JP4812904B1

JP4812904B1 - レーダ試験装置

Info

Publication number: JP4812904B1
Application number: JP2011074405A
Authority: JP
Inventors: 宏和田中
Original assignee: 財団法人リモート・センシング技術センター
Priority date: 2011-03-30
Filing date: 2011-03-30
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2031-03-30
Also published as: JP2012208034A

Abstract

【課題】
飛翔体に搭載された合成開口レーダが撮像したレーダ画像の絶対校正等に用いられるレーダ試験装置を提供することを目的とする。
【解決手段】
飛翔体に搭載された合成開口レーダの校正に用いるレーダ試験装置であって、レーダ試験装置は、合成開口レーダとの間でパルス電波の送受信を行うアンテナ部と、アンテナ部で受信したパルス信号に対する処理を実行する処理部と、を備えており、アンテナ部で受信したパルス信号に、処理部における遅延時間に対応する時間進みを与えることで、処理部における遅延時間を相殺する、レーダ試験装置である。
【選択図】図１

Description

本発明は、航空機や人工衛星などの飛翔体に搭載された合成開口レーダが撮像したレーダ画像の絶対校正等に用いられるレーダ試験装置に関する。

合成開口レーダ（Synthetic Aperture Radar：SAR）のレーダ画像の絶対校正等にはレーダ試験装置が用いられている。図８に、人工衛星に搭載された合成開口レーダＲと地球表面Ｇに設置された従来のレーダ試験装置３００との関係を模式的に示す。なお、図８においてＳは人工衛星の進行方向である。

代表的なレーダ試験装置としては、図９に示すものが広く知られている。図９に示すレーダ試験装置３００は、人工衛星に搭載された合成開口レーダＲと地球表面Ｇに設置されたレーダ試験装置３００との間でパルス電波の送受信を行うものであり、送受信を行うアンテナ３０１ａ、３０１ｂと、受信パルス信号の増幅を行う増幅器３０２ａ、３０２ｂと、レーダ試験装置３００のレーダ断面積を設定する可変減衰器３０３とを具備している。

人工衛星に搭載された合成開口レーダＲからのパルス電波は、地球表面Ｇに設置されたレーダ試験装置３００内の受信用アンテナ３０１ａで受信されてから、増幅器３０２ａで所定レベルまで増幅される。増幅された受信パルス信号は、レーダ試験装置３００のレーダ断面積が所定の値に設定されるよう可変減衰器３０３の減衰量を調整する。その後、受信パルス信号は増幅器３０２ｂで所定レベルまで増幅された後、送信用アンテナ３０１ｂから合成開口レーダＲに向けてパルス電波が送信される。

また従来のレーダ試験装置の一例として、下記特許文献１に記載のレーダ試験装置がある。

特開２０００−１１１６４２号公報

上述の特許文献１や図９に示した従来のレーダ試験装置３００では、その内部処理に処理時間を要し、パルス電波の受信から送信までに、遅延時間Δｔが発生する。そしてレーダ試験装置３００の遅延時間Δｔの影響により、レーダ画像上に現れるレーダ試験装置３００の点像位置がレンジ方向（人工衛星の進行方向（アジマス方向）に直交する方向）にシフト（ずれ）してしまう。これを図１１に模式的に示す。図１１では、点Ｑがレーダ試験装置３００を設置した位置であるが、上述の遅延時間Δｔの影響により、レーダ試験装置３００の点像位置は点Ｐや点Ｐ’で示す位置にシフトして現れる。たとえばレーダ試験装置３００における遅延時間Δｔが１０ナノ秒程度とすると、１メートルから２メートル前後の位置のシフトが発生してしまう。

このような技術的課題に対して、レーダ試験装置３００の内部のデジタル処理で遅延時間を補正する解決方法が存在するが、回路として複雑になってしまう問題がある。

また、レーダ試験装置３００の点像がシフトして現れる位置は、図１０に示すように合成開口レーダＲの観測時のオフナディア角θ_ｏｆｆによって異なる。オフナディア角θ_ｏｆｆの場合の点像位置は点Ｐに現れるが、オフナディア角θ’_ｏｆｆの場合は点Ｐ’に現れる。

従来のレーダ試験装置３００ではレーダ試験装置３００が有する遅延時間Δｔが一定であっても、合成開口レーダＲのオフナディア角θ_ｏｆｆに依存してレーダ試験装置３００の点像位置がレンジ方向の異なる位置にシフトしてしまう。そのため、レーダ試験装置３００の点像を地上基準点（Ground Control Point：GCP）として使用する場合、幾何精度の低下が課題となり、レーダ試験装置３００の遅延時間対策が必要となる技術的課題もある。

そこで本発明者は上述の技術的課題に鑑み、等価的にレンジ方向への位置シフトを発生させないレーダ試験装置を発明した。

第１の発明は、飛翔体に搭載された合成開口レーダの校正に用い、地球表面に設置するレーダ試験装置であって、前記レーダ試験装置は、前記合成開口レーダとの間でパルス電波の送受信を行うアンテナ部と、前記アンテナ部で受信したパルス信号に対する処理を実行する処理部と、を備えており、前記アンテナ部を、前記処理部における遅延時間に対応する遅延距離に概略一致する距離だけ前記合成開口レーダに近づけた位置に設置する、レーダ試験装置である。

本発明のように構成することで、レーダ試験装置の内部処理による遅延時間に基づく位置シフトを防止することが可能となる。

上述の発明において、前記レーダ試験装置は、前記処理部における遅延時間に対応する遅延距離に概略一致する距離だけ前記合成開口レーダに近づけた位置に前記アンテナ部を設置した可動アームを備える、レーダ試験装置のように構成することができる。

遅延時間については、遅延時間に基づく遅延距離だけ、合成開口レーダにアンテナ部を近づければ良い。そこで上述の発明のように構成することで、レーダ試験装置の内部処理による遅延時間に基づく位置シフトを防止することが可能となる。

上述の発明において、前記可動アームは、地球表面側の一端における軸を中心として回転可能であって、法線に対して、前記合成開口レーダのオフナディア角に基づいて算出された前記可動アームの傾き角で前記可動アームを傾ける、レーダ試験装置のように構成することが出来る。

レーダ試験装置のシフトする位置は、オフナディア角に依存する。そのため、地上基準点としてレーダ試験装置の位置を用いると精度が低下する。しかし、上述の発明のように構成することで、レーダ画像におけるレーダ試験装置の点像位置のシフトを防止できることから、精度の維持に繋がる。

上述の発明において、前記レーダ試験装置は、さらに、前記可動アームと一端で接続しており、前記接続点において回転可能であって、前記可動アームが傾けられた場合に前記可動アームを支持する補助アームを備える、レーダ試験装置のように構成することができる。

可動アームが傾けられると、回転の中心となる軸に負荷が発生し、軸の緩みなどが起こる可能性がある。そのため、上述の発明のように補助アームで支持することで、軸の緩みを防止できる。

上述の発明において、前記可動アームは、その周囲に電波吸収材を取り付けている、レーダ試験装置のように構成することができる。
また、前記ペデスタルは、その周囲に電波吸収材を取り付けている、レーダ試験装置のように構成することができる。

上述の発明において、前記可動アームは、電波吸収材を含む素材により構成されている、レーダ試験装置のように構成することができる。
また、前記ペデスタルは、電波吸収材を含む素材により構成されている、レーダ試験装置のように構成することができる。

可動アームやペデスタルのような支持機構を新たに備えることで、その部材自体の電波の反射の問題が発生する。これは精度の低下に繋がりかねない。そこで、上述の発明のように構成することで、かかる問題の発生を防止し、精度の維持を図ることが出来る。

上述の発明において、前記レーダ試験装置は、前記処理部における遅延時間に対応する、前記合成開口レーダのオフナディア角に基づいて算出される高さと概略一致する高さに前記アンテナ部を設置した、ペデスタルを備える、レーダ試験装置のように構成することができる。

遅延時間に基づく遅延距離を保つには、上述のようにアームのほか、本発明のようにペデスタルを用いることでも良い。この場合であっても同様の技術的効果を得ることが出来る。

上述の発明において、前記処理部は、前記アンテナ部で受信したパルス信号を増幅する増幅器と、レーダ断面積の設定を行う可変減衰器と、を備えるレーダ試験装置のように構成することができる。

処理部としては少なくとも上述のような機能を備えていることが好ましい。

上述の発明は、飛翔体に搭載された合成開口レーダの校正に用い、地球表面に設置するレーダ試験装置であって、前記レーダ試験装置は、前記合成開口レーダとの間でパルス電波の送受信を行うアンテナ部と、前記アンテナ部で受信したパルス信号に対する処理を実行する処理部をその内部に備える筐体と、前記筐体と一端で接続しており、他の一端が、前記レーダ試験装置を支持する架台と接続しているアームと、を備えており、前記アームは、前記処理部における遅延時間に基づく遅延距離に概略一致する長さを有する、レーダ試験装置のように構成することが出来る。

本発明のように構成することでも上述と同様の技術的効果を得ることが出来る。

上述の発明において、前記アームは、前記筐体と接続する一端または前記架台と接続する一端で軸止されており、前記軸を中心として回転可能な可動アームであって、法線に対して、前記合成開口レーダのオフナディア角に基づいて算出された前記可動アームの傾き角で前記可動アームを傾ける、レーダ試験装置のように構成することができる。

上述の発明において、飛翔体に搭載された合成開口レーダの校正に用い、地球表面に設置するレーダ試験装置であって、前記レーダ試験装置は、前記合成開口レーダとの間でパルス電波の送受信を行うアンテナ部と、前記アンテナ部で受信したパルス信号に対する処理を実行する処理部をその内部に備える筐体と、前記筐体と一端で接続しており、他の一端が、前記レーダ試験装置を支持する架台と接続しているペデスタルと、を備えており、前記ペデスタルは、前記処理部における遅延時間に対応する、前記合成開口レーダのオフナディア角に基づいて算出される高さと概略一致する高さに前記アンテナ部を設置する、レーダ試験装置のように構成することができる。

本発明によって、レーダ画像上でレンジ方向への位置のシフトが発生しないレーダ試験装置が可能となる。また、本発明のレーダ試験装置を、地上基準点としても使用可能となる。

本発明のレーダ試験装置の一例を示す図である。本発明のレーダ試験装置のＲＦ回路の機能も含めたレーダ試験装置の簡略構成図の一例である。可動アーム部を傾けた状態の一例を示す図である。本発明のレーダ試験装置で位置シフトが発生しないことの原理を説明する図である。本発明のレーダ試験装置によるレーダ画像上で、点像の位置シフトが発生しないことを示す図である。本発明のレーダ試験装置のほかの実施例の簡略外観図である。実施例２におけるレーダ試験装置の使用状態を模式的に示す図である。人工衛星に搭載された合成開口レーダと地球表面に設置された従来のレーダ試験装置との関係を模式的に示す図である。従来のレーダ試験装置の構成の一例を示す図である。従来のレーダ試験装置で位置シフトが発生することの原理を説明する図である。従来のレーダ試験装置によるレーダ画像上で、点像の位置のシフトが発生することを示す図である。合成開口レーダＲのオフナディア角θ_ｏｆｆと、可動アーム４１の傾き角との関係を模式的に示す図である。レーダ試験装置のレーダ画像上の位置をアジマス方向の任意の位置にシフトさせる、所定の速度で移動させるようにＲＦ回路を構成した場合の一例を示す図である。周波数オフセットを与える場合の従来のレーダ試験装置におけるＲＦ回路の一例を示す図である。レーダ試験装置のレーダ画像上の位置をアジマス方向の任意の位置にシフトさせた例を示す図である。レーダ試験装置をアジマス方向に疑似移動体化させた例を示す図である。

本発明のレーダ試験装置１は、従来のレーダ試験装置３００のように地球表面Ｇに設置されるのではなく、レーダ試験装置１の信号処理を行う処理部などの制御回路による遅延時間に対応した時間進みを与えるように構成される。この時間進みは、たとえば、遅延時間に対応する遅延距離に概略一致する位置に、レーダ試験装置１の処理部やアンテナ部３を設けることで構成する。

図１に本発明のレーダ試験装置１の構成の一例を模式的に示す。図１（ａ）はレーダ試験装置１の正面図であり、図１（ｂ）はレーダ試験装置１の側面図であり、図１（ｃ）はレーダ試験装置１の上面図である。本発明のレーダ試験装置１では、長さＬの可動アーム部（後述）を設けている。

本発明のレーダ試験装置１では、筐体２とアンテナ部３と可動アーム部４と架台５と補助アーム部６とを有している。

筐体２はレーダ試験装置１における信号処理を行う制御回路、好ましくはＲＦ回路２１をその内部に備えている。図２は筐体２の制御回路の機能を含めて、レーダ試験装置１の簡略構成図とともに模式的に示した図である。ＲＦ回路２１には、少なくとも増幅器２１１ａ、可変減衰器２１２、増幅器２１１ｂを備えているが、その目的に応じてほかの装置を備えていても良い。なお以下の説明では、ＲＦ回路２１の場合を説明するが、それ以外の回路であっても良い。

筐体２の上面にはアンテナ部３を備えている。アンテナ部３は、飛行機や人工衛星等の飛翔体に搭載された合成開口レーダＲとの間で電波の送受信を行う。アンテナ部３は、受信用アンテナ３ａ、送信用アンテナ３ｂを備えている。

なおアンテナ部３とＲＦ回路２１とは筐体２の内部において電気的に接続されている。受信用アンテナ３ａで受信したパルス電波は、ＲＦ回路２１の増幅器２１１ａで所定レベルまで受信パルス信号として増幅される。その後、ＲＦ回路２１の可変減衰器２１２では、レーダ試験装置１のレーダ断面積が所定の値に設定されるよう減衰量を調整する。そして増幅器２１１ｂで所定レベルまで増幅され、受信用パルス信号が送信用アンテナ３ｂから合成開口レーダＲに向けてパルス電波の形で送信される。

また筐体２はその底面において、地面に設置される架台５上の可動アーム部４と接合している。筐体２と可動アーム部４との接合方法は如何なるものであっても良く、螺着、溶着などさまざまな接合方法を採ることが出来る。

可動アーム部４は、筐体２およびアンテナ部３を支持する支持機構であって、可動アーム部４は、長さＬの可動アーム４１と軸４２とを有している。

可動アーム４１の上方の一端は筐体２と接合部４３で接続しており、他の一端は軸４２を介して架台５と接続している。可動アーム４１の筐体２と接続する端部は、接合部４３で固定される。

可動アーム４１の架台５と接合する端部は、軸４２で軸止され、軸４２を中心に可動アーム部４が回動可能となることが好ましい。これによって、図３に示すように、軸４２を中心として可動アーム部４が回動でき、結果としてアンテナ部３を任意の方向に傾けることが出来る。なお軸４２は、平面に対して１８０度回動可能な軸でも良いし、空間の任意の方向に回動可能な軸であっても良い。前者の軸４２の場合には可動アーム部４の一端に設けられた孔（図示せず）にピン（図示せず）を挿通し、固定することで、軸止することができる。後者の軸４２の場合には、可動アーム部４の一端を球とし、それを球面上の軸受けで受けることで軸止することができる。なお、可動アーム部４の支持機構として図１では支持棒の場合を示したが、ペデスタル７のようなほかの支持機構であっても良い。なお、ペデスタル７の場合は後述する。

可動アーム４１の素材は鉄やアルミなどの金属製であっても良いし、グラファイト製であっても良い。素材としてグラファイトを用いた場合には、電波の影響を減らすことが出来るので好適である。また可動アーム４１の周囲には電波吸収材を巻くことで電波の影響を減らしても良い。電波吸収材としては、たとえばゴムシート状のフェライトやカーボンなどがある。さらに、可動アーム４１自体をグラファイト製のように、導電性電波吸収材、磁性電波吸収材などで構成しても良い。

なお、上述の可動アーム４１は、軸４２を中心として回転可能になっているが、接合部４３の代わりに、軸止めしても良い。この場合、当該軸を中心に、筐体２が傾けられることが好ましい。

架台５は地面などに設置され、筐体２、アンテナ部３、可動アーム部４を支持する。架台５は基盤５１と脚５２とを備えている。脚５２はその高さが調整可能となっていてもよい。また脚５２は、基盤５１に複数備えられている。これによって、地面が水平でない場合に、脚５２の高さを調整することで、アンテナ部３を水平とすることが出来る。なお、脚５２の代わりに車輪を用いても良い。また、電波の影響を減らすため、架台５、とくに基盤５１を、可動アーム４１と同様に、導電性電波吸収材、磁性電波吸収材などで構成することができる。たとえばグラファイト製とすることができる。また、電波吸収材を貼り付けることで電波の影響を減らしても良い。

補助アーム部６は、上方の一端が可動アーム部４と接続しており、ほかの一端は地面と接することで、可動アーム部４を傾けた場合に、筐体部２、アンテナ部３、可動アーム部４を支持する。補助アーム部６は、補助アーム６４と軸６１と軸６３とストッパー６２とを備えている。補助アーム６４は、その長さが伸縮自在であると良い。可動アーム部４が傾けられた場合に補助アーム６４の長さを調整するためである。補助アーム部６の補助アーム６４と、可動アーム４１との接続は、軸６１によって軸止される。これによって、補助アーム部６は軸６１を中心に回動可能となる。また、補助アーム６４のほかの一端にはストッパー６２が設けられており、ストッパー６２と補助アーム６４とは軸６３によって軸止される。軸６３は、補助アーム部６が傾けられた場合、ストッパー６２が地面に密着するように、ストッパー６２と補助アーム６４との角度を調整する。可動アーム部４が傾けられた場合の補助アーム部６を示すのが図３である。

次に、本発明のレーダ試験装置１で、点像の位置シフトが起こらないことを説明するが、それに先立ち、従来のレーダ試験装置３００で、点像の位置シフトが起こる原理を説明する。

図１０に示すように、従来のレーダ試験装置３００は、地球表面Ｇ付近に設置されている。レーダ試験装置３００では、その内部のＲＦ回路２１などの制御回路の処理により、遅延時間Δｔが発生する。そのため、図１０に示すように、内部の遅延時間Δｔによる遅延距離が発生するので、本来、レーダ試験装置３００の点像位置はＱとならなければいけないにもかかわらず、Ｐ（オフナディア角θ_ｏｆｆの場合）、Ｐ’（オフナディア角θ’_ｏｆｆの場合）に位置がシフトしてしまう。従って、従来のレーダ試験装置３００の設置位置である点Ｑと、シフトした点像位置ＰやＰ’とは図１１のような関係となってしまう。つまり、本来の点像位置Ｑとシフトした位置ＰやＰ’とは一致しない。

図４は本発明のレーダ試験装置１で点像の位置シフトが起こらない原理を説明する図である。図４に示すように、本発明のレーダ試験装置１の場合であってもＲＦ回路２１の処理により遅延時間Δｔが発生するのは変わらない。しかし、従来のレーダ試験装置３００とは異なり、レーダ試験装置１、とくにアンテナ部３は、所定の長さＬを有している可動アーム部４および筐体２の上に設置されている。すなわち、レーダ試験装置１のアンテナ部３は、地球表面Ｇ付近に設置される従来のレーダ試験装置３００のアンテナ３０１よりも、合成開口レーダＲ側に近づいて設置される。そのため、アンテナ部３を、可動アーム部４および筐体２上に設置しない従来のレーダ試験装置３００の場合と比較して時間進みΔｔを得ることが出来る。このように、レーダ試験装置１のアンテナ部３は所定の長さＬを有する可動アーム部４上に設置することによって、レーダ試験装置１が有する時間遅れΔｔを、レーダ試験装置１の設置位置による時間進みΔｔで相殺できることとなる。図５は、本発明のレーダ試験装置１によるレーダ画像における点像位置を示す図である。図５における点Ｑはレーダ試験装置１の設置位置であり、点Ｐはレーダ試験装置１の点像位置であって、点Ｑと点Ｐは一致する。

以上のような理由から、可動アーム部４における可動アーム４１の長さＬは、遅延時間Δｔに基づく遅延距離に対応する長さである必要がある。つまり、可動アーム４１の長さＬは、以下の数１で表される。なお、本実施例では長さＬとして、可動アーム４１の長さとしたが、架台５からの長さ、筐体２やアンテナ部３の厚み、ＲＦ回路２１の位置などを考慮した長さとしても良く、下記の数式で表されるＬと厳密に一致していなくても良い。つまり、概略一致する程度でも良い。

レーダ試験装置１の遅延時間をΔｔ、可動アーム４１の長さＬ、ｃを光速（＝３×１０^８メートル／秒）とすると、長さＬは、概略、
（数１）

で表される。

レーダ試験装置１の遅延時間Δｔを設計段階で予測し、その値を用いることも出来るが、レーダ試験装置１のＲＦ回路２１、アンテナ部３などを製作した後、実際にそれらを用いて遅延時間Δｔを計測し、実測の遅延時間Δｔに基づいて、長さＬの可動アーム４１を製作することで、より精度を高めることが可能となる。

また、合成開口レーダＲのオフナディア角θ_ｏｆｆによってレーダ試験装置１の指向方向は変わる。しかし、その指向方向は可動アーム部４の設定角度をオフナディア角θ_ｏｆｆに応じて所定の角度に変化させれば、たとえオフナディア角がθ_ｏｆｆからθ’_ｏｆｆに変化してもレーダ試験装置１の点像位置Ｐはシフトしないことになる。そこで合成開口レーダＲのオフナディア角θ_ｏｆｆに基づく、可動アーム４１の傾き角は、以下の数２により示される。

図１２に合成開口レーダＲのオフナディア角θ_ｏｆｆと、可動アーム４１の傾き角との関係を模式的に示す。合成開口レーダＲを搭載した飛翔体の高度をＨ、地球の半径をＲ_０、合成開口レーダＲのオフナディア角をθ_ｏｆｆ、可動アーム４１の法線方向からの傾き角をθ_ｉとした場合、合成開口レーダＲのオフナディア角θ_ｏｆｆと、可動アーム４１の傾き角θ_ｉとの関係は、
（数２）

で表される。ここで、飛翔体の高度Ｈ、地球半径Ｒ_０およびオフナディア角θ_ｏｆｆは既知の値であるから、オフナディア角θ_ｏｆｆが与えられれば、可動アーム４１の傾き角θ_ｉは数２により算出できる。たとえば飛翔体の高度Ｈ＝５００キロメートル、オフナディア角θ_ｏｆｆを３０度とした場合、可動アーム４１の法線方向からの傾き角θ_ｉは数２により３２．６度となる。

以上のように、レーダ試験装置１の長さＬの可動アーム４１を、数２で算出される法線方向からの傾き角θ_ｉで傾けることで、レーダ試験装置１の設置位置Ｑと点像位置Ｐとを一致させることが出来る。

上述のように、筐体２、アンテナ部３、可動アーム４１の傾きは手動で行っても良いが、コンピュータで傾きを制御する傾き制御部（図示せず）によって実現しても良い。傾き制御部は、傾き制御を行う箇所（上述の軸４２など）に取り付け、上述の数２や数３により傾き角θ_ｉを算出し、モータや歯車を公知の方法で組み合わせることで、傾きを自動的に制御することが出来る。

さらに、ＧＰＳ受信機を用いてレーダ試験装置１が設置された可動アーム部４の架台５の設置位置の緯度および経度を計測しておけば、レーダ画像上の点像Ｐと緯度および経度との対応関係を関連付けることが出来る。そのため、本発明のレーダ試験装置１を用いることによって合成開口レーダ用の地上基準点を取得することができる。

なお、レーダ試験装置１内の送信用アンテナ３ｂの位置が合成開口レーダＲのアジマス方向（人工衛星の進行方向Ｓの方向）にオフセットして設置されている場合、オフセットを考慮して可動アーム部４の架台５の緯度・経度の計測を行う。

上述のレーダ試験装置１では可動アーム部４の長さＬを利用して所定の時間進みΔｔを得ていたが、図６に示すように、レーダ試験装置１の支持機構としてペデスタル７を用いることによって同等の機能を実現しても良い。図６（ａ）はペデスタル７を用いた場合のレーダ試験装置の正面図、図６（ｂ）はペデスタル７を用いた場合のレーダ試験装置１の上面図、図６（ｃ）はペデスタル７を用いた場合のレーダ試験装置１の側面図である。また、図７に、ペデスタル７を用いた場合のレーダ試験装置１の使用状態を模式的に示す。

本実施例におけるレーダ試験装置１は、筐体２とアンテナ部３とペデスタル７と架台５とを有している。筐体２の内部には、実施例１と同様に、制御回路、好ましくはＲＦ回路２１が備えられており、アンテナ部３と電気的に接続している。

筐体２の上面にはアンテナ部３が設けられている。なお、実施例１では平面アレータイプのアンテナを示したが、実施例２ではホーンタイプのアンテナを示している。アンテナ方式は、レーダ試験装置１の周波数帯に依存して、適宜、使い分けることが出来る。そのため、実施例１および実施例２は、いずれのタイプのアンテナを用いることが出来る。また、周波数帯に応じて、ほかのタイプのアンテナを用いることも出来る。

筐体２を支持するために、地面に設置される架台５上のペデスタル７と筐体支持部２２が接合している。筐体支持部２２は、４つの側面のうち相対する１組の側面のみが形成された凹字形状であって、筐体支持部２２の内側に筐体２を、軸２３で軸止している。軸２３は、筐体２の側面と、筐体支持部２２の側面とを軸止する。そのため、軸２３を中心として、筐体２を任意の方向に傾けることが出来る。すなわち、アンテナ部３を合成開口レーダＲの方向に向けられる。

また、筐体支持部２２の側面に対向する筐体２の側面には、ボルトやナットなどの固定部材２４が取り付けられる。固定部材２４は、筐体支持部２２の軸２３を中心とした円弧上の溝２５上に取り付けられる。すなわち、筐体支持部２２に設けられた溝２５のいずれかの位置に、筐体支持部２２の上から溝２５を挿通して固定部材２４が筐体２に取り付けられることで、筐体２の傾き角度を、筐体支持部２２の溝２５の範囲に限定するとともに、筐体２が傾けられた状態を固定することが出来る。たとえば、固定部材２４としてボルトとナットを用いた場合は、筐体２の内側面からボルトを外側面に貫通させて取り付け、ボルトを筐体支持部２２の溝２５から突出させる。そして筐体支持部２２の外側面上からナットで当該ボルトの突出部分を締めることで筐体２を筐体支持部２２に固定する。

筐体支持部２２はその底面において、地面に設置される架台５上のペデスタル７と接合している。筐体支持部２２とペデスタル７との接合方法は如何なるものであっても良く、螺着、溶着などさまざまな接合方法を採ることが出来る。

ペデスタル７は、地面から筐体支持部２２までの高さｈがある。また、ガススプリングなどの高さ調整機構によって上下方向に高さ調整が可能な支持機構であっても良い。

まず、合成開口レーダ１のオフナディア角をθ_ｏｆｆとした場合、アンテナ部３の法線方向からの傾きθ_ｉは、上述の数２で表される。また、地球表面Ｇから軸２３までの高さＨ_ｐｅｄは、架台５を含むペデスタル７の高さｈとペデスタル７から軸２３までの高さΔｈとの和で概略表され、すなわち高さＨ_ｐｅｄは、数３で概略表される。
（数３）

なお、上述のΔｈは、筐体２の内部に設置されるＲＦ回路２１の回路実装に依存する。また、数３から明らかなように、高さＨ_ｐｅｄは、合成開口レーダ１のオフナディア角θ_ｏｆｆに依存して変化する。

レーダ試験装置１の遅延時間Δｔを設計段階で予測し、その値を用いることも出来るが、レーダ試験装置１のＲＦ回路２１、アンテナ部３などを製作した後、実際にそれらを用いて遅延時間Δｔを計測し、実測の遅延時間Δｔに基づいて、高さＨ_ｐｅｄを調整して製作することで、より精度を高めることが可能となる。

さらに、上述の各実施例におけるレーダ試験装置１のＲＦ回路２１では、もっとも単純な形態としたが、レーダ試験装置１の点像位置を任意のアジマス方向の位置にシフトさせたり、あるいは所定の速度で移動させるように構成することもできる。この場合のＲＦ回路２１の構成を図１３に示す。

図１３に本実施例のレーダ試験装置１の構成の一例を模式的に示す。本発明のレーダ試験装置１は、飛行機や人工衛星等の飛翔体に搭載された合成開口レーダ１との間で電波の送受信を行うアンテナ３と、受信信号の増幅を行う増幅器１０１と、受信信号の周波数変換を行うためのミキサ１０２と、種信号を生成する原信号発生器１０３（通常の高周波数信号を発生させる発振器を示す。例えば１０ＭＨｚ発振器などがある）と、ミキサ１０２へのローカル信号を与える局部発振器１０４と、原信号発生器１０３で発生した種信号に基づいてクロック信号を生成するクロック信号発生器１０５と、ローカル信号に周波数オフセットを与えるＤＤＳ（Direct Digital Synthesizer）１０６と、イメージ周波数を除去するフィルタ１０７と、レーダ断面積の設定を行う可変減衰器１０８と、ＤＤＳ１０６ならびに可変減衰器１０８の制御を行うコントローラ１０９と、コントローラ１０９への指令を与えるパソコン１１０（コンピュータ端末であればよい）とを具備している。

増幅器１０１、ミキサ１０２、原信号発生器１０３、局部発振器１０４、クロック信号発生器１０５、ＤＤＳ１０６、フィルタ１０７、可変減衰器１０８、コントローラ１０９は、上述のＲＦ回路２１として構成されることが好ましく、これらの各機能は、筐体２の内部に設置される。また筐体２の外部にあるパソコン１１０と有線または無線により通信が可能である。

飛行機や人工衛星等の飛翔体に搭載された合成開口レーダＲからの電波は、地球表面Ｇに設置されたレーダ試験装置１内の受信用アンテナ３ａで受信され、ＲＦ回路２１における増幅器１０１ａで所定レベルまで増幅された後、ミキサ１０２ａに入力される。原信号発生器１０３からの種信号（原信号発生器１０３は、レーダ試験装置１の電源がオンになった時点で連続した高周波数信号を発生させ、それを原信号として用いる）を用いて局部発振器１０４ａで生成されたローカル信号は、ミキサ１０２ａに入力され、増幅器１０１ａで増幅された受信信号と混合されて中間周波数ｆ_１にダウンコンバートされる。この受信信号は増幅器１０１ｂによって増幅されてからミキサ１０２ｂに入力される。

一方、原信号発生器１０３からの種信号に基づきクロック信号発生器１０５で生成されたクロック信号はＤＤＳ１０６に入力され、ＤＤＳ１０６で所定のオフセット周波数ｆ_０を有する信号を発生する。このオフセット周波数ｆ_０を有する信号は、局部発振器１０４ｂで周波数オフセットｆ_０を伴ったローカル信号としてミキサ１０２ｂに入力され、前記中間周波数ｆ_１の受信信号と混合されてアップコンバートされる。

例えば図１４に示すような従来のレーダ試験装置１０’では、移相器３０４により周波数オフセットを与えていたが、帯域内スプリアスの発生が否めなかった。そこで、本実施例のようにＤＤＳ１０６を用い、かつ中間周波数により周波数オフセットを行うことによって、帯域内スプリアスを防止することが可能となる。

上述のようにアップコンバートされた受信信号は、合成開口レーダＲからの受信信号に周波数オフセットｆ_０を伴った受信信号となる。周波数オフセットｆ_０を伴った受信信号は、フィルタ１０７に入力されて不要なイメージ周波数の成分が除去された後、増幅器１０１ｃで所定のレベルまで増幅される。そして、レーダ試験装置１のレーダ断面積が所定の値に設定されるよう可変減衰器１０８の減衰量の調整が行われた後、送信用アンテナ３ｂから合成開口レーダＲに向けて電波が送信される。

なお、レーダ試験装置１の周波数オフセット量並びに減衰量の制御は、コントローラ１０９によって行われるが、コントローラ１０９への制御指令はパソコン１１０から与えられる。

図１３におけるＲＦ回路２１を用いたレーダ試験装置１は、パソコン１１０からの指令に基づいて、コントローラ１０９からの制御信号でＤＤＳ１０６を動作させることにより、図１５に示すように、レーダ試験装置１が実際に設置された位置Ｑから位置Ｑ’に見かけ上のレーダ試験装置１の位置をアジマス方向にシフトできる。

また、図１３において、コントローラ１０９の制御によりＤＤＳ１０６で周波数オフセットｆ_０の値が時間と共に所定の割合で変化させることにより、図１６に示すように、レーダ試験装置１が設置された時刻ｔ_０の位置Ｑ_０から時刻ｔ_ｎ後の見かけ上の位置Ｑのアジマス方向に、レーダ試験装置１が所定の速度であたかも移動しているかのような疑似移動体として動作させることもできる。

以上のようなＲＦ回路２１を筐体２の内部に備えることによって、レーダ試験装置１自体が有する内部処理による遅延時間Δｔによる初期オフセットを取り除いた上で、レーダ試験装置１の位置を任意のアジマス方向の位置にシフトさせることが出来る。またレーダ試験装置１が所定の速度であたかもアジマス方向に移動しているかのような擬似移動体として動作させることも出来る。

本発明のレーダ試験装置によって、レーダ画像上でレンジ方向への位置のシフトが発生しないレーダ試験装置が可能となる。また、本発明のレーダ試験装置を、地上基準点としても使用可能となる。

Ｒ：合成開口レーダ
Ｇ：地球表面
１：レーダ試験装置
２：筐体
３：アンテナ部
３ａ：受信用アンテナ
３ｂ：送信用アンテナ
４：可動アーム部
５：架台
６：補助アーム部
７：ペデスタル
２１：ＲＦ回路
４１：可動アーム
４２：軸
４３：接合部
５１：基盤
５２：脚
６１：軸
６２：ストッパー
６３：軸
６４：補助アーム
１０１ａ〜１０１ｃ：増幅器
１０２ａ、１０２ｂ：ミキサ
１０３：原信号発生器
１０４ａ、１０４ｂ：局部発振器
１０５：クロック信号発生器
１０６：ＤＤＳ
１０７：フィルタ
１０８：可変減衰器
１０９：コントローラ
１１０：パソコン
２１１ａ、２１１ｂ：増幅器
２１２：可変減衰器
３００：従来のレーダ試験装置
３０１：アンテナ
３０２：増幅器
３０３：可変減衰器
３０４：移相器
３０５：移相器コントローラ

Claims

飛翔体に搭載された合成開口レーダの校正に用い、地球表面に設置するレーダ試験装置であって、
前記レーダ試験装置は、
前記合成開口レーダとの間でパルス電波の送受信を行うアンテナ部と、
前記アンテナ部で受信したパルス信号に対する処理を実行する処理部と、を備えており、
前記アンテナ部を、前記処理部における遅延時間に対応する遅延距離に概略一致する距離だけ前記合成開口レーダに近づけた位置に設置する、
ことを特徴とするレーダ試験装置。
前記レーダ試験装置は、
前記処理部における遅延時間に対応する遅延距離に概略一致する距離だけ前記合成開口レーダに近づけた位置に前記アンテナ部を設置した可動アームを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ試験装置。
前記可動アームは、
地球表面側の一端における軸を中心として回転可能であって、
法線に対して、前記合成開口レーダのオフナディア角に基づいて算出された前記可動アームの傾き角で前記可動アームを傾ける、
ことを特徴とする請求項２に記載のレーダ試験装置。
前記レーダ試験装置は、さらに、
前記可動アームと一端で接続しており、前記接続点において回転可能であって、前記可動アームが傾けられた場合に前記可動アームを支持する補助アームを備える、
ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載のレーダ試験装置。
前記可動アームは、その周囲に電波吸収材を取り付けている、
ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載のレーダ試験装置。
前記可動アームは、電波吸収材を含む素材により構成されている、
ことを特徴とする請求項２から請求項４のいずれかに記載のレーダ試験装置。
前記レーダ試験装置は、
前記処理部における遅延時間に対応する、前記合成開口レーダのオフナディア角に基づいて算出される高さと概略一致する高さに前記アンテナ部を設置した、ペデスタルを備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のレーダ試験装置。
前記ペデスタルは、その周囲に電波吸収材を取り付けている、
ことを特徴とする請求項７に記載のレーダ試験装置。
前記ペデスタルは、電波吸収材を含む素材により構成されている、
ことを特徴とする請求項７に記載のレーダ試験装置。
前記処理部は、
前記アンテナ部で受信したパルス信号を増幅する増幅器と、
レーダ断面積の設定を行う可変減衰器と、を備える
ことを特徴とする請求項１から請求項９のいずれかに記載のレーダ試験装置。
飛翔体に搭載された合成開口レーダの校正に用い、地球表面に設置するレーダ試験装置であって、
前記レーダ試験装置は、
前記合成開口レーダとの間でパルス電波の送受信を行うアンテナ部と、
前記アンテナ部で受信したパルス信号に対する処理を実行する処理部をその内部に備える筐体と、
前記筐体と一端で接続しており、他の一端が、前記レーダ試験装置を支持する架台と接続しているアームと、を備えており、
前記アームは、
前記処理部における遅延時間に基づく遅延距離に概略一致する長さを有する、
ことを特徴とするレーダ試験装置。
前記アームは、前記筐体と接続する一端または前記架台と接続する一端で軸止されており、前記軸を中心として回転可能な可動アームであって、
法線に対して、前記合成開口レーダのオフナディア角に基づいて算出された前記可動アームの傾き角で前記可動アームを傾ける、
ことを特徴とする請求項１１に記載のレーダ試験装置。
飛翔体に搭載された合成開口レーダの校正に用い、地球表面に設置するレーダ試験装置であって、
前記レーダ試験装置は、
前記合成開口レーダとの間でパルス電波の送受信を行うアンテナ部と、
前記アンテナ部で受信したパルス信号に対する処理を実行する処理部をその内部に備える筐体と、
前記筐体と一端で接続しており、他の一端が、前記レーダ試験装置を支持する架台と接続しているペデスタルと、を備えており、
前記ペデスタルは、
前記処理部における遅延時間に対応する、前記合成開口レーダのオフナディア角に基づいて算出される高さと概略一致する高さに前記アンテナ部を設置する、
ことを特徴とするレーダ試験装置。