JP4916352B2 - レーダ装置 - Google Patents

Description

この発明は、周期的に繰り返し与えられる各送信周期のそれぞれにおいて、送信波を送信するレーダ装置に関するものである。

レーダ装置として、周期的に繰り返される各送信周期のそれぞれにおいて、送信波を送信するレーダ装置が知られている。この種のレーダ装置は、目標に向けて前記送信波を繰り返し放射し、目標で反射された反射波を繰り返し受信することにより、目標までの距離の変化を認識し、また目標を追尾することができる。

下記特許文献には、目標までの距離が、送信波の揺らぎに依存して誤認されるのを防止するために、送信波を受けて受信部に受信トリガ信号を供給するレーダ装置が開示されている。

特開２００１−２０８８３２号公報

しかし、この種のレーダ装置では、送信出力部に励起波と変調波とが供給され、これらの励起波と変調波とが互いに重なった同期関係にあるときに、送信出力部が送信波を出力するように構成されるので、例えば励起波の揺らぎが変化し、励起波と変調波との同期関係が崩れると、送信波が低下し、充分な送信波を出力できない問題がある。

この発明は、このような問題を改善することのできるレーダ装置を提案するものである。

この発明によるレーダ装置は、励起トリガ信号に基づき励起波を発生する送信励起部、変調トリガ信号に基づき変調波を発生する送信変調部、および前記励起波と変調波を受けそれが重なった同期関係にあるときに送信波を出力する送信出力部を備え、周期的に繰り返される各送信周期のそれぞれにおいて、前記送信波を送信するレーダ装置であって、さらにマスタータイミング制御回路を備え、前記マスタータイミング制御回路は、励起トリガ信号に基づき励起波を発生する送信励起部、変調トリガ信号に基づき変調波を発生する送信変調部、および前記励起波と変調波を受けそれが重なった同期関係にあるときに送信波を出力する送信出力部を備え、周期的に繰り返される各送信周期のそれぞれにおいて、前記送信波を送信するレーダ装置であって、さらにマスタータイミング制御回路を備え、
前記励起トリガ信号と前記変調トリガ信号は、ほぼ同じパルス幅を有し、前記マスタータイミング制御回路は、クロック信号を発生するクロック信号発生回路と、前記クロック信号を受け、基準タイミングから所定の設定時間が経過したタイミングで前記変調トリガ信号を発生する変調トリガ回路と、前記クロック信号を受け、前記基準タイミングから調整時間が経過したタイミングで前記励起トリガ信号を発生する励起トリガ回路と、前記励起波または前記送信波を受け、前記励起波と同じタイミングで励起出力信号を発生する検波器と、前記クロック信号と前記励起出力信号を受け、ｎ番目（ｎは任意の正の整数）の送信周期について、前記基準タイミングと前記励起波との間の経過時間を演算する演算回路と、前記経過時間を受け、（ｎ＋１）番目の送信周期について、前記励起波と変調波が前記同期関係を保つように、前記ｎ番目の送信周期における前記経過時間に応じて、前記調整時間を調整する同期調整回路とを含むことを特徴とする。

この発明によるレーダ装置では、前記励起トリガ信号と前記変調トリガ信号は、ほぼ同じパルス幅を有し、マスタータイミング制御回路は、クロック信号を発生するクロック信号発生回路と、前記クロック信号を受け、基準タイミングから所定の設定時間が経過したタイミングで前記変調トリガ信号を発生する変調トリガ回路と、前記クロック信号を受け、前記基準タイミングから調整時間が経過したタイミングで前記励起トリガ信号を発生する励起トリガ回路と、励起波または送信波を受け、前記励起波と同じタイミングで励起出力信号を発生する検波器と、前記クロック信号と前記励起出力信号を受け、ｎ番目（ｎは任意の正の整数）の送信周期について、前記基準タイミングと前記励起波との間の経過時間を演算する演算回路と、前記経過時間を受け、（ｎ＋１）番目の送信周期について、前記励起波と変調波が同期関係を保つように、前記ｎ番目の送信周期における前記経過時間に応じて、前記調整時間を調整する同期調整回路とを含むので、例えばｎ番目の送信周期で励起波に揺らぎの変化が発生しても、（ｎ＋１）番目の送信周期では、励起波と変調波との同期関係を保つことができ、充分な送信波を出力することができる。

以下この発明のいくつかの実施の形態について、図面を参照して説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明によるレーダ装置の実施の形態１を示すブロック図である。この実施の形態１のレーダ装置は、ライダー装置とも呼ばれるレーザレーダ装置である。この実施の形態１のレーザレーダ装置は、図１に示すように、送信励起部１０と、送信変調部２０と、送信出力部３０と、送受切替部４０と、望遠鏡５０と、受信部６０と、さらにマスタータイミング制御回路７０を備えている。

図１に示すレーザレーダ装置は、時間間隔ｔの送信周期Ｔを繰り返し、この各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、望遠鏡５０から送信波Ｗｔを目標に向けて放射し、この送信波Ｗｔが目標で反射された受信波Ｗｒを望遠鏡５０で受信し、受信部６０で処理することにより、目標までの距離を算出し、また目標を追尾する機能を持つ。繰り返される送信周期Ｔのそれぞれの時間間隔ｔは、すべて同じとされる。

送信励起部１０は、光源部１１と、発振部１２と、Ｑスイッチ部１３を有するレーザ共振部であり、各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、励起波Ｗｐを発生する。励起波Ｗｐは、この実施の形態１ではレーザ光である。光源部１１は発振部１２に光結合され、またＱスイッチ部１３は発振部１２に光結合され、このＱスイッチ部１３から励起波Ｗｐを出力する。Ｑスイッチ部１３には、マスタータイミング制御回路７０から励起トリガ信号Ｓｐが供給される。この励起トリガ信号Ｓｐは、Ｑスイッチ部１３に対するトリガパルス信号であり、電気信号である。この励起トリガ信号Ｓｐも、各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、Ｑスイッチ部１３に供給される。

各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、光源部１１からの入力光により発振部１２が励起状態となっている状態で、Ｑスイッチ部１３に励起トリガ信号Ｓｐを与えると、発振部１２が共振状態となり、発振部１２が高出力のレーザ光を励起波Ｗｐとして発生し、この励起波ＷｐがＱスイッチ部１３を通じて出力される。発振部１２の共振状態は、励起トリガ信号Ｓｐの消滅に伴ない基底状態に戻り、励起波Ｗｐも消滅する。

励起波Ｗｐの具体例について説明する。実施の形態１では、送信周期Ｔは例えば４キロヘルツの繰り返し周波数を持つ。励起トリガ信号Ｓｐは、送信周期Ｔと同じ４キロヘルツの繰り返し周波数を持ち、各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、Ｑスイッチ部１３に供給される。励起トリガ信号Ｓｐのパルス幅は、各送信周期Ｔで一定とされ、この励起トリガ信号Ｓｐのパルス幅は１〜２マイクロ秒に設定される。励起波Ｗｐは、例えば１ミクロンの波長を有し、その周波数は３テラヘルツである。この励起波Ｗｐは、励起トリガ信号Ｓｐのパルス幅とほぼ等しいパルス幅の中で、１ミクロンの波長を持って、繰り返し発生される。

送信変調部２０は、光源部２１と、変調部２２と、増幅部２３を有し、各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、変調波Ｗｍを発生する。変調波Ｗｍも、この実施の形態１では、レーザ光である。光源部２１は変調部２２に光結合され、また変調部２２は増幅部２３に光結合され、この増幅部２３から変調波Ｗｍが出力される。変調部２２には、マスタータイミング制御回路７０から変調トリガ信号Ｓｍが供給される。この変調トリガ信号Ｓｍは、変調部２２に対するトリガパルス信号であり、電気信号である。この変調トリガ信号Ｓｍも、各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、変調部２２に供給される。

各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、変調トリガ信号Ｓｍを変調部２２に供給し、変調部２２を駆動する。光源部２１から出力されたレーザ光が、変調部２２において、変調トリガ信号Ｓｍに基づきパルス状に変調され、この変調部２２からのパルス状のレーザ光が増幅部２３で増幅され、変調波Ｗｍとして出力される。

変調波Ｗｍの具体例について説明する。変調トリガ信号Ｓｍは、送信周期Ｔと同じ４キロヘルツの繰り返し周波数で、各送信周期Ｔのそれぞれにおいて変調部２２に供給される。変調トリガ信号Ｓｍのパルス幅は、各送信周期Ｔで一定とされ、この変調トリガ信号Ｓｍのパルス幅は１〜２マイクロ秒に設定される。変調波Ｗｍは、例えば１．５ミクロンの波長を有し、その周波数は２テラヘルツである。この変調波Ｗｍは、変調トリガ信号Ｓｍのパルス幅とほぼ等しいパルス幅の中で、１．５ミクロンの波長を持って、繰り返し発生される。

各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、送信出力部３０は、送信励起部１０から励起波Ｗｐを受け、また送信変調部２０から変調波Ｗｍを受け、送信波Ｗｔを出力する。実施の形態１では、送信出力部３０はパラメトリック増幅器を用いて構成される。この送信出力部３０は、励起波Ｗｐと変調波Ｗｍとが同期関係、具体的には、励起波Ｗｐのパルス幅ＰＷｐと変調波Ｗｍとが、時間軸上で重なって入力されたときに、送信波Ｗｔを発生する。励起波Ｗｐと変調波Ｗｍとが、時間軸上で完全に重なれば、最大の送信波Ｗｔが出力される。励起波Ｗｐと変調波Ｗｍとが、時間軸上で部分的に重なれば、低下した送信波Ｗｔが発生する。もし、励起波Ｗｐと変調波Ｗｍとの同期関係がずれて、励起波Ｗｐと変調波Ｗｍとが、時間軸上で重ならないようになれば、送信波Ｗｔは出力されない。

送信波Ｗｔは、変調波Ｗｍを励起波Ｗｐで増幅した結果として、送信出力部３０から出力される。したがって、送信波Ｗｔの送信波長は、変調波Ｗｍの波長１．５ミクロンに等しく、これは光源部２１で発生したレーザ光の波長に等しい。

送受切替部４０は、送信入力端４１と、送受入出力端４２と、受信出力端４３を有する。送信入力端４１は送信出力部３０に光結合され、送受入出力端４２は望遠鏡５０に光結合され、また受信出力端４３は、受信部６０に光結合される。望遠鏡５０は、アンテナと同様に機能し、各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、送信出力部３０からの送信波Ｗｔを目標に向けて放射し、またこの送信波Ｗｔに基づく受信波Ｗｒを受信する。受信波Ｗｒは、送受切替部４０の送受入出力端４２と受信出力端４３を介して、受信部６０に供給される。受信部６０は、受信波Ｗｒを電気信号に変換した上で、受信信号処理を行ない、目標までの距離を算出し、また目標を追尾するための追尾信号を発生する。

マスタータイミング制御回路７０は、この発明によるレーダ装置における特徴的な回路である。このマスタータイミング制御回路７０は、ｎ番目（ｎは任意の正の整数）の送信周期Ｔｎについて、その基準タイミングｔ０と励起波Ｗｐとの間の経過時間ｔｔｎを演算し、また、（ｎ＋１）番目の送信周期Ｔ（ｎ＋１）について、励起波Ｗｐと変調波Ｗｍが、互いに完全に重なった所定の同期関係を保つように、前記ｎ番目の送信周期Ｔｎにおける経過時間ｔｔｎに応じて、励起トリガ信号Ｓｐの発生タイミングを調整する。

マスタータイミング制御回路７０は、検波器７１と、クロック信号発生回路７２と、変調トリガ信号Ｓｍを発生する変調トリガ回路７３と、励起トリガ信号Ｓｐを発生する励起トリガ回路７４と、演算回路７５と、同期調整回路７６を含む。検波器７１は、各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、送信励起部１０から出力される励起波Ｗｐを受け、この励起波Ｗｐを電気信号に変換し、励起出力信号Ｓｐｏを発生する。クロック信号発生回路７２は、所定周期のクロック信号Ｓｃを発生する。変調トリガ回路７３は、クロック信号発生回路７２からクロック信号Ｓｃを受け、各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、その基準タイミングｔ０から所定の設定時間ｔｓが経過したタイミングで、変調トリガ信号Ｓｍを発生する。設定時間ｔｓは、クロック信号Ｓｃに基づいて設定され、各送信周期Ｔで一定であり、送信周期Ｔｎ、Ｔ（ｎ＋１）でも一定である。このように変調トリガ信号Ｓｍが、各送信周期Ｔのそれぞれで、基準タイミングｔ０から一定の設定時間ｔｓの後に発生されることにより、各送信波Ｗｔの送信タイミングも、各送信周期Ｔで一定となり、受信波Ｗｒの受信処理を正確に行なうことができる。

演算回路７５は、検波器７１から励起出力信号Ｓｐｏを受け、クロック信号発生回路７２からクロック信号Ｓｃを受ける。この演算回路７５は、ｎ番目の送信周期Ｔｎについて、その基準タイミングｔ０から励起出力信号Ｓｐｏが発生するまでの経過時間ｔｔｎをクロック信号Ｓｃに基づいて演算し、この経過時間ｔｔｎを表わす経過時間信号Ｓｔｔを発生する。各送信周期Ｔは、送信周期Ｔｎ、Ｔ（ｎ＋１）でも、それぞれのエンドタイミングでは、クロック信号Ｓｃによりリセットされる。

同期調整回路７６は、演算回路７５から経過時間信号Ｓｔｔを受け、クロック信号発生回路７２からクロック信号Ｓｃを受け、また変調トリガ回路７３から変調トリガ信号Ｓｍを受ける。この同期調整回路７６は、（ｎ＋１）番目の送信周期Ｔ（ｎ＋１）について、励起波Ｗｐと変調波Ｗｍとが、互いに完全に重なった所定の同期間隔を保つように、その基準タイミングｔ０から励起トリガ信号Ｓｐを発生させるまでの調整時間ｔａ（ｎ＋１）を、送信周期Ｔｎにおける経過時間ｔｔｎに基づいて調整する。

図２は、実施の形態１の動作説明用波形図であり、２つの連続するｎ番目（ｎは任意の正の整数）の送信周期Ｔｎと、それに続く（ｎ＋１）番目の送信周期Ｔ（ｎ＋１）について、各部分の波形を示す。この図２に示す２つの送信周期Ｔｎ、Ｔ（ｎ＋１）は、各送信周期Ｔの中の任意の相連続する２つの送信周期に該当する。図２（ａ）は変調トリガ信号Ｓｍを、図２（ｂ）は変調波Ｗｍを、図２（ｃ）は励起トリガ信号Ｓｐを、図２（ｄ）はＱスイッチ部１３の動作波形を、図２（ｅ）は励起波Ｗｐを、図２（ｆ）は励起出力信号Ｓｐｏを、図２（ｇ）は受信波Ｗｒをそれぞれ示す。

図２において、各送信周期Ｔ、具体的には、送信周期Ｔｎと送信周期Ｔ（ｎ＋１）の各基準タイミングｔ０は、各送信周期Ｔのスタートタイミングである。前述の通り、各送信周期Ｔ、具体的には、送信周期Ｔｎ、Ｔ（ｎ＋１）の時間間隔ｔは、それぞれ互いに等しく、例えば２５０マイクロ秒とされる。変調トリガ信号Ｓｍは、図２（ａ）に示すように、送信周期Ｔｎ、Ｔ（ｎ＋１）の各基準タイミングｔ０から所定の設定時間ｔｓを経過したタイミングで、変調トリガ回路７３から変調部２２に供給される。設定時間ｔｓは、例えば１５マイクロ秒で、各送信周期Ｔについて一定とされ、送信周期Ｔｎ、Ｔ（ｎ＋１）でも一定とされる。変調波Ｗｍは、図２（ｂ）に示すように、各送信周期Ｔ、具体的には、送信周期Ｔｎ、Ｔ（ｎ＋１）のそれぞれにおいて、変調トリガ信号Ｓｍから所定の遅延時間ｔｍの後に、発生する。遅延時間ｔｍは、変調部２２および増幅部２３における遅れ時間であり、各送信周期Ｔ、具体的には送信周期Ｔｎ、Ｔ（ｎ＋１）のそれぞれで互いに等しい固定値である。

送信周期Ｔｎ、Ｔ（ｎ＋１）のそれぞれにおいて、基準タイミングｔ０から、トータル時間ｔ１＝ｔｓ＋ｔｍの経過後に、変調波Ｗｍが発生する。この変調波Ｗｍと励起波Ｗｐとが時間軸上で完全に重なれば、送信波Ｗｔは最も大きくなる。

励起トリガ信号Ｓｐは、図２（ｃ）に示すように、送信周期Ｔｎ、Ｔ（ｎ＋１）のそれぞれにおいて、その基準タイミングｔ０から調整時間ｔａｎ、ｔａ（ｎ＋１）の後に、Ｑスイッチ部１３に供給される。Ｑスイッチ部１３は、図２（ｄ）に示すように、送信周期Ｔｎ、Ｔ（ｎ＋１）において、励起トリガ信号ＳｐがＱスイッチ部１３に供給されてから所定の遅延時間ｔｑの後に、動作する。この遅延期間ｔｐは、各送信周期Ｔで一定であり、送信周期Ｔｎ、Ｔ（ｎ＋１）でも一定である。励起波Ｗｐは、図２（ｅ）に示すように、送信周期Ｔｎ、Ｔ（ｎ＋１）において、Ｑスイッチ部１３の動作から、さらに、揺らぎ時間ｔｂの後に発生する。この揺らぎ時間ｔｂは、送信励起部１０の発振の揺らぎであり、各送信周期Ｔで変動する値である。

励起波Ｗｐが変調波Ｗｍと時間軸上で重なる期間に、送信出力部３０から送信波Ｗｔが出力される。励起出力信号Ｓｐｏは、図２（ｆ）に示すように、励起波Ｗｐと同じタイミングで検波器７１から出力される。

演算回路７５は、送信周期Ｔｎ、Ｔ（ｎ＋１）のそれぞれについて、基準タイミングｔ０から励起出力信号Ｓｐｏが発生するまでの経過時間ｔｔｎ、ｔｔ（ｎ＋１）を、クロック信号Ｓｃに基づいて演算し、これらの経過時間ｔｔｎ、ｔｔ（ｎ＋１）を表わす経過時間信号Ｓｔｔを発生する。送信周期Ｔｎにおける経過時間ｔｔｎは、次の式（１）で表わすことができる。
ｔｔｎ＝ｔａｎ＋ｔｑ＋ｔｂ （１）

同期調整回路７６は、送信周期Ｔｎにおける経過時間ｔｔｎを表わす経過時間信号Ｓｔｔに基づき、次の（２）式で表わされる調整時間値Δｔを演算する。
Δｔ＝ｔｔｎ−ｔｓ−ｔｍ （２）
ｔｔｎは、演算回路７５から供給される経過時間信号Ｓｔｔによって与えられ、ｔｓは、変調トリガ回路７３から供給される変調トリガ信号Ｓｍによって与えられ、またｔｍは、固定値であり、同期調整回路７６内で記憶される。

この同期調整回路７６によって演算された調整時間値Δｔは、送信周期Ｔｎに続く次の送信周期Ｔ（ｎ＋１）において、励起トリガ信号Ｓｐの発生タイミングを調整する。具体的には、送信周期Ｔ（ｎ＋１）において、図２（ｃ）に示す調整時間ｔａ（ｎ＋１）、すなわち基準タイミングｔ０と励起トリガ信号Ｓｐとの間の調整時間ｔａ（ｎ＋１）が、次の（３）式にしたがって調整される。
ｔａ（ｎ＋１）＝ｔａｎ−Δｔ （３）

この同期調整回路７６による調整時間ｔａ（ｎ＋１）の調整に基づき、送信周期Ｔ（ｎ＋１）では、図２（ｂ）に示す変調波Ｗｍと、図２（ｅ）に示す励起波Ｗｐとがほぼ完全に重なり、最大の送信波Ｗｔを送信することができる。

図２では、送信周期Ｔｎにおいて、揺らぎ時間ｔｂが増大し、この揺らぎ時間ｔｂの増大に伴なって、送信周期Ｔｎにおける経過時間ｔｔｎが大きくなり、変調波Ｗｍの終わりの部分に励起波Ｗｐが重なるようになった場合を示すが、送信周期Ｔ（ｎ＋１）では、調整時間ｔａ（ｎ＋１）の調整により、変調波Ｗｍと励起波Ｗｐがほぼ完全に重なるように、励起トリガ信号Ｓｐの発生タイミングが調整され、送信波Ｗｔが最大となる。

受信波Ｗｒは、図２（ｇ）に示すように、内部反射波Ｗｒ１と、目標からの目標反射波Ｗｒ２を含む。内部反射波Ｗｒ１は、望遠鏡５０から放射された送信波Ｗｔが、直接望遠鏡５０に漏れ込む内部反射波と、送受切替部４０において送信波Ｗｔが直接受信出力端４３に漏れ込む内部反射波を含む。受信部６０は、内部反射波Ｗｒ１を除き、目標反射波Ｗｒ２を処理し、目標までの距離を算出し、また目標の追尾信号を発生する。

以上のように、実施の形態１のレーザレーダ装置では、マスタータイミング制御回路７０が、ｎ番目（ｎは任意の正の整数）の送信周期について、その基準タイミングｔ０と励起波Ｗｐとの間の経過時間を演算し、また、（ｎ＋１）番目の送信周期について、励起波Ｗｐと変調波Ｗｍが、互いにほぼ完全に重なった所定の同期関係を保つように、前記ｎ番目の送信周期における前記経過時間に応じて、励起トリガ信号Ｓｐの発生タイミングを調整するので、例えばｎ番目の送信周期で励起波Ｗｐに揺らぎが変化しても、（ｎ＋１）番目の送信周期では、励起波Ｗｐと変調波Ｗｍとの間に、それらがほぼ完全に重なった所定の同期関係を保つことができ、充分な送信波を出力することができる。

なお、図２に送信周期Ｔｎについて、ｎ＝１のとき、換言すれば、レーザレーダ装置の最初の送信周期Ｔ１では、その前に送信周期Ｔ０が存在しないため、その前の送信周期Ｔ０で、基準タイミングｔ０と励起波Ｗｐとの間の経過時間を求めることができない。このため最初の送信周期Ｔ１では、調整時間ｔａ１の調整を行なうことができず、変調波Ｗｍと励起波Ｗｐとを、所定の同期関係に制御することができないが、ｎ＝２以降のすべての送信周期Ｔでは、１つ前の送信周期Ｔｎにおける前記経過時間に応じて、送信周期Ｔ（ｎ＋１）における励起トリガ信号Ｓｐの発生タイミングを調整するので、自動的に、変調波Ｗｍと励起波Ｗｐとが、互いにほぼ完全に重なった同期関係を保つことができる。最初の送信周期Ｔ１では、調整時間ｔａ１は初期値として、変調波Ｗｍと励起波Ｗｐとが、少なくとも一部で重なるような値とされる。

実施の形態２．
図３は、この発明によるレーダ装置の実施の形態２を示すブロック図であり、図４は実施の形態２の動作説明用波形図である。この実施の形態２のレーダ装置も、実施の形態１と同じレーザレーダ装置である。実施の形態２のレーザレーダ装置は、図３に示すように、実施の形態１におけるマスタータイミング制御回路７０をマスタータイミング制御回路７０Ａに代えたものである。この実施の形態２におけるマスタータイミング制御回路７０Ａは、実施の形態１におけるマスタータイミング制御回路７０に、さらに、受信トリガ回路７７を追加したものである。その他においては、実施の形態２は実施の形態１と同じに構成される。図４の動作説明用波形図でも、図４（ａ）〜（ｇ）の各波形は、図２（ａ）〜（ｇ）と同じであり、図２に比較して、図４（ｈ）（ｉ）を追加したものとしている。

受信トリガ回路７７は、検波器７１から励起出力信号Ｓｐｏを受け、この励起出力信号Ｓｐｏに基づき、図４（ｈ）に示す受信トリガ信号Ｓｒを発生し、この受信トリガ信号Ｓｒを受信部６０に供給する。この受信トリガ信号Ｓｒは電気パルス信号であり、受信波Ｗｒを電気信号に変換した受信信号をゲートする。この受信トリガ信号Ｓｒは、図４（ｈ）に示すように、励起出力信号Ｓｐｏから所定遅れ時間ｔｒの後に発生される。この遅れ時間ｔｒは、各送信周期Ｔにおいて、一定の値であり、図４（ｈ）に示すように、受信波Ｗｒに含まれる内部反射波Ｗｒ１を除去し、目標反射波Ｗｒ２を通過させて出力する時間に設定される。目標反射波Ｗｒ２は、図４（ｉ）に示すように、受信トリガ信号Ｓｒのパルス幅内で出力される。

受信部６０は、受信トリガ信号Ｓｒに基づいて、この受信トリガ信号Ｓｒの立ち上がり時点ｔｒ１から目標反射波Ｗｒ２が得られるまでの時間に基づいて、目標までの距離を算出する。受信トリガ信号Ｓｒの立ち上がり時点ｔｒ１は、励起出力信号Ｓｐｏに基づいて決定されるので、励起送信部１０の揺らぎ時間ｔｂが変化しても、その影響を受けない。したがって、実施の形態２によれば、励起送信部１０の揺らぎ時間ｔｂの変化と関係なく、目標までの距離を、より正確に算出することができる。

実施の形態３．
図５は、この発明によるレーダ装置の実施の形態３を示すブロック図である。この実施の形態３のレーダ装置は、クライストロンを用いて送信波Ｗｔを発生するレーダである。この実施の形態３のレーダ装置は、送信励起部１１０と、送信変調部１２０と、送信出力部１３０と、送受切替部１４０と、アンテナ１５０と、受信部１６０と、マスタータイミング制御回路７０Ｂを有する。

図５に示すレーダ装置は、時間間隔ｔの送信周期Ｔを繰り返し、この各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、アンテナ１５０から送信波Ｗｔを目標に向けて放射し、この送信波Ｗｔに基づく受信波Ｗｒをアンテナ１５０で受信し、受信部１６０で処理することにより、目標までの距離を算出し、また目標を追尾する機能を持つ。繰り返される送信周期Ｔのそれぞれの時間間隔ｔは、すべて同じとされる。

送信励起部１１０は、高圧電源部１１１を有し、各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、励起波Ｗｐを発生する。励起波Ｗｐは、この実施の形態３では高圧励起電圧である。高圧電源部１１１には、マスタータイミング制御回路７０Ｂから励起トリガ信号Ｓｐが供給される。この励起トリガ信号Ｓｐは、高圧電源部１１１に対するトリガパルス信号であり、電気信号である。この励起トリガ信号Ｓｐも、各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、高圧電源部１１１に供給される。

各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、高圧電源部１１１に励起トリガ信号Ｓｐを与えると、高圧電源部１１１は、高圧励起電圧を励起波Ｗｐとして発生する。励起波Ｗｐは、励起トリガ信号Ｓｐの消滅に伴ない消滅する。

実施の形態３の励起波Ｗｐの具体例について説明する。実施の形態３において、送信周期Ｔは、例えば１キロヘルツの繰り返し周波数を持つ。励起トリガ信号Ｓｐは、送信周期Ｔと同じ１キロヘルツの繰り返し周波数を持ち、各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、高圧電源部１１１に供給される。励起トリガ信号Ｓｐのパルス幅は、各送信周期Ｔで一定とされ、この励起トリガ信号Ｓｐのパルス幅は、例えば１マイクロ秒に設定される。励起波Ｗｐは、励起トリガ信号Ｓｐのパルス幅とほぼ等しいパルス幅を持って、１キロヘルツの周波数で繰り返し発生される。

送信変調部１２０は、高周波電源１２１と、変調部１２２とを有し、各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、変調波Ｗｍを発生する。変調波Ｗｍは、この実施の形態３では、高周波電気信号である。高周波電源１２１は、変調部１２２に高周波的に結合され、この変調部１２２から変調波Ｗｍが出力される。変調部１２２には、変調トリガ信号Ｓｍが供給される。この変調トリガ信号Ｓｍは、変調部１２２に対するトリガパルス信号であり、電気信号である。この変調トリガ信号Ｓｍも、各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、変調部１２２に供給される。

各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、変調トリガ信号Ｓｍを変調部１２２に供給し、この変調トリガ信号Ｓｍにより、高周波電源１２１からの高周波信号を変調する。高周波電源１２１から出力された高周波信号が、変調部１２２において、変調トリガ信号Ｓｍに基づきパルス状に変調され、この変調部１２２からのパルス状の変調波が変調波Ｗｍとして出力される。

実施の形態３における変調波Ｗｍの具体例について説明する。変調トリガ信号Ｓｍは、送信周期Ｔと同じ１キロヘルツの繰り返し周波数で、各送信周期Ｔのそれぞれにおいて変調部１２２に供給される。変調トリガ信号Ｓｍのパルス幅は、各送信周期Ｔで一定とされ、この変調トリガ信号Ｓｍのパルス幅は、例えば１マイクロ秒に設定される。高周波電源１２１からの高周波信号は、例えば５ギガヘルツの周波数とされ、この高周波信号が、１マイクロ秒のパルス幅を持った変調トリガ信号Ｓｍで変調される。変調波Ｗｍは、変調トリガ信号Ｓｍのパルス幅とほぼ等しいパルス幅の中で、５ギガヘルツの周波数を持って、繰り返し発生される。

各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、送信出力部１３０は、送信励起部１１０から励起波Ｗｐを受け、また送信変調部１２０から変調波Ｗｍを受け、送信波Ｗｔを出力する。実施の形態３では、送信出力部１３０はクライストロンを用いて構成される。この送信出力部１３０は、励起波Ｗｐと変調波Ｗｍとが、互いに重なった同期関係、具体的には、励起波Ｗｐと変調波Ｗｍとが、時間軸上で重なったときに、送信波Ｗｔを発生する。励起波Ｗｐと変調波Ｗｍとが、時間軸上で完全に重なれば、最大の送信波Ｗｔが出力される。励起波Ｗｐと変調波Ｗｍとが、時間軸上で部分的に重なれば、低下した送信波Ｗｔが出力される。もし、励起波Ｗｐと変調波Ｗｍとの同期関係が崩れ、励起波Ｗｐと変調波Ｗｍとが、時間軸上で重ならないようになれば、送信波Ｗｔは出力されない。

送信波Ｗｔは、変調波Ｗｍを励起波Ｗｐで増幅した結果として、送信出力部１３０から出力される。したがって、送信波Ｗｔの送信周波数は、変調波Ｗｍの周波数に等しく、これは高周波電源１２１で発生した高周波信号の周波数に等しい。

送受切替部１４０は、実施の形態３では、サーキュレータを用いて構成され、送信入力端１４１と、送受入出力端１４２と、受信出力端１４３を有する。送信入力端１４１は送
信出力部１３０に高周波的に結合され、送受入出力端１４２はアンテナ１５０に高周波的に結合され、また受信出力端１４３は、受信部１６０に高周波的に結合される。アンテナ１５０は、各送信周期Ｔのそれぞれにおいて、送信出力部１３０からの送信波Ｗｔを目標に向けて放射し、またこの送信波Ｗｔに基づく受信波Ｗｒを受信する。受信波Ｗｒは、送受切替部１４０の送受入出力端１４２と受信出力端１４３を介して、受信部１６０に供給される。受信部１６０は、受信波Ｗｒの信号処理を行ない、目標までの距離を算出し、また目標を追尾するための追尾信号を発生する。

マスタータイミング制御回路７０Ｂは、検波器７１Ｂと、クロック信号発生回路７２と、変調トリガ回路７３と、励起トリガ回路７４と、演算回路７５と、同期調整回路７６を有する。検波器７１Ｂは、送信出力部１３０から出力される高周波の送信波Ｗｔを受けて、励起出力信号Ｓｐｏを発生する。実施の形態３では、送信波Ｗｔは、高周波電源１２１からの高周波信号を変調トリガ信号Ｓｍで変調し、その変調波Ｗｍを励起波Ｗｐで増幅することにより発生されるので、励起波Ｗｐは送信波Ｗｔと同じタイミングで発生する。したがって、送信波Ｗｔを検波する検波器７１Ｂから、励起出力信号Ｓｐｏを発生することができる。クロック信号発生回路７２、変調トリガ回路７３、励起トリガ回路７４、演算回路７５、および同期調整回路７６は、実施の形態１と同じに構成される。各部の動作波形も、図２（ａ）〜（ｇ）に示す波形と同じである。

この実施の形態３でも、マスタータイミング制御回路７０Ｂが、ｎ番目（ｎは任意の正の整数）の送信周期について、その基準タイミングｔ０と励起波Ｗｐとの間の経過時間を演算し、また、（ｎ＋１）番目の送信周期について、励起波Ｗｐと変調波Ｗｍが、互いにほぼ完全に重なった所定の同期関係を保つように、前記ｎ番目の送信周期における前記経過時間に応じて、励起トリガ信号Ｓｐの発生タイミングを調整するので、例えばｎ番目の送信周期で励起波Ｗｐの揺らぎが変化しても、（ｎ＋１）番目の送信周期では、励起波Ｗｐと変調波Ｗｍとの間に、前記所定の同期関係を保つことができ、充分な送信波を出力することができる。

実施の形態４．
図６は、この発明によるレーダ装置に実施の形態４を示すブロック図である。この実施の形態４のレーダ装置も、実施の形態３と同じクライストロンを用いた送信出力回路１３０を備えたレーダ装置である。この実施の形態４のレーダ装置は、図６に示すように、実施の形態３におけるマスタータイミング制御回路７０Ｂをマスタータイミング制御回路７０Ｃに代えたものである。この実施の形態４におけるマスタータイミング制御回路７０Ｃは、実施の形態３におけるマスタータイミング制御回路７０Ｂに、さらに、受信トリガ回路７７を追加したものである。その他においては、実施の形態４は実施の形態３と同じに構成される。この実施の形態４の各部の動作波形は、図４（ａ）〜（ｉ）に示す波形と同じになる。

受信トリガ回路７７は、検波器７１Ｂから励起出力信号Ｓｐｏを受け、この励起出力信号Ｓｐｏに基づき、図４（ｈ）に示す受信トリガ信号Ｓｒを発生し、この受信トリガ信号Ｓｒを受信部１６０に供給する。この受信トリガ信号Ｓｒは電気パルス信号であり、受信波Ｗｒに基づく受信信号をゲートする。この受信トリガ信号Ｓｒは、図４（ｈ）に示すように、励起出力信号Ｓｐｏから所定遅れ時間ｔｒの後に発生される。この遅れ時間ｔｒは、各送信周期Ｔにおいて、一定の値であり、図４（ｈ）に示すように、受信波Ｗｒに含まれる内部反射波Ｗｒ１を除去し、目標反射波Ｗｒ２を通過出力する時間に設定される。目標反射波Ｗｒ２は、図４（ｉ）に示すように、受信トリガ信号Ｓｒのパルス幅内で出力される。

受信部１６０は、受信トリガ信号Ｓｒに基づいて、この受信トリガ信号Ｓｒの立ち上がり時点ｔｒ１から目標反射波Ｗｒ２が得られるまでの時間に基づいて、目標までの距離を算出する。受信トリガ信号Ｓｒの立ち上がり時点ｔｒ１は、励起出力信号Ｓｐｏに基づいて決定されるので、励起送信部１０の揺らぎ時間ｔｂが変化しても、その影響を受けない。したがって、実施の形態４によれば、励起送信部１０の揺らぎ時間ｔｂの変化と関係なく、目標までの距離を、より正確に算出することができる。

この発明によるレーダ装置は、周期的に繰り返し与えられる各送信周期のそれぞれにおいて、送信波を送信するレーダ装置に利用される。

この発明によるレーダ装置の実施の形態１を示すブロック図である。 実施の形態１の動作説明用波形図である。 この発明によるレーダ装置の実施の形態２を示すブロック図である。 実施の形態２の動作説明用波形図である。 この発明によるレーダ装置の実施の形態３を示すブロック図である。 この発明によるレーダ装置の実施の形態４を示すブロック図である。

符号の説明

１０、１１０：送信励起部、２０、１２０：送信変調部、３０、１３０：送信出力部、
４０、１４０：送受切替部、５０：望遠鏡、１５０：アンテナ、
６０、１６０：受信部、 ７０、７０Ａ、７０Ｂ、
７０Ｃ：マスタータイミング制御回路、７３：変調トリガ回路、
７４：励起トリガ回路、７５：演算回路、７６：同期調整回路、
７７：受信トリガ回路。

Claims (4)

1. 励起トリガ信号に基づき励起波を発生する送信励起部、変調トリガ信号に基づき変調波を発生する送信変調部、および前記励起波と変調波を受けそれが重なった同期関係にあるときに送信波を出力する送信出力部を備え、周期的に繰り返される各送信周期のそれぞれにおいて、前記送信波を送信するレーダ装置であって、さらにマスタータイミング制御回路を備え、
   前記励起トリガ信号と前記変調トリガ信号は、ほぼ同じパルス幅を有し、
   前記マスタータイミング制御回路は、
   クロック信号を発生するクロック信号発生回路と、
   前記クロック信号を受け、基準タイミングから所定の設定時間が経過したタイミングで前記変調トリガ信号を発生する変調トリガ回路と、
   前記クロック信号を受け、前記基準タイミングから調整時間が経過したタイミングで前記励起トリガ信号を発生する励起トリガ回路と、
   前記励起波または前記送信波を受け、前記励起波と同じタイミングで励起出力信号を発生する検波器と、
   前記クロック信号と前記励起出力信号を受け、ｎ番目（ｎは任意の正の整数）の送信周期について、前記基準タイミングと前記励起波との間の経過時間を演算する演算回路と、
   前記経過時間を受け、（ｎ＋１）番目の送信周期について、前記励起波と変調波が前記同期関係を保つように、前記ｎ番目の送信周期における前記経過時間に応じて、前記調整時間を調整する同期調整回路とを含むことを特徴とするレーダ装置。
2. 請求項１記載のレーダ装置であって、さらに前記送信波が目標で反射された反射波を受信する受信部と、この受信部に受信トリガ信号を供給する受信トリガ回路を有し、前記受信トリガ回路が、前記励起波を受け、前記励起波に基づいて前記受信トリガ信号を前記受信部に供給することを特徴とするレーダ装置。
3. 請求項１記載のレーダ装置であって、前記送信出力部が、光パラメトリック増幅器を用いて構成されたことを特徴とするレーダ装置。
4. 請求項１記載のレーダ装置であって、前記送信出力部がクライストロンを用いて構成さ
   れたことを特徴とするレーダ装置。

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