JP5659955B2 - Signal transmission device, radar device, signal transmission method, and radar detection method - Google Patents
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本発明は、信号送信装置、レーダ装置、信号送信方法およびレーダ探知方法に関し、特に、パルス信号と連続波(CW:continuous wave)信号とを切り替えて送信する信号送信装置、レーダ装置、信号送信方法およびレーダ探知方法に関する。 The present invention relates to a signal transmission device, a radar device, a signal transmission method, and a radar detection method, and in particular, a signal transmission device, a radar device, and a signal transmission method for switching and transmitting a pulse signal and a continuous wave (CW) signal. And a radar detection method.
レーダ装置は、一般的に空間に電波を照射して、目標からの反射信号を受信することにより、目標の存在を探知し、その位置、運動状況などを観測するものである。レーダ装置においては、電波は空中線から空間に照射され、目標に当たって反射した後、再び空中線で受信されて受信器等へレーダ受信信号として出力される。レーダ受信信号は受信器で周波数変換された後、A/D変換され、ディジタル受信信号は各種の信号処理やデータ処理が行われる。 A radar device generally detects the presence of a target by irradiating a space with radio waves and receives a reflected signal from the target, and observes its position, movement state, and the like. In the radar apparatus, the radio wave is irradiated from the antenna to the space, is reflected by hitting the target, is received by the antenna again, and is output as a radar reception signal to the receiver or the like. The radar reception signal is frequency-converted by the receiver and then A / D converted, and the digital reception signal is subjected to various signal processing and data processing.
レーダ装置の方式にはさまざまな分類方法があるが、そのひとつとして、パルスレーダ装置と連続波(CW)レーダ装置という分類がある。パルスレーダ装置は、送信信号がパルス信号であり、送信と受信を交互に行い、パルス信号を送信している間は受信を行わず、逆に受信している間はパルス信号の送信を行わない。一方、CWレーダ装置は、CW信号を送信するレーダ装置であり、送信中も受信を行う。 There are various classification methods for the radar apparatus, and one of them is classification as a pulse radar apparatus and a continuous wave (CW) radar apparatus. The pulse radar device performs transmission and reception alternately, and the transmission signal is a pulse signal. The pulse radar device does not receive the pulse signal during transmission, and does not transmit the pulse signal during reception. . On the other hand, the CW radar apparatus is a radar apparatus that transmits a CW signal, and performs reception even during transmission.
パルスレーダ装置とCWレーダ装置にはそれぞれ長所と短所があり、用途に応じて使い分けが行われる。例えば、CWレーダ装置は送信信号の受信器への漏れ込みのため、受信感度に制約があり、遠距離の観測には向いていない。一方、パルスレーダ装置はこの問題がないため、遠距離の観測にはパルスレーダ装置が一般的に使用される。 The pulse radar device and the CW radar device have advantages and disadvantages, respectively, and are selectively used depending on the application. For example, a CW radar apparatus has a limitation in reception sensitivity due to leakage of a transmission signal to a receiver, and is not suitable for long-distance observation. On the other hand, since the pulse radar apparatus does not have this problem, the pulse radar apparatus is generally used for long-distance observation.
また、パルスレーダ装置は距離分解能が高いというメリットがあるが、送信中に受信しないため、近距離の目標を探知できないという問題がある。一方、CWレーダ装置は距離分解能が低いものの、近距離の目標を探知することが可能であり、ドップラ周波数を観測する精度が高いというメリットがある。 In addition, the pulse radar device has an advantage of high distance resolution, but there is a problem that a short-range target cannot be detected because it is not received during transmission. On the other hand, although the CW radar apparatus has a low distance resolution, it can detect a target at a short distance and has an advantage of high accuracy in observing the Doppler frequency.
監視用レーダ等においては、遠距離の目標と近距離の目標を同時に探知したい場合や、目標の速度、すなわち、ドップラ周波数を高精度に観測したい場合等、状況に応じてレーダ装置に要求される機能性能が変化する場合がある。この場合、パルスレーダ装置とCWレーダ装置の両方の機能を有するレーダ装置が有効である。 In surveillance radars, etc., it is required for radar equipment depending on the situation, such as when it is desired to detect a long-distance target and a short-distance target at the same time, or to observe the target speed, that is, the Doppler frequency with high accuracy. Functional performance may change. In this case, a radar device having functions of both a pulse radar device and a CW radar device is effective.
パルスレーダ装置とCWレーダ装置の両方の機能を有するレーダ装置が特許文献1に開示されている。特許文献1のレーダ装置のブロック図を図10に示す。図10において、特許文献1のレーダ装置には、空中線素子981〜98mを有する空中線980Aと、空中線素子98(m+1)〜98nを有する空中線980Bと、が配置されている。
A radar apparatus having functions of both a pulse radar apparatus and a CW radar apparatus is disclosed in
特許文献1のレーダ装置において、切替制御器910がパルスレーダモードを指定するモード選択信号を出力した場合、送受切替器920は、送信機930からの送信信号を送信ブロック形成部940を用いて空中線980Aと空中線980Bとの両方へ出力させる。また、空中線980Aと空中線980Bの両方からの受信信号を受信ブロック形成部950において受信し、受信した信号を電力合成器960において電力合成した後、受信器970へ出力させる。
In the radar apparatus of
一方、切替制御器910がCWレーダモードを指定するモード選択信号を出力した場合、送受切替器920は、空中線980Aおよび空中線980Bを、それぞれ送信専用または受信専用となるように制御する。例えば、空中線980Aが送信専用に用い、空中線980Bを受信専用に用いる。
On the other hand, when the
しかし、特許文献1の技術は、送信デューティが制約された送信器を使用しているレーダ装置には適用できない。送信デューティとは、レーダの動作時間(送信時間と受信時間の合計)に対する送信時間の比率である。CWレーダ動作の場合は送信デューティが1であるが、パルスレーダ動作を前提としている送信器の場合、送信デューティが1よりも小さい値に制約されていることが多い。送信デューティが1よりも小さい値に制約された送信器を使用している場合、CW信号を送信することができない。
However, the technique of
本発明の目的は、上記課題に鑑み、送信デューティ等に制約がありCW信号を送信することができない送信器が使用されている場合でも、パルスレーダ動作とCWレーダ動作とを切替えることが可能な信号送信装置、レーダ装置、信号送信方法およびレーダ探知方法を提供することにある。 In view of the above problems, the object of the present invention is to switch between pulse radar operation and CW radar operation even when a transmitter that cannot transmit a CW signal due to restrictions on transmission duty or the like is used. It is an object to provide a signal transmission device, a radar device, a signal transmission method, and a radar detection method.
上記目的を達成するために本発明に係る信号送信装置は、パルスモードまたはCWモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を出力する動作モード指定手段と、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Tで、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期aで、タイミング信号を出力するタイミング信号出力手段と、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての信号生成手段へ、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次信号生成手段へ、出力されたタイミング信号を入力させるタイミング制御手段と、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅tのパルス信号を、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間aについてCW信号を、タイミング信号が入力する毎に生成して出力するn個の信号生成手段と、信号生成手段から出力された信号を外部空間へ送信する信号送信手段と、を備える。 In order to achieve the above object, a signal transmission apparatus according to the present invention receives an operation mode designating means for outputting a mode designating signal designating either a pulse mode or a CW mode, and a mode designating signal designating a pulse mode. When the mode designation signal for designating the CW mode is inputted, the timing signal output means for outputting the timing signal and the mode designation signal for designating the pulse mode are all inputted. When a mode designation signal for designating the CW mode is input to the signal generation means, a timing control means for inputting the output timing signals to the signal generation means one by one, and a mode designation signal for designating the pulse mode are input. If a pulse signal having a pulse width t is input, a mode specifying signal specifying the CW mode is input. The CW signal with comprising the n number of signal generation means for generating and outputting each timing signal is input, a signal transmitting means for transmitting a signal output from the signal generating means to the external space, the.
上記目的を達成するために本発明に係るレーダ装置は、上述の信号送信装置と、信号送信装置から送信された信号が反射されて戻って来た信号を受信信号として受信する信号受信手段、および、モード指定信号およびタイミング信号に基づいて受信した受信信号から目標データを生成して出力する目標データ生成手段を備えた信号受信装置と、を備える。 In order to achieve the above object, a radar apparatus according to the present invention includes the above-described signal transmission apparatus, a signal reception unit that receives a signal returned from a signal transmitted from the signal transmission apparatus as a reception signal, and A signal receiving device including target data generating means for generating and outputting target data from the received signal received based on the mode designation signal and the timing signal.
上記目的を達成するために本発明に係る信号送信方法は、n個の信号生成手段を備えた信号送信装置を用いた信号送信方法であって、パルスモードまたはCWモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を出力し、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Tで、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期aで、タイミング信号を出力し、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての信号生成手段へ、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次信号生成手段へ、出力されたタイミング信号を入力し、n個の信号生成手段に、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅tのパルス信号を、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間aについてCW信号を、タイミング信号が入力する毎に生成させて出力させ、信号生成手段から出力された信号を外部空間へ送信する。 In order to achieve the above object, a signal transmission method according to the present invention is a signal transmission method using a signal transmission device provided with n signal generation means, and designates either a pulse mode or a CW mode. When the mode designation signal is output and the mode designation signal for designating the pulse mode is inputted, the timing signal is outputted at the cycle T, and when the mode designation signal for designating the CW mode is inputted, the timing signal is outputted at the cycle a. When the mode designation signal to be designated is input, the output timing signals are sequentially inputted to the signal generation means one by one when all the signal generation means are inputted, and when the mode designation signal to designate the CW mode is inputted, one by one. When a mode designation signal for designating a pulse mode is input to the signal generation means, a pulse signal having a pulse width t is inputted, and a mode designation signal for designating a CW mode is inputted. The CW signal for the period a when you, then output the generated for each timing signal is input, transmits the signal output from the signal generating means to the external space.
上記目的を達成するために本発明に係るレーダ探知方法は、n個の信号生成手段を備えたレーダ装置を用いたレーダ探知方法であって、パルスモードまたはCWモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を出力し、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Tで、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期aで、タイミング信号を出力し、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての信号生成手段へ、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次信号生成手段へ、出力されたタイミング信号を入力し、n個の信号生成手段に、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅tのパルス信号を、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間aについてCW信号を、タイミング信号が入力する毎に生成させて出力させ、信号生成手段から出力された信号を外部空間へ照射し、照射された信号が反射されて戻って来た信号を受信信号として受信し、モード指定信号およびタイミング信号に基づいて、受信した受信信号から目標データを生成して出力する。 In order to achieve the above object, a radar detection method according to the present invention is a radar detection method using a radar apparatus provided with n signal generation means, and a mode for designating either a pulse mode or a CW mode. Outputs the specified signal and outputs the timing signal at the cycle T when the mode specifying signal specifying the pulse mode is input, and at the cycle a when the mode specifying signal specifying the CW mode is input, and specifies the pulse mode When the mode designation signal to be input is input, the output timing signals are sequentially input to the signal generation means one by one when all the signal generation means are input, and when the mode specification signal specifying the CW mode is input, When a mode designation signal for designating a pulse mode is input to the signal generation means, a pulse signal having a pulse width t is inputted, and a mode designation signal for designating a CW mode is inputted. When the timing signal is input, the CW signal is generated and output every time the timing signal is input, the signal output from the signal generating means is irradiated to the external space, and the irradiated signal is reflected and returned. The received signal is received as a received signal, and target data is generated from the received signal and output based on the mode designation signal and the timing signal.
上記構成とすることにより、本発明に係る信号送信装置、レーダ装置、信号送信方法およびレーダ探知方法は、送信デューティ等に制約がありCW信号を送信することができない信号生成手段が使用されている場合でも、パルスレーダ動作とCWレーダ動作とを切替えることができる。 With the above configuration, the signal transmission device, the radar device, the signal transmission method, and the radar detection method according to the present invention use signal generation means that cannot transmit a CW signal due to limitations on transmission duty and the like. Even in this case, the pulse radar operation and the CW radar operation can be switched.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る送信装置について説明する。図1に、本実施形態に係る送信装置10のブロック構成図の一例を示す。図1において、送信装置10は、動作モード指定手段20、タイミング信号出力手段30、タイミング制御手段40、n個の信号生成手段51、52、…、5nおよび信号送信手段60を備える。
(First embodiment)
A transmission apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows an example of a block configuration diagram of a
動作モード指定手段20は、パルスモードまたはCWモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を生成し、タイミング信号出力手段30、タイミング制御手段40および信号生成手段51、52、…、5nへ出力する。
The operation
タイミング信号出力手段30は、動作モード指定手段20からパルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合、周期Tのタイミング信号をタイミング制御手段40へ出力し、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合、周期aのタイミング信号をタイミング制御手段40へ出力する。 The timing signal output means 30 outputs a timing signal having a period T to the timing control means 40 when a mode designation signal for designating a pulse mode is inputted from the operation mode designation means 20 and a mode designation signal for designating the CW mode is inputted. In this case, the timing signal having the period a is output to the timing control means 40.
タイミング制御手段40は、タイミング信号出力手段30から出力されたタイミング信号を動作モード指定手段20から入力したモード指定信号に応じて信号生成手段51、52、…、5nへ入力させる。 The timing control means 40 inputs the timing signal output from the timing signal output means 30 to the signal generation means 51, 52,..., 5n according to the mode specification signal input from the operation mode specification means 20.
本実施形態に係るタイミング制御手段40が信号生成手段51、52、…、5nへタイミング信号を入力するタイミングについて、図2を用いて説明する。図2(a)はパルスモードの場合に各信号生成手段へ入力されるタイミング信号の一例、図2(b)はCWモードの場合に各信号生成手段へ入力されるタイミング信号の一例である。
Timing when the
図2(a)において、パルスモードの場合、タイミング制御手段40は、タイミング信号出力手段30から出力された周期Tのタイミング信号を全ての信号生成手段へ入力させる。一方、図2(b)において、CWモードの場合、タイミング制御手段40は、タイミング信号出力手段30から出力された周期aのタイミング信号を、一つずつ順次信号生成手段51、52、…、5nへ入力させる。ここで、タイミング制御手段40は、パルスモードの場合、タイミング信号が入力する毎にパルス幅tのパルス信号を生成して信号送信手段60へ出力する。一方、CWモードの場合、タイミング信号が入力する毎に期間aについてCW信号を生成して信号送信手段60へ出力する。なお、本実施形態において、パルス幅tおよび信号生成手段の数nは、t/Tおよび1/nが信号生成手段51、52、…、5nのデューティ制約値より小さくなるように設定される。
In FIG. 2A, in the pulse mode, the timing control means 40 inputs the timing signal of the period T output from the timing signal output means 30 to all signal generation means. On the other hand, in FIG. 2B, in the CW mode, the
信号送信手段60は、信号生成手段51、52、…、5nから出力された信号を合成して外部空間へ送信する。なお、本実施形態において信号送信手段60は、CWモードの場合、信号生成手段51、52、…、5nから出力された各CW信号の位相が不連続にならないように位相を整合させた後、合成して外部空間へ送信する。
The signal transmission means 60 combines the signals output from the signal generation means 51, 52,..., 5n and transmits them to the external space. In the present embodiment, in the CW mode, the
送信装置10の動作について、具体例を挙げて説明する。以下、送信装置10が、デューティ制約値が30%の4つの信号生成手段を備える場合について図3を用いて説明する。図3は、(a)パルスモード、(b)CWモード、の時に信号生成手段51、52、53、54から出力される信号の一例、および、信号送信手段60から外部空間へ送信される送信信号の一例である。
The operation of the
図3(a)に示すように、パルスモードの場合、信号生成手段51、52、53、54は周期Tごとにパルス幅tのパルス信号を信号送信手段60へ出力し、信号送信手段60は、周期Tごとに4つのパルス信号の合成信号(パルス信号)を外部空間へ送信する。該合成信号の電力は、各信号生成手段51、52、53、54から出力されたパルス信号の電力の4倍となっている。動作時間tの後、動作時間の4倍の休止時間が設定されていることから、送信デューティ(t/T)は20%となり、信号生成手段の送信デューティの制約値30%を満足する。 As shown in FIG. 3A, in the pulse mode, the signal generating means 51, 52, 53, 54 outputs a pulse signal having a pulse width t to the signal transmitting means 60 every period T, and the signal transmitting means 60 A composite signal (pulse signal) of four pulse signals is transmitted to the external space every period T. The power of the combined signal is four times the power of the pulse signal output from each signal generating means 51, 52, 53, 54. After the operation time t, a pause time that is four times the operation time is set, so the transmission duty (t / T) is 20%, which satisfies the transmission duty constraint value of 30%.
一方、図3(b)に示すように、CWモードの場合、信号生成手段51、52、53、54は時間aずつずれて、期間aのCW信号を出力する。信号生成手段51からのCW信号の出力が終了するのと同時に信号生成手段52からのCW信号の出力が開始されることから、信号送信手段60からは、連続波(CW)信号が外部空間へ送信される。生成されたCW信号の各時刻での送信電力は、単一の信号生成手段相当となり、パルスモード時に比べて小さくなる。一方、動作時間aの後、(n−1)・aの休止時間が設定されていることから、送信デューティ(1/n)は25%となり、信号生成手段の送信デューティの制約値30%を満足する。
On the other hand, as shown in FIG. 3B, in the CW mode, the signal generating means 51, 52, 53, and 54 output the CW signal of period a with a time a shift. Since the output of the CW signal from the signal generating means 52 is started simultaneously with the end of the output of the CW signal from the signal generating means 51, a continuous wave (CW) signal is sent from the signal transmitting means 60 to the external space. Sent. The transmission power at each time of the generated CW signal is equivalent to a single signal generating means and is smaller than that in the pulse mode. On the other hand, since the pause time of (n−1) · a is set after the operation time a, the transmission duty (1 / n) is 25%, and the
以上のように、本実施形態に係る送信装置10は、複数の信号生成手段51、52、…、5nを配置して、パルスモードの場合は周期Tのタイミング信号を全ての信号生成手段51、52、…、5nへ入力させ、CWモードの場合は周期aのタイミング信号を、一つずつ順次信号生成手段51、52、…、5nへ入力させる。そして、信号生成手段51、52、…、5nがタイミング信号が入力するごとに出力した信号を合成して外部空間へ送信する。
As described above, the
これにより、本実施形態に係る送信装置10は、送信デューティ等に制約がありCW信号を生成することができない信号生成手段が使用されている場合でも、パルスモードとCWモードとを切替え、パルス信号またはCW信号を外部空間へ送信することができる。
As a result, the
(第1の実施形態の変形例)
第1の実施形態の変形例について説明する。本実施形態に係る送信装置10Bは、第1の実施形態で説明した図1の信号送信手段60の代わりに、信号生成手段51、52、…、5nの後段に、n個の信号送信手段61、62、…、6nを配置した。該送信装置10Bにおいて、信号送信手段61、62、…、6nは、対応する信号生成手段51、52、…、5nから出力された信号を、それぞれ外部空間へ照射する。
(Modification of the first embodiment)
A modification of the first embodiment will be described. The transmitting apparatus 10B according to the present embodiment replaces the signal transmitting means 60 of FIG. 1 described in the first embodiment with n signal transmitting means 61 in the subsequent stage of the signal generating means 51, 52,. 62n are arranged. In the transmission device 10B, the
図4に、(a)パルスモード、(b)CWモード、の時に信号送信手段60(第1の実施形態)および信号送信手段61、62、…、6n(本実施形態)から送信される送信信号の一例を示す。 FIG. 4 shows transmissions transmitted from the signal transmission means 60 (first embodiment) and the signal transmission means 61, 62,..., 6n (this embodiment) in the (a) pulse mode and (b) CW mode. An example of a signal is shown.
図4において、パルスモードでは、各信号送信手段の使用頻度は等しいものの、本実施形態に係る信号送信手段61、62、…、6nから照射される各信号の送信電力は、第1の実施形態に係る信号送信手段60から照射される信号の送信電力よりも小さい。一方、CWモードでは、各信号送信手段の単位時間当たりの送信電力は等しいものの、本実施形態に係る信号送信手段61、62、…、6nの使用頻度は、第1の実施形態に係る信号送信手段60の使用頻度より低い。
4, in the pulse mode, although the frequency of use of each signal transmission means is equal, the transmission power of each signal emitted from the signal transmission means 61, 62,..., 6n according to this embodiment is the same as that of the first embodiment. It is smaller than the transmission power of the signal emitted from the signal transmission means 60 according to the above. On the other hand, in the CW mode, although the transmission power per unit time of each signal transmission unit is equal, the frequency of use of the
本実施形態に係るレーダ装置100Bは、各信号送信手段は送信電力または使用頻度が低く、効率が悪いというデメリットを有する。一方、本実施形態に係る信号送信手段は、送信電力が小さく、信号生成手段51、52、…、5nからの送信信号を合成する処理を行う必要もないため、構成が単純で比較的安価な信号生成手段を適用できるというメリットを有する。 The radar apparatus 100B according to the present embodiment has a demerit that each signal transmission unit has low transmission power or frequency of use and is inefficient. On the other hand, the signal transmission means according to the present embodiment has low transmission power and does not need to perform processing for synthesizing transmission signals from the signal generation means 51, 52,. It has the merit that a signal generation means can be applied.
(第2の実施形態)
第2の実施形態について説明する。本実施形態に係るレーダ装置100のブロック構成図の一例を図5に示す。図5において、本実施形態に係るレーダ装置100は、モード制御信号発生器110、タイミング信号発生器120、送信空中線130−1〜130−Lおよび信号処理器140を備える。
(Second Embodiment)
A second embodiment will be described. An example of a block diagram of the radar apparatus 100 according to this embodiment is shown in FIG. 5, the radar apparatus 100 according to the present embodiment includes a mode
モード制御信号発生器110は、外部からパルスレーダ動作またはCWレーダ動作のいずれか一方の動作モードを選択するモード選択信号を取得することにより、取得したモード選択信号に応じたモード制御信号を生成し、タイミング信号発生器120、送信空中線130−1〜130−Lおよび信号処理器140へ出力する。
The mode
タイミング信号発生器120は、モード制御信号発生器110からパルスレーダ動作のモード制御信号が入力した場合、周期Tのタイミング信号を送信空中線130−1〜130−Lおよび信号処理器140へ出力する。一方、モード制御信号発生器110からCWレーダ動作のモード制御信号が入力した場合、タイミング信号発生器120は、周期aのタイミング信号を送信空中線130−1〜130−Lおよび信号処理器140へ出力する。
When the mode control signal for pulse radar operation is input from the mode
送信空中線130−1〜130−Lは、送信モジュール131−1〜131−N、位相補正器132−1〜132−N、選択合成器133、分配器134および空中線素子135−1〜135−Mを備え、パルスレーダ動作の場合はパルス信号を生成して外部空間へ照射し、CWレーダ動作の場合はCW信号を生成して外部空間へ照射する。
The transmission antennas 130-1 to 130-L include transmission modules 131-1 to 131-N, phase correctors 132-1 to 132-N, a
送信空中線130−1は、パルスレーダ動作の場合、タイミング信号発生器120から入力した周期Tのタイミング信号を、全ての送信モジュール131−1〜131−Nへ入力する。一方、CWレーダ動作の場合、タイミング信号発生器120から入力した周期aのタイミング信号を、一つずつ順次、送信モジュール131−1〜131−Nへ入力する。
In the case of pulse radar operation, the transmission antenna 130-1 inputs the timing signal of the period T input from the
送信モジュール131−1〜131−Nは、パルスレーダ動作の場合、タイミング信号が入力する毎に、パルス幅tのパルス信号を生成して出力する。なお、「デューティ制約値≧t/T」である。一方、CWレーダ動作の場合、タイミング信号が入力する毎に、期間aについてCW信号を生成して出力する。なお、本実施形態において、送信モジュールのデューティ制約値と送信モジュールの数Nとは「デューティ制約値≧1/N」の関係がある。 In the pulse radar operation, the transmission modules 131-1 to 131-N generate and output a pulse signal having a pulse width t every time a timing signal is input. Note that “duty constraint value ≧ t / T”. On the other hand, in the case of CW radar operation, every time a timing signal is input, a CW signal is generated and output for period a. In the present embodiment, the duty constraint value of the transmission module and the number N of transmission modules have a relationship of “duty constraint value ≧ 1 / N”.
位相補正器132−1〜132−Nはそれぞれ、送信モジュール131−1〜131−Nの後段に配置され、送信モジュール131−1〜131−Nから出力されたCW信号の位相を補正する。 The phase correctors 132-1 to 132-N are arranged at the subsequent stage of the transmission modules 131-1 to 131-N, respectively, and correct the phase of the CW signal output from the transmission modules 131-1 to 131-N.
選択合成器133は、位相補正器132−1〜132−Nから出力された信号を合成して分配器134へ出力し、分配器134は該合成信号を等分配して空中線素子135−1〜135−Mへ出力する。空中線素子135−1〜135−Mは、分配器134から出力された分配信号を電波として外部空間へ照射する。
The
ここで、図5では、送信空中線130−1のみ詳細なブロック構成図を記載したが、他の送信空中線130−2〜130−Lも同様に構成される。また、送信空中線130−1〜130−Lは、それぞれが同一の動作モード、タイミングで動作する。 Here, in FIG. 5, the detailed block configuration diagram is shown only for the transmission antenna 130-1, but the other transmission antennas 130-2 to 130 -L are configured similarly. The transmission antennas 130-1 to 130-L operate in the same operation mode and timing.
図5において、信号処理器140は、受信空中線141、受信器142、切替器143、パルスレーダ処理器144、CWレーダ処理器145および選択器146を備え、電波を受信し、受信した電波を解析することによりって目標データを出力する。
In FIG. 5, the
受信空中線141は、送信空中線130−1〜130−Lが外部空間に照射して目標等から反射して戻ってきた電波を受信して受信器142へ出力する。
The
受信器142は、受信空中線141が受信した電波を、モード制御信号発生器110から入力したモード制御信号およびタイミング信号発生器120から入力したタイミング信号を用いて周波数変換等の受信処理を行い、受信信号として切替器143へ出力する。
The
切替器143は、受信器142から出力された受信信号を、動作モードに応じてパルスレーダ処理器144またはCWレーダ処理器145へ切り替えて出力する。
The
パルスレーダ処理器144は、入力した受信信号に対してパルスレーダ動作に対応した信号処理やデータ処理を行い、選択器146へ出力する。CWレーダ処理器145は、入力した受信信号に対してCWレーダ動作に対応した信号処理やデータ処理を行い、選択器146へ出力する。選択器146は、動作モードに応じて処理結果を選択して目標データとして出力する。
The
次に、本実施形態に係るレーダ装置100の動作について説明する。本実施形態に係るレーダ装置100が電波を照射するまでの動作フロー図の一例を図6に、電波を受信して目標データを出力するまでの動作フロー図の一例を図7に示す。 Next, the operation of the radar apparatus 100 according to this embodiment will be described. FIG. 6 shows an example of an operation flowchart until the radar apparatus 100 according to the present embodiment emits radio waves, and FIG. 7 shows an example of an operation flowchart until radio waves are received and target data is output.
図6において、本実施形態に係るレーダ装置100は、外部からパルスレーダ動作またはCWレーダ動作のいずれか一方の動作モードを選択するモード選択信号を取得することにより、以下の動作を行う(S101)。 In FIG. 6, the radar apparatus 100 according to the present embodiment performs the following operation by acquiring a mode selection signal for selecting either one of the pulse radar operation and the CW radar operation from the outside (S101). .
モード制御信号発生器110は、パルスレーダ動作のモード選択信号を取得した場合(S102のパルスレーダ動作)、パルスレーダ動作のモード制御信号を生成して、タイミング信号発生器120、送信空中線130−1〜130−Lおよび信号処理器140へ出力し(S103)、タイミング信号発生器120は、周期Tのタイミング信号を送信空中線130−1〜130−Lおよび信号処理器140へ出力する(S104)。
When the mode
送信空中線130−1〜130−Lへ入力した周期Tのタイミング信号は、全ての送信モジュール131−1〜131−Nへ入力され(S105)、送信モジュール131−1〜131−Nは、タイミング信号が入力される毎にパルス幅tのパルス信号を生成して選択合成器133へ出力する(S106)。 The timing signals of period T input to the transmission antennas 130-1 to 130-L are input to all the transmission modules 131-1 to 131-N (S105), and the transmission modules 131-1 to 131-N receive the timing signals. Is input and is output to the selection synthesizer 133 (S106).
一方、モード制御信号発生器110は、CWレーダ動作のモード制御信号を取得した場合(S102のCWレーダ動作)、CWレーダ動作のモード制御信号を生成して、タイミング信号発生器120、送信空中線130−1〜130−Lおよび信号処理器140へ出力し(S107)、タイミング信号発生器120は、周期aのタイミング信号を送信空中線130−1〜130−Lおよび信号処理器140へ出力する(S108)。
On the other hand, when the mode
送信空中線130−1〜130−Lへ入力した周期aのタイミング信号は、一つずつ順次、送信モジュール131−1〜131−Nへ入力され(S109)、送信モジュール131−1〜131−Nはそれぞれ、タイミング信号が入力される毎に期間aについてCW信号を生成して出力する(S110)。出力されたCW信号はそれぞれ、位相補正器132−1〜132−Nにおいて位相が補正された後、選択合成器133へ出力される(S111)。 The timing signals of the period a input to the transmission antennas 130-1 to 130-L are sequentially input to the transmission modules 131-1 to 131-N one by one (S109), and the transmission modules 131-1 to 131-N Each time a timing signal is input, a CW signal is generated and output for period a (S110). Each of the output CW signals is corrected in phase by the phase correctors 132-1 to 132-N, and then output to the selection synthesizer 133 (S111).
選択合成器133は、送信モジュール131−1〜131−Nから出力された信号を合成して分配器134へ出力し(S112)、分配器134は入力した合成信号を等分配して空中線素子135−1〜135−Mへ出力する(S113)。空中線素子135−1〜135−Mは、分配器134から入力した分配信号を、電波として外部空間へ照射する(S114)。
The
一方、図7において、本実施形態に係るレーダ装置100の受信空中線141は、外部空間から入射した電波を受信して受信器142へ出力する(S201)。受信器142は、受信空中線141から出力された電波を、モード制御信号およびタイミング信号に基づいて受信処理し、受信処理した信号を切替器143へ出力する(S202)。
On the other hand, in FIG. 7, the
そして、パルスレーダ動作の場合(S203のパルスレーダ動作)、切替器143は受信器142から出力された処理信号をパルスレーダ処理器144へ出力し、パルスレーダ処理器144は、入力した受信信号に対してパルスレーダ動作に対応した信号処理やデータ処理を行い、選択器146へ出力する(S204)。
In the case of a pulse radar operation (pulse radar operation in S203), the
一方、CWレーダ動作の場合(S203のCWレーダ動作)、切替器143は受信器142から出力された処理信号をCWレーダ処理器145へ出力し、CWレーダ処理器145は、入力した受信信号に対してCWレーダ動作に対応した信号処理やデータ処理を行い、選択器146へ出力する(S205)。
On the other hand, in the case of CW radar operation (CW radar operation in S203), the
選択器146は、パルスレーダ処理器144およびCWレーダ処理器145から入力した信号を動作モードに応じて選択し、目標データとして出力する(S206)。
The
以上のように、本実施形態に係るレーダ装置100は、複数の送信モジュールからの出力を合成して照射する構成とした。該レーダ装置100は、動作モードに応じて各送信モジュールの送信タイミングを制御し、CWレーダ動作時も個々の送信モジュールが所定の送信デューティ以下で動作する。従って、送信デューティ等に制約がありCW信号を送信できない送信モジュールを使用した場合でも、パルスレーダ動作とCWレーダ動作とを切替えて動作することができる。 As described above, the radar apparatus 100 according to the present embodiment is configured to synthesize and radiate outputs from a plurality of transmission modules. The radar apparatus 100 controls the transmission timing of each transmission module in accordance with the operation mode, and each transmission module operates with a predetermined transmission duty or less even during CW radar operation. Therefore, even when a transmission module that cannot transmit CW signals due to restrictions on transmission duty or the like is used, the pulse radar operation and the CW radar operation can be switched to operate.
また、送信モジュールから出力された信号は、選択合成器133を用いて合成され、その後、分配器134を用いて空中線素子の数に合わせて等分配されることから、空中線素子の数をレーダ装置の使用目的に応じて最適に設定することができる。
Further, the signal output from the transmission module is synthesized using the
(第2の実施形態の変形例)
第2の実施形態の変形例について説明する。本実施形態に係るレーダ装置100Bのブロック構成図の一例を図8に示す。本実施形態では、外部からモード選択信号を入力する代わりに、レーダ装置100Bが自動的にパルスレーダ動作とCWレーダ動作とを切り替える。
(Modification of the second embodiment)
A modification of the second embodiment will be described. An example of a block diagram of the radar apparatus 100B according to this embodiment is shown in FIG. In this embodiment, instead of inputting a mode selection signal from the outside, the radar apparatus 100B automatically switches between the pulse radar operation and the CW radar operation.
図8に示した本実施形態に係るレーダ装置100Bは、図5に示した第2の実施形態に係るレーダ装置100において、信号処理器140を信号処理器140Bへ変更したものである。具体的には、選択器146をデータ結合器147に置き換えると共に、ビーム制御器148を追加した。
The radar apparatus 100B according to the present embodiment illustrated in FIG. 8 is obtained by changing the
本実施形態に係るレーダ装置100Bは、通常はパルスレーダ動作を行っている。ビーム制御器148は、パルスレーダ処理器144からの出力を監視しており、パルスレーダ処理器144からの出力に目標データが含まれていた場合、パルスレーダ動作からCWレーダ動作へ切替えるためのモード選択信号を生成してモード制御信号発生器110へ出力する。
The radar apparatus 100B according to the present embodiment normally performs a pulse radar operation. The
データ結合器147は、CWレーダ動作で得られる目標のドップラ周波数を、パルスレーダ動作で得たデータと結合して目標データとして出力する。
The
本実施形態に係るレーダ装置100Bは、パルスレーダ動作とCWレーダ動作とを自動的に切り替え、相互の有効なデータを取得することができる。該レーダ装置100Bは、パルスレーダ動作の距離分解能および遠距離探知能力と、CWレーダ動作のドップラ周波数計測精度および近距離探知能力を両立させることができる。 The radar apparatus 100B according to the present embodiment can automatically switch between the pulse radar operation and the CW radar operation, and acquire mutual effective data. The radar apparatus 100B can achieve both the distance resolution and long-range detection capability of pulse radar operation and the Doppler frequency measurement accuracy and short-range detection capability of CW radar operation.
第2の実施形態の別の変形例について説明する。本実施形態に係るレーダ装置100Cのブロック構成図の一例を図9に示す。本実施形態では、送信モジュール、位相補正器および空中線素子を同数配置し、それぞれ1対1に対応させる。図9に示した本実施形態に係るレーダ装置100Cは、図5に示した第2の実施形態に係るレーダ装置100において、送信空中線130を送信空中線130Cへ変更したものである。具体的には、選択合成器133および分配器134を削除し、送信モジュールおよび位相補正器と同数の送信空中線135C−1〜135C−Nを、位相補正器132−1〜132−Nの後段に配置した。
Another modification of the second embodiment will be described. An example of a block configuration diagram of the radar apparatus 100C according to the present embodiment is shown in FIG. In the present embodiment, the same number of transmission modules, phase correctors, and antenna elements are arranged and correspond one-on-one. The radar apparatus 100C according to the present embodiment illustrated in FIG. 9 is obtained by changing the
該レーダ装置100Cにおいて、パルスレーダ動作において、各空中線素子135−1〜135−Nからはそれぞれ単一送信モジュール相当の電力の信号が出力され、合成された電波の送信電力は、単一送信モジュールのN倍となる。一方、CWレーダ動作において、送信モジュール131−1〜131−Nが順番に切り替えられてCW信号を出力するが、空中線素子135−1〜135−Nが送信モジュールと1対1に対応しているため、送信する空中線素子135−1〜135−Nも順番に切り替えられ、結果的に、CW信号がレーダ装置100Cから照射される。 In the radar apparatus 100C, in the pulse radar operation, each antenna element 135-1 to 135-N outputs a signal corresponding to a single transmission module, and the combined transmission power of the radio wave is a single transmission module. N times. On the other hand, in the CW radar operation, the transmission modules 131-1 to 131-N are sequentially switched to output CW signals, but the antenna elements 135-1 to 135-N have a one-to-one correspondence with the transmission modules. Therefore, the antenna elements 135-1 to 135-N to be transmitted are also sequentially switched, and as a result, the CW signal is emitted from the radar apparatus 100C.
本実施形態に係るレーダ装置100Cは、CWレーダ動作において、各空中線素子から照射される電波の数が少なくなり、空中線利得が低いというデメリットを有する。一方、選択合成器や分配器が不要であり、送信空中線の構造を簡易にできるというメリットを有する。 The radar apparatus 100C according to the present embodiment has a demerit that the number of radio waves emitted from each antenna element is reduced and the antenna gain is low in the CW radar operation. On the other hand, there is no need for a selective synthesizer or distributor, and there is an advantage that the structure of the transmission antenna can be simplified.
10、10B 送信装置
20 動作モード指定手段
30 タイミング信号出力手段
40 タイミング制御手段
51、52、…、5n 信号生成手段
60、61、62、…、6n 信号送信手段
100、100B、100C レーダ装置
110 モード制御信号発生器
120 タイミング信号発生器
130、130C 送信空中線
131 送信モジュール
132 位相補正器
133 選択合成器
134 分配器
135、135C 空中線素子
140、140B 信号処理器
141 受信空中線
142 受信器
143 切替器
144 パルスレーダ処理器
145 CWレーダ処理器
146 選択器
147 データ結合器
148 ビーム制御器
10,
Claims (10)
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Tで、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期aで、タイミング信号を出力するタイミング信号出力手段と、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての信号生成手段へ、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次前記信号生成手段へ、前記出力されたタイミング信号を入力させるタイミング制御手段と、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅tのパルス信号を、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間aについてCW信号を、前記タイミング信号が入力する毎に生成して出力するn個の信号生成手段と、
前記信号生成手段から出力された信号を外部空間へ送信する信号送信手段と、
を備える信号送信装置。 An operation mode designating means for outputting a mode designating signal designating either the pulse mode or the CW mode;
A timing signal output means for outputting a timing signal at a period T when a mode designation signal designating a pulse mode is inputted, and at a period a when a mode designation signal designating a CW mode is inputted;
When the mode designation signal for designating the pulse mode is inputted, all the signal generation means are inputted. When the mode designation signal for designating the CW mode is inputted, the outputted timing signals are sequentially given to the signal production means one by one. Timing control means for input;
A pulse signal having a pulse width t is generated when a mode specifying signal specifying a pulse mode is input, and a CW signal is generated for a period a when a mode specifying signal specifying a CW mode is input, every time the timing signal is input. N signal generating means for outputting
Signal transmitting means for transmitting the signal output from the signal generating means to an external space;
A signal transmission device comprising:
The signal transmission device according to claim 3 , further comprising a combining unit that is arranged in a preceding stage of the signal transmitting unit and combines and outputs the signals output from the phase matching unit .
前記合成手段から出力された信号を前記2以上の信号送信手段へ分配する分配手段をさらに備える、請求項4記載の信号送信装置。 2 or more of the signal transmission means,
The signal transmission apparatus according to claim 4, further comprising a distribution unit that distributes the signal output from the combining unit to the two or more signal transmission units.
前記信号送信手段は対応する前記信号生成手段から出力された信号を外部空間へ出力する、
請求項1乃至3のいずれか1項に記載の信号送信装置。 N signal transmission means are provided;
The signal transmitting means outputs the signal output from the corresponding signal generating means to an external space;
The signal transmission device according to claim 1.
前記信号送信装置から送信された信号が反射されて戻って来た信号を受信信号として受信する信号受信手段、および、前記モード指定信号およびタイミング信号に基づいて前記受信した受信信号から目標データを生成して出力する目標データ生成手段を備えた信号受信装置と、
を備えるレーダ装置。 The signal transmission device according to any one of claims 1 to 6,
Signal receiving means for receiving a signal returned from the signal transmitted from the signal transmitting device as a received signal, and generating target data from the received signal based on the mode designation signal and the timing signal A signal receiving device comprising target data generating means for outputting,
A radar apparatus comprising:
前記動作モード指定手段は、前記取得した目標データに基づいて前記モード指定信号を生成して出力する、請求項7記載のレーダ装置。 The signal transmitting device obtains the target data from the signal receiving device;
The radar apparatus according to claim 7, wherein the operation mode designating unit generates and outputs the mode designating signal based on the acquired target data.
パルスモードまたはCWモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を出力し、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Tで、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期aで、タイミング信号を出力し、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての前記信号生成手段へ、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次前記信号生成手段へ、前記出力されたタイミング信号を入力し、
前記n個の信号生成手段に、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅tのパルス信号を、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間aについてCW信号を、前記タイミング信号が入力する毎に生成させて出力させ、
前記信号生成手段から出力された信号を外部空間へ送信する、
信号送信方法。 A signal transmission method using a signal transmission device provided with n signal generation means,
Outputs a mode designation signal that designates either pulse mode or CW mode,
The timing signal is output with a period T when a mode specifying signal specifying a pulse mode is input, and with a period a when a mode specifying signal specifying a CW mode is input,
When a mode designation signal designating a pulse mode is inputted, all the signal generation means are inputted, and when a mode designation signal designating a CW mode is inputted, one by one to the signal generation means sequentially, the outputted timing signal Enter
When a mode designation signal designating a pulse mode is inputted to the n signal generating means, a pulse signal having a pulse width t is inputted, and when a mode designation signal designating a CW mode is inputted, a CW signal is outputted for a period a. Generate and output each time the timing signal is input,
Transmitting the signal output from the signal generating means to an external space;
Signal transmission method.
パルスモードまたはCWモードのいずれか一方を指定するモード指定信号を出力し、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期Tで、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は周期aで、タイミング信号を出力し、
パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合は全ての前記信号生成手段へ、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は一つずつ順次前記信号生成手段へ、前記出力されたタイミング信号を入力し、
前記n個の信号生成手段に、パルスモードを指定するモード指定信号が入力した場合はパルス幅tのパルス信号を、CWモードを指定するモード指定信号が入力した場合は期間aについてCW信号を、前記タイミング信号が入力する毎に生成させて出力させ、
前記信号生成手段から出力された信号を外部空間へ照射し、
前記照射された信号が反射されて戻って来た信号を受信信号として受信し、
前記モード指定信号およびタイミング信号に基づいて、前記受信した受信信号から目標データを生成して出力する、
レーダ探知方法。 A radar detection method using a radar apparatus provided with n signal generation means,
Outputs a mode designation signal that designates either pulse mode or CW mode,
The timing signal is output with a period T when a mode specifying signal specifying a pulse mode is input, and with a period a when a mode specifying signal specifying a CW mode is input,
When a mode designation signal designating a pulse mode is inputted, all the signal generation means are inputted, and when a mode designation signal designating a CW mode is inputted, one by one to the signal generation means sequentially, the outputted timing signal Enter
When a mode designation signal designating a pulse mode is inputted to the n signal generating means, a pulse signal having a pulse width t is inputted, and when a mode designation signal designating a CW mode is inputted, a CW signal is outputted for a period a. Generate and output each time the timing signal is input,
Irradiate the signal output from the signal generating means to the external space,
Receiving the signal reflected back from the irradiated signal as a received signal;
Based on the mode designation signal and the timing signal, target data is generated from the received reception signal and output.
Radar detection method.
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