JP4556922B2 - 電波探知装置 - Google Patents

Description

この発明は、レーダ装置等の電波発射源から送信されたパルス圧縮電波を受信し、当該パルス圧縮電波を発射した電波発射源を特定する電波探知装置に関する。

従来、航空機等の目標の検出を行うパルスレーダでは、探知距離を大きくし、かつ、距離分解能を高める方式としてパルス圧縮レーダ方式を採用しており、例えば、送信パルスに直線的な周波数変調を施して放射するチャープレーダ方式等が広く知られている。このパルス圧縮レーダ方式のレーダ装置（以下、パルス圧縮レーダという）によれば、送信パルスに変調を加えることによりその送信パルスの有する帯域幅を広くすることができ、距離分解能を高めることができる。また、広い範囲のレンジまたは速度域にある目標に対しても正確な計測をなし得るために、目標の移動速度に応じてチャープ信号係数およびパルス圧縮係数を可変制御するもの等も提案されている。

一方、このようなパルス圧縮レーダから送信されたパルス圧縮信号を受信して電波発射源を特定する電波探知装置では、使用する受信機によりパルス圧縮の周波数帯域が制限されるので、使用する受信機の受信帯域範囲以外のパルス圧縮電波を受信した場合には、当該受信機の受信帯域範囲でしかパルス圧縮電波を受信するこができず、異なる周波数帯域のパルス圧縮電波を受信して電波発射源を特定するためには各パルス圧縮電波が有する周波数帯域に応じた複数の受信機を設けておく必要がある。

特開平１１−１９４１６６号公報（第５−６頁、第１図）

しかし、従来の電波探知装置は以上のように構成されているので、複数の受信機を設けることにより異なる周波数帯域のパルス圧縮電波をそれぞれ受信して当該パルス電波を送信した電波発射源を特定することができるものの、これら複数の受信機の受信帯域範囲にまたがるような広帯域の周波数帯域を有するパルス圧縮電波を受信した場合には、そのようなパルス圧縮電波の有無を検出することができず、電波発射源を特定することができないという問題点があった。

また、このような広帯域の帯域幅を有するパルス圧縮電波を送信する電波発射源を特定するために、広帯域の受信帯域範囲を有する受信機を用いた場合には、受信機を交換したり、新たに設けることにより、従来の受信機が有効に使用できないあるいは電波探知装置の装置規模が増大するという問題点があった。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたものであり、広帯域の受信帯域範囲を有する受信機を用いずに、複数の受信機の受信帯域範囲にまたがるような周波数広帯域のパルス圧縮電波を検出して当該周波数広帯域のパルス圧縮電波を送信した電波発射源を特定することができる新規な電波探知装置を提供することを目的とする。

この発明に係る電波探知装置は、所定の一の受信帯域範囲を有し、受信したパルス圧縮電波のパルス内の周波数データを検出する一の受信装置と、前記所定の一の受信帯域範囲における上限周波数を下限周波数とする所定の二の受信帯域範囲を有し、受信したパルス圧縮電波のパルス内の周波数データを検出する二の受信装置と、前記一の受信装置及び前記二の受信装置に共通のサンプリングクロックを供給して各受信装の同期を制御する同期制御部と、この同期制御部により制御された前記一の受信装置及び前記二の受信装置によりそれぞれ検出されたパルス圧縮信号のパルス内の周波数データをそのサンプリング時刻の若い順に並べ替え、一の合成パルスデータとして出力する合成処理部と、この合成処理部から出力された前記一の合成パルスデータの下限周波数、上限周波数及び周波数の時間変化を検出し、前記所定の一の受信帯域範囲と前記所定の一の受信帯域範囲における上限周波数を下限周波数とする所定の二の受信帯域範囲とにまたがる周波数帯域を有するパルス圧縮電波を検出する信号検出部と、この信号検出部により検出された前記所定の一の受信帯域範囲と前記所定の一の受信帯域範囲における上限周波数を下限周波数とする所定の二の受信帯域範囲とにまたがる周波数帯域を有するパルス圧縮電波の周波数情報を表示する表示手段とを備えたものである。

この発明によれば、所定の一の受信帯域範囲を有する受信機、及び、所定の一の受信帯域範囲における上限周波数を下限周波数とする所定の二の受信帯域範囲を有する受信機の受信帯域範囲にまたがるような広帯域の周波数帯域を有するパルス圧縮電波を送信した電波発射源を特定することができる一方、使用中の受信機を広帯域の受信帯域範囲を有する受信部に交換したり、新たに設ける必要がなく、電波探知装置の装置規模を小型化することができる。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１乃至図５を用いて説明する。図１は実施の形態１による電波探知装置を示すブロック構成図である。図１において、１ａ，１ｂは電波発射源から送信されたパルス圧縮電波をそれぞれ受信する第１及び第２の受信空中線、２ａ，２ｂは第１及び第２の受信空中線１ａ，１ｂにより受信されたパルス圧縮電波をそれぞれ受信処理する第１及び第２の受信部、３ａ，３ｂは第１及び第２の受信部２ａ，２ｂから出力された受信信号をそれぞれサンプリング処理してデジタル信号に変換する第１及び第２のＡ／Ｄ変換部、４ａ，４ｂは第１及び第２のＡ／Ｄ変換部３ａ，３ｂから出力されたデジタル信号、すなわちサンプリングデータを高速フーリエ変換処理（以下、ＦＦＴ処理という）し、受信したパルス圧縮電波のパルス内の周波数を検出する第１及び第２の信号処理部、５ａ及び５ｂはそれぞれ上述した受信空中線、受信部、Ａ／Ｄ変換部及び信号処理部により構成される第１及び第２の受信装置である。これら第１及び第２の受信装置５ａ，５ｂを構成する各受信部２ａ，２ｂはそれぞれ異なる受信帯域範囲を有しており、各受信部２ａ，２ｂによって受信処理することができるパルス圧縮電波は各受信部２ａ，２ｂが有する受信帯域範囲により制限される。例えば、実施の形態１による電波探知装置では、第１の受信部２ａの受信帯域範囲を０〔Ｈｚ〕〜Ａ／２〔Ｈｚ〕、第２の受信部２ｂの受信帯域範囲をＡ／２〔Ｈｚ〕〜Ａ〔Ｈｚ〕とし、これら第１及び第２の受信部２ａ，２ｂによって０〔Ｈｚ〕〜Ａ〔Ｈｚ〕の受信帯域範囲をカバーしている。

また、６は第１及び第２の受信装置５ａ，５ｂに共通に設けられた時刻発生部（図示表略）から出力された時刻信号に基づくサンプリングクロックを第１及び第２のＡ／Ｄ変換部３ａ，３ｂにそれぞれ供給して第１及び第２のＡ／Ｄ変換部３ａ，３ｂ間の同期を制御する同期制御部、７は第１及び第２の信号処理部４ａ，４ｂによって検出された受信したパルス圧縮電波のパルス内の周波数（以下、周波数データという）をそのサンプリング時刻の若い順に並べ替え、一の合成パルスデータとして出力する合成処理部、８は合成処理部７から出力された合成パルスデータ、並びに第１及び第２の信号処理部４ａ，４ｂにおいてそれぞれ検出された周波数データがそれぞれ入力され、これらの周波数データから第１及び第２の受信部２ａ，２ｂの受信帯域範囲にまたがる周波数広帯域のパルス圧縮電波、並びに第１及び第２の受信部２ａ，２ｂの各受信帯域範囲内のパルス圧縮電波を検出する信号検出部、９は信号検出部８により検出された各パルス圧縮電波の周波数情報をモニタ等の表示部に表示する表示手段、１０は同期制御部６から第１及び第２のＡ／Ｄ変換部３ａ，３ｂに対して供給されるサンプリングクロックである。

なお、図２は図１に示す第１及び第２の受信部２ａ，２ｂの受信帯域範囲を示す受信帯域特性図であり、図２（ａ）は第１の受信部２ａの受信帯域範囲、図２（ｂ）は第２の受信部２ｂの受信帯域範囲をそれぞれ示している。図２に示すように、第１の受信部２ａでは０〔Ｈｚ〕〜Ａ／２〔Ｈｚ〕の周波数帯域のパルス圧縮電波、第２の受信部２ｂではＡ／２〔Ｈｚ〕〜Ａ〔Ｈｚ〕の周波数帯域のパルス圧縮電波をそれぞれ受信処理することができる。

次に動作について説明する。まず、第１及び第２の受信部２ａ，２ｂの受信帯域範囲内の周波数帯域を有するパルス圧縮電波を受信する場合について説明する。レーダ装置等の電波発射源から送信されたパルス圧縮電波は第１及び第２の受信空中線１ａ，１ｂによりそれぞれ受信されるが、第１及び第２の受信部２ａ，２ｂにはそれぞれ受信帯域範囲が設けられており、各受信部２ａ，２ｂの受信帯域範囲内の周波数帯域を有するパルス圧縮信号がそれぞれ受信処理されて第１及び第２のＡ／Ｄ変換部にそれぞれ出力される。例えば、０〔Ｈｚ〕〜Ａ／２〔Ｈｚ〕の周波数帯域のパルス圧縮電波は第１の受信部２ａにより受信処理されて第１のＡ／Ｄ変換部３ａに出力され、Ａ／２〔Ｈｚ〕〜Ａ〔Ｈｚ〕の周波数帯域のパルス圧縮電波は第２の受信部２ｂにより受信処理されて第２のＡ／Ｄ変換部３ｂに出力される。

第１及び第２のＡ／Ｄ変換部３ａ，３ｂは、各受信部２ａ，２ｂから出力された受信信号をそれぞれサンプリング処理して第１及び第２の信号処理部４ａ，４ｂに出力し、第１及び第２の信号処理部４ａ，４ｂは、各Ａ／Ｄ変換部３ａ，３ｂから出力されたサンプリング信号をそれぞれＦＦＴ処理してパルス内の周波数データを出力する。信号検出部８は各信号処理部４ａ，４ｂから出力された周波数データから各受信部２ａ，２ｂにおいて受信処理されたチャープ信号の有無を検出して表示手段９に出力する。具体的には、各信号処理部４ａ，４ｂから出力された周波数データの下限周波数、上限周波数及び周波数の時間変化をそれぞれ検出し、各受信部２ａ，２ｂにおいてそれぞれ受信処理されたパルス圧縮電波の周波数情報を表示モニタ等の表示部に表示する。例えば、受信したパルス圧縮電波のパルス内の周波数をテキストあるいは特性図等を用いて表示する。

次に、第１及び第２の受信部２ａ，２ｂの受信帯域範囲にまたがる周波数帯域を有する周波数広帯域のパルス圧縮電波を受信して当該パルス圧縮電波の周波数情報を検出等する場合について図３乃至図６を用いて説明する。図３はパルス圧縮レーダ等から送信され、第１及び第２の受信部２ａ，２ｂの受信帯域範囲にまたがるような周波数帯域を有するパルス圧縮電波のパルス内の周波数変化を示す周波数特性図である。図３に示すように、実施の形態１ではパルス圧縮電波のパルス内の周波数が０〔Ｈｚ〕〜Ａ〔Ｈｚ〕の範囲で直線的に変化しており、いわゆるチャープレーダ方式のパルス圧縮電波を示している。

また、図４は図３に示すような周波数特性を有するパルス圧縮電波を受信する場合の各受信部２ａ，２ｂの受信処理の範囲について模式的に示す説明図である。第１及び第２の受信空中線１ａ，１ｂにより受信されたパルス圧縮電波は各受信部２ａ，２ｂにそれぞれ出力されるが、各受信装置５ａ、５ｂの受信部２ａ，２ｂには図２（ａ），（ｂ）に示すような受信帯域範囲が設けられており、各受信部２ａ，２ｂは当該設定された受信帯域範囲内の周波数帯域しか各受信空中線１ａ，１ｂにより受信したパルス圧縮電波を受信処理することができず、図３に示すような周波数広帯域のパルス圧縮電波を受信した場合、図３に示すように、第１の受信部２ａでは受信したパルス圧縮電波の下部範囲の周波数帯域の部分、第２の受信部２ｂでは受信したパルス圧縮電波の上部範囲の周波数帯域の部分がそれぞれ受信処理される。各受信部２ａ，２ｂにより受信処理された受信信号は第１及び第２のＡ／Ｄ変換部３ａ，３ｂにそれぞれ出力される。

図５は各受信部２ａ，２ｂにより受信処理された周波数広帯域のパルス圧縮電波のサンプリング処理及びＦＦＴ処理について説明するための説明図である。図５において、１１ａは各受信空中線１ａ，１ｂにより受信された周波数広帯域のパルス圧縮電波のうち第１のＡ／Ｄ変換部３ａによりサンプリング処理された部分のサンプリング信号、１１ｂは第２のＡ／Ｄ変換部３ｂによりサンプリング処理された部分のサンプリング信号である。図５上段に示すように、各受信部２ａ，２ｂの受信帯域範囲にまたがる広帯域の周波数帯域を有するパルス圧縮電波を各受信空中線１ａ，１ｂにより受信した場合、第１及び第２のＡ／Ｄ変換部３ａ，３ｂから出力されたサンプリング信号により各受信空中線１ａ，１ｂによりそれぞれ受信した周波数広帯域のパルス圧縮電波全体のサンプリング信号が得られる。なお、各Ａ／Ｄ変換部３ａ，３ｂではサンプリング間隔をそれぞれ一定にしているので、周波数変化の遅い部分をサンプリング処理する第１のＡ／Ｄ変換部３ａの方が周波数変化の早い部分をサンプリング処理する第２のＡ／Ｄ変換部３ｂよりも多数のサンプリング信号が出力されることになる。そして、このようにして得られたサンプリング信号に基づいて第１及び第２の信号処理部４ａ，４ｂがＦＦＴ処理を行い、各受信空中線１ａ，１ｂによりそれぞれ受信したパルス圧縮電波のパルス内の周波数をそれぞれ検出する。

具体的には、第１のＡ／Ｄ変換部３ａによりサンプリング処理された部分のサンプリング信号を第１の信号処理部４ａによりＦＦＴ処理し、第２のＡ／Ｄ変換部３ｂによりサンプリング処理された部分のサンプリング信号を第２の信号処理部４ｂによりＦＦＴ処理してパルス内の周波数変化を検出する。また、各信号処理部４ａ，４ｂは各Ａ／Ｄ変換部３ａ，３ｂから出力されたサンプリング信号を所定の時間間隔に区切ってＦＦＴ処理しており、これにより、受信した周波数広帯域のパルス圧縮電波の各パルス内の周波数変化を検出することができる。例えば、実施の形態１による電波探知装置では、図５下段に示すように、各Ａ／Ｄ変換部３ａ，３ｂから出力されたサンプリング信号をそのサンプリング時刻に基づいてそれぞれ三分割し、各所定区間のサンプリング信号についてＦＦＴ処理を施して各所定区間毎の周波数値を算出する。この場合、各Ａ／Ｄ変換部３ａ，３ｂから出力されたサンプリング信号をそれぞれ三分割するので、計６区間（区間１〜区間６）について周波数値（周波数ｆ１〜ｆ６）がそれぞれ検出されることになる。これら第１及び第２の信号処理部４ａ，４ｂにより検出されたパルス内の周波数は各受信空中線１ａ，１ｂにより受信したパルス圧縮電波の周波数データとして合成処理部７と信号検出部８とにそれぞれ出力される。なお、図５に示す例では、各Ａ／Ｄ変換部３ａ，３ｂから出力されたサンプリング信号をそれぞれ三分割してＦＦＴ処理を施したが、受信したパルス圧縮電波のパルス内の周波数変化が検出できればよく、受信対象であるパルス圧縮電波の周波数帯域等に基づいて適宜適切な区間に分割してＦＦＴ処理を施せばよい。

合成処理部７は、第１及び第２の信号処理部４ａ，４ｂにより検出された各周波数データが入力されると、それらの周波数データをそのサンプリング時刻を参照して並べ替え、一の合成パルスデータとしてメモリ等の記憶部（図示省略）に一時的に記憶すると共に、その合成パルスデータを信号検出部８に出力する。図６は第１及び第２の信号処理部４ａ，４ｂにより検出された周波数データであって、合成処理部７において並べ替えられた周波数データを示す周波数データ説明図であり、図６（ａ）は合成処理部７において並べ替えられた状態の周波数データ、図６（ｂ）は合成パルスデータとして信号検出部８に出力された状態の周波数データをそれぞれ示している。図６（ａ）に示すように、第１及び第２の信号処理部４ａ，４ｂにより検出された各周波数データは、合成処理部７において区間１の周波数値から順に並べられ、図６（ｂ）に示すような合成パルスデータが生成される。このように、合成処理部７において第１及び第２の信号処理部４ａ，４ｂにより検出された各周波数データを合成処理するので、第１及び第２の受信部２ａ，２ｂの受信帯域範囲にまたがるような周波数広帯域のパルス圧縮電波を受信した場合でも、当該周波数広帯域のパルス圧縮電波に対応する周波数データを得ることができる。

そして、信号検出部８は、合成処理部７及び第１及び第２の信号処理部４ａ，４ｂからそれぞれ出力された周波数データを一時的に記憶し、これらの周波数データに基づいて第１及び第２の受信空中線１ａ，１ｂにより受信したパルス圧縮電波の各パルス内の周波数変化およびその周波数値を検出する。具体的には、合成処理部７から出力された周波数データのうち、１パルス内でのサンプリング時刻と考えられるサンプリング間隔の短い周波数データを集め、その下限周波数ｆ６、上限周波数ｆ１及びこれら周波数値ｆ１〜ｆ６の時間変化を検出することにより第１及第２の受信部２ａ，２ｂの受信帯域範囲にまたがるような周波数広帯域のパルス圧縮電波についての周波数情報を検出する。図３に示すように、いわゆるチャープレーダ方式のパルス圧縮電波では、パルス内の周波数が０〔Ｈｚ〕〜Ａ〔Ｈｚ〕の範囲で直線的に変化しており、合成処理部７から出力された合成パルスデータの周波数変化から図３に示すような周波数広帯域のパルス圧縮電波の有無を検出することができる。信号検出部８により検出された周波数広帯域のパルス圧縮電波の有無及びその周波数情報は表示手段９に出力され、表示モニタ等の表示部にテキストあるいは特性図等を用いて表示される。

なお、実施の形態１では、２系統の受信装置５ａ，５ｂの受信部２ａ，２ｂの受信帯域範囲にまたがる周波数帯域を有するパルス圧縮電波を検出等する場合について説明したが、３系統以上の受信装置の各受信部にまたがるような周波数帯域を有するパルス圧縮電波を検出等する場合についても適用することができる。この場合、合成処理部７においては３系統以上の受信装置においてそれぞれ検出された周波数データを合成処理して一の合成パルスデータを生成し、この合成パルスデータから３系統以上の受信装置の各受信部にまたがるような周波数帯域を有する周波数広帯域のパルス圧縮電波についてパルス内の周波数を検出等する。

実施の形態２．
次に、実施の形態２による電波探知装置について図７を用いて説明する。実施の形態１による電波探知装置では、信号検出部８が第１及び第２の信号処理部４ａ，４ｂにより検出された周波数データ、及び合成処理部７から出力された合成パルスデータから第１及び第２の受信空中線１ａ，１ｂにより受信したパルス圧縮電波の周波数情報をそれぞれ検出して表示モニタ等の表示部に表示するように構成したが、例えば、いずれかの受信帯域範囲を指定し、当該指定した受信帯域範囲におけるパルス圧縮電波の周波数情報のみを検出して表示部に表示するように構成してもよい。図７は実施の形態２による電波探知装置を示すブロック構成図であり、図７において、１２は信号検出部８において検出したい受信帯域範囲を指定するキーボード、マウス等の操作手段である。なお、図中、同一符号は、同一又は相当部分を示し、これらについての詳細な説明は省略する。

図７に示すような電波探知装置では、まず、信号検出部８において検出したい受信帯域範囲を操作手段１２を用いて入力する。操作手段１２に受信帯域範囲が入力されるとその指定信号が信号検出部８ｂに入力され、信号検出部８ｂは指定された受信帯域範囲内のパルス圧縮電波の周波数データについてパルス圧縮電波の有無を検出する。例えば、操作手段１２から０〜Ａ／２〔Ｈｚ〕の受信帯域範囲を指定する指定信号が信号検出部８ｂに入力されると、信号検出部８ｂは第１の信号処理部４ａから出力された周波数データからパルス圧縮電波の有無及びその周波数情報を検出して表示手段９に出力する。また、操作手段１２から０〜Ａ〔Ｈｚ〕の受信帯域範囲を指定する指定信号が信号検出部８ｂに入力されると、信号検出部８ｂは合成処理部６から出力された合成パルスデータからパルス圧縮電波の有無及びその周波数情報を検出して表示手段９に出力する。このように、信号検出部８において検出するパルス圧縮電波を操作手段１２を用いて指定することにより、信号検出部８における処理負荷が低減できる一方、所望のパルス圧縮電波についての周波数情報を検出して表示部に表示させることができる。

実施の形態１による電波探知装置を示すブロック構成図である。 図１に示す各受信部２ａ，２ｂの受信帯域範囲を示す受信帯域特性図である。 電波発射源から送信された周波数広帯域のパルス圧縮電波のパルス内の周波数変化を示す周波数特性図である。 図１に示す第１及び第２の受信部２ａ，２ｂの受信処理の範囲について模式的に示す説明図である。 図１に示す第１及び第２のＡ／Ｄ変換部３ａ，３ｂ及び第１及び第２の信号処理部４ａ，４ｂにおけるサンプリング処理及びＦＦＴ処理について説明するための説明図である。 図１に示す合成処理部７において並べ替えられた周波数データを示す周波数データ説明図である。 実施の形態２による電波探知装置を示すブロック構成図である。

符号の説明

１ａ，１ｂ 受信空中線、２ａ，２ｂ 受信部、３ａ，３ｂ Ａ／Ｄ変換部、
４ａ，４ｂ 信号処理部、５ａ，５ｂ 受信装置、６ 同期制御部、
７ 合成処理部、８ 信号検出部、９ 表示手段、１０ サンプリングクロック。

Claims (2)

1. 所定の一の受信帯域範囲を有し、受信したパルス圧縮電波のパルス内の周波数データを検出する一の受信装置と、前記所定の一の受信帯域範囲における上限周波数を下限周波数とする所定の二の受信帯域範囲を有し、受信したパルス圧縮電波のパルス内の周波数データを検出する二の受信装置と、前記一の受信装置及び前記二の受信装置に共通のサンプリングクロックを供給して各受信装の同期を制御する同期制御部と、この同期制御部により制御された前記一の受信装置及び前記二の受信装置によりそれぞれ検出されたパルス圧縮信号のパルス内の周波数データをそのサンプリング時刻の若い順に並べ替え、一の合成パルスデータとして出力する合成処理部と、この合成処理部から出力された前記一の合成パルスデータの下限周波数、上限周波数及び周波数の時間変化を検出し、前記所定の一の受信帯域範囲と前記所定の一の受信帯域範囲における上限周波数を下限周波数とする所定の二の受信帯域範囲とにまたがる周波数帯域を有するパルス圧縮電波を検出する信号検出部と、この信号検出部により検出された前記所定の一の受信帯域範囲と前記所定の一の受信帯域範囲における上限周波数を下限周波数とする所定の二の受信帯域範囲とにまたがる周波数帯域を有するパルス圧縮電波の周波数情報を表示する表示手段とを備えた電波探知装置。
2. 前記信号検出部は、前記所定の一の受信帯域範囲と前記所定の一の受信帯域範囲における上限周波数を下限周波数とする所定の二の受信帯域範囲とにまたがる周波数帯域を有するパルス圧縮電波の他、前記一の受信装置又は前記二の受信装置により検出されたパルス圧縮信号のパルス内の周波数データから各受信装置の受信帯域範囲内のパルス圧縮電波を検出する請求項１に記載の電波探知装置。

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