JP5619061B2 - レ−ダ装置 - Google Patents

Description

この発明は、複数のアンテナを使用して電波の送受信を行なうレ−ダ装置に関するものである。

一般的なレ−ダ装置においては、十分に絞ったアンテナビ−ムパタ−ンをスキャン面内で走査することによってタ−ゲット方位の計測を実現するものであり、この走査方式としては、大きく機械走査方式と電子走査方式がある。
まず、前者の機械走査方式においては、隣接するアンテナのビ−ムパタ−ンが重なるラップ領域での検出を行い、各ラップ領域についてビ−ト信号の受信強度に基づいて角度を計測する。しかしながら、ビ−ト信号の受信強度は様々な要因の影響を受けやすく、このような受信強度を用いるよりも、位相を用いて角度を計測する後者の電子走査方式の方が分解能・精度を向上できることで知られている。

また後者の電子走査方式としては、フェ−ズドアレ−方式がある。フェ−ズドアレ−方式においては、機械走査方式のようにアンテナの角度を所望の方向に振るのではなく、アレ−アンテナを構成する個々の素子アンテナに対し、その励振位相を位相器などの電子回路を用いて制御することによってビ−ムスキャンを行うことにより、タ−ゲット方位の計測を実現する。
また、位相を用いてタ−ゲット方位を計測する別の方式として、ディジタル・ビ−ム・フォ−ミング（以下、ＤＢＦ）がある。ＤＢＦでは、タ−ゲットからのエコ−を複数の受信アンテナにより同時に受信し、その受信信号を信号処理段階で位相補正して積算することにより、様々なアンテナパタ−ンをデジタル信号処理の段階で形成するものである。

従来のフェ−ズドアレ−方式のアンテナにおいて、各アンテナ毎に備えていた移相器の機能、及び移相器の出力を合成する機能を、ＤＢＦではデジタル信号処理により実現しているものと考えることができる。このＤＢＦでは、形成したビ−ムにより特定されるレ−ダ波の到来方向毎に、受信強度と位相とが検出されることになるため、この位相を用いて角度を高精度に求めることが可能となる。したがって、ＤＢＦを用いれば、機械走査方式のようにアンテナを駆動させる必要がないため、駆動機構が不要となり、そのために振動に強く、小型・軽量化を図ることができる。

上述したＤＢＦによる走査方式は、基本的には２素子（或いは複数の素子対）間における受信信号（エコ−）の位相差を用いて受信信号（エコ−）の到来方向を導出する、いわゆる位相差方探の原理に基づいてタ−ゲット方位の計測を実現する。（例えば、非特許文献１参照）

次に図５を用いて位相差方探の原理を示す。
アンテナ素子ＲＸ１、ＲＸ２が２個で素子間隔がｄのアレ−アンテナにおいて、アンテナに対し方向θ_１からの到来波ｓ_１（ｔ）が入射され、それぞれのアンテナ素子ＲＸ１、ＲＸ２に受信信号ｒ_１（ｔ）、ｒ_２（ｔ）が得られる場合を簡略化して考える。
受信信号ｒ_１（ｔ）、ｒ_２（ｔ）は到来波ｓ１（ｔ）に対し、それぞれ０、φ_１の位相をもってアンテナ素子に入力されるとする（ｒ_１（ｔ）、ｒ_２（ｔ）の位相差がφ_１）。このとき２個のアンテナ素子に入力される受信信号ｒ_１（ｔ）、ｒ_２（ｔ）はノイズを無視して次式（１）となる。
ｒ_１（ｔ）＝ｓ_１（ｔ）
ｒ_２（ｔ）＝ｅ^ｊφ１ｓ_１（ｔ） （１）

式（１）から受信信号ｒ_１（ｔ）とｒ_２（ｔ）の関係を導出すると次式（２）となる。
ｒ_２（ｔ）＝ｒ_１（ｔ）ｅ^ｊφ１ （２）
したがって計測した受信信号ｒ_１（ｔ）、ｒ_２（ｔ）の位相差φ_１は、以下の式（３）で求める事が出来る。

また、図５から位相差φ_１は素子間隔ｄと以下の関係にある。λは波長である。

この式（４）をθ_１について解くと式（５）となる。

式（５）に式（３）を代入すると到来角θ_１が求められる。つまり受信信号ｒ_１（ｔ）とｒ_２（ｔ）との位相差φ_１から到来角θ_１を得る事が出来る。

一般にＤＢＦ等の位相を用いた角度算出手法の場合、測角精度はアンテナ開口径が大きいほど、優れることが知られている。しかしながら、レ−ダ装置を限られたスペ−スに配置するような制約のもとでは、測角精度に限界がある。そこで、複数の受信アンテナの両端に２つの送信アンテナを設け、２つの送信アンテナから時分割に電波を送信し、それぞれの受信結果を用いて、ＤＢＦを実施することで、約２倍の等価開口を実現し、測角精度を向上する方法が開示されている（例えば、特許文献１参照）。

次に、２つの送信アンテナＴＸ１、ＴＸ２から時分割に電波を送信して、等価的に開口を大きくすることができることについて、図６を用いて説明する。
図６において、左側はＴＸ２送信時、右側はＴＸ１送信時の各受信アンテナ（ＲＸ１〜ＲＸ２）に入射する電波の等位相面を示している。ここでは、正面方向から右側θ_１の方向から受信波が返ってくる場合を想定している。
ＴＸ２送信時のＴＸ２を基準とした受信アンテナ（ＲＸ１〜ＲＸ２）に入射される電波の送受の経路差は以下のようになる。
ＲＸ１ ： ＋１△ｒ
ＲＸ２ ： ＋２△ｒ
ここで、受信アンテナ間隔をｄとすると、
△ｒ＝ｄｓｉｎθ_１ で表される。

一方、ＴＸ１送信時のＴＸ２を基準とした受信アンテナ（ＲＸ１〜ＲＸ２）に入射される電波の送受の経路差は、送信の経路差が＋３△ｒあるので以下のようになる。
ＲＸ１ ：＋４△ｒ
ＲＸ２ ：＋５△ｒ
よって、ＴＸ２を基準とした送受の位相差は以下のように表わすことができる。
ＴＸ２送信時は、
ＲＸ１ ：−１△φ
ＲＸ２ ：−２△φ
ＴＸ１送信時は、
ＲＸ１ ：−４△φ
ＲＸ２ ：−５△φ

ここで、ＴＸ１の位置を仮想的にＴＸ２に合わせることを考えると、ＴＸ１送信時の受信アンテナ（ＲＸ１〜ＲＸ２）における送受の位相差について、＋６△φしてやればよい（位相補正）。
この時、ＴＸ１送信時は、
ＲＸ１ ：＋２△φ
ＲＸ２ ：＋１△φ
となり、送信アンテナを挟んで、計４つの受信アンテナが配置されていると仮想的に扱うことができる。
つまり、実際には２つの受信アンテナしかないにもかかわらず、ほぼ倍のアンテナ開口径を仮想的に実現することができ、測角精度を向上することができる。

また、上述では、両側に配置した送信アンテナの位置を受信アンテナ間隔ｄと同じだけ、直近の受信アンテナから離すこととして説明したが、これを受信アンテナ間隔ｄよりも大きくすることにより、測角精度はより向上させることができる。
前述した位相差方探の原理より明らかであるが、タ−ゲット角度が高精度に観測される為には、複数の受信アンテナにより検出された位相差φが、到来角度θ_１と受信アンテナの間隔ｄだけで定まっていることが求められる。これはすなわち、アンテナそのものの放射パタ−ンとしては、各チャンネル（送受積）の位相パタ−ンが揃っていて（均一であり）、チャンネル間の位相差が測角範囲の全てに渡って十分に小さいことが求められていることと等価である。

したがって、例えば、意図したチャンネルのアンテナとは別の放射源からの不要放射成分が、元来の位相パタ−ンに重畳している場合などには、各チャンネル（送受積）の位相パタ−ンの均一性は損なわれることとなり、これにより、結果としてタ−ゲットの測角精度は悪化してしまう。

M.I.Skolnik, Introduction to Radar Systems, Third Ed., pp.222−224, McGraw−Hill, 2001. 特開２００４−１９８３１２号公報

実際のレ−ダ装置においては、図７に示すように、発振回路によって構成される送信信号発生回路１を用いて生成した送信信号は、送信アンテナ切替スイッチ２により、２つの送信アンテナ３ａ、３ｂ（ＴＸ１、ＴＸ２）に対して、時系列的に切り替えて伝送され、それぞれの送信アンテナ３ａ、３ｂ（ＴＸ１、ＴＸ２）から空間に放射される。
空間に放射された送信波は、タ−ゲットで反射してエコ−として複数の受信アンテナ５ａ、５ｂ（ＲＸ１、ＲＸ２）により受信され、信号処理回路６に入力される。信号処理回路６は受信した受信波を検出し、タ−ゲットの距離、角度、速度などタ−ゲット検知に必要な情報を算出する。

従来のレ−ダ装置においては、送信アンテナ切替スイッチ２が必要となり、その内部における送信間アイソレ−ションが完全には確保できないため、送信チャンネル間に電波の漏れこみが少なからず存在する。したがって放射を意図したチャンネルの送信アンテナ以外のもう一方の送信アンテナからも不要放射が生じてしまう。これにより、放射を意図したチャンネルの送信アンテナの位相パターンは、放射を意図しないもう一方の送信アンテナの不要放射に干渉されることとなり、放射を意図した送信アンテナの位相パタ−ンにリップル重畳という形でパターンが影響を受けることになる。

また逆に、もう一方の送信アンテナから電力を放射する際には、もう一方の送信アンテナの位相パタ−ンには、一方の送信アンテナからの不要放射に干渉されることとなり、前記したリップルとは逆向きのリップルが重畳することになるため、送信チャンネル間の位相差パタ−ンとしては、リップルの影響を２倍受けることとなる。したがって、各チャンネル（送受積）の位相パタ−ンの均一性は損なわれ、これにより、レ−ダの測角精度は悪化してしまうことになる。

次に、リップルが重畳するメカニズムを数式を用いて説明する。
意図している送信アンテナＴＸ１の放射に対し、送信間アイソレ−ションの影響で意図しない送信アンテナＴＸ２の放射が重畳する様子を模式的に表した図を図８(ａ)に示す。
ここで、送信アンテナ間の間隔をｄとし、それぞれの送信アンテナの励振分布を図８（ｂ）に示す。図８（ｂ）に示すとおり、基準とすべき放射を意図した送信アンテナＴＸ１の励振振幅を１、励振位相を０ｄｅｇとし、スイッチ内部の漏れこみの影響を受けた送信アンテナＴＸ２の励振振幅をＡ、励振位相をφ[ｄｅｇ]とする。

送信アンテナＴＸ１を用いて放射する際、送信アンテナＴＸ２からの不要放射成分を含めて、任意の角度方向θにおける電界強度を数式で表すと式（６）のようになる。また、式（６）の偏角は式（７）で表される。

次に、意図している送信アンテナＴＸ２の放射に対し、送信間アイソレ−ションの影響で意図しない送信アンテナＴＸ１の放射が重畳する様子を模式的に表した図を図９(ａ)に示す。それぞれの送信アンテナの励振分布を図９（ｂ）に示す。図９（ｂ）に示すとおり、基準とすべき放射を意図した送信アンテナＴＸ２の励振振幅を１、励振位相を０ｄｅｇとし、スイッチ内部の漏れこみの影響を受けた送信アンテナＴＸ１の励振振幅をＡ、励振位相を−φ[ｄｅｇ]とする。

ＴＸ１の場合と同様に、送信アンテナＴＸ２を用いて放射する際、送信アンテナＴＸ１からの不要放射成分を含めて、任意の角度方向θにおける電界強度を数式で表すと式（８）のようになる。また、式（８）の偏角は式（９）で表される。

式（７）、式（９）で表される位相パタ−ンを横軸を角度θとしてグラフ化した図を図１０に示す。
図１０において、励振分布は一例として、励振振幅ＡはＡ=0.001（対数表示：−30ｄB
）、励振位相φはφ=９０ｄｅｇの場合を示す。
式（７）、式（９）、及び図１０より、従来のレ−ダ装置においては、意図して放射する送信アンテナをそれぞれＴＸ１、ＴＸ２とした場合、放射パタ−ンに重畳されるリップルは、リップル周期、振幅が同一となるが、原理的に逆相のリップルとなる。このため、測角精度向上のためには送信アンテナＴＸ１、ＴＸ２の位相パタ−ンは均一であることが求められるものの、位相差パタ−ン、位相パタ−ンともに、リップル重畳の影響を受けることによって、パタ−ン均一性を大きく損ねる結果となってしまう。

このように、送信アンテナの位相パタ−ンにおける、送信アンテナ切替スイッチ内部での漏れ込みに起因したリップル重畳と、リップル重畳に伴った測角精度の悪化は、送信アンテナ切替スイッチ２を用いる限り、原理上避けることができない。
リップルの周期は送信アンテナの間隔によって決まり、送信アンテナ同士を離して配置するほど、リップルの周期は短くなる。また、リップルの大きさは送信間アイソレ−ション量によって決まり、送信間アイソレ−ションを向上させるほどリップル量をある程度抑制できるが、使用する高周波用途のスイッチ内部のチャンネル間アイソレ−ションを改善することは容易ではない。例えば、回路の最適化、或いは要所に電波吸収体を設置するなどしてチャンネル間アイソレ−ションを改善させることは、ある程度は可能だが、高コストの要因となる。

また、仮に送信アンテナ切替スイッチ内部のアイソレ−ションを改善したとしても、位相差パタ−ンに表れるリップル量をある程度抑制できるだけで、アイソレ−ション量に応じたリップル自体は少なからず存在するため、精度よく測角することに対し、常に障害が伴うこととなる。

この発明は上記のような問題点を解決するためになされたものであり、送信アンテナ切替スイッチ内部での漏れ込みに起因したリップル重畳をなくするようにしたレーダ装置を提供することを目的とするものである。

この発明のレ−ダ装置は、送信信号を生成するための送信信号発生回路と、送信信号を空間へ放射するための２つの送信アンテナと、２つの送信アンテナを交互に切り替えて使用するための送信アンテナ切替え手段と、送信アンテナから放射された送信信号のタ−ゲットによる反射波を受信するための複数の受信アンテナと、複数の受信アンテナによって受信された反射波に含まれる位相情報から検知したタ−ゲットの方位角度を算出するための信号処理回路と、送信アンテナ切替え手段と送信アンテナの間に配置され、２つの送信アンテナに対する励振位相を変更するための移相回路と、送信アンテナ切替え手段に対する切替制御および移相回路に対する移相制御を行うと共に、送信アンテナ切替え手段の切替えに連動して、移相回路の移相量を制御する制御手段を備え、移相回路は、送信アンテナ切替え手段の切り替えに応じて、一方の送信アンテナから送信される送信信号の励振位相が、他方の送信アンテナから送信される送信信号の励振位相に対して、常に９０ｄｅｇだけ進相、或いは常に９０ｄｅｇだけ遅相となるようにしたものである。

この発明に係るレ−ダ装置においては、送信切替スイッチの制御に連動して、送信アンテナＴＸ１、ＴＸ２の移相回路を制御することによって、送信アンテナの非導通端子側を、送信アンテナの導通端子側に対して、常に９０ｄｅｇだけ進相（遅相）させるように送信波の励振位相を制御することができるので、送信アンテナＴＸ１、ＴＸ２のそれぞれの位相パタ−ンに重畳するリップルを、同一振幅で、なおかつ、同相のリップルとすることができるため、送信チャンネル間の位相差パタ−ン（ＴＸ１−ＴＸ２）としては、すべての角度範囲に渡ってリップルが相殺される形となり、レ−ダの測角精度悪化の要因を原理的に解消することが可能となる。
また、スイッチ内部のアイソレ−ション性能が如何なる値であろうと、原理的に位相差パタ−ンに表れるリップルをなくすことができるので、スイッチの製造ばらつきなどの影響を受けにくいロバストな設計が可能になる。

この発明の実施の形態１におけるレーダ装置の構成ブロック図である。 この発明のレーダ装置の送信アンテナによる位相パタ−ンを示す図である。 この発明の実施の形態１におけるレーダ装置の移相回路の構成図である。 この発明の実施の形態２におけるレーダ装置の移相回路の構成図である。 位相差方探の原理を説明する図である。 送信切替により仮想的に開口を拡大するメカニズムを説明する図である。 従来のレーダ装置の構成ブロック図である。 送信アンテナ切替時（ＴＸ１送信時）の説明を示す図である。 送信アンテナ切替時（ＴＸ２送信時）の説明を示す図である。 従来のレーダ装置の送信アンテナによる位相パタ−ンを示す図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１におけるレ−ダ装置を図１〜図３に基づいて説明する。図１はレ−ダ装置の全体構成を説明するために簡単化したブロック図、図２は送信アンテナによる位相パタ−ンを示す図、図３はレーダ装置の移相回路の構成図をそれぞれ示す。
図１において、発振回路によって構成される送信信号発生回路１は送信信号を生成する。送信信号発生回路１からの送信信号は送信アンテナ切替スイッチ（切替手段）２により、２つの送信チャンネル経路（ＴＸ１、ＴＸ２）に切り替えて伝送され、２つの送信アンテナ３ａ、３ｂ（ＴＸ１、ＴＸ２）の前段に設けられたそれぞれの移相回路４ａ、４ｂによって所定の移相量だけ励振位相が調整される。

こうして、送信信号は移相回路４ａ、４ｂによって調整された所定の励振位相にて励振され、２つの送信アンテナ３ａ、３ｂ（ＴＸ１、ＴＸ２）から交互に送信波が空間に放射される。そして、空間に放射された送信波は、タ−ゲットで反射してエコ−として複数の受信アンテナ５ａ、５ｂ（ＲＸ１、ＲＸ２）により受信され、信号処理回路６に入力される。信号処理回路６は、受信した反射波を検出し、反射波に含まれる位相情報からタ−ゲットの距離、角度、速度などタ−ゲット検知に必要な情報を算出する。
また、送信アンテナ切替スイッチ２に対するスイッチ制御および移相回路４ａ、４ｂに対する移相制御は、共に制御回路７が行う。即ち、制御回路７はスイッチ制御の切り替えに連動して移相回路４ａ、４ｂの移相量を制御する。
ここで、移相回路４ａ、４ｂの移相量が共に０ｄｅｇの場合に、双方の送信アンテナ（ＴＸ１とＴＸ２）からの励振位相は同相（位相差なし）で空間に電波が放射されることになることを意味する。

この発明に係るレ−ダ装置における送信信号は、送信アンテナ切替スイッチ２のスイッチ制御に連動して、送信アンテナ切替スイッチ２と各送信アンテナ３ａ、３ｂ（ＴＸ１、ＴＸ２）の間の伝送線路上に設けられた移相回路４ａ、４ｂにより所定の励振位相となるように移相量調整を受ける。
具体的には、送信アンテナとして、送信アンテナ３ａ（ＴＸ１）を用いた送信時には、ＴＸ１送信波に対してＴＸ２送信波の位相を９０ｄｅｇだけ進ませ、一方、アンテナ３ｂ（ＴＸ２）を用いた送信時には、ＴＸ２送信波に対してＴＸ１送信波の位相を９０ｄｅｇだけ進ませる。換言すれば、非導通端子側の送信アンテナを、導通端子側の送信アンテナに比べて、常に９０ｄｅｇだけ進相させるように、送信アンテナ切替スイッチ２の制御に連動して、移相回路４ａ、４ｂにより送信アンテナ３ａ、３ｂ（ＴＸ１、ＴＸ２）への励振位相を制御する。

送信アンテナ３ａ（ＴＸ１）を用いた送信時に、非導通端子側の送信アンテナ３ｂ（ＴＸ２）を、導通端子側の送信アンテナ３a（ＴＸ１）に比べて、常に９０ｄｅｇだけ進相させることは、式（７）において、φ=９０ｄｅｇを代入することと等価であるので、以下の通りとなり、式（１０）を得る。
∠Ｅｔｘ１ ≒ Ａ・ｓｉｎ（ｋｄｓｉｎθ＋φ）
≒ Ａ・ｓｉｎ（ｋｄｓｉｎθ＋９０ｄｅｇ）
＝ Ａ・ｃｏｓ（ｋｄｓｉｎθ） （１０）

送信アンテナ３ｂ（ＴＸ２）を用いた送信時に、非導通端子側の送信アンテナ３ａ（ＴＸ１）を、導通端子側の送信アンテナ３ｂ（ＴＸ２）に比べて、常に９０ｄｅｇだけ進相させることは、式（９）において、φ＝−９０ｄｅｇを代入することと等価であるので、以下の通りとなり、式（１１）を得る。
∠Ｅｔｘ２ ≒ ―Ａ・ｓｉｎ（ｋｄｓｉｎθ＋φ）
≒ ―Ａ・ｓｉｎ（ｋｄｓｉｎθ―９０ｄｅｇ）
＝ Ａ・ｃｏｓ（ｋｄｓｉｎθ） （１１）
式（１０）、式（１１）で表される位相パタ−ンを横軸を角度θとしてグラフ化した図を図２に示す。

図２において、励振分布は一例として、励振振幅ＡはＡ=0.001（対数表示：−30ｄB）
の場合を示す。
式（１０）（１１）および図２より、この発明に係るレ−ダ装置においては、送信アンテナ３ａ、３ｂ（ＴＸ１、ＴＸ２）のそれぞれの位相パタ−ンに重畳するリップルを、同一振幅で、なおかつ、同相のリップルとすることができるため、送信チャンネル間の位相差パタ−ン（ＴＸ１−ＴＸ２）としては、すべての角度範囲に渡ってリップルが相殺される形となり、レ−ダの測角精度悪化の要因を原理的に解消することが可能となる。
また、スイッチ内部のアイソレ−ション性能が如何なる値であろうと、原理的に位相差パタ−ンに表れるリップルをなくすことができるので、スイッチの製造ばらつきなどの影響を受けにくいロバストな設計が可能になる。

次にこの発明の実施形態１におけるレーダ装置の移相回路の具体例について詳説する。図３は移相回路４ａ、４ｂの構成を示す図である。図３において、ＴＸ１送信時の回路接続状態を図３（ａ）に、ＴＸ２送信時の回路接続状態を図３（ｂ）に示す。
図３（ａ）（ｂ）は、いずれも同一のブロック要素から構成されており、接続状態のみ異なる。

ＴＸ１チャンネル側の移相回路４ａは、通過位相０ｄｅｇの伝送線路と通過位相−９０ｄｅｇの伝送線路の並列回路で構成され、同様にＴＸ２チャンネル側の移相回路４ｂは、通過位相０ｄｅｇの伝送線路と通過位相―９０ｄｅｇの伝送線路の並列回路で構成されている。また、両伝送線路の前段、後段にそれぞれ単極双投のスイッチＳＷ２〜ＳＷ５を配置して、いずれの伝送線路（通過位相０ｄｅｇの伝送線路または通過位相−９０ｄｅｇの伝送線路）にて伝送させるかを選択可能とする。
スイッチＳＷ１は送信アンテナ切替スイッチ２、スイッチＳＷ２〜３はＴＸ１移相回路４ａ用のスイッチ（ＳＷ２：前段、ＳＷ３：後段）、スイッチＳＷ４〜５はＴＸ２移相回路４ｂ用のスイッチ（ＳＷ４：前段、ＳＷ５：後段）をそれぞれ示す。

図３（ａ）に示すように、送信アンテナ３ａ（ＴＸ１）送信時（スイッチＳＷ１はＴＸ１側に導通状態）には、スイッチＳＷ２〜ＳＷ３は０ｄｅｇ伝送線路側に導通状態、スイッチＳＷ４〜ＳＷ５は−９０ｄｅｇ伝送線路側に導通状態となるように連動制御されており、非導通端子側の送信アンテナ３ｂ（ＴＸ２）を、導通端子側の送信アンテナ３a（ＴＸ１）に比べて、常に９０ｄｅｇだけ進相させる接続状態となっている。
また、図３（ｂ）に示すように、送信アンテナ３ｂ（ＴＸ２）送信時（スイッチＳＷ１はＴＸ２側に導通状態）には、スイッチＳＷ２〜ＳＷ３は−９０ｄｅｇ伝送線路側に導通状態、スイッチＳＷ４〜ＳＷ５は０ｄｅｇ伝送線路側に導通状態となるように連動制御されており、非導通端子側の送信アンテナ３ａ（ＴＸ１）を、導通端子側の送信アンテナ３ｂ（ＴＸ２）に比べて、常に９０ｄｅｇだけ進相させる接続状態となっている。

この発明に係るレ−ダ装置においては、上述したような回路構成により、送信アンテナ３ａ、３ｂ（ＴＸ１、ＴＸ２）のそれぞれの位相パタ−ンに重畳するリップルを、同一振幅で、なおかつ、同相のリップルとすることができるため、送信チャンネル間の位相差パタ−ン（ＴＸ１−ＴＸ２）としては、すべての角度範囲に渡ってリップルが相殺される形となり、レ−ダの測角精度悪化の要因を原理的に解消することが可能となる。
また、送信アンテナ切替スイッチ２内部のアイソレ−ション性能が如何なる値であろうと、原理的に位相差パタ−ンに表れるリップルをなくすことができるので、スイッチの製造ばらつきなどの影響を受けにくいロバストな設計が可能になる。

また、図３（ａ）（ｂ）では、いずれの移相回路４ａ、４ｂにおいても、通過位相０ｄｅｇの伝送線路と組み合わせる伝送線路として通過位相−９０ｄｅｇの伝送線路で構成されているが、これは非導通端子側の送信アンテナを、導通端子側の送信アンテナに比べて、常に９０ｄｅｇだけ進相させる接続状態を実現するための構成である。しかしながら、図３の通過位相−９０ｄｅｇの伝送線路の代わりに通過位相＋９０ｄｅｇの伝送線路を用いて、非導通端子側の送信アンテナを、導通端子側の送信アンテナに比べて、常に９０ｄｅｇだけ遅相させる接続状態を実現するための構成としてもよい。

また、上述した移送回路４ａ、４ｂは、送信アンテナ切り替えスイッチ２とは別の回路として説明してきたが、移送回路機能が送信アンテナ切り替えスイッチ機能と同一の素子内に形成されていてもよい。例えば、同一のＭＭＩＣ（monolithic microwＡve integrＡted circuit：モノリシックマイクロ波集積回路）チップ内部に、送信アンテナ切り替えを目的としたスイッチと、移送回路の両方が集積化されていてもよい。

以上のように実施の形態１の発明は、送信アンテナＴＸ１を用いた送信時には、ＴＸ１送信波に対してＴＸ２送信波の位相を９０ｄｅｇだけ遅らせ（または進ませ）、また、送信アンテナＴＸ２を用いた送信時には、ＴＸ２送信波に対してＴＸ１送信波の位相を９０ｄｅｇだけ遅らせる（または進ませる）。換言すれば、非導通端子側の送信アンテナを常に９０ｄｅｇだけ進相（または遅相）させるように、送信切替スイッチの制御に連動して、送信アンテナＴＸ１、ＴＸ２への励振位相を制御するようにしているから、送信アンテナ切替スイッチ内部での信号漏れ込みに起因したリップルが相殺される形となり、レ−ダの測角精度悪化の要因を原理的に解消することが可能となる。

実施の形態２
次に、この発明の実施の形態２におけるレ−ダ装置を図４に基づいて説明する。図４は実施の形態２におけるレーダ装置の移相回路の構成図を示し、この移相回路４の具体例について詳説する。
図４において、ＴＸ１送信時の回路接続状態を図４（ａ）に、ＴＸ２送信時の回路接続状態を図４（ｂ）に示す。図４（ａ）（ｂ）は、いずれも同一のブロック要素から構成されており、接続状態のみ異なる。

図４（ａ）（ｂ）における移相回路４は、いずれもＴＸ１チャンネル側の伝送線路上に構成されており、ＴＸ２チャンネル側の伝送線路上には移相回路は構成されていない。移相回路４は、通過位相＋９０ｄｅｇの伝送線路、通過位相−９０ｄｅｇの伝送線路の並列回路で構成され、両伝送線路の前段、後段にそれぞれ単極双投のスイッチＳＷ２〜ＳＷ３を配置して、いずれの伝送線路（通過位相＋９０ｄｅｇの伝送線路、または通過位相−９０ｄｅｇの伝送線路）にて伝送させるかを選択可能とする。
スイッチＳＷ１は送信アンテナ切替スイッチ２、スイッチＳＷ２〜３はＴＸ１移相回路４用のスイッチ（ＳＷ２：前段、ＳＷ３：後段）を示す。
ここで、選択はできないが、移相回路４の移相量が０ｄｅｇの場合に、双方の送信アンテナ（ＴＸ１とＴＸ２）からの励振位相は同相（位相差なし）で空間に電波が放射されることになることを意味する。

図４（ａ）に示すように、送信アンテナ３ａ（ＴＸ１）送信時（ＳＷ１はＴＸ１側に導通状態）には、ＳＷ２〜ＳＷ３は＋９０ｄｅｇ伝送線路側に導通状態となるように連動制御されており、非導通端子側の送信アンテナ３ｂ（ＴＸ２）を、導通端子側の送信アンテナ３ａ（ＴＸ１）に比べて、常に９０ｄｅｇだけ進相させる接続状態となっている。
また、図４（ｂ）に示すように、送信アンテナ３ｂ（ＴＸ２）送信時（ＳＷ１はＴＸ２側に導通状態）には、ＳＷ２〜ＳＷ３は−９０ｄｅｇ伝送線路側に導通状態となるように連動制御されており、非導通端子側の送信アンテナを３ａ（ＴＸ１）を、導通端子側の送信アンテナ３ｂ（ＴＸ２）に比べて、常に９０ｄｅｇだけ進相させる接続状態となっている。

この発明に係るレ−ダ装置においては、上述したような回路構成により、送信アンテナ３ａ、３ｂ（ＴＸ１、ＴＸ２）のそれぞれの位相パタ−ンに重畳するリップルを、同一振幅で、なおかつ、同相のリップルとすることができるため、送信チャンネル間の位相差パタ−ン（ＴＸ１−ＴＸ２）としては、すべての角度範囲に渡ってリップルが相殺される形となり、レ−ダの測角精度悪化の要因を原理的に解消することが可能となる。
また、送信アンテナ切替スイッチ２内部のアイソレ−ション性能が如何なる値であろうと、原理的に位相差パタ−ンに表れるリップルをなくすことができるので、スイッチの製造ばらつきなどの影響を受けにくいロバストな設計が可能になる。

また、図４（ａ）（ｂ）では、いずれの送信状態においても、非導通端子側の送信アンテナを、導通端子側の送信アンテナに比べて、常に９０ｄｅｇだけ進相させるように接続状態を変更したが、常に９０ｄｅｇだけ遅相させるように接続状態を変更させてもよい。
また、図４（ａ）（ｂ）では、送信アンテナ３ａ（ＴＸ１）側だけに移相回路４を設けるような回路構成としたが、送信アンテナ３ｂ（ＴＸ２）側だけに同様の移相回路４を設けてもよい。

この発明は、タ−ゲットの位置、速度を計測するためのレ−ダ装置に適用される。

１：送信信号発生回路、 ２：送信アンテナ切替スイッチ、
３ａ、３ｂ：送信アンテナ、 ４、４ａ、４ｂ：移相回路、
５ａ、５ｂ：受信アンテナ、 ６：信号処理回路、
７：制御回路。

Claims (5)

1. 送信信号を生成するための送信信号発生回路と、前記送信信号を空間へ放射するための２つの送信アンテナと、前記２つの送信アンテナを交互に切り替えて使用するための送信アンテナ切替え手段と、前記送信アンテナから放射された送信信号のタ−ゲットによる反射波を受信するための複数の受信アンテナと、前記複数の受信アンテナによって受信された前記反射波に含まれる位相情報から検知したタ−ゲットの方位角度を算出するための信号処理回路と、前記送信アンテナ切替え手段と前記送信アンテナの間に配置され、前記２つの送信アンテナに対する励振位相を変更するための移相回路と、前記送信アンテナ切替え手段に対する切替制御および前記移相回路に対する移相制御を行うと共に、前記送信アンテナ切替え手段の切替えに連動して、前記移相回路の移相量を制御する制御手段を備え、
   前記移相回路は、前記送信アンテナ切替え手段の切り替えに応じて、一方の送信アンテナから送信される送信信号の励振位相が、他方の送信アンテナから送信される送信信号の励振位相に対して、常に９０ｄｅｇだけ進相、或いは常に９０ｄｅｇだけ遅相となるようにしたことを特徴とするレ−ダ装置。
2. 前記移相回路は、非導通端子側の送信アンテナを常に９０ｄｅｇだけ進相、或いは常に９０ｄｅｇだけ遅相となるように位相制御されることを特徴とする請求項１に記載のレ−ダ装置。
3. 前記移相回路は、２つの送信アンテナへ給電する両方の給電経路内に設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレ−ダ装置。
4. 前記移相回路は、２つの送信アンテナへ給電する給電経路のうち、一方の給電経路内に設けられたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載のレ−ダ装置。
5. 前記複数の受信アンテナが２つの送信アンテナによって挟まれて配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のレ−ダ装置。

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