JP7117912B2

JP7117912B2 - 反射制御装置および探知妨害装置

Info

Publication number: JP7117912B2
Application number: JP2018124368A
Authority: JP
Inventors: 祐樹池; 健一沼田; 邦浩遠藤
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2018-06-29
Filing date: 2018-06-29
Publication date: 2022-08-15
Anticipated expiration: 2038-06-29
Also published as: JP2020003389A

Description

本発明は、相手方のレーダ装置に送信する信号を生成する反射制御装置および探知妨害装置に関する。

レーダ装置は、レーダ波を目標に向けて放射し、目標で反射されたレーダ波の反射波を受信し、受信した反射波に基づいて目標までの距離などを探知する。

相手方のレーダ装置による探知を妨害する技術が、例えば特許文献１に記載されている。特許文献１に記載のジャミング装置は、相手方のレーダ装置による探知を妨害するために、相手方のレーダ装置から送信されたレーダ信号を受信し、受信したレーダ信号と同一の信号を発生させる機能とそのレーダ信号に時間遅延を付加し、送信する機能を備えている。

特開平５－８７９０７号公報

しかしながら、上記従来の技術である特許文献１では、相手方から受信したレーダ信号と同一の信号を発生するための信号発生装置を備える、或いは受信したレーダ信号をメモリに記憶させておく必要があり、装置が大型化する課題がある。また、妨害手段として時間遅延を行っているが、遅延時間が明らかになった場合には妨害の効果が無くなるという課題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、相手方のレーダ装置に探知され難くすることができる反射制御装置および探知妨害装置を得ることを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の反射制御装置および探知妨害装置は、電波として受信した第１の信号と、第１の信号とは異なる信号であって生成された信号である第２の信号と、をミキシングした変調波を生成する混合部と、変調波または第１の信号の信号レベルを調整して出力するレベル調整部と、を備え、第２の信号には、周波数がランダムな複数の信号が含まれることを特徴とする。

本発明によれば、相手方のレーダ装置に探知され難くすることができるという効果を奏する。

実施の形態にかかる探知妨害装置の構成を示す図実施の形態にかかる反射制御ユニットの第１の構成例を示す図実施の形態にかかる反射制御ユニットの第２の構成例を示す図実施の形態にかかる探知妨害装置によって送信される信号を説明するための図

以下に、本発明にかかる反射制御装置および探知妨害装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

実施の形態．
図１は、実施の形態にかかる探知妨害装置の構成を示す図である。探知妨害装置１００は、受信アンテナ２１と、反射制御装置である反射制御ユニット１０Ｘと、送信アンテナ２５とを備えている。探知妨害装置１００は、レーダ装置などに配置される。

受信アンテナ２１は、相手方のレーダ装置が放射するＲＦ（Radio Frequency）信号を受信し、受信したＲＦ信号を反射制御ユニット１０Ｘに入力する。反射制御ユニット１０Ｘは、受信したＲＦ信号に、ノイズ信号をミキシングして変調波を生成し、変調波の信号レベルを調整したうえで、送信アンテナ２５に入力する。送信アンテナ２５は、反射制御ユニット１０Ｘで生成された変調波を放射する。送信アンテナ２５が放射する変調波は、相手方のレーダ装置に、ＲＦ信号の反射波だけがそのまま受信されないよう、ＲＦ信号に多くのノイズを含ませたものである。したがって、反射制御ユニット１０Ｘが、受信したＲＦ信号にミキシングする信号は、ノイズ以外でもよいが、相手方のレーダ装置にとってＲＦ信号の反射波を検出しにくくなる信号が望ましい。

探知妨害装置１００では、例えば、円筒状の部材の側面側に受信アンテナ２１および送信アンテナ２５が配置され、円筒状の部材の内側に反射制御ユニット１０Ｘが配置されている。

図２は、実施の形態にかかる反射制御ユニットの第１の構成例を示す図である。ここでは、反射制御ユニット１０Ｘの第１例である反射制御ユニット１０Ａの構成について説明する。

反射制御ユニット１０Ａは、ミキサ２２と、アンプ２３と、アッテネータ２４とを備えている。ミキサ２２は、信号をミキシングする回路であり、アンプ２３は、信号レベルを増幅させる回路であり、アッテネータ２４は、信号レベルを減衰させる回路である。ここでのミキサ２２が混合部であり、アンプ２３およびアッテネータ２４がレベル調整部である。なお、反射制御ユニット１０Ａは、アッテネータ２４を備えていなくてもよい。

受信アンテナ２１は、ミキサ２２に接続され、ミキサ２２は、アンプ２３に接続されている。アンプ２３は、アッテネータ２４に接続され、アッテネータ２４は、送信アンテナ２５に接続されている。

受信アンテナ２１は、相手方のレーダ装置から放射されたＲＦ信号の電波を受信すると、このＲＦ信号をミキサ２２に入力する。ミキサ２２は、第１の信号であるＲＦ信号と、ＲＦ信号とは異なる信号であって反射制御ユニット１０Ａで生成された第２の信号と、をミキシングして、ミキシングした信号である変調波をアンプ２３に入力する。第２の信号の例は、ノイズ信号５１である。すなわち、ミキサ２２は、ＲＦ信号が有する周波数の近傍にノイズ信号５１を重畳してアンプ２３に入力する。これにより、ミキサ２２がアンプ２３に入力する変調波は、相手方のレーダ装置から放射された電波の周波数に近いノイズ波となる。ノイズ信号５１は、直流（ＤＣ：Direct Current）信号を含む周波数の低い信号である。ここでのＤＣ信号は、ＤＣ信号の周波数とみなせる範囲の周波数を含むものとする。ＤＣ信号にもノイズ成分は含まれるので、ミキサ２２は、このノイズ成分の信号とＲＦ信号とをミキシングする。ノイズ信号５１は、小さな周波数であれば、何れの周波数であってもよい。また、ノイズ信号５１には、１Ｈｚおよび１．１Ｈｚのように、周波数が異なる複数の信号が含まれていてもよい。また、ノイズ信号５１は、ノイズ信号をランダムに発生させるノイズ発生器が発生させたものであってもよい。すなわち、ノイズ信号５１には、周波数がランダムな複数の信号が含まれていてもよい。

アンプ２３は、変調波の信号レベルが、探知妨害装置１００を搭載した飛行機などのプラットフォームの機体本体で反射されるＲＦ信号の信号レベルに近づくよう、変調波の信号レベルを増幅させる。探知妨害装置１００を搭載したプラットフォームの機体本体で反射されるＲＦ信号の信号レベルと、受信アンテナ２１が受信するＲＦ信号の信号レベルとの間には、比例関係がある。したがって、アンプ２３は、予め求めておいた比例関係に対応する増幅を行う。すなわち、アンプ２３は、ＲＦ信号の信号レベルを、ＲＦ信号が受信された際の信号レベルに応じた大きさに調整する。以下の説明では、探知妨害装置１００を搭載したプラットフォームの機体本体で反射されるＲＦ信号の信号レベルを、目標信号レベルという場合がある。アンプ２３は、変調波を、アッテネータ２４に入力する。

アッテネータ２４は、変調波の信号レベルが、目標信号レベルよりも高い場合には、目標信号レベルに近づくよう変調波を減衰させる。アッテネータ２４は、変調波を送信アンテナ２５に入力する。送信アンテナ２５は、アッテネータ２４からの変調波を送信する。

探知妨害装置１００に反射制御ユニット１０Ａが適用される場合、相手方のレーダ装置は、探知妨害装置１００を搭載したプラットフォームの機体本体で反射されたＲＦ信号と、探知妨害装置１００からの変調波とを受信する。すなわち、相手方のレーダ装置は、放射したＲＦ信号のうち、プラットフォームの機体本体で反射されたＲＦ信号と、受信アンテナ２１に入射して反射制御ユニット１０Ａで変調された変調波とを受信する。これにより、相手方のレーダ装置では、受信する信号のノイズレベルが高くなり、信号対雑音比であるＳＮ比（Signal-to-Noise ratio）が悪化する。この結果、相手方のレーダ装置では、目標探知能力が低下する。

なお、反射制御ユニット１０Ａでは、ミキサ２２からアンプ２３に僅かながらＲＦ信号が出力される場合がある。このＲＦ信号が、アンプ２３およびアッテネータ２４を介して送信アンテナ２５から送信されると、相手方のレーダ装置からのキャリア波であるＲＦ信号の漏れ込みとなる。すなわち、探知妨害装置１００から、変調波とともに、受信したＲＦ信号が送信される場合がある。ここで、相手方のレーダ装置から受信したＲＦ信号の送信を防ぐことができる反射制御ユニット１０Ｘの構成について説明する。

図３は、実施の形態にかかる反射制御ユニットの第２の構成例を示す図である。ここでは、反射制御ユニット１０Ｘの第２例である反射制御ユニット１０Ｂの構成について説明する。図３の各構成要素のうち図２に示す反射制御ユニット１０Ａと同一機能を達成する構成要素については同一符号を付しており、重複する説明は省略する。

反射制御ユニット１０Ｂは、分周器３１と、アンプ３２と、混合部であるハーモニックミキサ３３と、アッテネータ２４とを備えている。分周器３１は、入力されたＲＦ信号の周波数を２分の１の周波数に変換する回路であり、アンプ３２は、アンプ２３と同様に、信号レベルを増幅させる回路である。ハーモニックミキサ３３は、入力された信号の２倍の周波数の信号と、ノイズ信号５１と、をミキシングする回路である。ここでのハーモニックミキサ３３が混合部であり、アンプ３２およびアッテネータ２４がレベル調整部である。

受信アンテナ２１は、分周器３１に接続され、分周器３１は、アンプ３２に接続されている。アンプ３２は、ハーモニックミキサ３３に接続され、ハーモニックミキサ３３は、アッテネータ２４に接続され、アッテネータ２４は、送信アンテナ２５に接続されている。なお、反射制御ユニット１０Ｂは、アッテネータ２４を備えていなくてもよい。

受信アンテナ２１は、相手方のレーダ装置から放射されたＲＦ信号の電波を受信すると、このＲＦ信号を分周器３１に入力する。分周器３１は、入力されたＲＦ信号の周波数を２分の１の周波数に変換してアンプ３２に入力する。アンプ３２は、分周器３１からのＲＦ信号の信号レベルが、目標信号レベルに近づくよう、分周器３１からのＲＦ信号の信号レベルを増幅させる。アンプ３２は、ＲＦ信号を、ハーモニックミキサ３３に入力する。

ハーモニックミキサ３３は、周波数が変換されたＲＦ信号と、周波数が低いノイズ信号５１とをミキシングして、ミキシングした信号である変調波をアッテネータ２４に入力する。具体的には、ハーモニックミキサ３３は、アンプ３２から入力されたＲＦ信号の２倍の周波数の信号と、ノイズ信号５１と、をミキシングする。ハーモニックミキサ３３は、ミキシングによって得られた変調波をアッテネータ２４に入力する。これにより、ハーモニックミキサ３３がアッテネータ２４に入力する変調波は、相手方のレーダ装置から放射された電波の周波数に近いノイズ波となる。

アッテネータ２４は、変調波の信号レベルが、目標信号レベルよりも高い場合には、目標信号レベルに近づくよう変調波を減衰させて送信アンテナ２５に入力する。送信アンテナ２５は、アッテネータ２４からの変調波を送信する。

このように、探知妨害装置１００に反射制御ユニット１０Ｂが適用される場合も反射制御ユニット１０Ａが適用される場合と同様に、相手方のレーダ装置では、受信する信号のノイズレベルが高くなり、信号対雑音比であるＳＮ比が悪化する。

さらに、探知妨害装置１００に反射制御ユニット１０Ｂが適用される場合、ハーモニックミキサ３３から僅かなＲＦ信号が出力される場合があっても、ハーモニックミキサ３３から出力されるＲＦ信号の周波数は、受信したＲＦ信号の周波数の２分の１である。すなわち、ＲＦ信号が、送信アンテナ２５から送信される場合であっても、キャリア波であるＲＦ信号の２分の１の周波数を有した信号が漏れ込むこととなる。相手方のレーダ装置は、放射したＲＦ信号の反射波を受信することによって目標の位置などを検知する。このため、相手方のレーダ装置は、放射したＲＦ信号の反射波とは異なる周波数の信号を受信しても、目標の位置などを検知することは困難である。したがって、相手方のレーダ装置が、ＲＦ信号の２分の１の周波数を有したＲＦ信号を受信した場合であっても、相手方のレーダ装置によって、探知妨害装置１００を搭載した飛行機などのプラットフォームが探知される可能性は低くなる。なお、探知妨害装置１００が搭載されるプラットフォームは、飛行機に限らず、衛星、船、車両、飛行機以外の飛しょう体などであってもよい。

図４は、実施の形態にかかる探知妨害装置によって送信される信号を説明するための図である。図４に示すグラフの横軸は周波数であり、縦軸は信号レベルである。図４に示す波形は、あるタイミングにおける信号の波形である。

信号レベルＬ３は、探知妨害装置１００が搭載されたプラットフォームの機体本体で反射される信号４３のレベルである。信号４３は、相手方のレーダ装置から放射されたＲＦ信号に対応する反射信号である。信号レベルＬ１は、プラットフォームに探知妨害装置１００が搭載されていない場合に、相手方のレーダ装置で受信されるノイズ信号４１のレベルであり、信号レベルＬ２は、プラットフォームに探知妨害装置１００が搭載されている場合に、相手方のレーダ装置で受信されるノイズ信号４２のレベルである。ここでは、信号レベルＬ３は、信号レベルＬ１，Ｌ２よりも大きく、信号レベルＬ２は、信号レベルＬ１よりも大きいものとする。

相手方のレーダ装置から特定の周波数帯域を有したＲＦ信号の電波が放射されると、探知妨害装置１００が搭載されたプラットフォームの機体本体では、信号レベルＬ３の信号４３が反射される。

プラットフォームに探知妨害装置１００が搭載されていない場合、相手方のレーダ装置は、信号レベルＬ３の信号４３と、信号レベルＬ１のノイズ信号４１とを受信する。一方、プラットフォームに探知妨害装置１００が搭載されている場合、探知妨害装置１００は、相手方のレーダ装置から受信したＲＦ信号とノイズ信号５１とをミキシングしたうえで相手方のレーダ装置に変調波を送信する。このことは、探知妨害装置１００が、信号レベルＬ１よりもΔＬだけ大きな信号レベルＬ２のノイズ信号４２を生成して送信することに対応している。すなわち、探知妨害装置１００は、信号レベルＬ３の信号４３を反射し、信号レベルＬ３に近い信号レベルＬ２のノイズ信号４２を送信する。これにより、相手方のレーダ装置は、信号レベルＬ３の信号４３と、信号レベルＬ３に近い信号レベルＬ２のノイズ信号４２とを受信することとなる。信号４３とノイズ信号４２とは、周波数および信号レベルが近いので、相手方のレーダ装置は、信号４３とノイズ信号４２とを分離することが困難となり、信号４３の検出が困難となる。

このように、探知妨害装置１００は、信号レベルＬ３に近い信号レベルＬ２のノイズ信号４２を送信することによって、相手方レーダ装置のＳＮ比を悪化させることができる。

相手方レーダ装置に対する探知妨害を実現する方法としては、ＳＮ比を悪化させるために、相手方が受信する信号を低減させる方法と、相手方が受信するノイズ信号を増加させる方法とがある。

まず、相手方が受信する信号を低減させる方法について説明する。相手方が受信する信号を低減させる方法とは、図４で示したノイズ信号４１の信号レベルＬ１はそのままで、信号４３の信号レベルＬ３を下げる方法である。

この方法には、相手方のレーダ装置から放射された電波を吸収体で吸収することで反射波を低減する方法と、相手方のレーダ装置からの電波を到来方向以外の方向に散乱させるような形状をプラットフォームに適用することで相手方が受信する反射波を低減させる方法とがある。

吸収体を用いる方法では、ＲＣＳのレベルが吸収体の材料特性に依存するので、材料特性を維持するために吸収体のメンテナンスが必要となり、この結果、コストアップするという問題がある。また、反射波を散乱させる形状をプラットフォームに適用する方法では、プラットフォームを特殊な形状にしなければならず、プラットフォーム内部の搭載機器の形状および寸法に制約を与えることになる。

また、相手方が受信するノイズ信号を増加させる方法としては、自機から妨害波を送信し相手方のレーダ装置が受信するノイズ信号を増加させる方法がある。しかし、この方法では、妨害波の周波数を、相手方からの電波の周波数に合致させなければならない。また、常に妨害波を送信し続けなければならないので、妨害波を送信している間は自機がレーダ探知の動作をできない。また、妨害波を送信するので、相手方から探知され易くなってしまう。

相手方のレーダ装置によって探知され難くするためには、相手方のレーダ装置に受信させるノイズ信号を、相手方のレーダ装置から放射されたＲＦ信号の周波数に近いものとする必要がある。探知妨害装置１００では、相手方から放射されるＲＦ信号に対して周波数の低いノイズ信号を重畳させて変調を実行するので、変調波の周波数が、受信したＲＦ信号の周波数に合致する。このため、探知妨害装置１００は、変調波である妨害波の周波数を、相手方からの電波の周波数に合致させるための特別な処理は不要である。また、探知妨害装置１００は、受信したＲＦ信号を用いて変調波を生成しているので、遅延を抑えて変調波を送信することができる。

また、探知妨害装置１００は、相手方から電波の放射を受けた時にのみ、ノイズ信号５１を重畳して送信し、探知妨害装置１００の動作有無に関わらず、レーダ装置から電波を放射させることができる。

また、探知妨害装置１００は、相手方のレーダ装置が放射した電波のエコーと同じタイミングで変調波を送信するので、相手方のレーダ装置からは、探知されにくい。相手方のレーダ装置が受信するエコーは、相手方のレーダ装置が放射した電波が、探知妨害装置１００が搭載されたプラットフォームで反射されたものである。

このように、探知妨害装置１００では、相手方のレーダ装置が受信するノイズ信号の信号レベルを大きくすることによって、探知妨害装置１００が搭載されたプラットフォームで反射されたＲＦ信号と、ノイズ信号４１との信号レベルの差を小さくできる。これにより、探知妨害装置１００が搭載されたプラットフォームで反射されるＲＦ信号の信号レベルを下げる場合と同様に、相手方レーダ装置に対する探知妨害を実現できる。また、探知妨害装置１００は、ＲＦ信号の吸収体が不要であり、ＲＦ信号に対する反射波を散乱させる形状も不要である。

なお、送信アンテナ２５に指向性を持たせることで、相手方から受信したＲＦ信号の到来方向に対してのみ、ノイズ信号５１が付加された変調波を送信してもよい。これにより、不要な電波の放射を防止することができる。探知妨害装置１００は、ＲＦ信号の到来方向を、センサによって検出してもよいし、受信アンテナ２１で受信するＲＦ信号に基づいて算出してもよい。

このように、実施の形態の探知妨害装置１００は、相手方のレーダ装置から受信したＲＦ信号と、特定の周波数よりも低い周波数のノイズ信号５１とをミキシングした変調波を生成して送信している。これにより、相手方のレーダ装置は、探知妨害装置１００が搭載されたプラットフォームで反射されたＲＦ信号の検出が困難になる。したがって、探知妨害装置１００は、相手方のレーダ装置に探知され難くすることができる。

また、ノイズ信号５１が、周波数の異なる複数の信号を含んでいる場合、探知妨害装置１００は、多くの周波数を含んだ変調波を生成することができるので、探知妨害装置１００は、ノイズ信号５１が１つの周波数である場合よりも相手方のレーダ装置に探知され難くすることができる。

また、ノイズ信号５１が、周波数がランダムな複数の信号を含んでいる場合、ランダムな周波数を含んだ変調波を生成することができるので、探知妨害装置１００は、ノイズ信号５１の周波数が固定されている場合よりも、相手方のレーダ装置に探知され難くすることができる。

以上の実施の形態に示した構成は、本発明の内容の一例を示すものであり、別の公知の技術と組み合わせることも可能であるし、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、構成の一部を省略、変更することも可能である。

１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｘ反射制御ユニット、２１受信アンテナ、２２ミキサ、２３，３２アンプ、２４アッテネータ、２５送信アンテナ、３１分周器、３３ハーモニックミキサ、４１，４２，５１ノイズ信号、４３信号、１００探知妨害装置。

Claims

電波として受信した第１の信号と、前記第１の信号とは異なる信号であって生成された信号である第２の信号と、をミキシングした変調波を生成する混合部と、
前記変調波または前記第１の信号の信号レベルを調整して出力するレベル調整部と、
を備え、
前記第２の信号には、周波数がランダムな複数の信号が含まれる、
ことを特徴とする反射制御装置。
電波として受信した第１の信号と、前記第１の信号とは異なる信号であって生成された信号である第２の信号と、をミキシングした変調波を生成する混合部と、
前記変調波または前記第１の信号の信号レベルを調整して出力するレベル調整部と、
を備え、
前記第２の信号は、直流信号に含まれるノイズ成分の信号である、
ことを特徴とする反射制御装置。
前記レベル調整部は、前記変調波の信号レベルを増幅するアンプを含んでいる、
ことを特徴とする請求項１または２に記載の反射制御装置。
前記電波の信号の周波数を２分の１の周波数に変換する分周器をさらに備え、
前記混合部は、前記２分の１の周波数に変換された信号の２倍の周波数の信号と、前記第２の信号とをミキシングするハーモニックミキサである、
ことを特徴とする請求項１から３の何れか１つに記載の反射制御装置。
前記レベル調整部は、前記第１の信号を、前記第１の信号が受信された際の信号レベルに応じた大きさに調整して出力する、
ことを特徴とする請求項１から４の何れか１つに記載の反射制御装置。
電波を受信する受信アンテナと、
受信した電波を用いて変調波を生成する反射制御装置と、
前記変調波を送信する送信アンテナと、
を有し、
前記反射制御装置は、
電波として受信した第１の信号と、前記第１の信号とは異なる信号であって生成された信号である第２の信号と、をミキシングした変調波を生成する混合部と、
前記変調波または前記第１の信号の信号レベルを調整して出力するレベル調整部と、
を備え、
前記第２の信号には、周波数がランダムな複数の信号が含まれる、
ことを特徴とする探知妨害装置。
電波を受信する受信アンテナと、
受信した電波を用いて変調波を生成する反射制御装置と、
前記変調波を送信する送信アンテナと、
を有し、
前記反射制御装置は、
電波として受信した第１の信号と、前記第１の信号とは異なる信号であって生成された信号である第２の信号と、をミキシングした変調波を生成する混合部と、
前記変調波または前記第１の信号の信号レベルを調整して出力するレベル調整部と、
を備え、
前記第２の信号は、直流信号に含まれるノイズ成分の信号である、
ことを特徴とする探知妨害装置。
前記送信アンテナは、指向性を有し、前記電波の到来方向に対して前記変調波を送信する、
ことを特徴とする請求項６または７に記載の探知妨害装置。