周波数ｆｂよりはるかに高いスイッチ周波数ｆｓで第１、第２のアンテナを交互に選択してフロントエンドに接続するもの、５３は第１、第２アンテナ共通に設けられたフロントエンドであり、（１） 各アンテナ受信信号を低雑音増幅するＲＦ増幅器５３ａと、（２） キャリア周波数をｆｃ、ベースバンド周波数をｆｂとするとき、周波数ｆＬＯ（＝ｆｃ−ｆｂ）の局部発振信号を出力する局部発振器５３ｂと、（３） ＲＦ増幅器より出力されるＲＦ信号に周波数ｆＬＯ（＝ｆｃ−ｆｂ）の局部発振信号を混合してＲＦ信号を中間周波信号に周波数変換するミキサ（周波数変換器）５３ｃを有している。
【００４５】
５４は第２のスイッチであり、第１のスイッチ５２に同期してスイッチングし、第１または第２アンテナ５１１，５１２の受信信号がフロントエンド５３に入力しているとき、該フロントエンド出力をアンテナ対応の周波数変換器に接続するもの、５５は周波数２・ｆｓの信号を出力する発振器、１６はスイッチ制御部であり、周波数２・ｆｓの信号を入力されてアンテナ選択信号Ｓ１〜Ｓ２（図２参照、ただしＮ＝２）を出力し、第１、第２のスイッチ５２，５４を制御するものである。
５７１〜５７２は各アンテナ５１１〜５１２に対応して設けられ、第２のスイッチ１４を介してフロントエンド５３から入力する信号より高調波成分、低周波成分を除去し、所望の中間周波成分を通過するＩＦフィルタ、５８は周波数ｆｓの矩形波を正弦波の局部発振信号に変換して出力するローパスフィルタ、５９１〜５９２は対応するＩＦフィルタ１７１〜１７２から出力するＩＦ信号に局部発振信号（ローパスフィルタ出力）を混合して別の中間周波信号またはベースバンド信号に周波数変換するミキサ（周波数変換器）である。
【００４６】
６０１〜６０２は各周波数変換器出力をデジタルに変換するＡＤ変換器、６１は２つのアンテナの受信信号の位相を比較する位相比較回路、６２は２つのアンテナの受信信号の振幅を比較する振幅比較回路、６３は位相差あるいは振幅差に基づいて目標物の方向（信号到来方向）を推定する到来方向推定回路である。尚、位相比較、振幅比較の両方は必ずしも必要でなく、位相比較回路、振幅比較回路の一方の比較回路のみを有する構成でもよい。
２つの受信アンテナ５１１，５１２はほぼ同方向を指向するが、設置位置がわずかに異なる。このため、放射ビームパターンはわずかにずれて重なっている。目標物が２つのアンテナから等距離にあれば、両アンテナ５１１，５１２に到達する受信信号の位相は等しく、いずれかのアンテナの方に寄っていれば、それぞれのアンテナに到達する受信信号の位相差とアンテナ間隔から信号到来方向（目標物の方向）を推定することができる。
【００４７】
（ｂ）動作
各アンテナ５１１〜５１２で受信された各ＲＦ信号は第１スイッチ５２により周波数ｆｓで交互に選択されてフロントエンド５３に入力し、フロントエンドの出力は第１スイッチと同期してスイッチ動作を行う第２スイッチ５４に選択され、ＩＦフィルタ５７１〜５７２を介して周波数変換器５９１〜５９２に入力する。すなわち、第２スイッチ５４は第１スイッチ５２に同期してスイッチ動作を行い、第１または第２アンテナ５１１，５１２の受信信号がフロントエンド５３に入力しているとき、該フロントエンド出力を第１，第２アンテナ５１１，５１対応の周波数変換器５９１，５９２に接続する。
【００４８】
アンテナ５１１〜５１２により受信したＲＦ信号（キャリア信号）を周波数ｆｓで断続的に選択することは、該周波数ｆｓでＲＦ信号（キャリア信号）を振幅変調しているのと同等である。従って、第１、第２スイッチ５２，５４のスイッチ動作で図３（ａ）のスペクトラムで示す周波数成分が発生する。この信号に周波数ｆＬＯ（＝ｆｃ−ｆｂ）の局部発振信号がミキサ５３ｃで混合されると図３（ｂ）に示すスペクトラム分布を有する信号が発生してＩＦフィルタ５７１〜５７２に入力する。各ＩＦフィルタ５７１〜５７２は図３の点線で示す中間周波帯域に含まれるＩＦ信号（中間周波数ｆｓ±ｆｂの信号）を選択して出力し、周波数変換器５９１〜５９２はＩＦフィルタ５７１〜５７２から入力する信号に、フィルタ５８から出力する周波数ｆｓの局部発振信号を混合し、図３（ｃ）に示すベースバンド信号を復調して出力する。
【００４９】
ＡＤ変換器６０１〜６０２は各周波数変換器５９１〜５９２で復調されたベースバンド信号をデジタルデータに変換する。位相比較回路６１はそれぞれのアンテナに到達する受信信号の位相差φを求めて出力し、又、振幅比較回路６２はそれぞれのアンテナに到達する受信信号の振幅差Ａを求めて出力し、到来方向推定回路６３は位相差φ、振幅差Ａ、アンテナ間隔から信号到来方向（目標物の方向）を推定する。
以上のように、第３実施例によれば、モノパルス方式のレーダ装置において、各アンテナに共通に１つのフロントエンド５３を設けるだけで良いため、構成を簡単にでき、しかも、従来のように補償手段や調整回路を不要にできる。
【００５０】
（ｃ）変形例
図１６は第３実施例の変形例である。
第３実施例（図１５）における第２スイッチ５４と、ＩＦフィルタ５７１〜５７２並びに周波数変換器５９１〜５９２を除去し、フロントエンド出力をＡＤ変換器６０１〜６０２に接続する。又、サンプリング制御回路６４を設け、第ｉ（ｉ＝１，２）アンテナ５１ｉの受信信号がフロントエンド５３に入力しているとき、第ｉアンテナに対応するＡＤ変換器６０ｉのみがフロントエンドの出力をサンプリングしてＡＤ変換するように制御する。
【００５１】
以上のように構成すると、各ＡＤ変換器６０１〜６０２の出力は第３実施例の周波数変換器５９１〜５９２の出力をサンプリングしてＡＤ変換したしたものと等しくなる。従って、ＡＤ変換器６０１〜６０２の出力を位相比較回路６１、振幅比較回路６２に供給し、位相比較回路６１、振幅比較回路６２でそれぞれのアンテナに到達する受信信号の位相差φ、振幅差Ａを求めて出力すれば、到来方向推定回路６３はこれら位相差φ、振幅差Ａ、アンテナ間隔から信号到来方向（目標物の方向）を推定して出力する。
この変形例によれば、第３実施例に較べてサンプリング制御回路６４は増えるが、第２スイッチ５４や周波数変換器５９１〜５９２を省略でき、構成部品を削減することができる。
【００５２】
（Ｄ）第４実施例
図１７はアンテナを送受信共用する場合の第４実施例のレーダ装置の構成図であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。第１実施例はアンテナ１１１〜１１Ｎを受信専用に使用する場合であるが、第４実施例ではアンテナ１１１〜１１Ｎを送受信に共用する。
図１７において、７１は送信回路、７２は第１のスイッチ１２で選択されたアンテナ１１１〜１１Ｎを送信回路７１とフロントエンド１３に交互に接続する第３のスイッチである。
第１スイッチ１２は図１８に点線で示すようにアンテナ選択信号Ｓ１〜ＳＮにより循環的にアンテナ１１１〜１１Ｎを選択して第３スイッチ７２に接続する。第３スイッチ７２は第１スイッチ１２で選択されているアンテナを送信回路７１とフロントエンド１３に交互に接続し、該アンテナを送信、受信に併用する。
【００５３】
以上により、▲１▼第１アンテナ１１１による送信／受信→▲２▼第２アンテナ１１２による送信／受信→・・・▲３▼第Ｎアンテナ１１Ｎによる送信／受信→▲４▼第１アンテナ１１１による送信／受信→・・・というように循環的にアンテナ１１１〜１１Ｎを選択し、かつ各アンテナを送受信交互に使用することができる。従って、第４実施例によれば、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができる。
【００５４】
（Ｅ）第５実施例
第４実施例では全アンテナを送受信共用した場合であるが、一部のみ送受信共用し、他は受信専用の場合もある。図１９は第１アンテナ１１１のみ送受信共用し、他のアンテナ１１２〜１１Ｎを受信専用とした第５実施例のレーダ装置の構成図であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。
図１９において、７１は送信回路、７３は第３のスイッチである。第３のスイッチ７３は、第１のスイッチ１２でアンテナ１１１〜１１Ｎをフロントエンド１３に循環的に接続するのと交互に送信回路７１を第１のアンテナ１１１に接続する。すなわち、図２０のタイムチャートに示すように、各アンテナ１１１〜１１Ｎはスイッチング周波数ｆｓのアンテナ選択信号Ｓ１〜ＳＮに基づいて第１スイッチ１２により循環的にフロントエンド１３に接続されて受信に使用される（受信サイクル）。又、送受信共用のアンテナ１１１は周波数Ｎ・ｆｓの送信回路選択信号ＴＲに基づいて第３のスイッチ７３により送信回路７１に接続されて送信に使用される（送信サイクル）。受信と送信が交互に行われるようにスイッチ制御部１６はアンテナ選択信号Ｓ１〜ＳＮ及び送信回路選択信号ＴＲを発生する。
【００５５】
この結果、▲１▼第１アンテナによる送信／第１アンテナによる受信→▲２▼第１アンテナによる送信／第２アンテナによる受信→・・・▲３▼第１アンテナによる送信／第Ｎアンテナによる受信→▲４▼第１アンテナによる送信／第１アンテナによる受信→・・・というように、第１アンテナのみを送受信に共用し、他のアンテナを受信専用に使用できる。又、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけで良い。尚、１本のアンテナのみ送受共用としたが、２本以上のアンテナを送受共用とすることもできる。
【００５６】
（Ｆ）第６実施例
図２１はアンテナを送受信共用する場合の第６実施例のレーダ装置の構成図であり、図１の第１実施例と同一部分には同一符号を付している。第１実施例はアンテナ１１１〜１１Ｎを受信専用に使用する場合であるが、第４実施例ではアンテナ１１１〜１１Ｎを送受信に共用する。
図２１において、７１は送信回路、７５１〜７５Ｎは各アンテナ１１１〜１１Ｎと第１のスイッチ１２間に設けられた第３のスイッチであり、アンテナ１１１〜１１Ｎを第１のスイッチ１２と送信回路側に選択的に接続するもの、７６は各アンテナに入力する送信信号の位相あるいは振幅を調整する位相・振幅調整回路である。第３のスイッチ７５１〜７５Ｎは送信サイクルにおいて、同時に位相・振幅調整回路７６を全アンテナ１１１〜１１Ｎに接続し、各アンテナに所定の位相あるいは振幅調整を施された送信信号を入力し、所望のアンテナ放射パターンで電波を放射するようにしている。
【００５７】
スイッチ制御部１６は受信と送信が交互に行われるように図２２のタイムチャートに示すようにアンテナ選択信号Ｓ１〜ＳＮ及び送信回路選択信号ＴＲを発生する。すなわち、第１のスイッチ１２と第３のスイッチ７５１〜７５Ｎは協同で位相あるいは振幅調整された送信信号を全アンテナ１１１〜１１Ｎに入力し（送信サイクル）、所望のアンテナ放射パターンを形成して放射すると共に、送信と交互に、各アンテナをフロントエンド１３に循環的に接続する（受信サイクル）。この結果、▲１▼全アンテナによる送信／第１アンテナによる受信→▲２▼全アンテナによる送信／第２アンテナによる受信→・・・▲３▼全アンテナによる送信／第Ｎアンテナによる受信→▲４▼全アンテナによる送信／第１アンテナによる受信→・・・というように、全アンテナによる送信と、各アンテナにより循環的受信が交互に行われる。
以上、第６実施例によれば、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができ、更には、送信時に所望のアンテナ放射パターンを形成することができる。
【００５８】
（Ｇ）第７実施例
図２３はアンテナを送受信共用する場合の第７実施例のモノパルス方式のレーダ装置の構成図であり、図１５の第３実施例と同一部分には同一符号を付している。第３実施例は第１、第２アンテナ５１１〜５１２を受信専用に使用する場合であるが、第７実施例ではこれらアンテナ５１１〜５１２を送受信に共用する。
図２３において、８１は送信回路、８２は第１のスイッチ５２で選択されたアンテナ１１１〜１１２を送信回路８１とフロントエンド５３に交互に接続する第３のスイッチである。
【００５９】
第１スイッチ５２はアンテナ選択信号Ｓ１〜Ｓ２より交互にアンテナ５１１〜５１２を選択して第３スイッチ８２に接続する。第３スイッチ８２は第１スイッチで選択されているアンテナを送信回路８１とフロントエンド５３に交互に接続し、該アンテナを送信、受信に併用する。
以上により、▲１▼第１アンテナ５１１による送信／受信→▲２▼第２アンテナ５１２による送信／受信→▲３▼第１アンテナ５１１による送信／受信→▲４▼第２アンテナ５１２による送信／受信→・・・というように交互にアンテナ５１１〜５１２を選択し、かつ各アンテナを送受信交互に使用する。従って、第７実施例によれば、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができる。
以上、本発明を実施例により説明したが、本発明は請求の範囲に記載した本発明の主旨に従い種々の変形が可能であり、本発明はこれらを排除するものではない。
【００６０】
【発明の効果】
以上請求項１の発明によれば、アレイアンテナ構成のレーダ装置において、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけで良いため、構成を簡単にでき、しかも、従来のように補償手段や調整回路を不要にできる。
請求項２の発明によれば、位相シフト、振幅調整手段を適宜の位置に配置することができるため、種々の構成のレーダ装置を提供することができる。
請求項３の発明によれば、アンテナを選択している時間幅を調整することにより振幅調整を施すため、振幅調整を簡単に行うことができる。
【００６１】
請求項４の発明によれば、各アンテナを送受信共用とするとき、各アンテナを循環的に選択し、選択されたアンテナを送信回路とフロントエンドに交互に接続するようにしたから、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができる。
請求項５の発明によれば、一部のアンテナを送受信共用とし、他のアンテナを受信専用とするとき、各アンテナをフロントエンドに循環的に接続するのと交互に送信回路を送受信共用アンテナに接続するようにしたから、一部アンテナを送受信に共用し、他のアンテナを受信専用に使用でき、しかも、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良い。
【００６２】
請求項６の発明によれば、各アンテナを送受信共用とし、各アンテナをフロントエンドに循環的に接続して受信するのと交互に全アンテナによる送信を行い、送信に際して全アンテナに位相あるいは振幅調整された送信信号を同時に入力して送信するようにしたから、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができ、更には、送信時に所望のアンテナ放射パターンを形成することができる。
請求項７の発明によれば、モノパルス方式のレーダ装置において、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけで良いため、構成を簡単にでき、しかも、従来のように補償手段や調整回路を不要にできる。
【００６４】
請求項８の発明によれば、モノパルス方式のレーダ装置において、各アンテナを送受信共用とするとき、各アンテナを交互に選択し、かつ、選択されたアンテナを送信回路とフロントエンドに交互に接続するようにしたから、各アンテナに共通に１つのフロントエンドを設けるだけ良く、しかも、各アンテナを送受共用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例のレーダ装置の構成図である。
【図２】アンテナ切換のタイムチャートである。
【図３】各部の動作を説明するためのスペクトラム図である。
【図４】第１実施例の振幅制御の構成図（第１変形例）である。
【図５】対応するアンテナへの振幅重み付け説明図である。
【図６】振幅制御のスイッチオン時間説明図である。
【図７】本発明の第２変形例のレーダ装置の構成図である。
【図８】本発明の第３変形例のレーダ装置の構成図である。
【図９】本発明の第４変形例のレーダ装置の構成図である。
【図１０】第２実施例のレーダ装置の構成図である。
【図１１】アンテナ選択信号とＡＤ変換器のサンプリング信号のタイムチャートである。
【図１２】第２実施例の第１変形例であるレーダ装置の構成図である。
【図１３】第２実施例の第２変形例であるレーダ装置の構成図である。
【図１４】第２変形例の動作を説明するためのタイムチャートである。
【図１５】第３実施例のモノパルス方式のレーダ装置の構成図である。
【図１６】第３実施例の変形例であるレーダ装置の構成図である。
【図１７】全アンテナを送受信共用する場合の第４実施例のレーダ装置の構成図である。
【図１８】第４実施例のアンテナ選択と送受信切換のタイムチャートである。
【図１９】１本のアンテナを送受信共用する場合の第５実施例のレーダ装置の構成図である。
【図２０】第５実施例のアンテナ選択と送受信切換のタイムチャートである。
【図２１】全アンテナを送受信共用する場合の第６実施例のレーダ装置の構成図である。
【図２２】第６実施例のアンテナ選択と送受信切換のタイムチャートである。
【図２３】第７実施例のモノパルス方式のレーダ装置構成図である。
【図２４】アクティブアレーアンテナを有するレーダ装置の受信部の構成図である。
【図２５】ＤＢＦＮ（ビームスキャン）方式レーダ装置の受信装置の構成図である。
【図２６】ＤＢＦＮ（マルチビーム）方式レーダ装置の受信装置の構成図である。
【図２７】モノパルス方式レーダ装置の受信装置の構成図である。
【符号の説明】
１１１〜１１Ｎ・・複数のアンテナ
１２・・第１のスイッチ
１３・・フロントエンド
１３ａ・・ＲＦ増幅器
１３ｂ・・局部発振器
１３ｃ・・ミキサ（周波数変換器）
１４・・第２のスイッチ
１５・・発振器
１６・・スイッチ制御部
１７１〜１７Ｎ・・ＩＦフィルタ
１８・・ローパスフィルタ
１９１〜１９Ｎ・・ミキサ（周波数変換器）
２０１〜２０Ｎ・・ＡＤ変換器
２１１〜２１Ｎ・・移相器
２２１〜２２Ｎ・・振幅調整部
２３・・位相制御回路
２４・・振幅制御回路
２５・・加算器
Claims (8)
- 複数のアンテナと、各アンテナに対応して設けられ、入力信号の位相あるいは振幅を調整する調整回路、位相あるいは振幅調整された各信号を合成する合成回路を備えたアレーアンテナ構成のレーダ装置において、
各アンテナ共通に設けられ、順次入力する各アンテナ受信信号を増幅すると共に中間周波信号に周波数変換するフロントエンド、
所定のスイッチング周波数で各アンテナをフロントエンドに循環的に接続する第１のスイッチ、
各アンテナに対応して設けられ、前記フロントエンドから出力する中間周波信号を前記スイッチング周波数で別の中間周波信号またはベースバンド信号に周波数変換する周波数変換器、
前記第１のスイッチに同期してスイッチングし、第ｉアンテナの受信信号がフロントエンドに入力しているとき、該フロントエンド出力を第ｉアンテナ対応の前記周波数変換器に接続する第２のスイッチ、
第２のスイッチと各周波数変換器間に設けられた中間周波フィルタを備え、
各周波数変換器出力に位相調整あるいは振幅調整を施して合成することにより所望の方向からの目標物を探知することを特徴とするレーダ装置。 - 前記スイッチング周波数と同一周波数の信号を出力する信号発生部、
該信号発生部と前記各周波数変換器間にそれぞれ前記同一周波数信号の位相あるいは振幅を調整する調整回路を備え、
各調整回路で位相調整あるいは振幅調整された信号を前記各周波数変換器に入力し、各周波数変換器より出力される位相あるいは振幅が調整された信号を出力することを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。 - アンテナをフロントエンドに接続し、かつ、フロントエンド出力を該アンテナに対応する周波数変換器に接続している時間幅を調整することにより周波数変換器出力に振幅調整を施すことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
- 前記各アンテナを送受信共用とし、第１のスイッチで選択されたアンテナを送信回路とフロントエンドに交互に接続する第３のスイッチを備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
- 前記一部のアンテナを送受信共用、他のアンテナを受信専用とし、第１のスイッチで各アンテナをフロントエンドに循環的に接続するのと交互に送信回路を送受信共用アンテナに接続する第３のスイッチを備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。
- 前記各アンテナを送受信共用とし、各アンテナと第１のスイッチ間にアンテナを第１のスイッチと送信回路に選択的に接続する第３のスイッチを設け、
第１のスイッチ、第３のスイッチで各アンテナをフロントエンドに循環的に接続するのと交互に、位相あるいは振幅調整された送信信号を各アンテナに同時に入力して所望のアンテナ放射パターンを形成することを特徴とする請求項１記載のレーザ装置。 - ２つのアンテナ、２つのアンテナに到来する反射信号の位相及びまたは振幅を比較する比較部、比較結果に基づいて反射信号の到来方向を推定する到来方向推定部を備えたモノパルス方式のレーダ装置において、
各アンテナ共通に設けられ、順次入力する各アンテナ受信信号を増幅すると共に中間周波信号に周波数変換するフロントエンド、
所定のスイッチング周波数で各アンテナをフロントエンドに交互に接続する第１のスイッチ、
各アンテナに対応して設けられ、前記フロントエンドから出力する中間周波信号を前記スイッチング周波数で別の中間周波信号またはベースバンド信号に周波数変換する周波数変換器、
前記第１のスイッチに同期してスイッチングし、第ｉアンテナの受信信号がフロントエンドに入力しているとき、該フロントエンド出力を第ｉアンテナ対応の前記周波数変換器に接続する第２のスイッチ、
第２のスイッチと各周波数変換器間に設けられた中間周波フィルタを備え、
各周波数変換器出力信号の位相または振幅を比較して反射信号の到来方向を推定することを特徴とするモノパルス方式のレーダ装置。 - 前記２つのアンテナを送受信共用とし、第１のスイッチで選択されたアンテナを送信回路とフロントエンドに交互に接続する第３のスイッチを備えたことを特徴とする請求項７記載のレーダ装置。
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