JP5052379B2 - レーダターゲットシミュレータ装置 - Google Patents

Description

この発明は、レーダ装置に要求されるターゲットの捕捉・追尾性能を評価するのに用いるレーダターゲットシミュレータ装置に関するものである。

従来のレーダターゲットシミュレータ装置としては、例えば特許文献１に示されたものがある。すなわち、従来のレーダターゲットシミュレータ装置は、擬似信号発生装置が出力するターゲットを模擬する電波信号を受けてレーダ装置に対して模擬用の電波を放射するターゲット模擬アンテナを、複数の素子アンテナと、２個または４個の給電回路と、前記複数の素子アンテナの中から選択した２個または４個の素子アンテナを前記２個または４個の給電回路に接続する複数のスイッチと、前記電波信号の振幅を制御して前記２個または４個の給電回路に出力する可変電力分配器とで構成している。

つまり、ターゲットが移動する動作の模擬を、前記複数の素子アンテナのうち放射する２個または４個の素子アンテナを前記スイッチで切り換えることで実現している。ターゲットが移動する方向の把握は、離散的に配置される素子アンテナのピッチ間隔によって制限されるが、２個または４個の素子アンテナから放射される模擬用電波の振幅強度を前記可変電力分配器にて制御することで、ターゲットが移動する方向を素子アンテナのピッチ間隔による制限を少なくして連続的に把握できるようにしている。

特開平４−１４８８８７号公報（第１図）

従来のレーダターゲットシミュレータ装置では、給電回路やスイッチ、可変電力分配器等の電波機器の使用帯域は、最大でも１オクターブ程度の帯域であるので、シミュレーション毎に擬似信号発生装置から出力されるターゲットを擬似する電波信号の周波数に対応する電波機器に取り替える必要があった。

また、従来のレーダターゲットシミュレータ装置では、ターゲットの模擬数が複数に増えた場合に、増えた数の倍数に比例して給電回路の個数が増える構成であるので、装置が大規模化するのを避けるために、ターゲットの模擬数に制約を設ける必要があった。

この発明は、上記に鑑みてなされたものであり、ターゲットを擬似する電波信号の周波数帯域に依存しないで広帯域化が図れるレーダターゲットシミュレータ装置を得ることを目的とする。

上述した目的を達成するために、この発明は、評価対象であるレーダ装置と対向して配置され、ターゲットを模擬する電波信号に従って前記レーダ装置に向けて電波放射を行う複数の素子アンテナを備えるレーダターゲットシミュレータ装置において、指定された波長または周波数の前記ターゲットを模擬する電波信号を発生する擬似信号発生装置と、指定された波長または周波数の光信号を発生する波長可変光源と、前記擬似信号発生装置が出力する電波信号と前記波長可変光源が出力する光信号とに基づき、前記擬似信号発生装置が出力する電波信号を搬送する模擬光信号を生成する電光変換器と、前記模擬光信号を波長に応じて分波する光分波機器と、前記複数の素子アンテナと１対１の関係で配置され、かつ前記光分波機器が分波した模擬光信号を波長対応で受け取るように配置され、前記光分波機器から入力される前記模擬光信号から前記電波信号を復調して対応する前記素子アンテナに出力する複数の光電変換器とを備えていることを特徴とする。

この発明によれば、ターゲットを擬似する電波信号の周波数帯域に依存しないで広帯域化が図れるという効果を奏する。

以下に図面を参照して、この発明にかかるレーダターゲットシミュレータ装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。

実施の形態１．
図１は、この発明の実施の形態１によるレーダターゲットシミュレータ装置の概略構成と評価対象のレーダ装置との配置関係とを示す図である。図２は、図１に示すレーダターゲットシミュレータ装置の詳細構成を示すブロック図である。

図１において、この実施の形態１によるレーダターゲットシミュレータ装置は、計算機１と、計算機１からの指示を受けて動作する擬似信号発生装置２及び波長可変光源４と、擬似信号発生装置２及び波長可変光源４の各出力を受ける電光変換器３と、電光変換器３の出力を受けるビルボード５と、複数の素子アンテナ９とで構成される。符号１０は、評価対象のレーダ装置である。これらの全体が電波暗室２５内に配置される。電波暗室２５の内壁面には、電波吸収体２６が不要な反射波を抑えるために配置されている。

ビルボード５は、部分球面を有した構造体である。前記複数の素子アンテナ９は、ビルボード５のレーダ装置１０との対向面に配置されている。ビルボード５の内部には、図２に詳示するように、電光変換器３の出力を受けるアレー導波路グレーティングファイバ６と、複数の素子アンテナ９と１対１の関係で配置される複数の光電変換器８と、アレー導波路グレーティングファイバ６と複数の光電変換器８との間を接続するファイバアレー７とが設けられている。

次に、図１と図２を参照して、動作について説明する。計算機１は、擬似信号発生装置２に対し、発生する「ターゲットを模擬する電波信号」の波長または周波数を指示する。また、計算機１は、波長可変光源４に対し、発生する光信号の波長または周波数を指示する。

擬似信号発生装置２は、計算機１から指定された波長または周波数の「ターゲットを模擬する電波信号」を発生する。また、波長可変光源４は、波長λ１から波長λＮの各波長の光信号を発生できる光源であり、その中の１つを計算機１から指定に従って発生する。

電光変換器３は、擬似信号発生装置２が発生する「ターゲットを模擬する電波信号」と波長可変光源４が発生する光信号とに基づき、「ターゲットを模擬する電波信号」を搬送する模擬光信号を生成する。このように動作する電光変換器３には、例えば、光の分野で公知の導波路型のニオブ酸リチウム変調器（ＬＮ）などを用いることができる。

アレー導波路グレーティングファイバ６は、電光変換器３が出力する模擬光信号を波長に応じて分波し、ファイバアレー７内の波長毎に定められた複数の光ファイバを経由して複数の光電変換器８の対応するものへ送出する光分波機器である。なお、アレー導波路グレーティングファイバ６のこのような分波機能は、光の分野では公知である。

例えば図２において、波長可変光源４が波長λ１の光信号を発生すると、電光変換器３は、擬似信号発生装置２が発生する「ターゲットを模擬する電波信号」を搬送する波長λ１の模擬光信号を生成する。アレー導波路グレーティングファイバ６は、その波長λ１の模擬光信号を波長λ１の光信号用に定めた光ファイバ７ａに送出する。また、波長可変光源４が波長λＮの光信号を発生すると、電光変換器３は、擬似信号発生装置２が発生する「ターゲットを模擬する電波信号」を搬送する波長λＮの模擬光信号を生成する。アレー導波路グレーティングファイバ６は、その波長λＮの模擬光信号を波長λＮの光信号用に定めた光ファイバ７ｂに送出する。

複数の光電変換器８は、ファイバアレー７の対応する光ファイバから入力される模擬光信号から「ターゲットを模擬する電波信号」を復調し、対応する素子アンテナ９に出力する。

これによって、複数の素子アンテナ９が、入力される電波信号に従ってレーダ装置１０に向けて電波放射を行い、レーダ装置１０が受信することで、レーダ装置１０の評価に必要なデータが収集される。

ここで、ターゲット位置の移動は、計算機１が、波長可変光源４に対して、「ターゲットを模擬する電波信号」を搬送する光信号の波長または周波数を、順に変更しつつ指示することで実現する。波長可変光源４は、計算機１の指示に従って「ターゲットを模擬する電波信号」を搬送する光信号の波長または周波数が連続的に可変して出力する。例えば、図２において、波長λ１〜波長λＮまで連続的に可変することで、ターゲットが矢印Ａの方向へ移動する様子を模擬することができる。

次に、図２に示したレーダターゲットシミュレータ装置の特徴を説明する。従来のレーダターゲットシミュレータ装置では、「ターゲットを模擬する電波信号」の分配機能を有する給電回路に周波数特性があるので、「ターゲットを模擬する電波信号」の周波数に対応した給電回路を、シミュレーション毎に交換していた。

これに対して、図２に示したレーダターゲットシミュレータ装置では、従来のレーダターゲットシミュレータ装置においてターゲットの移動模擬に必要な分配機能を実現する給電回路の位置に、光分波機器であるアレー導波路グレーティングファイバを用いるので、ターゲットの移動を模擬する電波信号の分配を、その電波信号の周波数に依らず光信号の領域で行うことができる。

つまり、図２に示したレーダターゲットシミュレータ装置は、如何なる波長或いは周波数の「ターゲットを模擬する電波信号」であっても、その電波信号をアンテナ素子まで光信号で搬送するで、その搬送波となる光信号の領域にてターゲットの移動模擬を制御することで、所望周波数の模擬用電波をレーダ装置１０に向かう空間に放射することができ、非常に広帯域特性に優れたレーダターゲットシミュレータ装置となる。

以上のように、実施の形態１によれば、擬似信号発生装置が発生する如何なる波長或いは周波数を有する「ターゲットを模擬する電波信号」を模擬電波としてレーダ装置に向かう空間に放射できるので、非常に広帯域特性に優れたレーダターゲットシミュレータ装置が得られる。その結果、従来のレーダターゲットシミュレータ装置のように、擬似信号発生装置が発生する「ターゲットを模擬する電波信号」の波長或いは周波数に応じて電波機器を取り替える必要がなくなり、コストの低減も図れる。

実施の形態２．
図３は、この発明の実施の形態２によるレーダターゲットシミュレータ装置の構成を示すブロック図である。なお、図３では、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態２に関わる部分を中心に説明する。

この実施の形態２では、複数のターゲットを模擬する場合の構成例を、ターゲット数が２である場合を例に挙げて説明する。すなわち、図３に示すように、この実施の形態２によるレーダターゲットシミュレータ装置では、図２（実施の形態１）に示した構成において、擬似信号発生装置２に代えて擬似信号発生装置２ａ，２ｂが設けられ、波長可変光源４に代えて波長可変光源４ａ，４ｂが設けられ、電光変換器３に代えて電光変換器３ａ，３ｂが設けられている。

次に、動作について説明する。擬似信号発生装置２ａと波長可変光源４ａと電光変換器３ａとからなる系が、一方のターゲットに対する模擬光信号生成系であり、擬似信号発生装置２ｂと波長可変光源４ｂと電光変換器３ｂとからなる系が、他方のターゲットに対する模擬光信号生成系である。計算機１は、別個独立に２つのターゲットの位置及び移動を制御する。

計算機１は、擬似信号発生装置２ａと波長可変光源４ａとに波長または周波数を指示することで、一方のターゲットを模擬する電波信号と、それを搬送する光信号とが電光変換器３ａに入力される。電光変換器３ａは、一方のターゲットを模擬する電波信号を搬送する模擬光信号をアレー導波路グレーティングファイバ６に出力する。

また、計算機１は、擬似信号発生装置２ｂと波長可変光源４ｂとに波長または周波数を指示することで、他方のターゲットを模擬する電波信号と、それを搬送する光信号とが電光変換器３ｂに入力される。電光変換器３ｂは、他方のターゲットを模擬する電波信号を搬送する模擬光信号をアレー導波路グレーティングファイバ６に出力する。

アレー導波路グレーティングファイバ６は、電光変換器３ａから受け取った一方のターゲットに対する模擬光信号をその波長に応じて分波し、ファイバアレー７を介して対応する光電変換器８に送出する。

また、アレー導波路グレーティングファイバ６は、電光変換器３ｂから受け取った他方のターゲットに対する模擬光信号をその波長に応じて分波し、ファイバアレー７を介して対応する光電変換器８に送出する。

この場合、計算機１は、波長可変光源４ａに与える波長または周波数を順に変更することで一方のターゲット位置の移動を制御する。また、計算機１は、波長可変光源４ｂに与える波長または周波数を順に変更することで他方のターゲット位置の移動を制御する。これによって、一方のターゲット位置と他方のターゲット位置とは、別個独立に制御でき、図３に示す矢印Ａの方向への移動も別個独立に制御できる。

以上のように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様に、擬似信号発生装置が発生する如何なる波長或いは周波数を有する「ターゲットを模擬する電波信号」を模擬電波として空間に放射できるので、非常に広帯域特性に優れたレーダターゲットシミュレータ装置が得られる。加えて、複数のターゲットを模擬できるレーダターゲットシミュレータ装置が得られる。

実施の形態３．
図４は、この発明の実施の形態３によるレーダターゲットシミュレータ装置の構成を示すブロック図である。なお、図４では、図２（実施の形態１）に示した構成要素と同一ないしは同等である構成要素には同一の符号が付されている。ここでは、この実施の形態３に関わる部分を中心に説明する。

図４に示すように、この実施の形態３によるレーダターゲットシミュレータ装置では、図２（実施の形態１）に示した構成において、波長可変光源４に代えて、計算機１の出力を並列に受ける複数の振幅可変光源（λ１）１１ａ〜振幅可変光源（λＮ）１１ｎが設けられている。また、電光変換器３に代えて、複数の電光変換器３ａ〜３ｎが複数の振幅可変光源（λ１）１１ａ〜振幅可変光源（λＮ）１１ｎと１対１の関係で設けられている。

次に、動作について説明する。計算機１は、擬似信号発生装置２に対し、発生する「ターゲットを模擬する電波信号」の波長または周波数を指示する。また、計算機１は、複数の振幅可変光源（λ１）１１ａ〜振幅可変光源（λＮ）１１ｎ対して同時に、発生する光信号の振幅（強度）を指示する。

擬似信号発生装置２は、「ターゲットを模擬する電波信号」を、計算機１から指定された波長または周波数に従って発生する。また、複数の振幅可変光源（λ１）１１ａ〜振幅可変光源（λＮ）１１ｎは、それぞれ、計算機１から個別に指定された振幅の光信号をそれぞれの波長で発生する。

複数の電光変換器３ａ〜３ｎでは、電光変換器３ａが、擬似信号発生装置２が発生する「ターゲットを模擬する電波信号」と振幅可変光源（λ１）１１ａが発生する波長λ１の所定振幅光信号とに基づき「ターゲットを模擬する電波信号」を搬送する波長λ１の所定振幅模擬光信号を生成してアレー導波路グレーティングファイバ６に出力する。以降同様に、電光変換器３ｎが、擬似信号発生装置２が発生する「ターゲットを模擬する電波信号」と振幅可変光源（λ１）１１ｎが発生する波長λＮの所定振幅光信号とに基づき「ターゲットを模擬する電波信号」を搬送する波長λＮの所定振幅模擬光信号を生成してアレー導波路グレーティングファイバ６に出力する。

この実施の形態３では、このようにアレー導波路グレーティングファイバ６に入力される振幅レベルの互いに異なる複数の模擬光信号で１つのターゲットを模擬することになるので、素子アンテナ９のピッチ間隔よりも細かな間隔でターゲットの移動模擬を実現することができる（図６参照）。なお、図４に示した構成は、ターゲットが１つの場合であるが、複数のターゲットを模擬する場合は、擬似信号発生装置２が複数の「ターゲットを模擬する電波信号」を計算機１の指示に従って発生するようにすればよい。

次に、図５と図６とを参照して、実施の形態３によるレーダターゲットシミュレータ装置の特徴を説明する。なお、図５は、従来のレーダターゲットシミュレータ装置での複数ターゲットの模擬を説明する図である。図６は、実施の形態３によるレーダターゲットシミュレータ装置での複数ターゲットの模擬を説明する図である。

まず、従来のレーダターゲットシミュレータ装置において複数のターゲットを模擬する場合について説明する。従来のレーダターゲットシミュレータ装置では、複数のターゲットを模擬する場合は、各々のターゲットに対して専用の給電回路と素子アンテナ群とを設ける必要がある。

図５は、４つのターゲットを模擬する場合に、各々のターゲットに割り付ける素子アンテナの配置例を示している。図５において、符号１２は、模擬する１つ目のターゲットの位置を示す。符号１４は、模擬する２つ目のターゲットの位置を示す。符号１６は、模擬する３つ目のターゲットの位置を示す。また、符号１８は、模擬する４つ目のターゲットの位置を示す。

そして、符号１３ａ〜１３ｈは、１つ目のターゲットを模擬するための素子アンテナ群を示す。符号１５ａ〜１５ｈは、２つ目のターゲットを模擬するための素子アンテナ群を示す。符号１７ａ〜１７ｈは、３つ目のターゲットを模擬するための素子アンテナ群を示す。また、符号１９ａ〜１９ｈは、４つ目のターゲットを模擬するための素子アンテナ群を示す。

例えば、１つ目のターゲット位置１２を模擬するためには、１つ目のターゲットを模擬するための素子アンテナ群のうち、ターゲット位置１２を最も隣接して囲う素子アンテナ１３ａ，１３ｂ，１３ｃ，１３ｄを用いて模擬する。同様に、２つ目のターゲット位置１４は、素子アンテナ１５ｅ，１５ｆ，１５ｇ，１５ｈを用いて模擬する。３つ目のターゲット位置１６は、素子アンテナ１７ｅ，１７ｆ，１７ｇ，１７ｈを用いて模擬する。４つ目のターゲット位置１８は、素子アンテナ１９ａ，１９ｂ，１９ｂ，１９ｄを用いて模擬する。

図５から理解できるように、ターゲットの数を多くすると、各々のターゲットを模擬する４つ素子アンテナ群の中に異なるターゲットを模擬する４つの素子アンテナ群がオーバーラップするように入り込むので、アンテナ間隔が広がり離散的なターゲットの移動模擬になってしまう。そのため、ターゲットの連続的な移動模擬が可能にするためには、ターゲット数に制限を加える必要がある。

これに対して、実施の形態３によるレーダターゲットシミュレータ装置では、複数のターゲットを模擬する場合、各々のターゲットに対して専用の素子アンテナを必要とせず、図４に示した構成において擬似信号発生装置２に複数の「ターゲットを模擬する電波信号」を発生させるだけで、素子アンテナを、その都度、各々のターゲットに割り当てて動作させることができる。

例えば、図６に示すように、１つ目のターゲット位置１２は、隣接する素子アンテナ２０ａ，２０ｂ，２０ｃ，２０ｄを用いて模擬する。２つ目のターゲット位置１４は、素子アンテナ２１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄを用いて模擬する。３つ目のターゲット位置１６は、素子アンテナ２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２１ｂを用いて模擬する。４つ目のターゲット位置１８は、素子アンテナ２３ａ，２３ｂ，２３ｂ，２３ｄを用いて模擬する。これによって、アンテナ間隔が最小単位となり、ターゲット数に制限を加えることなく、ターゲットの連続的な移動模擬が可能になる。

このように、実施の形態３においては、複数のターゲットを模擬する場合でも、アンテナ間隔の制約を少なくして連続的な移動模擬が可能になる。

以上のように、この発明にかかるレーダターゲットシミュレータ装置は、ターゲットを擬似する電波信号の周波数帯域に依存しないで広帯域化が図れるレーダターゲットシミュレータ装置として有用である。

この発明の実施の形態１によるレーダターゲットシミュレータ装置の概略構成と評価対象のレーダ装置との配置関係とを示す図である。 図１に示すレーダターゲットシミュレータ装置の詳細構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態２によるレーダターゲットシミュレータ装置の構成を示すブロック図である。 この発明の実施の形態３によるレーダターゲットシミュレータ装置の構成を示すブロック図である。 従来のレーダターゲットシミュレータ装置での複数ターゲットの模擬を説明する図である。 実施の形態３によるレーダターゲットシミュレータ装置での複数ターゲットの模擬を説明する図である。

符号の説明

１ 計算機
２，２ａ，２ｂ 擬似信号発生装置
３，３ａ，３ｂ，〜３ｎ 電光変換器
４，４ａ，４ｂ 波長可変光源
５ ビルボード
６ アレー導波路グレーティングファイバ
７ 光ファイバアレー
８ 光電変換器
９ 素子アンテナ
１０ レーダ装置
１１ａ，１１ｂ，〜１１ｎ 振幅可変光源
１２ 模擬する１つ目のターゲットの位置
１３ａ〜１３ｈ １つ目のターゲットを模擬するための専用の素子アンテナ群
１４ 模擬する２つ目のターゲットを位置
１５ａ〜１５ｈ ２つ目のターゲットを模擬するための専用の素子アンテナ群
１６ 模擬する３つ目のターゲットの位置
１７ａ〜１７ｈ ３つ目のターゲットを模擬するための専用の素子アンテナ群
１８ 模擬する４つ目のターゲットの位置
１９ａ〜１９ｈ ４つ目のターゲットを模擬するための専用の素子アンテナ群
２０ａ〜２０ｄ １つ目のターゲットを模擬するための素子アンテナ群
２１ａ〜２１ｄ ２つ目のターゲットを模擬するための素子アンテナ群
２２ａ〜２２ｃ，２１ｄ ３つ目のターゲットを模擬するための素子アンテナ群
２３ａ〜２３ｄ ４つ目のターゲットを模擬するための素子アンテナ群
２５ 電波暗室
２６ 電波吸収体

Claims (4)

1. 評価対象であるレーダ装置と対向して配置され、ターゲットを模擬する電波信号に従って前記レーダ装置に向けて電波放射を行う複数の素子アンテナを備えるレーダターゲットシミュレータ装置において、
   指定された波長または周波数の前記ターゲットを模擬する電波信号を発生する擬似信号発生装置と、
   指定された波長または周波数の光信号を発生する波長可変光源と、
   前記擬似信号発生装置が出力する電波信号と前記波長可変光源が出力する光信号とに基づき、前記擬似信号発生装置が出力する電波信号を搬送する模擬光信号を生成する電光変換器と、
   前記模擬光信号を波長に応じて分波する光分波機器と、
   前記複数の素子アンテナと１対１の関係で配置され、かつ前記光分波機器が分波した模擬光信号を波長対応で受け取るように配置され、前記光分波機器から入力される前記模擬光信号から前記電波信号を復調して対応する前記素子アンテナに出力する複数の光電変換器と、
   を備えていることを特徴とするレーダターゲットシミュレータ装置。
2. 前記擬似信号発生装置と前記波長可変光源と前記電光変換器とからなる前記模擬光信号を生成する系が複数設けられ、
   前記光分波機器は、前記複数の模擬光信号を生成する系が別個独立に生成する模擬光信号を、それぞれ、波長に応じて分波し前記複数の光電変換器の対応するものへ送出する、
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダターゲットシミュレータ装置。
3. 評価対象であるレーダ装置と対向して配置され、ターゲットを模擬する電波信号に従って前記レーダ装置に向けて電波放射を行う複数の素子アンテナを備えるレーダターゲットシミュレータ装置において、
   指定された波長または周波数の前記ターゲットを模擬する前記電波信号を発生する擬似信号発生装置と、
   互いに異なる波長の光信号を、それぞれ指定された振幅で発生する複数の振幅可変光源と、
   前記複数の振幅可変光源と１対１の関係で設けられ、前記擬似信号発生装置が出力する電波信号と対応する前記振幅可変光源からの光信号とに基づき、前記擬似信号発生装置が出力する電波信号を搬送する模擬光信号を生成する複数の電光変換器と、
   前記複数の電光変換器が出力する前記模擬光信号を、それぞれ波長に応じて分波する光分波機器と、
   前記複数の素子アンテナと１対１の関係で配置され、かつ前記光分波機器が分波した模擬光信号を波長対応で受け取るように配置され、前記光分波機器から入力される前記模擬光信号から前記電波信号を復調して対応する前記素子アンテナに出力する複数の光電変換器と、
   を備えていることを特徴とするレーダターゲットシミュレータ装置。
4. 擬似信号発生装置は、複数の前記ターゲットを模擬する電波信号を発生する、ことを特徴とする請求項３に記載のレーダターゲットシミュレータ装置。

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