JP4338555B2

JP4338555B2 - Radar equipment

Info

Publication number: JP4338555B2
Application number: JP2004066128A
Authority: JP
Inventors: 登志彦山下
Original assignee: New Japan Radio Co Ltd
Current assignee: New Japan Radio Co Ltd
Priority date: 2004-03-09
Filing date: 2004-03-09
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2024-03-09
Also published as: JP2005257332A

Description

本発明は物標の方位及び距離を測定するレーダ装置、特にパルスコード変調方式を用いて送受信し、受信した信号を一定レベルにする自動利得制御回路を有する場合の構成に関する。 The present invention relates to a radar apparatus that measures the azimuth and distance of a target, and more particularly to a configuration having an automatic gain control circuit that transmits and receives using a pulse code modulation method and sets a received signal to a constant level.

従来から、例えばマイクロ波電力を送受信することにより、物標の方位及び距離を測定するレーダ装置が用いられており、このレーダ装置の信号の変復調方式として、スペクトラム拡散方式の一つであるパルスコード変調方式がある。 Conventionally, radar devices that measure the azimuth and distance of a target by transmitting and receiving microwave power, for example, have been used. As a modulation / demodulation method of a signal of this radar device, a pulse code that is one of spread spectrum methods is used. There is a modulation method.

図４には、このパルスコード変調方式を利用した従来のレーダ装置の構成が示されており、このレーダ装置では、図示されるように、マイクロ波発振器1で発振したマイクロ波電力が変調器２へ供給されると、この変調器２ではパルスコード発生器３から入力したパルスコード列でマイクロ波電力が変調される。即ち、上記パルスコード発生器３からは、図３に示されるようなパルスコードＣ_１(例えば1110001001…)が形成され、このパルスコードでマイクロ波が変調される。この変調されたマイクロ波電力は、マイクロ波帯アンプ４で増幅され、送受切替器５を通ってアンテナ６から送信信号として空中へ輻射される。 FIG. 4 shows the configuration of a conventional radar apparatus using this pulse code modulation method. In this radar apparatus, as shown in the figure, the microwave power oscillated by the microwave oscillator 1 is modulated by the modulator 2. In this modulator 2, the microwave power is modulated by the pulse code string input from the pulse code generator 3. That is, the pulse code generator 3 forms a pulse code C ₁ (for example, 1110001001...) As shown in FIG. 3, and the microwave is modulated by this pulse code. The modulated microwave power is amplified by the microwave band amplifier 4 and radiated from the antenna 6 to the air as a transmission signal through the transmission / reception switch 5.

空中へ輻射された送信信号は、物標により反射されて上記のアンテナ６で受信され、この受信信号であるマイクロ波電力は、上記送受切替器５を通ってフロントエンド７に供給されることにより、中間周波数（ＩＦ）に変換される。この中間周波数の受信信号は、前段のＩＦアンプ８Ａで増幅され、この増幅された中間周波数信号はディレーライン（遅延線）９に送られると共に、検波器１０へ入力されており、この検波器１０で検波された信号が自動利得制御（ＡＧＣ−Automatic Gain Control）回路１１へ供給される。 The transmission signal radiated into the air is reflected by the target and received by the antenna 6, and the microwave power as the reception signal is supplied to the front end 7 through the transmission / reception switch 5. , Converted to an intermediate frequency (IF). This intermediate frequency received signal is amplified by the preceding IF amplifier 8A, and this amplified intermediate frequency signal is sent to the delay line (delay line) 9 and is also input to the detector 10, and this detector 10 The signal detected in step (1) is supplied to an automatic gain control (AGC-Automatic Gain Control) circuit 11.

一方、上記ディレーライン９には、後段のＩＦアンプ８Ｂが接続されており、このＩＦアンプ８Ｂのゲインが上記ＡＧＣ回路１１で制御される。このＡＧＣ回路１１は、上記検波器１０から入力した検波信号のレベル、即ち受信信号レベルに対応し、この受信信号のレベルが大きい場合はアンプゲインを低く、一方受信信号のレベルが小さい（微弱な）場合はアンプゲインを高くして、ＩＦアンプ８Ｂの出力レベルが一定の値になるように制御する。 On the other hand, the delay line 9 is connected to a subsequent IF amplifier 8B, and the gain of the IF amplifier 8B is controlled by the AGC circuit 11. The AGC circuit 11 corresponds to the level of the detection signal input from the detector 10, that is, the reception signal level. When the reception signal level is high, the amplifier gain is low, while the reception signal level is low (weak). ), The amplifier gain is increased and the output level of the IF amplifier 8B is controlled to be a constant value.

このような動作で、上記ディレーライン９は上記ＡＧＣ回路１１の応答時間を考慮した時間だけＩＦアンプ８Ａの出力を遅延させる役目をする。即ち、ＡＧＣ回路１１は受信信号のレベル(入力レベル)に応じた上記ゲインの調整が実行されるまでに、一定の応答時間が必要となるため、この応答時間の間、増幅対象の信号を待機させておく必要がある。従って、このＡＧＣ回路で適切なゲインに調整された後に、信号がＩＦアンプ８Ｂへ送られるように、上記ディレーライン９の遅延時間はＡＧＣ回路１１の応答時間以上に設定される。 With this operation, the delay line 9 serves to delay the output of the IF amplifier 8A by a time considering the response time of the AGC circuit 11. That is, since the AGC circuit 11 needs a certain response time until the gain adjustment according to the level (input level) of the received signal is executed, the AGC circuit 11 waits for the signal to be amplified during this response time. It is necessary to keep it. Therefore, the delay time of the delay line 9 is set to be longer than the response time of the AGC circuit 11 so that the signal is sent to the IF amplifier 8B after being adjusted to an appropriate gain by the AGC circuit.

そして、上記ＩＦアンプ８Ｂにより一定レベルに増幅された受信信号は、検波器１２によって検波され、パルスコード復調回路１３で復調された後にビデオ信号となり、このビデオ信号によってディスプレイ１４に物標が表示される。
以上のように、レーダ装置は、ディレーライン９及びＡＧＣ回路１１を含めた構成とすることにより、受信信号は常に一定のレベルに保たれ、遠距離の物標からの微弱な信号も、近距離の物標からの強力な信号も同じレベルで処理されることになり、この結果、物標の鮮明な画像表示が可能となる。
特開平８−２８５９３９号公報 The received signal amplified to a certain level by the IF amplifier 8B is detected by the detector 12 and demodulated by the pulse code demodulating circuit 13 to become a video signal. A target is displayed on the display 14 by the video signal. The
As described above, the radar apparatus includes the delay line 9 and the AGC circuit 11, so that the received signal is always kept at a constant level, and a weak signal from a long-distance target is also detected at a short distance. A powerful signal from the target will be processed at the same level, and as a result, a clear image display of the target becomes possible.
JP-A-8-285939

しかしながら、上記レーダ装置で用いるディレーライン９は、比較的重く、かつ大きいことから、レーダ装置の小型、軽量化の妨げになるという問題があった。このディレーライン９の重さを軽くするために、内部ケーブルの巻線を短くし、ＡＧＣ回路１１の構成デバイスを高速のものに変えることが考えられるが、この場合はレーダ装置が高価となる。
また、ディレーライン９は、その周波数特性（位相特性）をパルスコード変調方式で求められる広帯域とするために、高価なケーブルを採用する必要があり、更にはその挿入損失分だけ、後段のＩＦアンプ８Ｂのゲインが必要となる等の不都合な点もある。 However, since the delay line 9 used in the radar apparatus is relatively heavy and large, there is a problem that the radar apparatus is hindered from being reduced in size and weight. In order to reduce the weight of the delay line 9, it is conceivable to shorten the winding of the internal cable and change the constituent device of the AGC circuit 11 to a high-speed one, but in this case, the radar apparatus becomes expensive.
Further, in order to make the frequency line (phase characteristic) of the delay line 9 have a wide bandwidth required by the pulse code modulation method, it is necessary to use an expensive cable. There are also disadvantages such as the need for a gain of 8B.

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、ディレーラインを用いることなく自動利得制御回路による増幅処理を良好に行い、小型、軽量化、そして低価格化を図ることができるレーダ装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and its object is to satisfactorily perform amplification processing by an automatic gain control circuit without using a delay line, and to reduce the size, weight, and cost. An object of the present invention is to provide a radar device that can be used.

上記目的を達成するために、請求項１に係るレーダ装置は、送信電力をパルスコードに変調するパルスコード変調回路と、このパルスコード変調信号を送受信する送受信回路と、受信信号を検波する検波器と、この検波器の出力に基づき、受信信号の中間周波数信号を増幅する増幅器と、この増幅器のゲインを制御する自動利得制御回路と、を備えたレーダ装置において、上記パルスコード変調回路は、上記自動利得制御回路の応答時間を考慮した時間だけ早いタイミングで先行パルス（余分なパルス）を上記パルスコードに付加したパルス列に変調すると共に、上記検波器は、上記送受信回路で得られた受信信号から物標により反射された上記パルスコード変調信号の先行パルスを検波し、この検波器で上記先行パルスが検波されたとき、上記自動利得制御回路の動作により上記増幅器のゲインを調整し、このゲイン調整された増幅器にて上記送信電力を変調したパルスコードを増幅することを特徴とする。
請求項２の発明は、上記先行パルスの立上り位置をクロック信号のタイミングからずらしたことを特徴とする。 To achieve the above object, a radar apparatus according to claim 1 includes a pulse code modulation circuit that modulates transmission power into a pulse code, a transmission / reception circuit that transmits and receives the pulse code modulation signal, and a detector that detects a reception signal. And a radar device comprising: an amplifier that amplifies the intermediate frequency signal of the received signal based on the output of the detector; and an automatic gain control circuit that controls the gain of the amplifier. The preceding pulse (extra pulse) is modulated into a pulse train added to the pulse code at a timing earlier in consideration of the response time of the automatic gain control circuit, and the detector detects from the received signal obtained by the transmission / reception circuit. When the preceding pulse of the pulse code modulation signal reflected by the target is detected and the preceding pulse is detected by this detector, The operation of the serial automatic gain control circuit adjusts the gain of the amplifier, characterized in that to amplify the pulse code modulating the transmission power at the gain-adjusted amplifier.
The invention of claim 2 is characterized in that the rising position of the preceding pulse is shifted from the timing of the clock signal .

上記の構成によれば、自動利得制御回路の応答時間を考慮した時間をＴとすると、パルスコードに組み込まれた余分な先行パルスによって自動利得制御回路が時間Ｔだけ先に動作するので、これによって、ディレーラインを用いることなく、適切に調整されたゲインにて受信信号（パルスコード列）が増幅されることになる。 According to the above configuration, when the time considering the response time of the automatic gain control circuit is T, the automatic gain control circuit operates earlier by the time T due to the extra preceding pulse incorporated in the pulse code. The received signal (pulse code string) is amplified with the gain adjusted appropriately without using the delay line.

本発明によれば、パルスコードに先行パルスを付加し、自動利得制御回路のゲイン制御をＴ時間だけ早く行わせ、ディレーラインが不要となるようにしたので、ディレーラインを用いた場合の従来の不都合が解消され、レーダ装置の小型、軽量化、そして低価格化を図ることが可能となる。 According to the present invention, the preceding pulse is added to the pulse code, and the gain control of the automatic gain control circuit is performed earlier by T time so that the delay line becomes unnecessary. Inconvenience is eliminated, and the radar device can be reduced in size, weight, and cost.

図１には、本発明の実施例に係るレーダ装置の構成が示されており、このレーダ装置は、図４の場合と同様に、送信側回路として、マイクロ波発振器１、変調器２、パルスコード（バーカコード等）を形成するパルスコード発生器２２及びマイクロ波帯アンプ４が設けられる。上記パルスコード発生器２２は、図２に示されるように、本来のパルスコードＣ_１(例えば1110001001…)のＴ秒前のタイミングで先行パルスＰａを付加したパルス列を形成しており、この先行パルスＰａの幅（図２のｗ）は後述の自動利得制御回路（１１）が反応できる時間（十分かつ最小の時間）に設定される。そして、上記Ｔ秒は、後述のＡＧＣ回路（１１）とＩＦアンプ（８）の応答時間を加算した時間以上に設定される。また、この先行パルスＰａは、パルスコードＣ１との混同を避けるために、そのパルス立上りをクロック信号のタイミングからずらすように構成してもよい。 FIG. 1 shows a configuration of a radar apparatus according to an embodiment of the present invention. This radar apparatus has a microwave oscillator 1, a modulator 2, a pulse as a transmission side circuit as in the case of FIG. 4. A pulse code generator 22 and a microwave band amplifier 4 for forming a code (Barker code or the like) are provided. As shown in FIG. 2, the pulse code generator 22 forms a pulse train to which a preceding pulse Pa is added at a timing T seconds before the original pulse code C ₁ (for example, 1110001001...). The width of Pa (w in FIG. 2) is set to a time (sufficient and minimum time) in which an automatic gain control circuit (11) described later can react. The T seconds are set to be equal to or longer than the sum of response times of an AGC circuit (11) and an IF amplifier (8) described later. Further, the preceding pulse Pa may be configured such that the rising edge of the pulse is shifted from the timing of the clock signal in order to avoid confusion with the pulse code C1.

上記マイクロ波帯アンプ４の後段には、送受切替器５、アンテナ６が配置され、また受信側回路として、フロントエンド７、ＩＦ（中間周波数）アンプ８、検波器２２、この検波器２２の出力に基づいて上記ＩＦアンプ８のゲインを調整する自動利得制御（ＡＧＣ）回路１１、パルスコード復調回路１３及びディスプレイ（画像表示回路）１４が設けられる。この受信側回路では、従来の図３の構成と異なってディレーラインを設けないので、上記のＩＦアンプ８と検波器２２は一つずつ配置すればよいことになる。 A transmission / reception switch 5 and an antenna 6 are arranged at the subsequent stage of the microwave band amplifier 4, and a front end 7, an IF (intermediate frequency) amplifier 8, a detector 22, and an output of the detector 22 are provided as a receiving side circuit. An automatic gain control (AGC) circuit 11, a pulse code demodulation circuit 13 and a display (image display circuit) 14 for adjusting the gain of the IF amplifier 8 based on the above are provided. Unlike the conventional configuration of FIG. 3, this receiving side circuit does not have a delay line, so that the IF amplifier 8 and the detector 22 need only be arranged one by one.

実施例は以上の構成からなり、図１の変調器２では、マイクロ波発振器１で発振したマイクロ波電力が、パルスコード発生器３で発生した図２のパルスコードを含むパルス列で変調され、この変調されたマイクロ波電力（送信信号）は、マイクロ波帯アンプ４で増幅された後、送受切替器５を通ってアンテナ６から空中へ輻射される。一方、この送信信号は物標により反射されて上記のアンテナ６で受信され、この受信信号は上記送受切替器５を通ってフロントエンド７へ供給され、中間周波数（ＩＦ）に変換される。そして、この中間周波数に変換された受信信号は、ＩＦアンプ８で増幅され、この増幅の際にはＡＧＣ回路１１によってそのゲインが調整されるが、このＡＧＣ回路１１のゲイン制御では、その応答時間を考慮した動作が行われる。 The embodiment is configured as described above. In the modulator 2 of FIG. 1, the microwave power oscillated by the microwave oscillator 1 is modulated by a pulse train including the pulse code of FIG. 2 generated by the pulse code generator 3. The modulated microwave power (transmission signal) is amplified by the microwave band amplifier 4 and then radiated from the antenna 6 to the air through the transmission / reception switch 5. On the other hand, the transmission signal is reflected by the target and received by the antenna 6, and the reception signal is supplied to the front end 7 through the transmission / reception switch 5 and converted to an intermediate frequency (IF). The received signal converted to the intermediate frequency is amplified by the IF amplifier 8 and the gain is adjusted by the AGC circuit 11 at the time of amplification. In the gain control of the AGC circuit 11, the response time is adjusted. The operation considering the above is performed.

即ち、上記パルスコード発生器２１において、図２のようにパルスコードＣ_１の直前に付加した先行パルスＰａの先行時間Ｔ秒（ＡＧＣ回路１１の応答時間を考慮した時間）は、正確には上記のＡＧＣ回路１１の応答時間とＩＦアンプ８の応答時間を加算した時間、或いはこの時間より若干長い時間（例えば０．２〜１μｓ）が設定されている。従って、実施例のＡＧＣ回路１１では、先行パルスＰａの入力によって、ＩＦアンプ８（或いは検波器２２）の出力レベルが一定値になるように、予めＩＦアンプ８のゲインが調整されることになり、測定対象である本来の受信信号は、遅延させることなくＩＦアンプ８に入力した時点で調整されたゲインにて良好に増幅される。即ち、余分に付加した先行パルスＰａについては、検波器２２の出力レベルが設定された一定値にならないが、本来の受信信号であるパルスコード列（Ｃ_１）については、各回路の応答時間を考慮したＴ秒後に入力されるので、ＡＧＣ回路１１が正しく働き、設定されている一定のレベルに調整された検波器２２の出力を得ることができる。 That is, in the pulse code generator 21, (time in consideration of the response time of the AGC circuit 11) prior time T seconds previous pulse Pa appended to the immediately preceding pulse code C ₁ as shown in Figure 2, exactly the A time obtained by adding the response time of the AGC circuit 11 and the response time of the IF amplifier 8 or a time slightly longer than this time (for example, 0.2 to 1 μs) is set. Therefore, in the AGC circuit 11 of the embodiment, the gain of the IF amplifier 8 is adjusted in advance so that the output level of the IF amplifier 8 (or the detector 22) becomes a constant value by the input of the preceding pulse Pa. The original received signal to be measured is amplified well with a gain adjusted when it is input to the IF amplifier 8 without being delayed. That is, with respect to the excessively added preceding pulse Pa, the output level of the detector 22 does not become a set constant value, but with respect to the pulse code string (C ₁ ) that is the original received signal, the response time of each circuit is set. Since it is input after T seconds in consideration, the AGC circuit 11 works correctly, and the output of the detector 22 adjusted to a set constant level can be obtained.

上記検波器２２から出力された受信信号のパルスコードは、パルスコード復調回路１３で復調されることになるが、このときに、本来のパルスコード列は、自己相関が行われて元の電力波形に戻り、この復調信号に基づいてディスプレイ１２では物標の表示が行われる。一方、上記の先行パルスＰａは上記自己相関が得られず、無視（廃棄）されることになり、物標としてディスプレイ１２に表示されることはない。また、実施例では、上述したように先行パルスＰａのパルス立上り（位置）をクロック信号のタイミングからずらすことにより、先行パルスＰａと本来のパルスコードＣ_１との区別を確実にすることが可能である。 The pulse code of the received signal output from the detector 22 is demodulated by the pulse code demodulating circuit 13. At this time, the original pulse code string is subjected to autocorrelation and is subjected to the original power waveform. The display 12 displays the target based on the demodulated signal. On the other hand, the preceding pulse Pa does not obtain the autocorrelation and is ignored (discarded) and is not displayed on the display 12 as a target. Further, in the embodiment, by shifting the pulse rise of the leading pulse Pa (position) as described above from the timing of the clock signal, can be reliably distinguish between the preceding pulse Pa and the original pulse code C ₁ is there.

以上のように、実施例のレーダ装置は、従来のディレーラインを用いることなく、ＡＧＣ回路１１を適切に動作させ、受信信号を常に一定のレベルに保つことにより、遠距離の物標からの微弱な信号であっても、近距離の物標からの信号と同じレベルで処理し、物標を鮮明な画像で表示することが可能となる。 As described above, the radar apparatus according to the embodiment operates the AGC circuit 11 appropriately without using the conventional delay line, and always keeps the received signal at a constant level. Even a simple signal can be processed at the same level as a signal from a target at a short distance, and the target can be displayed as a clear image.

本発明の実施例に係るレーダ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the radar apparatus which concerns on the Example of this invention. 実施例のパルスコード発生器で形成されるパルス列を示す図である。It is a figure which shows the pulse train formed with the pulse code generator of an Example. 従来のパルスコード発生器で形成されるパルスコード列を示す図である。It is a figure which shows the pulse code row | line | column formed with the conventional pulse code generator. 従来のレーダ装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the conventional radar apparatus.

Explanation of symbols

１…マイクロ波発振器、２…変調器、
３，２１…パルスコード発生器、
５…送受切替器、７…フロントエンド、
８，８Ａ，８Ｂ…ＩＦ（中間周波数）アンプ、
１３…パルスコード復調回路。 1 ... microwave oscillator, 2 ... modulator,
3, 21 ... Pulse code generator,
5 ... Transmission / reception switch, 7 ... Front end,
8, 8A, 8B ... IF (intermediate frequency) amplifier,
13: Pulse code demodulation circuit.

Claims

A pulse code modulation circuit that modulates transmission power into a pulse code, a transmission / reception circuit that transmits / receives the pulse code modulation signal, a detector that detects the reception signal, and an intermediate frequency signal of the reception signal based on the output of the detector In a radar apparatus comprising an amplifier for amplification and an automatic gain control circuit for controlling the gain of the amplifier,
The pulse code modulation circuit modulates a preceding pulse to a pulse train added to the pulse code at a timing earlier by a time considering the response time of the automatic gain control circuit , and
The detector detects a preceding pulse of the pulse code modulation signal reflected by a target from a reception signal obtained by the transmission / reception circuit,
When the preceding pulse is detected by the detector, the gain of the amplifier is adjusted by the operation of the automatic gain control circuit, and the pulse code obtained by modulating the transmission power is amplified by the gain-adjusted amplifier. A characteristic radar device.

2. The radar apparatus according to claim 1 , wherein the rising position of the preceding pulse is shifted from the timing of the clock signal .