JP4655759B2 - Data compression apparatus, reproduction method and pulse compression radar apparatus for pulse compression radar - Google Patents

Data compression apparatus, reproduction method and pulse compression radar apparatus for pulse compression radar Download PDF

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本発明は、パルス圧縮レーダ用データ再生装置、再生方法及びパルス圧縮レーダ装置に関し、特に、A/D変換後にIQ分離を行うリアル方式のパルス圧縮レーダ装置用データ再生に適用するデータ再生装置、再生方法及びパルス圧縮レーダ装置に関する。   The present invention relates to a data compression apparatus for pulse compression radar, a reproduction method, and a pulse compression radar apparatus, and more particularly to a data reproduction apparatus and reproduction applied to data reproduction for a real-type pulse compression radar apparatus that performs IQ separation after A / D conversion. The present invention relates to a method and a pulse compression radar apparatus.

地球探査用として人工衛星に搭載されているSAR(Synthetic Aperture Radar:合成開口レーダ)を含め、パルス圧縮レーダ装置は、高分解能のリモートセンシング性能を獲得するレーダ方式として広く利用されるようになっている。このパルス圧縮レーダ装置では、図6に示すように、周波数変調をかけた長いパルス幅の送信波を利用して尖頭電力を押さえ、ターゲットから反射した反射波の受信データに対して、パルス圧縮処理を施すことにより、等価的に狭パルス幅の受信波を得て高分解能を実現している。図6は、一般的なパルス圧縮レーダ用データ再生装置の基本的な動作原理を説明するためのパルス波形図である。   Pulse compression radar equipment, including SAR (Synthetic Aperture Radar) mounted on artificial satellites for earth exploration, has come to be widely used as a radar system that acquires high-resolution remote sensing performance. Yes. In this pulse compression radar apparatus, as shown in FIG. 6, the pulse power is suppressed with respect to the received data of the reflected wave reflected from the target by suppressing the peak power using a transmission wave having a long pulse width subjected to frequency modulation. By performing the processing, a reception wave having a narrow pulse width is obtained equivalently to achieve high resolution. FIG. 6 is a pulse waveform diagram for explaining the basic operation principle of a general data compression apparatus for pulse compression radar.

この受信データに関するパルス圧縮を行う際に、受信信号に対してA/D変換によるサンプリングを行うが、その方式としては、図7に示すように、I信号とQ信号とに分離した後、各々の信号についてA/D変換を行うIQ方式と、図8に示すように、IQに分離することなく、A/D変換を行うリアル方式とがある。ここに、図7は、従来のIQ方式によるパルス圧縮レーダ用データ再生装置の構成を示すブロック構成図であり、図8は、従来のリアル方式によるパルス圧縮レーダ用データ再生装置の構成を示すブロック構成図である。   When performing pulse compression on the received data, the received signal is sampled by A / D conversion. As shown in FIG. 7, the signal is separated into an I signal and a Q signal, respectively. There are an IQ system that performs A / D conversion on the above signals and a real system that performs A / D conversion without separating the signals into IQ, as shown in FIG. FIG. 7 is a block diagram showing the configuration of a conventional pulse compression radar data reproducing apparatus using the IQ method, and FIG. 8 is a block diagram showing the structure of a conventional pulse compressing radar data reproducing device using the real method. It is a block diagram.

図7に示す前者のIQ方式のパルス圧縮レーダ用データ再生装置の場合、特許文献1に示す特開2002−82162号公報「パルス圧縮レーダ装置」のように、アンテナ51から受信した受信波は、受信機52の周波数変換回路521にて、Local信号により周波数変換されて、中心周波数fcの受信信号と中心周波数fcとは逆符号の中心周波数−fcの位置に虚像信号とが生成され、IQ分離回路53に入力される。IQ分離回路53では、検波器532a、532bに入力されて、I信号の位相検波用のCOHO信号(Coherent Oscillator)と該COHO信号を移相器531によって90度位相シフトしてQ信号の位相検波用の信号とによりそれぞれ検波された後、フィルタ533a、533bを介してI信号、Q信号として所望の信号成分のみが出力され、A/D変換器54a、54bによりそれぞれクロック信号(CLK)によりサンプリング処理がなされ、パルス圧縮処理へと出力される。   In the case of the former IQ-system pulse compression radar data reproducing device shown in FIG. 7, the received wave received from the antenna 51 as disclosed in JP 2002-82162 A “pulse compression radar device” shown in Patent Document 1, The frequency conversion circuit 521 of the receiver 52 performs frequency conversion with the Local signal, and generates a virtual image signal at the position of the center frequency −fc having the opposite sign of the reception signal of the center frequency fc and the center frequency fc, and IQ separation. Input to the circuit 53. In the IQ separation circuit 53, the phase detection of the Q signal is performed by phase-shifting the COHO signal (Coherent Oscillator) for phase detection of the I signal and the COHO signal by 90 degrees by the phase shifter 531. After being detected by each signal, only desired signal components are output as I and Q signals via filters 533a and 533b, and are sampled by clock signals (CLK) by A / D converters 54a and 54b, respectively. Processing is performed and output to pulse compression processing.

一方、図8に示す後者のリアル方式のパルス圧縮レーダ用データ再生装置の場合、IQ方式の場合とは異なり、A/D変換器64の前段にIQ分離用のIQ分離回路を備えていない。アンテナ61から受信した受信波は、受信機62の周波数変換回路621にて、Local信号により周波数変換されて、中心周波数fcの実信号と逆符号の中心周波数−fcの虚像信号とが生成され、フィルタ63を経由して、I信号とQ信号とを分離することなく、A/D変換器64によりクロック信号(CLK)によりサンプリング処理がなされ、パルス圧縮処理へと出力される。   On the other hand, unlike the case of the IQ method, the latter real method pulse compression radar data reproducing apparatus shown in FIG. 8 does not include an IQ separation circuit for IQ separation in the preceding stage of the A / D converter 64. The received wave received from the antenna 61 is frequency-converted by the local signal in the frequency conversion circuit 621 of the receiver 62 to generate a real signal having the center frequency fc and a virtual image signal having the opposite center frequency −fc. The A / D converter 64 performs sampling processing with the clock signal (CLK) without separating the I signal and Q signal via the filter 63, and outputs the result to the pulse compression processing.

従って、リアル方式のパルス圧縮レーダ用データ再生装置の場合、送信波の帯域幅に応じてサンプリング速度を可変にするためには、図9に示すように、A/D変換器64によるサンプリング処理(A/D変換処理)の後に、デジタル的にIQ分離を行う処理が必要となる。図9は、従来のリアル方式のパルス圧縮レーダ用データ再生装置における現実的な構成を示すブロック構成図である。図9に示すように、A/D変換器64にて中心周波数fcの4倍のクロック信号(CLK:周波数4・fc)によりサンプリングされた信号が、デジタルIQ分離回路65に入力されて、I信号とQ信号とに分離され、更に、それぞれの信号が間引き処理回路66にて信号の帯域幅に応じて(1/n)に間引き処理されて(n:1以上の正整数)、パルス圧縮処理へと出力することが必要となる。これにより、はじめて、送信波の帯域幅に応じてサンプリング周波数を可変にすることが可能になる。   Therefore, in the case of a real-type pulse compression radar data reproducing apparatus, in order to make the sampling rate variable according to the bandwidth of the transmission wave, as shown in FIG. After the (A / D conversion process), a process for digitally performing IQ separation is required. FIG. 9 is a block diagram showing a realistic configuration of a conventional real-type pulse compression radar data reproducing apparatus. As shown in FIG. 9, a signal sampled by a clock signal (CLK: frequency 4 · fc) four times the center frequency fc by the A / D converter 64 is input to the digital IQ separation circuit 65 and I The signal and Q signal are separated, and further, each signal is thinned out to (1 / n) according to the signal bandwidth by the thinning processing circuit 66 (n: positive integer of 1 or more), and pulse compression is performed. It is necessary to output to processing. Thus, for the first time, the sampling frequency can be made variable according to the bandwidth of the transmission wave.

特開2002−82162号公報(第4頁、図1)JP 2002-82162 A (page 4, FIG. 1)

しかしながら、リアル方式のパルス圧縮レーダ用データ再生装置の場合、デジタルIQ分離回路65のIQ分離過程において、受信信号の中心周波数をfcから0Hzにシフトさせるが、その際、虚像信号(実信号とは丁度反対のマイナス周波数−fcを有する信号)についても、同じ周波数だけ(−fcから−2fcHzへ)周波数シフトがなされる。従って、デジタルIQ分離回路65としては、この虚像信号を消去するために、デジタルフィルタを使用する必要があり、回路規模が大型化するという問題があった。従来のデジタルIQ分離回路65の詳細構成を図10に示す。   However, in the case of a real-type pulse compression radar data reproduction device, the center frequency of the received signal is shifted from fc to 0 Hz in the IQ separation process of the digital IQ separation circuit 65. At this time, a virtual image signal (what is a real signal? The same frequency (from -fc to -2 fcHz) is also shifted with respect to the signal having the opposite negative frequency -fc. Therefore, the digital IQ separation circuit 65 needs to use a digital filter in order to erase this virtual image signal, and there is a problem that the circuit scale increases. A detailed configuration of the conventional digital IQ separation circuit 65 is shown in FIG.

図10は、図9に示すパルス圧縮レーダ用データ再生装置のデジタルIQ分離回路65の内部構成を示すブロック構成図である。図10に示すように、デジタルIQ分離回路65に入力された受信信号(中心周波数fcの実信号と中心周波数−fcの虚像信号)は、4ch(中心周波数fcの4倍の帯域)のデマルチプレクサ(DMUX)651にてI信号とQ信号とに分離され、符号反転回路652a、652bによりそれぞれの信号の符号が順番に反転されて、それぞれ、2ch(中心周波数fcの2倍の帯域)のマルチプレクサ(MUX)653a、653bを介して、デジタルフィルタ654a、654bに対して出力される。   FIG. 10 is a block configuration diagram showing an internal configuration of the digital IQ separation circuit 65 of the data compression apparatus for pulse compression radar shown in FIG. As shown in FIG. 10, the received signal (the real signal of the center frequency fc and the virtual image signal of the center frequency −fc) input to the digital IQ separation circuit 65 is a demultiplexer of 4ch (a band four times the center frequency fc). (DMUX) 651 separates the I signal and the Q signal, and the sign inversion circuits 652a and 652b invert the signs of the respective signals in order to provide 2ch (double the center frequency fc) multiplexers. (MUX) Output to digital filters 654a and 654b via 653a and 653b.

デジタルフィルタ654a、654bへそれぞれ入力されるI信号、Q信号には、0Hzにシフトした実信号の他に、2fc、−2fcの周波数を持つ虚像信号を伴っているので、デジタルフィルタ654a、654bにより、2fc、−2fcの周波数を持つ虚像信号をフィルタリングして、0HzにシフトしたI信号、Q信号のみを出力するように構成している。   Since the I and Q signals input to the digital filters 654a and 654b are accompanied by virtual image signals having frequencies of 2fc and -2fc in addition to the real signal shifted to 0 Hz, the digital filters 654a and 654b A virtual image signal having a frequency of 2fc and -2fc is filtered, and only an I signal and a Q signal shifted to 0 Hz are output.

このように、A/D変換後にIQ分離を行う処理では、デジタルフィルタを使用する必要があり、回路規模の大型化が避けられない。即ち、図10に示すように、従来のリアル方式のパルス圧縮レーダ用データ再生装置では、デジタル的にI信号とQ信号とを分離した後に、デジタルフィルタ654a、654bが必要となり、回路規模が大型化するという問題点があった。そこで、本発明は、リアル方式のパルス圧縮レーダ用データ再生装置において、デジタルフィルタを使用しない方式を案出することにより、回路規模の小型化を可能とすることを目的とする。   Thus, in the process of performing IQ separation after A / D conversion, it is necessary to use a digital filter, and an increase in circuit scale is inevitable. In other words, as shown in FIG. 10, the conventional real data compression apparatus for pulse compression radar requires digital filters 654a and 654b after digitally separating the I and Q signals, resulting in a large circuit scale. There was a problem of becoming. Accordingly, an object of the present invention is to make it possible to reduce the circuit scale by devising a method that does not use a digital filter in a real-type pulse compression radar data recovery device.

前述の課題を解決するため、本発明によるパルス圧縮レーダ用データ再生装置、再生方法及びパルス圧縮レーダ装置は、次のような特徴的な構成を採用している。   In order to solve the above-described problems, the data compression apparatus, the reproduction method, and the pulse compression radar apparatus according to the present invention employ the following characteristic configuration.

(1)受信したパルス圧縮されたレーダ送信信号を示すレーダ受信信号に対してA/D変換を行った後で、デジタル的にI信号とQ信号とに分離するリアル方式のパルス圧縮レーダ用データ再生装置において、
デジタル的なIQ分離処理後に、前記レーダ送信信号の帯域幅に応じたデジタル的な間引き処理を行う間引き処理部を少なくとも含むデータ処理部と、間引いたデータ部分に対してデータ無しを意味する0詰め処理を施す0詰め処理部と、FFT(Fast Fourier Transform)処理後の周波数軸上で参照関数を用いた相関処理により虚像信号を除去した信号成分のパルス圧縮を行う相関処理部とを少なくとも含むパルス圧縮処理部とを含んで構成するパルス圧縮レーダ用データ再生装置。
(2)前記間引き処理部は、前記レーダ送信信号の帯域幅が大きくなるにつれて間引き率を小さくする上記(1)のパルス圧縮レーダ用データ再生装置。
(3)前記0詰め処理部が、更に、I信号とQ信号とで時間的に交互にずらすことにより空いたデータ部分に対してもデータ無しを意味する0詰め処理を施す上記(1)または(2)のパルス圧縮レーダ用データ再生装置。
(4)デジタル的なIQ分離処理において、A/D変換後のサンプルデータを、プラス、マイナスの符号とマイナス、プラスの符号とをそれぞれ順番に反転させながら、I信号とQ信号とに分離する処理を、受信信号の中心周波数に対するA/D変換のサンプリング速度の倍率を単位として繰り返す上記(1)乃至(3)のいずれかのパルス圧縮レーダ用データ再生装置。
(5)前記相関処理部において用いられる前記参照関数が、信号成分とは逆の周波数特性を有する成分からなっている上記(4)のパルス圧縮レーダ用データ再生装置。
(6)デジタル的なIQ分離処理において、A/D変換後のサンプルデータを、マイナス、プラスの符号とプラス、マイナスの符号とをそれぞれ順番に反転させながら、I信号とQ信号とに分離する処理を、受信信号の中心周波数に対するA/D変換のサンプリング速度の倍率を単位として繰り返す上記(1)乃至(3)のいずれかのパルス圧縮レーダ用データ再生装置。
(7)前記相関処理部において用いられる前記参照関数が、信号成分と同じ周波数特性を有する成分からなっている上記(6)のパルス圧縮レーダ用データ再生装置。
(8)前記パルス圧縮処理部の行う処理をコンピュータにより実行可能なプログラム論理として実現している上記(1)乃至(7)のいずれかのパルス圧縮レーダ用データ再生装置。
(9)周波数変調したパルス信号を目標に向けて送信する送信部と、そのレーダ受信信号にパルス圧縮処理を施すことにより受信処理を行う受信部とを有するパルス圧縮レーダ装置において、前記受信部に、上記(1)乃至(8)のいずれかのパルス圧縮レーダ用データ再生装置を用いているパルス圧縮レーダ装置。
(10)周波数変調したパルス信号を目標に向けて送信する送信部と、そのレーダ受信信号の受信処理を行う受信部とを有するパルス圧縮レーダ装置において、前記データ再生装置として、前記パルス圧縮処理部を少なくとも含んで構成し、受信した前記サンプリングデータを入力して前記受信部として、上記(1)乃至(8)のいずれかの前記データ処理部を少なくとも搭載し、前記データ処理部の前記間引き処理部からの間引いたデータをパルス圧縮処理用サンプリングデータとして、外部に送信するパルス圧縮レーダ装置。
(11)前記データ処理部と前記パルス圧縮処理部とのうち、前記パルス圧縮処理部を少なくとも搭載し、前記パルス圧縮処理部に入力される前記間引き処理部からの間引いたデータを、外部のパルス圧縮レーダ装置から受信することが可能な上記(1)乃至(8)のいずれかのパルス圧縮レーダ装置。
(12)受信したレーダ受信信号に対してA/D変換を行った後で、デジタル的にI信号とQ信号とに分離するリアル方式のパルス圧縮レーダ用データ再生方法において、デジタル的なIQ分離処理後に、信号の帯域幅に応じたデジタル的な間引き処理と、間引いたデータ部分に対してデータ無しを意味する0詰め処理とを施し、FFT(Fast Fourier Transform)処理後の周波数軸上で参照関数を用いた相関処理により虚像信号を除去した信号成分のパルス圧縮を行うパルス圧縮レーダ用データ再生方法。
(13)前記0詰め処理において、更に、I信号とQ信号とで時間的に交互にずらすことにより空いたデータ部分に対してもデータ無しを意味する0詰め処理を施す上記(9)のパルス圧縮レーダ用データ再生方法。
(14)デジタル的なIQ分離処理において、A/D変換後のサンプルデータを、プラス、マイナスの符号とマイナス、プラスの符号とをそれぞれ順番に反転させながら、I信号とQ信号とに分離する処理を、受信信号の中心周波数に対するA/D変換のサンプリング速度の倍率を単位として繰り返す上記(12)又は(13)のパルス圧縮レーダ用データ再生方法。
(15)前記相関処理において用いられる前記参照関数が、信号成分とは逆の周波数特性を有する成分からなっている上記(14)のパルス圧縮レーダ用データ再生方法。
(16)デジタル的なIQ分離処理において、A/D変換後のサンプルデータを、マイナス、プラスの符号とプラス、マイナスの符号とをそれぞれ順番に反転させながら、I信号とQ信号とに分離する処理を、受信信号の中心周波数に対するA/D変換のサンプリング速度の倍率を単位として繰り返す上記(12)又は(13)のパルス圧縮レーダ用データ再生方法。
(17)前記相関処理において用いられる前記参照関数が、信号成分と同じ周波数特性を有する成分からなっている上記(16)のパルス圧縮レーダ用データ再生方法。
(1) Real-type pulse compression radar data that is digitally separated into an I signal and a Q signal after A / D conversion is performed on a radar reception signal indicating a received pulse-compressed radar transmission signal. In the playback device,
After digital IQ separation processing, a data processing unit including at least a thinning processing unit that performs digital thinning processing according to the bandwidth of the radar transmission signal, and zero padding that means no data in the thinned data portion A pulse including at least a zero padding processing unit that performs processing and a correlation processing unit that performs pulse compression of a signal component from which a virtual image signal has been removed by correlation processing using a reference function on a frequency axis after FFT (Fast Fourier Transform) processing A data compression apparatus for pulse compression radar comprising a compression processing unit.
(2) The pulse compression radar data reproducing apparatus according to (1), wherein the thinning processing unit decreases the thinning rate as the bandwidth of the radar transmission signal increases.
(3) The above-described zero padding processing unit further performs a zero padding process that means that no data is provided to a vacant data portion by alternately shifting the I signal and the Q signal in time. (2) A data reproducing apparatus for pulse compression radar.
(4) In digital IQ separation processing, sample data after A / D conversion is separated into an I signal and a Q signal while inverting the plus, minus sign and minus, plus sign in order. The data reproduction apparatus for pulse compression radar according to any one of (1) to (3), wherein the processing is repeated in units of a magnification of the sampling rate of A / D conversion with respect to the center frequency of the received signal.
(5) The data reproduction apparatus for pulse compression radar according to (4), wherein the reference function used in the correlation processing unit is composed of a component having a frequency characteristic opposite to the signal component.
(6) In digital IQ separation processing, sample data after A / D conversion is separated into an I signal and a Q signal while inverting the minus and plus signs and the plus and minus signs respectively. The data reproduction apparatus for pulse compression radar according to any one of (1) to (3), wherein the processing is repeated in units of a magnification of the sampling rate of A / D conversion with respect to the center frequency of the received signal.
(7) The data reproducing apparatus for pulse compression radar according to (6), wherein the reference function used in the correlation processing unit is composed of a component having the same frequency characteristic as a signal component.
(8) The pulse compression radar data reproducing apparatus according to any one of (1) to (7), wherein the processing performed by the pulse compression processing unit is realized as program logic executable by a computer.
(9) In a pulse compression radar apparatus including a transmission unit that transmits a frequency-modulated pulse signal toward a target, and a reception unit that performs reception processing by performing pulse compression processing on the radar reception signal. A pulse compression radar device using the pulse compression radar data reproduction device according to any one of (1) to (8) above.
(10) In a pulse compression radar apparatus having a transmission unit that transmits a frequency-modulated pulse signal toward a target and a reception unit that performs reception processing of the radar reception signal, the pulse compression processing unit as the data reproduction device At least the data processing unit of any one of the above (1) to (8) is mounted as the receiving unit by inputting the received sampling data, and the thinning process of the data processing unit A pulse compression radar device that transmits data thinned out from a part as sampling data for pulse compression processing to the outside.
(11) Among the data processing unit and the pulse compression processing unit, at least the pulse compression processing unit is mounted, and data thinned out from the thinning processing unit input to the pulse compression processing unit is converted to an external pulse The pulse compression radar apparatus according to any one of (1) to (8), which can be received from the compression radar apparatus.
(12) Digital IQ separation in a real-type pulse compression radar data reproduction method for digitally separating an I signal and a Q signal after A / D conversion is performed on the received radar received signal After processing, digital thinning processing according to the bandwidth of the signal and zero padding processing that means no data is performed on the thinned data portion, and referred to on the frequency axis after FFT (Fast Fourier Transform) processing A data compression method for pulse compression radar that performs pulse compression of a signal component from which a virtual image signal is removed by correlation processing using a function.
(13) In the zero padding process, the pulse of the above (9) is further applied to the empty data portion by shifting the I signal and the Q signal alternately in time, which means that there is no data. Data reproduction method for compression radar.
(14) In digital IQ separation processing, the sample data after A / D conversion is separated into an I signal and a Q signal while inverting the plus, minus sign and minus, plus sign in order. The data reproduction method for pulse compression radar as described in (12) or (13) above, wherein the processing is repeated in units of the magnification of the sampling rate of A / D conversion with respect to the center frequency of the received signal.
(15) The data reproduction method for pulse compression radar according to (14), wherein the reference function used in the correlation processing includes a component having a frequency characteristic opposite to a signal component.
(16) In digital IQ separation processing, sample data after A / D conversion is separated into an I signal and a Q signal while inverting the minus and plus signs and the plus and minus signs respectively. The data compression method for pulse compression radar as described in (12) or (13) above, wherein the processing is repeated in units of the magnification of the sampling rate of A / D conversion with respect to the center frequency of the received signal.
(17) The data compression method for pulse compression radar according to (16), wherein the reference function used in the correlation processing is composed of a component having the same frequency characteristic as a signal component.

本発明によるパルス圧縮レーダ用データ再生装置、再生方法及びパルス圧縮レーダ装置によれば、リアル方式のパルス圧縮レーダ用として用いる場合であっても、デジタルフィルタを用いる必要がないため、次のような効果を奏することができる。   According to the data compression apparatus, the reproduction method, and the pulse compression radar apparatus according to the present invention, it is not necessary to use a digital filter even when used for a real type pulse compression radar. There is an effect.

一般に、リアル方式のパルス圧縮レーダ用データ再生装置の場合、送信波の帯域幅に応じてサンプリング速度を可変にするために、A/D変換後にIQ分離を行う必要があり、IQ分離の過程において、従来の構成では、虚像信号を消すために、デジタルフィルタを使用することが必要であった。しかし、本発明によるパルス圧縮レーダ用データ再生装置、パルス圧縮レーダ用データ再生方法、及び、パルス圧縮レーダ装置においては、IQ分離の過程でのデジタルフィルタを不要とする構成としているため、回路規模を小型化・軽量化することができ、かつ、サンプリング速度を対象信号の帯域幅に応じて可変にすることが可能であり、出力データ量を容易に低減することができる。   In general, in the case of a data compression apparatus for a pulse compression radar of a real system, it is necessary to perform IQ separation after A / D conversion in order to make the sampling rate variable according to the bandwidth of the transmission wave. In the conventional configuration, it is necessary to use a digital filter in order to erase the virtual image signal. However, the pulse compression radar data reproduction device, the pulse compression radar data reproduction method, and the pulse compression radar device according to the present invention are configured to eliminate the need for a digital filter in the process of IQ separation. The size and weight can be reduced, and the sampling rate can be varied according to the bandwidth of the target signal, so that the amount of output data can be easily reduced.

その理由は、本発明においては、IQ分離の過程でデジタルフィルタを使用していないため、IQ分離後の信号には虚像信号が残ったままとなり、このIQ分離後の信号をそのまま間引き処理を行うと、実信号と虚像信号とが周波数軸上で重なり合うことになるが、パルス圧縮処理の段階において、0詰め処理を行うことにより、実信号と虚像信号とを周波数軸上で分離し、FFT(Fast Fourier Transform)処理後の周波数軸上で参照関数による相関処理を行って、マッチドフィルタにより虚像信号を取り除くと共に、信号成分のみに対してパルス圧縮を行うように構成しているからである。   The reason is that in the present invention, since a digital filter is not used in the process of IQ separation, a virtual image signal remains in the signal after IQ separation, and the signal after IQ separation is subjected to thinning processing as it is. The real signal and the virtual image signal overlap on the frequency axis. In the stage of the pulse compression process, by performing zero padding processing, the real signal and the virtual image signal are separated on the frequency axis, and FFT ( This is because the correlation processing using the reference function is performed on the frequency axis after the Fast Fourier Transform) process, the virtual image signal is removed by the matched filter, and the pulse compression is performed only on the signal component.

以下、本発明によるパルス圧縮レーダ用データ再生装置、パルス圧縮レーダ用データ再生方法、及び、パルス圧縮レーダ装置の好適実施形態例について添付図を参照して説明する。   Preferred embodiments of a pulse compression radar data reproduction apparatus, a pulse compression radar data reproduction method, and a pulse compression radar apparatus according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

本発明は、受信波にA/D変換を行った後でデジタル的にIQ分離を行うリアル方式のパルス圧縮レーダ用データ再生装置、パルス圧縮レーダ用データ再生方法、及び、パルス圧縮レーダ装置であって、IQ分離の後においてデジタルフィルタを使用せずに、回路の小型化・軽量化を図ることを可能とすると共に、対象信号の帯域幅に応じてサンプリング速度(データ量)を容易に低減することができるパルス圧縮レーダ用データ再生装置、パルス圧縮レーダ用データ再生方法、及び、パルス圧縮レーダ装置を提供する。   The present invention relates to a real-type pulse compression radar data reproduction device, a pulse compression radar data reproduction method, and a pulse compression radar device that digitally perform IQ separation after A / D conversion is performed on a received wave. Thus, it is possible to reduce the size and weight of the circuit without using a digital filter after IQ separation, and easily reduce the sampling rate (data amount) according to the bandwidth of the target signal. A pulse compression radar data reproduction device, a pulse compression radar data reproduction method, and a pulse compression radar device are provided.

(実施例の構成)
図1は、本発明によるパルス圧縮レーダ用データ再生装置の概略構成の一例を示すブロック構成図である。図1に示すパルス圧縮レーダ用データ再生装置10は、少なくとも、アンテナ1と受信機2とデータ処理部3とパルス圧縮処理部4とを含んで構成される。
(Configuration of Example)
FIG. 1 is a block diagram showing an example of a schematic configuration of a data compression apparatus for pulse compression radar according to the present invention. A data compression apparatus 10 for pulse compression radar shown in FIG. 1 includes at least an antenna 1, a receiver 2, a data processing unit 3, and a pulse compression processing unit 4.

アンテナ1と受信機2とはパルス圧縮レーダ装置の受信系における一般的な構成であり、図7や図8に示した従来の構成と全く同様である。アンテナ1から受信した受信波は、受信機2の周波数変換回路21にて、Local信号により周波数変換されて、中心周波数fcの受信信号と中心周波数fcとは逆符号の中心周波数−fcの位置に虚像信号とが生成されて、データ処理部3に入力される。   The antenna 1 and the receiver 2 have a general configuration in the reception system of the pulse compression radar apparatus, and are exactly the same as the conventional configuration shown in FIGS. The received wave received from the antenna 1 is frequency-converted by the local signal in the frequency conversion circuit 21 of the receiver 2, and the received signal of the center frequency fc and the center frequency fc are at the position of the center frequency −fc of the opposite sign. A virtual image signal is generated and input to the data processing unit 3.

データ処理部3では、A/D変換器32におけるA/D変換やデジタルIQ分離回路33におけるIQ分離や間引き処理回路34における間引きなどの処理がなされて、サンプリングデータ34Aとしてパルス圧縮処理部4に出力される。サンプリングデータ34Aは、パルス圧縮処理部4において、0詰め処理ブロック41における0詰めやFFTブロック42におけるFFT(Fast Fourier Transform)処理や相関処理ブロック43における虚像信号除去及びパルス圧縮処理や逆FFTブロック44における逆FFT変換などの処理が少なくともなされて、パルス圧縮結果44Aとして再生される。   In the data processing unit 3, A / D conversion in the A / D converter 32, IQ separation in the digital IQ separation circuit 33, thinning out in the thinning processing circuit 34, and the like are performed, and sampling data 34A is input to the pulse compression processing unit 4. Is output. The sampling data 34A is processed by the pulse compression processing unit 4 with zero padding in the zero padding processing block 41, FFT (Fast Fourier Transform) processing in the FFT block 42, virtual image signal removal and pulse compression processing in the correlation processing block 43, and inverse FFT block 44. At least processing such as inverse FFT conversion is performed and reproduced as a pulse compression result 44A.

ここで、データ処理部3は、受信機2から入力される中心周波数がfcのアナログ信号に対して帯域制限をかけて、フィルタリング信号31Aを出力するアナログのフィルタ31、帯域制限されたフィルタリング信号31Aを中心周波数fcの4倍の速度(4・fc)のCLK信号でサンプリングしてA/D変換を行うA/D変換器32、A/D変換されたデータをI信号とQ信号とに分離したIQ分離信号33Aとして出力するデジタルIQ分離回路33、送信信号の帯域幅に応じてサンプリング速度を可変とするために、(1/n)のデータ(n:1以上の正整数)に間引き処理を行い、パルス圧縮処理用のサンプリングデータ34Aとして出力する間引き処理回路34を少なくとも含んで構成される。なお、フィルタ31はデータ処理部3に含めているが、フィルタ31を受信機2側に含めるような構成としても良い。   Here, the data processing unit 3 applies band limitation to the analog signal having the center frequency fc input from the receiver 2 and outputs the filtering signal 31A, and the band-limited filtering signal 31A. A / D converter 32 that performs A / D conversion by sampling at a CLK signal of 4 times the center frequency fc (4 · fc), and separates the A / D converted data into an I signal and a Q signal The digital IQ separation circuit 33 that is output as the IQ separation signal 33A, and the sampling rate is made variable in accordance with the bandwidth of the transmission signal, so that (1 / n) data (n: positive integer of 1 or more) is thinned out. And at least a decimation processing circuit 34 that outputs the sampling data 34A for pulse compression processing. Although the filter 31 is included in the data processing unit 3, the filter 31 may be included on the receiver 2 side.

このうち、デジタルIQ分離回路33は、図2に示すように、DMUX331、符号反転回路332a、332b、MUX333a、333bを少なくとも含んで構成されており、図10に示した従来のデジタルIQ分離回路65の構成からデジタルフィルタ654a、654bを削除した構成としている。図2は、図1に示すパルス圧縮レーダ用データ再生装置10のデジタルIQ分離回路33の内部構成の一例を示すブロック構成図である。   Among these, the digital IQ separation circuit 33 includes at least a DMUX 331, sign inversion circuits 332a and 332b, MUX 333a and 333b, as shown in FIG. 2, and the conventional digital IQ separation circuit 65 shown in FIG. In this configuration, the digital filters 654a and 654b are deleted. FIG. 2 is a block configuration diagram showing an example of the internal configuration of the digital IQ separation circuit 33 of the data compression apparatus 10 for pulse compression radar shown in FIG.

デジタルIQ分離回路33では、4倍の速度でA/D変換されてA/D変換器32から出力されるサンプル信号32Aの各サンプルs0、s1、s2、s3、s4、s5、s6、…を、DMUX331にて4サンプルを1単位とし、1番目のサンプルs0は、そのままMUX333aからI信号の1番目として、2番目のサンプルs1は、符号反転回路332bにて符号反転を行いMUX333bからQ信号の1番目として、3番目のサンプルs2は、符号反転回路332aにて符号反転を行いMUX333aからI信号の2番目として、4番目のサンプルs3は、そのままMUX333bからQ信号の2番目として、以下同様の処理を繰り返して分離多重処理を行い、I信号s0、−s2、s4、−s6、s8、…とQ信号−s1、s3、−s5、s7、−s9、…とに分離して、IQ分離信号33Aとして、間引き処理回路34に対して出力する。   In the digital IQ separation circuit 33, each sample s0, s1, s2, s3, s4, s5, s6,... Of the sample signal 32A which is A / D converted at a four times speed and output from the A / D converter 32 is obtained. The DMUX 331 sets four samples as one unit, the first sample s0 is the first I signal from the MUX 333a, and the second sample s1 is subjected to the sign inversion by the sign inversion circuit 332b, and the QUX signal from the MUX 333b As the first, the third sample s2 is subjected to the sign inversion by the sign inversion circuit 332a, the second I signal from the MUX 333a, the fourth sample s3 as the second Q signal from the MUX 333b, and so on. The processing is repeated to perform demultiplexing processing, and the I signals s0, -s2, s4, -s6, s8, ... and the Q signals -s1, s3,- are separated into s5, s7, -s9,... and output as an IQ separation signal 33A to the thinning processing circuit.

また、パルス圧縮処理部4は、0詰め処理ブロック41、FFTブロック42、相関処理ブロック43、逆FFTブロック44を少なくとも含んで構成されている。パルス圧縮処理部4では、データ処理部3の間引き処理回路34で帯域幅に応じて(1/n)に間引かれたサンプリングデータ34Aに対して0詰め処理ブロック41にて0で詰める処理を施して0詰めデータ41AをFFTブロック42に出力する。   The pulse compression processing unit 4 includes at least a zero padding processing block 41, an FFT block 42, a correlation processing block 43, and an inverse FFT block 44. In the pulse compression processing unit 4, the sampling data 34 </ b> A thinned out to (1 / n) according to the bandwidth by the thinning processing circuit 34 in the data processing unit 3 is padded with zeros in the zero padding processing block 41. The zero padded data 41A is output to the FFT block 42.

更に、FFTブロック42にてFFT処理を施して周波数軸上のデータに変換した結果に対して、相関処理ブロック43にて、参照関数ブロック432からの参照波(参照関数)43Bと掛け合わせを乗算器431で行うことにより、虚像信号成分を除去した信号成分のみに関するパルス圧縮処理を行い、相関処理データ43Aとして、逆FFTブロック44に出力する。逆FFTブロック44にて逆FFT処理を施すことにより、周波数軸上のデータを元の時間軸上のデータに戻して、パルス圧縮結果44Aとして出力する。なお、相関処理ブロック43は、参照関数ブロック432からの参照波(参照関数)43Bによるマッチドフィルタとして機能し、該参照波(参照関数)43Bは、信号とは逆の周波数特性を有する信号帯域成分を有する信号波である。   Further, the result obtained by performing the FFT process in the FFT block 42 and converting it to the data on the frequency axis is multiplied by the reference wave (reference function) 43B from the reference function block 432 in the correlation processing block 43. By performing this in the unit 431, pulse compression processing is performed only on the signal component from which the virtual image signal component has been removed, and the correlation processing data 43A is output to the inverse FFT block 44. By performing inverse FFT processing in the inverse FFT block 44, the data on the frequency axis is returned to the original data on the time axis, and output as a pulse compression result 44A. The correlation processing block 43 functions as a matched filter by the reference wave (reference function) 43B from the reference function block 432, and the reference wave (reference function) 43B has a signal band component having a frequency characteristic opposite to that of the signal. Is a signal wave.

なお、パルス圧縮処理部4は、オンボードのリアルタイム処理装置によってソフトウェア処理としてコンピュータにより実行可能なプログラム論理により実現するようにしても良い。更には、パルス圧縮処理部4はパルス圧縮レーダ用データ再生装置10として、データ処理部3と一体化して構成する代わりに、データ処理部3とは互いに別個の装置として構成しても良い。例えば、人工衛星や航空機に搭載されたパルス圧縮レーダ装置としてパルス圧縮処理部4を備えずに、データ処理部3を少なくとも含んで構成するようにし、該データ処理部3の間引き処理回路34から出力される間引いたデータ即ちサンプリングデータ34Aを何らかの手段でパルス圧縮処理用サンプリングデータとして外部に(例えば、地上に向けて)伝送することにより、パルス圧縮処理部4を少なくとも含んで構成されたパルス圧縮レーダ用データ再生装置10が、伝送されてくる前記パルス圧縮処理用サンプリングデータを受信して、パルス圧縮処理部4に入力することによりパルス圧縮結果44を算出し、出力するようにしても良い。この場合のパルス圧縮レーダ用データ再生装置10としては、データ処理部3の搭載機器とは別個の地上の処理装置によって実現する形態になる。   The pulse compression processing unit 4 may be realized by a program logic executable by a computer as software processing by an on-board real-time processing device. Furthermore, the pulse compression processing unit 4 may be configured as a device separate from the data processing unit 3 instead of being integrated with the data processing unit 3 as the data compression device 10 for pulse compression radar. For example, a pulse compression radar device mounted on an artificial satellite or an aircraft is configured not to include the pulse compression processing unit 4 but to include at least the data processing unit 3, and outputs from the thinning processing circuit 34 of the data processing unit 3. The pulse compression radar configured to include at least the pulse compression processing unit 4 by transmitting the thinned data, that is, the sampling data 34A to the outside (for example, toward the ground) as the sampling data for pulse compression processing by some means. The data reproduction apparatus 10 may receive the pulse compression processing sampling data transmitted and input the pulse compression processing unit 4 to calculate and output the pulse compression result 44. In this case, the pulse compression radar data reproduction device 10 is realized by a ground processing device separate from the equipment on which the data processing unit 3 is mounted.

また、図1は、レーダ信号の送信系の構成の記述を省略して示しているが、送信系と一体化して、パルス圧縮レーダ装置として構成しても良いし、別個に分離して構成しても良く、いずれでも構わない。送信系と一体化してパルス圧縮レーダ装置として構成する場合、チャープ信号係数に基づいて周波数変調したパルス信号を送信信号として目標に向けて送信する送信部と、その反射パルスである受信波に対してパルス圧縮係数に基づくパルス圧縮処理を施すことにより受信処理を行う受信部とを有する形態とし、該受信部に対して、本実施例に示すようなパルス圧縮レーダ用データ再生装置を用いることにすれば良い。   Although FIG. 1 omits the description of the configuration of the radar signal transmission system, it may be integrated with the transmission system and configured as a pulse compression radar device, or may be configured separately. It does not matter either. When configured as a pulse compression radar device integrated with a transmission system, a transmission unit that transmits a pulse signal frequency-modulated based on a chirp signal coefficient toward a target as a transmission signal, and a reception wave that is a reflected pulse thereof And a reception unit that performs reception processing by performing pulse compression processing based on a pulse compression coefficient, and a data recovery device for pulse compression radar as shown in this embodiment is used for the reception unit. It ’s fine.

(実施例の動作の説明)
次に、図1、図2に示す本実施例のパルス圧縮レーダ用データ再生装置10の動作の一例について、図3、図4も参照しながら説明する。パルス圧縮レーダ装置から目標に向けて送信した送信信号の反射波は、前述のように、アンテナ1で受信され、受信機2の周波数変換回路21にてダウンコンバートされて、中心周波数fcに周波数変換される。ここまでの動作は、図7や図8に示す従来のパルス圧縮レーダ用データ再生装置と全く同じである。
(Description of operation of the embodiment)
Next, an example of the operation of the data compression apparatus 10 for pulse compression radar according to the present embodiment shown in FIGS. 1 and 2 will be described with reference to FIGS. As described above, the reflected wave of the transmission signal transmitted from the pulse compression radar device toward the target is received by the antenna 1, down-converted by the frequency conversion circuit 21 of the receiver 2, and converted to the center frequency fc. Is done. The operation so far is exactly the same as that of the conventional pulse compression radar data reproducing apparatus shown in FIGS.

受信機2からの出力信号は、データ処理部3に入力され、アナログのフィルタ31で受信信号の帯域幅として必要な帯域幅のみに帯域制限がかけられ、フィルタリング信号31Aとして出力される。送信信号の帯域を切り替える場合は、フィルタ31のフィルタリング係数を切り替えることにより、切り替え後の所望の帯域の信号のみを通過させ、帯域外の信号に対して通過制限を行う。これにより、フィルタ31から出力されるフィルタリング信号31Aは、中心周波数fcを中心とした帯域幅の信号に制限されるが、しかし、この段階では、同時に、図1のスペクトラムに示す通り、中心周波数fcと逆符号のマイナスの周波数−fcを中心とする虚像信号が存在する。   The output signal from the receiver 2 is input to the data processing unit 3, the band is limited only to the bandwidth required as the bandwidth of the received signal by the analog filter 31, and is output as the filtered signal 31 </ b> A. When switching the band of the transmission signal, by switching the filtering coefficient of the filter 31, only the signal in the desired band after the switching is passed, and the passage restriction is performed on the signal outside the band. Thereby, the filtering signal 31A output from the filter 31 is limited to a signal having a bandwidth centered on the center frequency fc. However, at this stage, as shown in the spectrum of FIG. There is a virtual image signal centered on a negative frequency −fc of the opposite sign.

その後、フィルタ31から出力されるフィルタリング信号31Aは、A/D変換器32において、中心周波数fcの4倍のA/D変換速度でデジタルデータにサンプリングされ、サンプル信号32Aとして出力される。このサンプル信号32Aのスペクトラムは、図2に示す通り、(−2fc〜+2fc)の周波数範囲の信号として折り返されている。ここで、サンプル信号32Aの実信号の周波数は、+fcを中心とした帯域幅であり、一方、虚像信号は、−fcを中心とした帯域幅である。   Thereafter, the filtering signal 31A output from the filter 31 is sampled into digital data at an A / D conversion speed four times the center frequency fc in the A / D converter 32, and is output as a sample signal 32A. The spectrum of the sample signal 32A is folded back as a signal in the frequency range of (-2fc to + 2fc) as shown in FIG. Here, the frequency of the real signal of the sample signal 32A has a bandwidth centered on + fc, while the virtual image signal has a bandwidth centered on -fc.

A/D変換器32から出力されるサンプル信号32Aは、続いて、デジタルIQ分離回路33に入力される。デジタルIQ分離回路33に入力されたサンプル信号32Aは、前述のように、4サンプルを1単位として、順次、I信号とQ信号とに分離される。   The sample signal 32A output from the A / D converter 32 is subsequently input to the digital IQ separation circuit 33. As described above, the sample signal 32A input to the digital IQ separation circuit 33 is sequentially separated into an I signal and a Q signal with 4 samples as one unit.

デジタルIQ分離回路33においては、入力されるサンプル信号32Aの1番目のサンプルs0はそのままI信号の1番目、2番目のサンプルs1は符号反転を行いQ信号の1番目、3番目のサンプルs2は符号反転を行いI信号の2番目、4番目のサンプルs3はそのままQ信号の2番目の信号として出力される。即ち、入力のサンプル信号32Aのデータ列を、図2に示すように、s0、s1、s2、s3、s4、s5、s6、…とすると、I信号側の出力が、s0、−s2、s4、−s6、s8、…のデー列、一方、Q信号側の出力が、−s1、s3、−s5、s7、−s9、…のデータ列からなるIQ分離信号33Aとされる。   In the digital IQ separation circuit 33, the first sample s0 of the input sample signal 32A is directly subjected to the sign inversion of the first and second samples s1 of the I signal, and the first and third samples s2 of the Q signal are obtained. The sign is inverted, and the second and fourth samples s3 of the I signal are output as they are as the second signal of the Q signal. That is, if the data string of the input sample signal 32A is s0, s1, s2, s3, s4, s5, s6, as shown in FIG. 2, the output on the I signal side is s0, -s2, s4. , −s6, s8,..., And the output on the Q signal side is an IQ separation signal 33A composed of data strings of −s1, s3, −s5, s7, −s9,.

なお、ここでいう符号反転とは、信号の電圧に対応する符号反転である。これらIQ分離信号33Aのスペクトラムは、図2に示す通り、信号は、fcだけマイナス側に周波数変換され、ちょうど0Hzを中心とした帯域となる。一方、虚像信号も、同様にfcだけマイナス側に周波数変換される。ただし、(−2fc〜+2fc)の範囲の折返しのスペクトラムとなるため、虚像信号の半分は−2fc側に、残りの半分は+2fc側に現れる。   The sign inversion here is sign inversion corresponding to the voltage of the signal. As shown in FIG. 2, the spectrum of the IQ separation signal 33A is frequency-converted to the minus side by fc and has a band centered on 0 Hz. On the other hand, the virtual image signal is similarly frequency-converted to the minus side by fc. However, since it is a folded spectrum in the range of (−2fc to + 2fc), half of the virtual image signal appears on the −2fc side and the other half appears on the + 2fc side.

デジタルIQ分離回路33から出力されるIQ分離信号33Aは、帯域幅に応じてサンプリング速度を可変とするために、続いて、間引き処理回路34に入力される。間引き処理回路34では、図3に示すように、I信号とQ信号とを1組にして、n分の1(nは間引き率を与える1以上の正整数)に間引く処理を行う。図3は、図1に示すパルス圧縮レーダ用データ再生装置10の間引き処理回路34の間引き処理と0詰め処理ブロック41の0詰め処理の一例を示す模式図である。   The IQ separation signal 33A output from the digital IQ separation circuit 33 is subsequently input to the thinning processing circuit 34 in order to make the sampling rate variable according to the bandwidth. In the thinning processing circuit 34, as shown in FIG. 3, the I signal and the Q signal are combined into one set, and thinning is performed to 1 / n (n is a positive integer of 1 or more that gives a thinning rate). FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the thinning process 34 of the pulse compression radar data reproducing apparatus 10 shown in FIG. 1 and the zero padding process of the zero padding processing block 41.

図3において、例えば、間引き率nが2の場合(即ち1/2間引きの場合)、間引き後に出力されるサンプリングデータ34Aとしては、I信号の1番目s0とQ信号の1番目の−s1との次は、I信号の2番目−s2とQ信号の2番目のs3とが間引きされて、I信号の3番目s4とQ信号の3番目−s5とが出力され、I信号の3番目s4とQ信号の3番目−s5との次は、I信号の4番目−s6とQ信号の4番目s7とが間引きされて、I信号の5番目s8とQ信号の5番目−s9とが出力される。   In FIG. 3, for example, when the thinning rate n is 2 (that is, in the case of 1/2 thinning), the sampling data 34A output after the thinning is the first s0 of the I signal and the first -s1 of the Q signal. Then, the second -s2 of the I signal and the second s3 of the Q signal are thinned out, the third s4 of the I signal and the third -s5 of the Q signal are output, and the third s4 of the I signal. Next to the third -s5 of the Q signal, the fourth -s6 of the I signal and the fourth s7 of the Q signal are thinned out, and the fifth s8 of the I signal and the fifth -s9 of the Q signal are output. Is done.

また、間引き率nが3の場合(即ち1/3間引きの場合)、間引き後に出力されるサンプリングデータ34Aとしては、I信号の1番目s0とQ信号の1番目の−s1との次は、I信号の2番目−s2及び3番目s4とQ信号の2番目s3及び3番目−s5とが間引きされて、I信号の4番目−s6とQ信号の4番目s7とが出力される。また、間引き率nが4の場合(即ち1/4間引きの場合)、間引き後に出力されるサンプリングデータ34Aとしては、I信号の1番目s0とQ信号の1番目の−s1との次は、I信号の2番目−s2、3番目s4及び4番目−s6とQ信号の2番目s3、3番目−s5及び4番目s7とが間引きされて、I信号の5番目s8とQ信号の5番目−s9とが出力される。   Further, when the thinning rate n is 3 (that is, in the case of 1/3 thinning), the sampling data 34A output after the thinning is as follows after the first s0 of the I signal and the first -s1 of the Q signal: The second -s2 and third s4 of the I signal and the second s3 and third -s5 of the Q signal are thinned out, and the fourth -s6 of the I signal and the fourth s7 of the Q signal are output. In addition, when the thinning rate n is 4 (that is, in the case of 1/4 thinning), the sampling data 34A output after the thinning is as follows after the first s0 of the I signal and the first -s1 of the Q signal: The second s2, the third s4 and the fourth s6 of the I signal and the second s3, the third s5 and the fourth s7 of the Q signal are thinned out, and the fifth s8 of the I signal and the fifth of the Q signal -S9 is output.

ここで、間引き処理回路34の間引き率nは、信号の帯域幅をB、A/D変換速度をfs(=4fc)とすると、サンプリング定理より、
n < fs/B
を満たすようにする。なお、この間引き処理回路34から出力されるサンプリングデータ34Aは、図3に示す通り、スペクトラム的に見ると、間引き率nが2以上の場合は、間引き率nが1の場合の帯域(−2fc〜+2fc)からそれぞれ次のような帯域に圧縮されている。即ち、間引き率nが2の場合は、(−fc〜+fc)、間引き率nが3の場合は、(−2fc/3〜+2fc/3)、間引き率nが4の場合は、(−fc/2〜+fc/2)の帯域で折り返されることになり、その結果として、間引き無し(間引き率n=1)の場合を除き、周波数0の領域で、信号の帯域と虚像信号の帯域とが重なり合うことになる。
Here, the thinning-out rate n of the thinning-out processing circuit 34 is represented by the sampling theorem when the signal bandwidth is B and the A / D conversion speed is fs (= 4fc).
n <fs / B
To satisfy. As shown in FIG. 3, the sampling data 34A output from the thinning-out processing circuit 34 is spectrally viewed when the thinning-out rate n is 2 or more (−2fc) when the thinning-out rate n is 2 or more. ˜ + 2fc) to the following bands. That is, when the thinning rate n is 2, (−fc to + fc), when the thinning rate n is 3, (−2fc / 3 to + 2fc / 3), when the thinning rate n is 4, (−fc) / 2 to + fc / 2), and as a result, the signal band and the virtual image signal band in the frequency 0 region except for the case of no thinning (thinning rate n = 1). Will overlap.

続いて、間引き処理回路34の出力データ即ちサンプリングデータ34Aはパルス圧縮処理部4に入力される。パルス圧縮処理部4では、まず、0詰め処理ブロック41にて、間引き処理回路34で間引いたサンプリングデータ34Aの0詰めの処理を行う。0詰め処理ブロック41では、図3に示す通り、まず、I信号とQ信号とで交互にずらして生じた空白部分に0を詰めると共に、引き続いて、間引き処理回路34で間引いたサンプルの部分にも0を詰める。   Subsequently, output data of the thinning processing circuit 34, that is, sampling data 34 </ b> A is input to the pulse compression processing unit 4. In the pulse compression processing unit 4, first, the zero padding processing block 41 performs zero padding of the sampling data 34 </ b> A thinned out by the thinning processing circuit 34. In the zero padding processing block 41, first, as shown in FIG. 3, zeros are padded to blank portions generated by alternately shifting the I signal and the Q signal, and subsequently, the sample portion thinned out by the thinning processing circuit 34 is added. Also stuffs zero.

例えば、間引き率nが1の場合(即ち、間引き無しの1/1間引きの場合)、I信号の出力データの1番目はI信号の入力データの1番目s0、2番目は0詰め、3番目は入力データの2番目−s2、4番目は0詰め、5番目は入力データの3番目s4、6番目は0詰め、…とし、一方、Q信号の出力データの1番目は0詰め、2番目はQ信号の入力データの1番目−s1、3番目は0詰め、4番目は入力データの2番目s3、5番目は0詰め、6番目は入力データの3番目−s5、…とする0詰めデータ41Aが出力される。   For example, when the thinning rate n is 1 (that is, 1/1 thinning without thinning), the first output data of the I signal is the first s0 of the input data of the I signal, the second is padded with 0, and the third Is the second -s2 of the input data, the fourth is zero-padded, the fifth is the third s4 of the input data, the sixth is zero-padded, and so on, while the first output data of the Q signal is zero-padded, second Is the 1st -s1, the 3rd is 0 padded, the 4th is the 2nd s3 of the input data, the 5th is the 0 padded, the 6th is the 3rd -s5 of the input data, and so on. Data 41A is output.

また、間引き率nが2の場合(即ち1/2間引きの場合)、I信号の出力データの1番目はI信号の入力データの1番目s0、2〜4番目は0詰め、5番目は入力データの3番目s4、6〜8番目は0詰め、9番目は入力データの5番目s8、10〜12番目は0詰め、…とし、一方、Q信号の出力データの1番目は0詰め、2番目はQ信号の入力データの1番目−s1、3〜5番目は0詰め、6番目は入力データの3番目−s5、7〜9番目は0詰め、10番目は入力データの5番目−s9、…とする0詰めデータ41Aが出力される。   When the thinning rate n is 2 (that is, 1/2 thinning), the first output data of the I signal is the first s0 of the input data of the I signal, the second to fourth are padded with zeros, and the fifth is the input. The third s4, 6-8th of the data is zero-padded, the ninth is the fifth s8 of the input data, the 10-12th is zero-padded,..., While the first of the output data of the Q signal is zero-padded, 2 The first is the first -s1 of the input data of the Q signal, the third to fifth are zero-padded, the sixth is the third -s5 of the input data, the seventh to ninth are zero-padded, and the tenth is the fifth of the input data-s9. ,... Are output as zero padded data 41A.

また、間引き率nが3以上の場合も同様であり、間引き率nが3の場合(即ち1/3間引きの場合)、I信号の出力データの1番目はI信号の入力データの1番目s0、2〜6番目は0詰め、7番目は入力データの4番目−s6、8〜12番目は0詰め、13番目は入力データの7番目s12、14〜18番目は0詰め、…とし、一方、Q信号の出力データの1番目は0詰め、2番目はQ信号の入力データの1番目−s1、3〜7番目は0詰め、8番目は入力データの4番目s7、9〜13番目は0詰め、14番目は入力データの7番目−s13、…とする0詰めデータ41Aが出力される。   The same applies to the case where the thinning rate n is 3 or more. When the thinning rate n is 3 (that is, in the case of 1/3 thinning), the first output data of the I signal is the first s0 of the input data of the I signal. 2nd to 6th are 0 padded, 7th is input data 4th-s6, 8th to 12th are padded to 0, 13th is input data 7th s12, 14th to 18th are padded to 0, etc. The first output data of the Q signal is zero-padded, the second is the first -s1 of the Q-signal input data, the third to seventh are zero-padded, the eighth is the fourth s7 of the input data, and the ninth to thirteenth are Zero-padded, 14th-input data 7A-s13,... 0-padded data 41A is output.

また、間引き率nが4の場合(即ち1/4間引きの場合)、I信号の出力データの1番目はI信号の入力データの1番目s0、2〜8番目は0詰め、9番目は入力データの5番目s8、10〜16番目は0詰め、17番目は入力データの9番目s16、18〜24番目は0詰め、…とし、一方、Q信号の出力データの1番目は0詰め、2番目はQ信号の入力データの1番目−s1、3〜9番目は0詰め、10番目は入力データの5番目−s9、11〜17番目は0詰め、18番目は入力データの9番目−s17、…とする0詰めデータ41Aが出力される。   When the thinning rate n is 4 (that is, 1/4 thinning), the first output data of the I signal is the first s0 of the input data of the I signal, the second to eighth are padded with 0, and the ninth is the input. The fifth s8, 10th to 16th of the data are 0-padded, the 17th is the 9th s16 of the input data, the 18th to 24th are 0-padded,..., While the first output data of the Q signal is 0-padded, 2 The first is the first -s1 of the input data of the Q signal, the third to ninth are 0-padded, the fifth is the fifth -s9 of the input data, the 11th to 17th are zero-padded, and the 18th is the ninth of the input data-s17. ,... Are output as zero padded data 41A.

なお、ここでいう0詰め処理の“0”とは、必ずしもコード値としての0を意味せず、信号の振幅が0Vレベルのデータ無し即ち±の中点を意味している。これにより、スペクトラム的に見ると、図3に示す通り、間引き無し(間引き率n=1)の場合を除き、間引き処理回路34から出力されたサンプリングデータ34Aでは、前述のように、周波数0の領域で、信号の帯域と虚像信号の帯域とが重なっていたが、0詰め処理した0詰め処理ブロック41から出力される0詰めデータ41Aは、間引き率nが2以上の場合も、間引き無し(間引き率n=1)の場合と同様に、(−2fc〜+2fc)の帯域幅に戻り、信号の帯域と虚像信号の帯域とが完全に分離されることになる。   Here, “0” in the zero padding process does not necessarily mean 0 as a code value, but means that there is no data in which the signal amplitude is 0 V level, that is, the ± middle point. Thus, in terms of spectrum, as shown in FIG. 3, the sampling data 34A output from the thinning processing circuit 34 has a frequency of 0 as described above, except when there is no thinning (thinning rate n = 1). In the area, the signal band and the virtual image signal band overlap, but the zero-padded data 41A output from the zero-padded processing block 41 subjected to the zero padding process has no thinning even when the thinning rate n is 2 or more ( As in the case of the thinning rate n = 1), the bandwidth returns to (-2fc to + 2fc), and the signal band and the virtual image signal band are completely separated.

0詰め処理ブロック41から出力される0詰めデータ41Aは、FFTブロック42においてFFT処理が施されて、時間軸上のデータが周波数軸上のデータに変換される。しかる後、相関処理ブロック43において、参照関数ブロック432からの参照波43Bとの掛け合わせ処理が乗算器431にて行われる。ここに、参照波43Bは、レーダ用として送信した信号とは逆の周波数特性を有し、信号帯域の成分のみを有する参照関数で表される信号波である。   The zero-padded data 41A output from the zero-padded processing block 41 is subjected to FFT processing in the FFT block 42, and data on the time axis is converted into data on the frequency axis. Thereafter, in the correlation processing block 43, the multiplier 431 performs multiplication processing with the reference wave 43B from the reference function block 432. Here, the reference wave 43B is a signal wave represented by a reference function having a frequency characteristic opposite to that of a signal transmitted for radar and having only a signal band component.

これにより、参照関数によるマッチドフィルタ処理を実施した状態となり、パルス圧縮が行われると同時に、図1における相関処理データ43Aのスペクトラムに示すように、虚像信号が除かれた状態となる。その後、逆FFTブロック44において、逆FFT処理を行うことにより、周波数軸上のデータから時間軸上のデータに戻されて、図6の圧縮パルス波形に示したようなパルス圧縮結果44Aとして出力される。   As a result, the matched filter processing by the reference function is performed, the pulse compression is performed, and at the same time, the virtual image signal is removed as shown in the spectrum of the correlation processing data 43A in FIG. Thereafter, by performing inverse FFT processing in the inverse FFT block 44, the data on the frequency axis is returned to the data on the time axis, and is output as a pulse compression result 44A as shown in the compressed pulse waveform of FIG. The

なお、以上の処理を別の表現方法で図示した例を図4に示している。図4は、図1に示すパルス圧縮レーダ用データ再生装置10の間引き処理回路34の間引き処理と0詰め処理ブロック41の0詰め処理の図3とは異なる表現例を示した模式図である。A/D変換器32において中心周波数fcの4倍の速度4fcでサンプリングされたデータ(サンプル信号32A)は、デジタルIQ分離回路33aにおいて周波数fcの信号(I信号:1、0、−1、0、1、0、−1、0、…、Q信号:0、−1、0、1、0、−1、0、1、…)とミキシングされることにより、I信号とQ信号とに分離される。   In addition, the example which illustrated the above process with another expression method is shown in FIG. FIG. 4 is a schematic diagram showing an example of expression different from FIG. 3 of the thinning process 34 of the pulse compression radar data reproducing apparatus 10 shown in FIG. 1 and the zero padding process of the zero padding processing block 41. Data (sample signal 32A) sampled at a speed 4fc that is four times the center frequency fc in the A / D converter 32 is a signal (I signal: 1, 0, -1, 0) of the frequency fc in the digital IQ separation circuit 33a. , 1, 0, −1, 0,..., Q signals: 0, −1, 0, 1, 0, −1, 0, 1,. Is done.

しかる後、間引き処理回路34aにおいて、周波数が0、±fc(2/n)、±fc(4/n)、…、±fc(2(n−1)/n)の間引き信号34Bとミキシングされることにより、間引き処理が行われ、サンプリングデータ34Aとして出力される。なお、図4に示すサンプリングデータ34Aでは、I信号とQ信号とで時間的に交互にずらして生じた空白データ部分と間引いたサンプルデータ部分とに、共に“0”を埋めて表現しているが、後段の0詰め処理ブロック41aに出力される実際のデータは、“0”として表現していない網掛け部分のデータのみである。間引き処理回路34aにおける間引き処理の後、0詰め処理ブロック41aにおいて、図4のサンプリングデータ34Aで“0”と表示されている部分に実際に0詰め処理が行われ、0詰めデータ41Aとして出力される。   Thereafter, in the thinning processing circuit 34a, the frequency is mixed with the thinned signal 34B of 0, ± fc (2 / n), ± fc (4 / n),..., ± fc (2 (n−1) / n). Thus, a thinning process is performed and output as sampling data 34A. Note that in the sampling data 34A shown in FIG. 4, both the blank data portion generated by alternately shifting the I signal and the Q signal in time and the thinned sample data portion are filled with “0”. However, the actual data output to the subsequent zero padding processing block 41a is only the data of the shaded portion that is not expressed as “0”. After the thinning process in the thinning processing circuit 34a, the zero padding process block 41a performs the zero padding process on the portion displayed as “0” in the sampling data 34A of FIG. 4 and outputs it as the zero padding data 41A. The

以降の処理は、図3の場合と同様であり、FFTブロック42におけるFFT処理、相関処理ブロック43における参照関数との相関処理、逆FFTブロック44における逆FFT処理を行うことにより、虚像信号の除去と信号成分に対するパルス圧縮処理とが行われて、パルス圧縮結果44Aとして出力される。   The subsequent processing is the same as in FIG. 3, and the virtual image signal is removed by performing the FFT processing in the FFT block 42, the correlation processing with the reference function in the correlation processing block 43, and the inverse FFT processing in the inverse FFT block 44. And the signal component are subjected to pulse compression processing and output as a pulse compression result 44A.

(効果の説明)
リアル方式のパルス圧縮レーダ用データ再生装置の場合、送信波の帯域幅に応じてサンプリング速度を可変にするためには、A/D変換の後にIQ分離を行う必要があるが、従来の構成では、IQ分離の過程において、虚像信号を消すために、デジタルフィルタを使用する必要があった。しかし、本発明のデータ再生方法は、前述のように、IQ分離過程ではデジタルフィルタが不要となるため、回路を小型化・軽量化することができ、かつ、サンプリング速度(データ量)を対象信号の帯域幅に応じて容易に低減できるという効果を奏することができる。
(Explanation of effect)
In the case of a real-type pulse compression radar data recovery device, IQ separation needs to be performed after A / D conversion in order to make the sampling rate variable according to the bandwidth of the transmission wave. In the IQ separation process, it was necessary to use a digital filter to erase the virtual image signal. However, since the data reproduction method of the present invention does not require a digital filter in the IQ separation process as described above, the circuit can be reduced in size and weight, and the sampling speed (data amount) can be set to the target signal. The effect that it can reduce easily according to the bandwidth of this can be produced.

(本発明の他の実施例)
図1に示したパルス圧縮レーダ用データ再生装置10の実施例では、図1のデータ処理部3で間引き処理回路34以降のデータ処理機能を省略しているが、例えばフォーマット回路等のごとき、更なる付加回路を付属させて構成しても良い。
(Another embodiment of the present invention)
In the embodiment of the data compression apparatus 10 for pulse compression radar shown in FIG. 1, the data processing function after the thinning processing circuit 34 is omitted in the data processing unit 3 of FIG. An additional circuit may be attached.

また、図2の実施例に示すデジタルIQ分離回路33を、図5のデジタルIQ分離回路33bに示すように、その構成を変更して、DMUX331への符号反転回路332a、332bの挿入位置を、それぞれ、第3番目から第1番目に、第2番目から第4番目に変更しても良い。ここに、図5は、本発明によるパルス圧縮レーダ用データ再生装置のIQ分離処理回路の図1とは異なる処理例を示したブロック構成図である。   Further, the digital IQ separation circuit 33 shown in the embodiment of FIG. 2 is changed in its configuration as shown in the digital IQ separation circuit 33b of FIG. 5, and the insertion positions of the sign inversion circuits 332a and 332b into the DMUX 331 are changed. They may be changed from the third to the first and from the second to the fourth, respectively. FIG. 5 is a block diagram showing a processing example different from that in FIG. 1 of the IQ separation processing circuit of the data compression apparatus for pulse compression radar according to the present invention.

図5のデジタルIQ分離回路33bの場合、図2のデジタルIQ分離回路33でのIQ分離信号33Aとは符号反転の順番が入れ替わり、I信号ではs0、−s2、s4、−s6、s8、…から−s0、s2、−s4、s6、−s8、…と入れ替わり、Q信号では−s1、s3、−s5、s7、−s9、…からs1、−s3、s5、−s7、s9、…と入れ替わることになるので、元の信号の代わりに、虚像信号の方を信号として扱っても同じである。なお、この場合、周波数特性が反転するため、後段の相関処理ブロック43における参照関数は、図1に示す参照波43Bとは異なり、元の信号と逆特性を有する信号帯域の成分ではなく、元の信号と同じ周波数特性を有するように変更する必要がある。   In the case of the digital IQ separation circuit 33b in FIG. 5, the order of sign inversion is changed from that of the IQ separation signal 33A in the digital IQ separation circuit 33 in FIG. 2, and s0, -s2, s4, -s6, s8,. To -s0, s2, -s4, s6, -s8, ..., and for the Q signal, -s1, s3, -s5, s7, -s9, ... to s1, -s3, s5, -s7, s9, ... Since they are interchanged, it is the same even if the virtual image signal is treated as a signal instead of the original signal. In this case, since the frequency characteristics are inverted, the reference function in the correlation processing block 43 in the subsequent stage is different from the reference wave 43B shown in FIG. It is necessary to change so as to have the same frequency characteristic as that of the signal.

また、図1の実施例では、受信機2の出力信号は、fcを中心周波数としているが、A/D変換器32におけるサンプリングによる折返しを考慮して、(fc+4fc×整数倍)に設定しても基本的には同じである。また、虚像信号の方を信号として扱う場合には、2fcだけずらして、(fc+2fc)だけでなく、(fc+2fc+4fc×整数倍)に中心周波数を設定しても基本的に同じである。   In the embodiment of FIG. 1, the output signal of the receiver 2 has fc as the center frequency, but is set to (fc + 4fc × integer multiple) in consideration of aliasing due to sampling in the A / D converter 32. Is basically the same. When the virtual image signal is handled as a signal, it is basically the same if the center frequency is set to (fc + 2fc + 4fc × integer multiple) instead of (fc + 2fc) by shifting by 2fc.

また、図1の実施例のパルス圧縮処理部4として、より高性能の分解能を得るためにルック分割処理等の付加の処理を更に追加しても同じである。また、パルス圧縮処理の後に合成開口処理等を追加して、合成開口レーダ装置として適用することも可能である。   Further, the pulse compression processing unit 4 of the embodiment of FIG. 1 is the same even if additional processing such as look division processing is further added in order to obtain higher performance resolution. It is also possible to add a synthetic aperture processing or the like after the pulse compression processing and apply it as a synthetic aperture radar device.

また、図1の実施例では、IQ分離処理回路33の後で間引きを実施しているが、出力されるデータが同じとなるようにすれば、両者の回路の順番を逆にしても同じである。また、IQ分離をデータ処理部3ではなく、パルス圧縮処理部4で実施しても同じである。   In the embodiment of FIG. 1, thinning is performed after the IQ separation processing circuit 33. However, if the output data is the same, the same is true even if the order of both circuits is reversed. is there. Further, the same is true if IQ separation is performed not by the data processing unit 3 but by the pulse compression processing unit 4.

繰り返して説明するが、本発明によるパルス圧縮レーダ用データ再生装置、パルス圧縮レーダ用データ再生方法、及び、パルス圧縮レーダ装置では、図1に例示したように、デジタルフィルタを使用しないデジタルIQ分離回路33を利用するので、デジタルIQ分離回路33から出力されるIQ分離信号33Aは虚像信号が残ったままとなっている。このIQ分離後のIQ分離信号33Aを信号の帯域幅に応じてそのまま間引き処理を行うと、サンプリングデータ34Aとして示したように、信号と虚像信号とが周波数軸上で互いに重なり合うことになる。このため、パルス圧縮処理の段階において、0詰め処理を行うことにより、0詰めデータ41Aとして示したように、信号と虚像信号とを周波数軸上で分離することが可能になる。しかる後、FFT処理後、周波数軸上で参照関数による相関処理を行うことで、マッチドフィルタにより虚像信号を取り除くと共に、信号成分のみのパルス圧縮を行うことができる。   As will be described repeatedly, in the pulse compression radar data reproduction apparatus, the pulse compression radar data reproduction method, and the pulse compression radar apparatus according to the present invention, as illustrated in FIG. 1, a digital IQ separation circuit that does not use a digital filter. 33 is used, the virtual image signal remains in the IQ separation signal 33A output from the digital IQ separation circuit 33. If the IQ separation signal 33A after the IQ separation is directly subjected to the thinning process according to the signal bandwidth, the signal and the virtual image signal overlap each other on the frequency axis as shown as sampling data 34A. For this reason, by performing zero padding processing at the stage of pulse compression processing, it becomes possible to separate the signal and the virtual image signal on the frequency axis as shown as zero padding data 41A. Thereafter, after FFT processing, correlation processing using a reference function on the frequency axis is performed, whereby the virtual image signal can be removed by the matched filter and pulse compression of only the signal component can be performed.

以上、本発明の好適実施例の構成を説明した。しかし、斯かる実施例は、本発明の単なる例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではないことに留意されたい。本発明の要旨を逸脱することなく、特定用途に応じて種々の変形変更が可能であること、当業者には容易に理解できよう。   The configuration of the preferred embodiment of the present invention has been described above. However, it should be noted that such examples are merely illustrative of the invention and do not limit the invention in any way. Those skilled in the art will readily understand that various modifications and changes can be made according to a specific application without departing from the gist of the present invention.

本発明によるパルス圧縮レーダ用データ再生装置の概略構成の一例を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows an example of schematic structure of the data reproduction apparatus for pulse compression radar by this invention. 図1に示すパルス圧縮レーダ用データ再生装置のデジタルIQ分離回路の内部構成の一例を示すブロック構成図である。FIG. 2 is a block configuration diagram illustrating an example of an internal configuration of a digital IQ separation circuit of the pulse compression radar data reproduction device illustrated in FIG. 1. 図1に示すパルス圧縮レーダ用データ再生装置の間引き処理回路の間引き処理と0詰め処理回路の0詰め処理の一例を示す模式図である。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a thinning process circuit of the pulse compression radar data reproduction device illustrated in FIG. 1 and a zero padding process of a zero padding process circuit. 図1に示すパルス圧縮レーダ用データ再生装置の間引き処理回路の間引き処理と0詰め処理回路の0詰め処理の図3とは異なる表現例を示した模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram illustrating an expression example different from FIG. 3 of the thinning-out processing circuit of the pulse compression radar data reproducing device illustrated in FIG. 1 and the zero-packing processing of the zero-packing processing circuit. 本発明によるパルス圧縮レーダ用データ再生装置のIQ分離処理回路の図1とは異なる処理例を示したブロック構成図である。It is the block block diagram which showed the process example different from FIG. 1 of the IQ isolation | separation processing circuit of the data reproduction apparatus for pulse compression radar by this invention. 一般的なパルス圧縮レーダ用データ再生装置の基本的な動作原理を説明するためのパルス波形図である。It is a pulse waveform diagram for demonstrating the basic operation | movement principle of the data reproduction apparatus for general pulse compression radars. 従来のIQ方式によるパルス圧縮レーダ用データ再生装置の構成を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the structure of the data reproduction apparatus for pulse compression radars by the conventional IQ system. 従来のリアル方式によるパルス圧縮レーダ用データ再生装置の構成を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the structure of the data reproduction apparatus for pulse compression radars by the conventional real system. 従来のリアル方式のパルス圧縮レーダ用データ再生装置における現実的な構成を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the realistic structure in the conventional data reproduction apparatus for pulse compression radars of a real system. 図9に示すパルス圧縮レーダ用データ再生装置のデジタルIQ分離回路の内部構成を示すブロック構成図である。It is a block block diagram which shows the internal structure of the digital IQ separation circuit of the data reproduction apparatus for pulse compression radar shown in FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 アンテナ
10 パルス圧縮レーダ用データ再生装置
2 受信機
21 周波数変換回路
3 データ処理部
31 フィルタ
31A フィルタリング信号
32 A/D変換器
32A サンプル信号
33 デジタルIQ分離回路
331 DMUX
332a、332b 符号反転回路
333a、333b MUX
33A IQ分離信号
33a、33b デジタルIQ分離回路
34 間引き処理回路
34A サンプリングデータ
34a 間引き処理回路
4 パルス圧縮処理部
41 0詰め処理ブロック
41A 0詰めデータ
41a 0詰め処理ブロック
42 FFTブロック
43 相関処理ブロック
431 乗算器
432 参照関数ブロック
43A 相関処理データ
43B 参照波
44 逆FFTブロック
44A パルス圧縮結果
51 アンテナ
52 受信機
521 周波数変換回路
53 IQ分離回路
531 移相器
532a、532b 検波器
533a、533b フィルタ
54a、54b A/D変換器
61 アンテナ
62 受信機
621 周波数変換回路
63 フィルタ
64 A/D変換器
65 デジタルIQ分離回路
651 デマルチプレクサ(DMUX)
652a、652b 符号反転回路
653a、653b マルチプレクサ(MUX)
654a、654b デジタルフィルタ
66 間引き処理回路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Antenna 10 Data reproduction | regeneration apparatus for pulse compression radar 2 Receiver 21 Frequency conversion circuit 3 Data processing part 31 Filter 31A Filtering signal 32 A / D converter 32A Sample signal 33 Digital IQ separation circuit 331 DMUX
332a, 332b Sign inversion circuit 333a, 333b MUX
33A IQ separation signals 33a, 33b Digital IQ separation circuit 34 Thinning processing circuit 34A Sampling data 34a Thinning processing circuit 4 Pulse compression processing unit 41 0 padding processing block 41A 0 padding data 41a 0 padding processing block 42 FFT block 43 Correlation processing block 431 Multiplication 432 Reference function block 43A Correlation processing data 43B Reference wave 44 Inverse FFT block 44A Pulse compression result 51 Antenna 52 Receiver 521 Frequency conversion circuit 53 IQ separation circuit 531 Phase shifters 532a and 532b Detectors 533a and 533b Filters 54a and 54b A / D converter 61 Antenna 62 Receiver 621 Frequency conversion circuit 63 Filter 64 A / D converter 65 Digital IQ separation circuit 651 Demultiplexer (DMUX)
652a, 652b Sign inversion circuit 653a, 653b Multiplexer (MUX)
654a, 654b digital filter 66 thinning processing circuit

Claims (16)

受信したパルス圧縮されたレーダ送信信号を示すレーダ受信信号をダウンコンバートして中心周波数に周波数変換し、当該周波数変換されたレーダ受信信号に対してフィルタリングして中心周波数を中心とした帯域幅の信号に制限し、当該フィルタリングされた信号の周波数に対して、前記中心周波数の4倍のA/D変換速度でA/D変換を行った後で、I信号とQ信号とに分離するリアル方式のパルス圧縮レーダ用データ再生装置において、
Q分離処理後に、n<fs/B(但し、間引き率n、前記帯域幅をB、前記A/D変換速度をfsとする)を満たすように、前記IQ分離処理された信号に対して間引き処理を施す間引き処理部を少なくとも含むデータ処理部、及び間引いたデータ部分に対してデータ無しを意味する0詰め処理を施す0詰め処理部と、0詰め処理が施されたデータをFFT(Fast Fourier Transform)処理して周波数軸上のデータに変換した結果に対して、参照関数を用いた相関処理により虚像信号を除去した信号成分のパルス圧縮を行う相関処理部と、を少なくとも含むパルス圧縮処理部を含んで構成することを特徴とするパルス圧縮レーダ用データ再生装置。
Down-converts the received radar signal indicating the pulse-compressed radar transmission signal, converts the frequency to the center frequency, and filters the received frequency-converted radar reception signal to obtain a bandwidth signal centered on the center frequency. And the frequency of the filtered signal is A / D converted at an A / D conversion speed four times the center frequency, and then separated into an I signal and a Q signal. In the data recovery device for pulse compression radar,
After I Q separation, n <fs / B (where thinning rate n, the bandwidth B, and the A / D conversion speed and fs) so as to satisfy the, to the IQ separation processing signals A data processing unit including at least a thinning-out processing unit that performs a thinning-out processing, a zero-packing processing unit that performs zero-padding processing that indicates no data for the thinned-out data portion, and data that has been subjected to zero-padding processing is represented by FFT (Fast A pulse compression process including at least a correlation processing unit that performs pulse compression of a signal component obtained by removing a virtual image signal by a correlation process using a reference function with respect to a result obtained by performing a Fourier transform process and converting the data into a frequency axis data A data compression apparatus for pulse compression radar, characterized by comprising a unit.
前記0詰め処理部は、間引き処理を施したI信号とQ信号との出力順を交互に、時間的にずらすことにより空いたデータ部分に対してもデータ無しを意味する0詰め処理を施すことを特徴とする請求項1に記載のパルス圧縮レーダ用データ再生装置。 The zero padding processing unit performs zero padding processing that means that there is no data even for the empty data portion by alternately shifting the output order of the I signal and Q signal subjected to the thinning processing in time. The data reproduction apparatus for pulse compression radar according to claim 1. Q分離処理において、A/D変換後のサンプルデータを、プラス、マイナスの符号とマイナス、プラスの符号とをそれぞれ順番に反転させながら、I信号とQ信号とに分離する処理を、前記A/D変換速度を定める前記中心周波数の倍率に基づいて繰り返すことを特徴とする請求項1または2に記載のパルス圧縮レーダ用データ再生装置。 In I Q separation process, the sample data after A / D conversion, plus, minus and minus, while reversing the plus sign and the each in turn, the process of separating the I and Q signals, the A 3. The data compression apparatus for pulse compression radar according to claim 1, wherein the repetition is performed based on a magnification of the center frequency that determines a / D conversion speed . 前記相関処理部において用いられる前記参照関数が、信号成分とは逆の周波数特性を有する成分からなっていることを特徴とする請求項3に記載のパルス圧縮レーダ用データ再生装置。   4. The data compression apparatus for pulse compression radar according to claim 3, wherein the reference function used in the correlation processing unit is composed of a component having a frequency characteristic opposite to a signal component. Q分離処理において、A/D変換後のサンプルデータを、マイナス、プラスの符号とプラス、マイナスの符号とをそれぞれ順番に反転させながら、I信号とQ信号とに分離する処理を、前記A/D変換速度を定める前記中心周波数の倍率に基づいて繰り返すことを特徴とする請求項1または2に記載のパルス圧縮レーダ用データ再生装置。 In I Q separation process, the sample data after A / D conversion, negative, positive sign and the plus, while reversing the minus sign and the each in turn, the process of separating the I and Q signals, the A 3. The data compression apparatus for pulse compression radar according to claim 1, wherein the repetition is performed based on a magnification of the center frequency that determines a / D conversion speed . 前記相関処理部において用いられる前記参照関数が、信号成分と同じ周波数特性を有する成分からなっていることを特徴とする請求項5に記載のパルス圧縮レーダ用データ再生装置。   6. The data compression apparatus for pulse compression radar according to claim 5, wherein the reference function used in the correlation processing unit is composed of a component having the same frequency characteristic as a signal component. 周波数変調したパルス信号を目標に向けて送信する送信部と、そのレーダ受信信号にパルス圧縮処理を施すことにより受信処理を行う受信部と、を有するパルス圧縮レーダ装置において、
前記受信部、請求項1乃至のいずれかに記載のパルス圧縮レーダ用データ再生装置を備えることを特徴とするパルス圧縮レーダ装置。
In a pulse compression radar apparatus having a transmission unit that transmits a frequency-modulated pulse signal toward a target, and a reception unit that performs reception processing by applying pulse compression processing to the radar reception signal,
The receiving unit, pulse compression radar apparatus comprising: a pulse compression radar data reproducing apparatus according to any one of claims 1 to 6.
前記受信部は、請求項1乃至6のいずれかに記載のデータ処理部を有する第1の受信部と、請求項1乃至6のいずれかに記載のパルス圧縮処理部を有する第2の受信部と、を備え、
前記第1の受信部は、間引いたデータをパルス圧縮処理用サンプリングデータとして、前記第2の受信部に送信することを特徴とする請求項7に記載のパルス圧縮レーダ装置。
The first receiving unit having the data processing unit according to any one of claims 1 to 6, and the second receiving unit having the pulse compression processing unit according to any one of claims 1 to 6. And comprising
8. The pulse compression radar apparatus according to claim 7 , wherein the first reception unit transmits the thinned data as sampling data for pulse compression processing to the second reception unit .
前記間引いたデータを、他のパルス圧縮レーダ装置の第1の受信部から受信することを特徴とする請求項8に記載のパルス圧縮レーダ装置。 9. The pulse compression radar apparatus according to claim 8, wherein the thinned data is received from a first reception unit of another pulse compression radar apparatus. 受信したパルス圧縮されたレーダ送信信号を示すレーダ受信信号をダウンコンバートして中心周波数に周波数変換し、当該周波数変換されたレーダ受信信号に対してフィルタリングして中心周波数を中心とした帯域幅の信号に制限し、当該フィルタリングされた信号の周波数に対して、前記中心周波数の4倍のA/D変換速度でA/D変換を行った後で、I信号とQ信号とに分離するリアル方式のパルス圧縮レーダ用データ再生方法において、
Q分離処理後に、n<fs/B(但し、間引き率n、前記帯域幅をB、前記A/D変換速度をfsとする)を満たすように、前記IQ分離処理された信号に対して間引き処理を施す工程と、
間引いたデータ部分に対してデータ無しを意味する0詰め処理を施す工程と、
0詰め処理が施されたデータをFFT(Fast Fourier Transform)処理して周波数軸上のデータに変換した結果に対して、参照関数を用いた相関処理により虚像信号を除去した信号成分のパルス圧縮を行う工程と、
を備えることを特徴とするパルス圧縮レーダ用データ再生方法。
Down-converts the received radar signal indicating the pulse-compressed radar transmission signal, converts the frequency to the center frequency, and filters the received frequency-converted radar reception signal to obtain a bandwidth signal centered on the center frequency. And the frequency of the filtered signal is A / D converted at an A / D conversion speed four times the center frequency, and then separated into an I signal and a Q signal. In the data recovery method for pulse compression radar,
After I Q separation, n <fs / B (where thinning rate n, the bandwidth B, and the A / D conversion speed and fs) so as to satisfy the, to the IQ separation processing signals A process of thinning ,
And facilities to process the zero-filled process which means that there is no data to thinned data portion,
For the result of FFT (Fast Fourier Transform) processing and zero-padded data conversion to frequency axis data, pulse compression of the signal component from which the virtual image signal is removed by correlation processing using a reference function A process of performing ;
A data reproduction method for pulse compression radar, comprising:
前記0詰め処理を施す工程において、間引き処理を施したI信号とQ信号との出力順を交互に、時間的にずらすことにより空いたデータ部分に対してもデータ無しを意味する0詰め処理を施すことを特徴とする請求項10に記載のパルス圧縮レーダ用データ再生方法。 In the step of performing the zero padding process, a zero padding process that means that there is no data for the empty data portion by alternately shifting the output order of the I signal and Q signal subjected to the thinning process in time. The data reproduction method for pulse compression radar according to claim 10, wherein the method is applied. Q分離処理を施す工程において、A/D変換後のサンプルデータを、プラス、マイナスの符号とマイナス、プラスの符号とをそれぞれ順番に反転させながら、I信号とQ信号とに分離する処理を、前記A/D変換速度を定める前記中心周波数の倍率に基づいて繰り返すことを特徴とする請求項10または11に記載のパルス圧縮レーダ用データ再生方法。 In the step of performing I Q separation process, the sample data after A / D conversion, plus, minus and minus, while reversing the plus sign and the each in turn, the process of separating the I and Q signals The data reproduction method for pulse compression radar according to claim 10, wherein the method is repeated based on a magnification of the center frequency that defines the A / D conversion speed . 前記相関処理において用いられる前記参照関数が、信号成分とは逆の周波数特性を有する成分からなっていることを特徴とする請求項12に記載のパルス圧縮レーダ用データ再生方法。   13. The data reproduction method for pulse compression radar according to claim 12, wherein the reference function used in the correlation processing is composed of a component having a frequency characteristic opposite to a signal component. Q分離処理を施す工程において、A/D変換後のサンプルデータを、マイナス、プラスの符号とプラス、マイナスの符号とをそれぞれ順番に反転させながら、I信号とQ信号とに分離する処理を、前記A/D変換速度を定める前記中心周波数の倍率に基づいて繰り返すことを特徴とする請求項10または11に記載のパルス圧縮レーダ用データ再生方法。 In the step of performing the IQ separation process , the sample data after A / D conversion is separated into the I signal and the Q signal while inverting the minus and plus signs and the plus and minus signs respectively. The data reproduction method for pulse compression radar according to claim 10, wherein the method is repeated based on a magnification of the center frequency that defines the A / D conversion speed . 前記相関処理部において用いられる前記参照関数が、信号成分と同じ周波数特性を有する成分からなっていることを特徴とする請求項14に記載のパルス圧縮レーダ用データ再生方法。   15. The data reproduction method for pulse compression radar according to claim 14, wherein the reference function used in the correlation processing unit includes a component having the same frequency characteristic as a signal component. 受信したパルス圧縮されたレーダ送信信号を示すレーダ受信信号をダウンコンバートして中心周波数に周波数変換し、当該周波数変換されたレーダ受信信号に対してフィルタリングして中心周波数を中心とした帯域幅の信号に制限し、当該フィルタリングされた信号の周波数に対して、前記中心周波数の4倍のA/D変換速度でA/D変換を行った後で、I信号とQ信号とに分離するリアル方式のパルス圧縮レーダ用データ再生方法を実行するプログラムにおいて、  Down-converts the received radar signal indicating the pulse-compressed radar transmission signal, converts the frequency to the center frequency, and filters the received frequency-converted radar reception signal to obtain a bandwidth signal centered on the center frequency. And the frequency of the filtered signal is A / D converted at an A / D conversion speed four times the center frequency, and then separated into an I signal and a Q signal. In the program for executing the data recovery method for pulse compression radar,
コンピュータに、  On the computer,
IQ分離処理後に、n<fs/B(但し、間引き率n、前記帯域幅をB、前記A/D変換速度をfsとする)を満たすように、前記IQ分離処理された信号に対して間引き処理を施す処理と、  After IQ separation processing, the signals subjected to the IQ separation processing are thinned so as to satisfy n <fs / B (where the thinning rate is n, the bandwidth is B, and the A / D conversion speed is fs). Processing to perform processing,
間引いたデータ部分に対してデータ無しを意味する0詰め処理を施す処理と、  A process of performing zero padding processing that means no data for the thinned data portion;
0詰め処理が施されたデータをFFT(Fast Fourier Transform)処理して周波数軸上のデータに変換した結果に対して、参照関数を用いた相関処理により虚像信号を除去した信号成分のパルス圧縮を行う処理と、  For the result of FFT (Fast Fourier Transform) processing and zero-padded data conversion to frequency axis data, pulse compression of the signal component from which the virtual image signal is removed by correlation processing using a reference function What to do,
を実行させることを特徴とするプログラム。A program characterized by having executed.
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