JP3604662B2 - レーダ装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は送信および受信の電波の偏波にもとづいて目標の判別を支援するポラリメトリ合成開口レーダ装置に関するものである.
【0002】
【従来の技術】
図2は従来のレーダ装置を示すもので,郵政省通信総合研究所,宇宙開発事業団発行(平成10年2月発行,平成11年2月改訂)のパンフレット「CRL/NASDA航空機搭載合成開口レーダ」PP.6に記されているレーダ装置の該当部分を抜粋してわかりやすく示したものである.
【0003】
図2において,12は一定のパルス繰返し周波数fPRF3でRF(無線周波数)パルスを送信する送信機B,13はfPRF3に同期して送信機B12からの出力を交互に切換える切換スイッチ,4−3および4−4はT/Rスイッチ,5はある方向にアンテナビームを形成して偏波Pを送信および受信するアンテナA,6はアンテナA5の形成するアンテナビームと同一方向に上記偏波Pに直交する偏波Qを送信および受信するアンテナB,8−1および8−2は周波数変換,増幅を行う受信機,9−1および9−2はパルス圧縮,合成開口処理によるアジマス圧縮処理,データ圧縮などを行う信号処理器,10−1および10−2はデータを記録するデータレコーダ,11はこれらの装置すべてを搭載する移動プラットフォームである.
【0004】
次に動作について説明する.図3に示すように送信機B12より1/fPRF3の時間間隔で送信パルスが出力され,例えば#N番目の送信パルス発生時から1/fPRF3までの区間に対しては切換スイッチ13はイに接の状態となり,#(N+1)番目の送信パルス発生時から1/fPRF3までの区間に対しては切換スイッチ13はロに接の状態となるよう1/fPRF3ごとに交互に切換わるものとする.
【0005】
切換スイッチ13を通過した送信パルスはT/RスイッチC4−3またはT/RスイッチD4−4を経由してアンテナA5またはアンテナB6に出力される.
【0006】
さて,#N番目の送信パルスはアンテナA5から偏波Pとして放射され,目標で反射されるとき偏波Pの成分のみならず偏波Qの成分も反射波として発生し,それぞれアンテナA5およびアンテナB6により受信される.
【0007】
このときアンテナA5で受信された受信波は,送信は偏波P,受信も偏波Pであることから図3にはPPとしてレーダエコーが記されている.このレーダエコーはT/RスイッチC4−3を経由した後,受信機8−1で周波数変換,増幅される.受信機8−1の出力に対し,信号処理器9−1ではパルス圧縮,合成開口処理によるアジマス圧縮処理,またはデータ処理などが行われてデータレコーダ10−1に記録される.
【0008】
一方,アンテナB6で受信された受信波は,送信は偏波P,受信は偏波Qであることから図3にはPQとしてレーダエコーが記されている.このレーダエコーは同様にT/RスイッチD4−4を経由した後,受信機8−2で周波数変換,増幅される.受信機8−2の出力に対し信号処理器9−2ではパルス圧縮,合成開口処理によるアジマス圧縮処理,またはデータ処理などが行われてデータレコーダ10−2に記録される.
【0009】
同様に,#(N+1)番目の送信パルスがアンテナB6から偏波Qとして放射され,上記の目標で反射されるとき偏波Qの成分のみならず偏波Pの成分も反射波として発生し,それぞれアンテナB6およびアンテナA5により受信される.このときアンテナB6で受信された受信波は,送信は偏波Q,受信は偏波Qであることから図3にはQQとしてレーダエコーが記されている.このレーダエコーは同様にT/RスイッチD4−4を経由した後,受信機8−2で周波数変換,増幅される.受信機8−2の出力に対し信号処理器9−2ではパルス圧縮,合成開口処理によるアジマス圧縮処理,またはデータ処理などが行われてデータレコーダ10−2に記録される.
【0010】
一方,アンテナA5で受信された受信波は,送信は偏波Q,受信は偏波Pであることから図3にはQPとしてレーダエコーが記されている.このレーダエコーはT/RスイッチC4−3を経由した後,受信機8−1で周波数変換,増幅される.受信機8−1の出力に対し,信号処理器9−1ではパルス圧縮,合成開口処理によるアジマス圧縮処理,またはデータ処理などが行われてデータレコーダ10−1に記録される.
【0011】
なお,信号処理器9−1により合成開口処理によるアジマス圧縮処理が行われる場合では信号処理器9−1にPPおよびQPのレーダエコーが交互に入力されるので,PPとQPのレーダエコーを分離してPPのみ,およびQPのみのレーダエコーそれぞれに対し合成開口処理によるアジマス圧縮が行われる.同様に信号処理器9−2により合成開口処理によるアジマス圧縮処理が行われる場合では信号処理器9−2にPQおよびQQのレーダエコーが交互に入力されるので,PQとQQのレーダエコーを分離してPQのみ,およびQQのみのレーダエコーそれぞれに対し合成開口処理によるアジマス圧縮処理が行われる.
【0012】
ただし,以上の動作は移動プラットフォーム11が一定速度で移動しつつ行われるものである.
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
従来のレーダ装置は以上のように構成されているので,受信機,信号処理器およびデータレコーダがそれぞれ2系統必要となる結果,構成が複雑となり,かつ重量,消費電力が増大する問題が生じた.
【0014】
この発明は上記のような問題を解決するためになされたもので,レーダ装置の構成を簡略化すると共に,重量,消費電力を低減することを目的とする.
【0015】
この発明によるレーダ装置は,RFパルスを所定のパルス繰返し周波数で送信する送信機Aと,アンテナビームの電子走査方向を制御する電子走査アンテナビーム制御器と,偏波切換スイッチ制御器と,上記偏波切換スイッチ制御器の指示にもとづいて上記送信機Aの出力を入力として出力端イまたは出力端ロに切換える偏波切換スイッチAと,上記偏波切換スイッチAの出力端イに接続されたT/RスイッチAと,上記T/RスイッチAに接続されて偏波Pを送信すると共に上記偏波Pを受信し,かつ上記電子走査アンテナビーム制御器の指示にもとづいてアンテナビームを所定の方向に電子走査できるアンテナAと,上記偏波切換スイッチAの出力端ロに接続されたT/RスイッチBと,上記T/RスイッチBに接続されて上記偏波Pに直交する偏波Qを送信すると共に上記偏波Qを受信し、かつ上記電子走査アンテナビーム制御器の指示にもとづいてアンテナビームを所定の方向に電子走査できるアンテナBと,上記T/RスイッチAおよび上記T/RスイッチBに接続されて上記T/RスイッチAの出力を入力とするか,または上記T/RスイッチBの出力を入力とするかを上記偏波切換スイッチ制御器の指示にもとづいて切換える偏波切換スイッチBと,上記偏波切換スイッチBの出力に接続されて周波数変換,増幅を行う受信機と,上記受信機に接続されてパルス圧縮処理,合成開口処理によるアジマス圧縮処理,データ圧縮処理などの信号処理を行う信号処理器と,上記信号処理器の出力を記録するデータレコーダと,これらの装置をすべて搭載する移動プラットフォームを備えたものである.
【0016】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.図1はこの発明の実施の形態1を示す構成図であり,図において1はRFパルスを所定のパルス繰返し周波数で送信する送信機A,3−1および3−2はそれぞれ信号の流れを切換える偏波切換スイッチAおよび偏波切換スイッチB,2は上記偏波切換スイッチA3−1と上記偏波切換スイッチB3−2に指示して信号の流れを制御する偏波切換スイッチ制御器,4−1はT/RスイッチA,4−2はT/RスイッチB,7はアンテナビームの電子走査方向を制御する電子走査アンテナビーム制御器,5は偏波Pを送信すると共に上記偏波Pを受信し,かつ上記電子走査アンテナビーム制御器7の指示にもとづいてアンテナビームを所定の方向に電子走査できるアンテナA,6は上記偏波Pに直交する偏波Qを送信すると共に上記偏波Qを受信し,かつ上記電子走査アンテナビーム制御器の指示にもとづいてアンテナビームを所定の方向に電子走査できるアンテナB,8は周波数変換,増幅を行う受信機,9はパルス圧縮処理,合成開口処理によるアジマス圧縮処理,データ圧縮処理などを行う信号処理器,10はデータを記録するデータレコーダ,11は上記の装置をすべて搭載して一定速度で移動することのできる移動プラットフォームである.
【0017】
次に動作について説明する.まず,送信機A1より図4に示すように1/fPRF1の時間間隔で送信パルスが合成開口時間に相当する時間Tにわたって出力される.ただし,fPRF1はパルス繰返し周波数である.このとき偏波切換スイッチ制御器2からの指示により偏波切換スイッチA3−1がイに接の状態に,かつ偏波切換スイッチB3−2がイに接の状態に設定されておれば送信機A1からの出力は偏波切換スイッチA3−1,T/RスイッチA4−1を経由してアンテナA5より偏波Pで放射される.
【0018】
放射された電波は目標で反射されてアンテナA5でレーダエコーPPとして受信された後,T/RスイッチA4−1,偏波切換スイッチB3−2を経由して受信機8に入力される.受信機8は入力信号に対し周波数変換,増幅を行って信号処理器9に出力する.
【0019】
信号処理器9はこの時間Tの間に受信された信号にもとづいてパルス圧縮処理,合成開口処理によるアジマス圧縮処理,あるいはデータ圧縮処理などの信号処理を行ってデータレコーダ10に出力する.データレコーダ10は信号処理器9の出力を記録する.
【0020】
なお,移動プラットフォーム11は図5に示すように速度vで一定方向に移動するものと仮定し,移動プラットフォーム11の移動に対しこの時間Tの間にアンテナA5は目標の方向にアンテナビームが常に指向するよう電子走査アンテナビーム制御器7により制御されるものとする.
【0021】
次に,偏波切換スイッチ制御器2からの指示により偏波切換スイッチA3−1がイに接の状態に,かつ偏波切換スイッチB3−2がロに接の状態に設定されておれば,図4に示すように送信機A1から1/fPRF1の時間間隔で送信パルスが合成開口時間に相当する時間Tにわたって出力されて偏波切換スイッチA3−1,T/RスイッチA4−1を経由してアンテナA5より偏波Pで放射される.
【0022】
放射された電波は目標で反射されてアンテナB6でレーダエコーPQとして受信された後,T/RスイッチB4−2,偏波切換スイッチB3−2を経由して受信機8に入力される.受信機8は入力信号に対し周波数変換,増幅を行って信号処理器9に出力する.
【0023】
信号処理器9はこの時間Tの間に受信された信号にもとづいてパルス圧縮処理,合成開口処理によるアジマス圧縮処理,あるいはデータ圧縮処理などの信号処理を行ってデータレコーダ10に出力する.データレコーダ10は信号処理器9の出力を記録する.
【0024】
ただし,移動プラットフォーム11は図5に示すように速度vで一定方向に移動しており,移動プラットフォーム11の移動に対しこの時間Tの間にアンテナA5およびアンテナB6は目標の方向にアンテナビームが常に指向するよう電子走査アンテナビーム制御器7により制御されるものとする.
【0025】
次に,偏波切換スイッチ制御器2からの指示により偏波切換スイッチA3−1がロに接の状態に,かつ偏波切換スイッチB3−2がロに接の状態に設定されておれば,図4に示すように送信機A1から1/fPRF1の時間間隔で送信パルスが合成開口時間に相当する時間Tにわたって出力されて偏波切換スイッチA3−1,T/RスイッチB4−2を経由してアンテナB6より偏波Qで放射される.
【0026】
放射された電波は目標で反射されてアンテナB6でレーダエコーQQとして受信された後,T/RスイッチB4−2,偏波切換スイッチB3−2を経由して受信機8に入力される.受信機8は入力信号に対し周波数変換,増幅を行って信号処理器9に出力する.
【0027】
信号処理器9はこの時間Tの間に受信された信号にもとづいてパルス圧縮処理,合成開口処理によるアジマス圧縮処理,あるいはデータ圧縮処理などの信号処理を行ってデータレコーダ10に出力する.データレコーダ10は信号処理器9の出力を記録する.
【0028】
ただし,移動プラットフォーム11は図5に示すように速度vで一定方向に移動しており,移動プラットフォーム11の移動に対しこの時間Tの間にアンテナB6は目標の方向にアンテナビームが常に指向するよう電子走査アンテナビーム制御器7により制御されるものとする。
【0029】
また,他の動作例について説明する.まず,図6に示すように送信機A1より第1発目の送信パルスを出力するものとする.このとき,偏波切換スイッチ制御器2からの指示により偏波切換スイッチA3−1がイに接の状態に,かつ偏波切換スイッチB3−2がイに接の状態に設定されておれば送信機A1から出力された送信パルスは偏波切換スイッチA3−1およびT/RスイッチA4−1を経由してアンテナA5より偏波Pで放射される.放射された電波は目標で反射されてアンテナA5でレーダエコーPPとして受信された後,T/RスイッチA4−1,偏波切換スイッチB3−2を経由して受信機8に入力される.受信機8では周波数変換、増幅されて信号処理器9に入力される.
【0030】
次に,送信機A1より第1発目の送信パルスを出力してから1/fPRF 2後に再び第2発目の送信パルスを出力するものとする.ただし,fPRF 2はパルス繰返し周波数である.
【0031】
このとき,偏波切換スイッチ制御器2からの指示により偏波切換スイッチA3−1がイに接の状態に,かつ偏波切換スイッチB3−2がロに接の状態に設定されておれば送信機A1から出力された第2発目の送信パルスは偏波切換スイッチA3−1およびT/RスイッチA4−1を経由してアンテナA5より偏波Pで放射される.放射された電波は目標で反射されてアンテナB6でレーダエコーPQとして受信された後,T/RスイッチB4−2,偏波切換スイッチB3−2を経由して受信機8に入力される.受信機8では周波数変換、増幅されて信号処理器9に入力される.
【0032】
次に,送信機A1より第2発目の送信パルスを出力してから1/fPRF 2後に第3発目の送信パルスを出力するものとする.このとき,偏波切換スイッチ制御器2からの指示により偏波切換スイッチA3−1がロに接の状態に,かつ偏波切換スイッチB3−2がロに接の状態に設定されておれば送信機A1から出力された送信パルスは偏波切換スイッチA3−1およびT/RスイッチB4−2を経由してアンテナB6より偏波Qで放射される.
【0033】
放射された電波は目標で反射されてアンテナB6でレーダエコーQQとして受信された後,T/RスイッチB4−2,偏波切換スイッチB3−2を経由して受信機8に入力される.受信機8では周波数変換,増幅されて信号処理器9に入力される.
【0034】
第1発目から第3発目までの送信パルスについて述べたが,この一連の動作を合成開口時間に相当する時間Tにわたって繰返し,全部でM(=T・fPRF 2)発の送信パルスを目標に照射するのであるが,図7に示すようにこの時間Tの間に移動プラットフォーム11は一定方向に速度vで移動しており,この移動に対しアンテナA5およびアンテナB6は目標の方向にアンテナビームが常に指向するよう電子走査アンテナビーム制御器7により制御されるものとする.あるいは,移動プラットフォーム11の移動に対しこの時間Tの間にアンテナA5およびアンテナB6は一定の方向にアンテナビームが常に指向するよう電子走査アンテナビーム制御器7により制御されるものとする.
【0035】
信号処理器9にはM発の送信パルスに対するレーダエコーが入力されて,これらのM個のレーダエコーに対しパルス圧縮が行われて,レーダエコーPP,PQおよびQQそれぞれについて個別に合成開口処理によるアジマス圧縮処理,あるいはデータ圧縮処理などが行われる.そして,信号処理器9の出力はデータレコーダ10に記録される.
【0036】
【発明の効果】
この発明によれば移動プラットフォームに搭載する受信機,信号処理器およびデータレコーダはそれぞれ1台のみであるにも拘わらず,目標のレーダエコーPP,PQおよびQQによるデータを取得することができる.一方,従来の技術では目標のレーダエコーPP,PQ,QQを取得するのに受信機,信号処理器およびデータレコーダはそれぞれ2台要る.以上の理由からこの発明は従来のレーダ装置に比べ構成の簡略化,さらに重量および消費電力の低減を図ることができる.
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明によるレーダ装置の実施の形態を示す図である.
【図2】従来のレーダ装置の構成を示す図である.
【図3】従来のレーダ装置における送信,受信のタイミング図である.
【図4】この発明のレーダ装置における送信,受信のタイミング図である.
【図5】この発明のレーダ装置における目標と移動プラットフォームの幾何学的関係を示す図である.
【図6】この発明のレーダ装置における他の例による送信,受信のタイミング図である.
【図7】この発明のレーダ装置における他の例による目標と移動プラットフォームの幾何学的関係を示す図である.
【符号の説明】
1 送信機A
2 偏波切換スイッチ制御器
3−1 偏波切換スイッチA
3−2 偏波切換スイッチB
4−1 T/RスイッチA
4−2 T/RスイッチB
5 アンテナA
6 アンテナB
7 電子走査アンテナビーム制御器
8 受信機
8−1 受信機
8−2 受信機
9 信号処理器
9−1 信号処理器
9−2 信号処理器
10 データレコーダ
10−1 データレコーダ
10−2 データレコーダ
11 移動プラットフォーム
Claims (1)
- RF(無線周波数)パルスを所定のパルス繰返し周波数で送信する送信機Aと、アンテナビームの電子走査方向を制御する電子走査アンテナビーム制御器と、偏波切換スイッチ制御器と、上記偏波切換スイッチ制御器の指示にもとづいて上記送信機Aの出力を入力として出力端イまたは出力端ロに切換える偏波切換スイッチAと、上記偏波切換スイッチAの出力端イに接続されたT/RスイッチAと、上記T/RスイッチAに接続されて偏波Pを送信すると共に上記偏波Pを受信し、かつある特定の目標がある場合には上記電子走査アンテナビーム制御器の指示にもとづいてアンテナビームがその目標に常に指向するように電子走査できるアンテナAと、上記偏波切換スイッチAの出力端ロに接続されたT/RスイッチBと、上記T/RスイッチBに接続されて上記偏波Pに直交する偏波Qを送信すると共に上記偏波Qを受信し、 かつある特定の目標がある場合には上記電子走査アンテナビーム制御器の指示にもとづいてアンテナビームがその目標に常に指向するように電子走査できるアンテナBと、上記T/RスイッチAおよび上記T/RスイッチBに接続されて上記T/RスイッチAの出力を入力とするか、または上記T/RスイッチBの出力を入力とするかを上記偏波切換スイッチ制御器の指示にもとづいて切換える偏波切換スイッチBと、上記偏波切換スイッチBの出力に接続されて周波数変換、増幅を行う受信機と、上記受信機に接続されてパルス圧縮処理、合成開口処理によるアジマス圧縮処理、データ圧縮処理などの信号処理を行う信号処理器と、上記信号処理器の出力を記録するデータレコーダと、上記の装置すべてを搭載する移動プラットフォームとを備えたことを特徴とするレーダ装置。
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