JP7358939B2

JP7358939B2 - レーダ装置

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Publication number: JP7358939B2
Application number: JP2019213025A
Authority: JP
Inventors: 生也柿元; 知也松田; 尚道中溝
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2019-11-26
Filing date: 2019-11-26
Publication date: 2023-10-11
Anticipated expiration: 2039-11-26
Also published as: JP2021085700A

Description

この発明は、短パルスの送信ビーム、及び、短パルスよりもパルス幅が長い長パルスの送信ビームを送信するレーダ装置に関するものである。

従来、パルスを送信するレーダ装置には、方位角方向及び仰角方向を走査して、三次元の気象データを収集する気象レーダ装置がある（例えば、特許文献１及び２参照）。パルスを送信するレーダ装置には、さらに、遠距離領域及び近距離領域の目標を検出するため、パルス幅を変更してパルスを送信するものがある（例えば、特許文献３、４、５参照）。特許文献５には、長パルスと短パルスで異なる周波数を使用するレーダ装置が開示されている。一方、レーダ装置には、方位角方向及び仰角方向を走査するために、フェーズドアレーアンテナをアンテナ素子に使用するものがある（例えば、特許文献６、７、８参照）。

特開２０１２－５２９２３号公報特開２０１２－５８１６２号公報特開平１１－１４２５０４号公報特開２０１２－２４２２３４号公報特開２０１４－２５７２７号公報特開２００４－２７９１４６号公報特開２０１０－２５６３３３号公報特開２０１７－３５３９号公報

特許文献５には、長パルスと短パルスで異なる周波数を使用するレーダ装置が開示されている。一方で、近年のレーダ装置の台数の増加により混信が発生しており、如何にして周波数を共用するかが大きな話題となっている。例えば、Ｃ帯（５ＧＨｚ帯）を用いた気象レーダにおいては、無線ＬＡＮと周波数を共用している。Ｘ帯（９ＧＨｚ帯）を用いた気象レーダにおいては、船舶レーダ、沿岸監視レーダ、航空機搭載レーダ等と周波数を共用している。よって、気象レーダにおいても、混信が課題となっている。

この発明は、上記のような課題を解消するためになされたもので、同じ周波数の短パルスの送信ビーム及び長パルスの送信ビームを用いても、混信しにくいレーダ装置に関するものである。

この発明に係るレーダ装置は、送信信号を生成する送信部と、前記送信信号から、同じ方位角方向において、短パルス、又は、前記短パルスと同じ周波数、かつ、前記短パルスよりもパルス幅が長い長パルスの、送信ビームをそれぞれ複数の仰角範囲に送信可能なアンテナ部と、前記送信部を制御して前記アンテナ部に、前記短パルスを送信させた後は、前記短パルスを送信した前記仰角範囲である短パルス仰角範囲よりも高いまたは低い前記仰角範囲である次回長パルス仰角範囲に前記長パルスを送信させる、又は、前記長パルスを送信させた後は、前記長パルスを送信した前記仰角範囲である長パルス仰角範囲よりも高いまたは低い前記仰角範囲である次回短パルス仰角範囲に前記短パルスを送信させるビーム制御部とを備えたことを特徴とするものである。

以上のように、この発明によれば、パルス送信ごとに仰角を変更することで、周波数を共用した上で、遠距離領域及び近距離領域の目標を検出（又は、気象データを収集）することが容易なレーダ装置を得ることができる。

この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の機能ブロック図である。この発明の実施の形態１に係るレーダ装置、及び、当該レーダ装置に対する比較対象のレーダ装置の一前提を示すパルス送信の説明図である。この発明の実施の形態１に係るレーダ装置に対する比較対象のレーダ装置で、混信の発生する様子とその回避方法の説明図である。この発明の実施の形態１に係るレーダ装置に対する比較対象のレーダ装置の観測領域の説明図である。この発明の実施の形態１に係るレーダ装置に対する比較対象のレーダ装置の観測概念図である。この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の機能ブロック図（フェーズドアレーアンテナ）である。この発明の実施の形態１に係るレーダ装置、及び、当該レーダ装置に対する比較対象のレーダ装置の、パルス送信の説明図である。この発明の実施の形態１に係るレーダ装置の観測概念図である。

実施の形態１．
以下、この発明の実施の形態１について図１から図８を用いて説明する。図中、同一符号は、同一又は相当部分を示しそれらについての詳細な説明は省略する。図１において、送信部１は、位相制御の情報に基づき、送信信号を生成するものである。アンテナ部２（アレーアンテナ部２）は、送信信号から、同じ方位角方向において、短パルス、又は、短パルスと同じ周波数、かつ、短パルスよりもパルス幅が長い長パルスの、送信ビームをそれぞれ複数の仰角範囲に送信可能なものである。なお、短パルスとは長パルスに対してパルス幅が短いパルスという意味で短パルスと呼んでいる。ビーム制御部３は、送信部１を制御してアンテナ部２に、短パルスを送信させた後は、短パルスを送信した仰角範囲外の仰角範囲に長パルスを送信させる、又は、長パルスを送信させた後は、長パルスを送信した仰角範囲外の仰角範囲に短パルスを送信させるものである。つまり、ビーム制御部３は、パルス送信ごとに仰角及びパルス幅を変更させるものである。ビーム制御部３は、送信部１へ位相制御の情報を与える。

実施の形態１に係るレーダ装置は、図１に示すように、アンテナ部２が受信したビームから受信信号を生成する受信部４をさらに備えていてもよい。受信部４は、受信信号を周波数変換してＡ／Ｄ変換し、Ｉ／Ｑ（Ｉｎ－Ｐｈａｓｅ／Ｑｕａｄｒａｔｕｒｅ）検波して、パルス生成制御の情報から受信パルスの生成を行う。また、アンテナ部２のアンテナ素子をフェーズドアレーアンテナ２１とし、受信部４から送られてきた受信信号に対してディジタルビームフォーミング（ＤＢＦ：ＤｉｇｉｔａｌＢｅａｍＦｏｒｍｉｎｇ）処理を行い、送信ビームよりもビーム幅の狭いペンシル形状の受信ビームを、複数の仰角範囲内にそれぞれ複数形成し（受信マルチビームを形成し）、各仰角範囲における受信信号を得るビーム合成部５（ＤＢＦ部５）をさらに備えていてもよい。受信マルチビームは、複数のペンシル形状の受信ビームで形成されている。受信マルチビームの覆域（仰角方向、方位角方向）は、送信ファンビームと重複している。

実施の形態１に係るレーダ装置において、送信ビームがファンビーム（送信ファンビーム）である場合において、受信時にはビーム合成部５が、短パルスの反射波を受信する際には、短パルスの送信ビーム内にペンシル形状の受信ビームをアンテナ部２に複数形成させる、又は、長パルスの反射波する際には、長パルスの送信ビーム内にペンシル形状の受信ビームをアンテナ部２に複数形成させる。短パルス又は長パルスの反射波を受信した次の仰角範囲の選択は、送信ビーム（ファンビーム）の送信先の仰角範囲に合わせればよい。つまり、送信ビーム（ファンビーム）の送信スケジュールに合わせればよい。送信スケジュールは、レーダ装置全体の観測スケジュールの一部である。

さらに、実施の形態１に係るレーダ装置は、図１に示すように、各仰角範囲における受信信号から、降雨及び降雪の強度（目標からの反射の強度）及び観測情報（目標の情報）を求める信号処理部６をさらに備えていてもよい。ビーム合成部５が、複数の受信ビームのＩ／Ｑ信号を合成する。Ｉ／Ｑ信号は、信号処理部６に送られる。なお、フェーズドアレーアンテナ２１はアレーアンテナ部２の一実施形態であり、例えば小型のパラボラアンテナを仰角方向にいくつか並べるなどして構成しても良い。その場合、ビーム合成部５はＤＢＦを行うのではなく、仰角方向に並べたアンテナからの受信信号を選択する動作を行うことになる。また、信号処理部６は、ビーム制御部３へビーム制御情報を与える。信号処理部６は、受信部４へパルス生成制御の情報を与える。

図６は、図１に示す実施の形態１に係るレーダ装置において、アンテナ部２のアンテナ素子をフェーズドアレーアンテナ２１とした場合の例である。図６において、フェーズドアレーアンテナ２１は、送信側のフェーズドアレーアンテナである複数の送信アンテナ素子２２と、受信側のフェーズドアレーアンテナである複数の受信アンテナ素子２３とを有している。受信アンテナ素子２３の一部を送信アンテナ素子２２として共用してもよい。送信部１は、送信アンテナ素子２２と接続された送信デバイス１１、変調部１３、変調部１３からの変調信号をディジタル／アナログ変換（Ｄ／Ａ変換）するディジタル／アナログ変換部１２（Ｄ／Ａ変換部１２）、Ｄ／Ａ変換部１２で変換された信号を周波数変換（アップコンバート）して送信信号として送信デバイス１１へ送る周波数変換部１４を有している。周波数変換部１４は、受信部４と共用している。

図６において、受信部４は、受信アンテナ素子２３と接続された受信デバイス４１、受信デバイス４１が受信した受信信号を周波数変換（ダウンコンバート）する周波数変換部１４、周波数変換部１４がダウンコンバートした信号をアナログ／ディジタル変換（Ａ／Ｄ変換）して、ビーム合成部５へ送るアナログ／ディジタル変換部４２（Ａ／Ｄ変換部４２）を有している。

次に、このような構成のレーダ装置によって、周波数を共用した上で、遠距離領域及び近距離領域の目標を検出（又は、気象データを収集）することが容易であることを、主に気象現象を観測する気象レーダ装置及び気象観測手法で例示的に説明する。レーダ装置の送信装置（送信機）は、大電力（例えば、２５０ｋＷ）の短い送信パルス（例えば、１μｓ）を発生させることができるマグネトロンやクライストロンなどの送信管を用いるものと、固体化増幅器（ＳＳＰＡ：ＳｏｌｉｄＳｔａｔｅＰｏｗｅｒＡｍｐｌｉｆｉｅｒ）を複数合成して送信電力を得るものがある。後者の送信機を用いたレーダ装置（以下、ＳＳＰＡレーダ装置と称する）は、一般に送信電力が低い（例えば、６ｋＷ）ため、長い送信パルス（例えば、３２から１００μｓ）を送信し、受信時にパルス圧縮処理により大電力の送信機を用いたレーダと同等（例えば、１μｓ）の距離分解能を得るようにすることで、大電力のレーダと同等の観測距離と距離分解能を確保している。

ＳＳＰＡレーダ装置では、図２に示すように、長パルスを送信している間は受信ができず、レーダ装置から長パルス幅相当の距離のブランインドエリア（例えば、４．８ｋｍから１５ｋｍ）が発生する。そのため、このブラインドエリア内を観測するために、短パルス（例えば、１μｓ）による送信を併用することで、ブラインドエリアを短くする工夫がなされている。図２では、長パルスのパルス幅が３２μｓの例を示している。長／短パルスは、パルス送信ごとに交互に送信する。これにより、近距離を短パルスで、遠距離を長パルス＋パルス圧縮で、全観測範囲をカバーしている。つまり、短パルスでは、送信電力が低いため近距離しか見えないが、長パルスのブラインドエリア内は見える。一方、長パルスは、近距離はブラインドで見えないため、遠距離のみを観測することができる。

図３は、実施の形態１に係るレーダ装置に対する比較対象のレーダ装置で、混信の発生する様子とその回避方法の説明図である。図３（Ｂ）の観測範囲の中心に比較対象のレーダ装置が設置されている。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）は、長パルスによる遠方からのエコーが、短パルスの受信期間に漏れこむ現象を示している（２次エコー）。そのため、ＳＳＰＡレーダ装置において、長／短パルスの周波数が同一であれば、受信時に互いの気象エコーの混信が生じるため、長／短パルスは中心周波数を２．５ＭＨｚ程度離隔して運用がされている。すなわち、図３（Ｃ）に示すように、長／短の送信周波数を１．５～２．５MHｚ離隔し、受信フィルタを長／短各々の送信パルスに合わせて切替えることで、相互干渉を防止している。気象レーダ１局あたりに許容される占有周波数帯幅は、パルス幅が１μｓ（圧縮後１μｓも同等）のレーダについては、例えば、日本の現行電波法では４．４ＭＨｚであり、日本の総務省の電波行政においては、Ｃ帯（５ＧＨｚ帯）、Ｘ帯（９ＧＨｚ帯）とも、気象レーダは５ＭＨｚおきにチャンネル配置が行われている。

前述のように、ＳＳＰＡレーダ装置では、５ＭＨｚ内のチャンネル内で長／短パルスを２．５ＭＨｚ程度ずらせて併用している。Ｃ帯を用いた気象レーダにおいては無線ＬＡＮと、Ｘ帯を用いた気象レーダにおいては船舶レーダ、沿岸監視レーダ、航空機搭載レーダ等と周波数を共用しており、今後の気象レーダ装置の増加に伴い混信する可能性がある。長／短パルスを１波で運用できれば、気象レーダ装置への割当て周波数内でチャンネル数を倍増できる。逆にチャンネル数を維持したまま気象レーダ装置の割当て周波数を半減することにより、他システムとの共用が可能になり、周波数の有効利用に大きく資することができる。

図４の実施の形態１に係るレーダ装置に対する比較対象のレーダ装置の観測領域の説明図に示すように、比較対象（パラボラアンテナ型）の気象レーダ装置では、長／短パルス間の混信を避けるために２波の周波数を使用している。比較対象（パラボラアンテナ型）の気象レーダ装置は、長パルスと短パルスを続けて送信することで、両観測データの同時性を成立させている。図４の観測範囲の中心に比較対象の気象レーダ装置が設置されている。フェーズドアレー型の気象レーダ装置（仰角方向は電子走査、方位角方向は機械回転）は、各送信ビーム内は短パルス観測領域と長パルス観測領域に分かれ、長パルスと短パルスはパラボラアンテナ型の気象レーダ装置の時と同様、同一仰角内で続けて交互に送信している。標準的な観測例では、アンテナ回転数＝５ｒｐｍ（ｒｏｕｎｄｐｅｒｍｉｎｕｔｓ）、１ＰＲＩ＝１／ＰＲＦ（ＰＲＦ：パルス繰り返し周波数）
１ＰＲＦ＝１６００ｐｐｓ（ｐｕｌｓｅｐｅｒｓｅｃｏｎｄ）、１セクターあたりのヒット数は約６４ヒットである。なお、１セクター＝１．２°（パルス幅相当）である。１セクター内では６４ヒットのデータを用いて受信強度平均、高速フーリエ変換処理（ＦＦＴ：ＦａｓｔＦｏｕｒｉｅｒＴｒａｎｓｆｏｒｍ）によるドップラー処理（風速測定）、地形クラッタ除去処理（ドップラー０の成分を除去）などを行う。

図５の比較対象（フェーズドアレー型）の気象レーダ装置の観測概念図に示すように、比較対象（フェーズドアレー型）の気象レーダ装置では、全観測仰角範囲を複数の送信ビームの範囲（図５では低／中／高の３種）に割り当て、各々の送信ビーム内をＤＢＦにより、複数の受信ビームを形成している。そこで、実施の形態１に係るレーダ装置を、例えばフェーズドアレー型気象レーダに適用して、時間的に連続する短パルスと長パルスの仰角を、送信毎に送信ビーム及び受信マルチビームの仰角を変更できるような機能を具備するようにすることで、周波数を共用した上で、遠距離領域及び近距離領域の目標を検出（又は、気象データを収集）することが容易となる。詳しくは、長／短パルス送信毎に仰角を変更する機能を具備することで、長／短パルス間の干渉が生じなくなるので、長パルスと短パルスを同一周波数で運用することができるようになる。また、これにより５ＭＨｚ間隔であった気象レーダ装置のチャンネル配置を２．５ＭＨｚ間隔に狭めることができる。

図７（Ａ）に示すような比較対象のレーダ装置では、二つの周波数（周波数１、周波数２）で、横軸の時間ｔにおいて時間的にずらして、短パルス及び長パルスをそれぞれ送信することに対して、実施の形態１に係るレーダ装置では、図７（Ｂ）に示すような送信を行う。なお、図７（Ａ）は、図５の低／中／高の３種のうち、低仰角の場合を例示している。一方、実施の形態１に係るレーダ装置は、図７（Ｂ）のような順序で送信することで、図８に示すような観測領域の順序で観測を行うことになる。従来のパラボラアンテナであれば、全領域の観測に長時間を要するため（例：１０分）、図８に示す各領域の観測時刻に同時性が成立しない。しかし、フェーズドアレーアンテナ２１であれば、方位方向に回転しながら瞬時に仰角方向の観測が可能となるので、図に示す各領域の観測時刻は、実用上問題のない程度の同時性が成立する。

図８に示す観測領域において、低仰角、中仰角、高仰角は、厳密には、三つの仰角範囲で領域が設定されている。これは、送信ビームが、観測領域に広がりを持つ送信ファンビームの場合、一つの角度に送信しても、実際は、その一つの角度を含む仰角範囲に送信ビームが形成されるからである。すなわち、図８では、複数の仰角範囲が低角度から順に、第１仰角、第２仰角、第３仰角、第４仰角、第５仰角、第６仰角にそれぞれ区分されている。

図８において、領域１は、第１仰角から第２仰角の仰角範囲のうち、レーダ装置寄りの領域である。領域５は、第３仰角から第４仰角の仰角範囲のうち、レーダ装置寄りの領域である。領域３は、第５仰角から第６仰角の仰角範囲のうち、レーダ装置寄りの領域である。領域４は、第１仰角から第２仰角の仰角範囲のうち、レーダ装置から見て領域１よる遠方の領域である。領域２は、第３仰角から第４仰角の仰角範囲のうち、レーダ装置から見て領域５より遠方の領域である。領域６は、第５仰角から第６仰角の仰角範囲のうち、レーダ装置から見て領域３より遠方の領域である。

よって、実施の形態１に係るレーダ装置のビーム制御部３は、例えば、領域１に送信される短パルスの送信ビーム、領域２に送信される長パルスの送信ビーム、領域３に送信される短パルスの送信ビーム、領域４に送信される長パルスの送信ビーム、領域５に送信される短パルスの送信ビーム、領域６に送信される長パルスの送信ビームの順に、アンテナ部２に送信ビームを送信させるとよい。もちろん、ビーム制御部３は、領域３に送信される短パルスの送信ビーム、領域２に送信される長パルスの送信ビーム、領域１に送信される短パルスの送信ビーム、領域６に送信される長パルスの送信ビーム、領域４に送信される長パルスの送信ビーム、領域５に送信される短パルスの送信ビームの順に、連続する短パルスと長パルスの仰角範囲が重ならない様に順序を変えてアンテナ部２に送信ビームを送信させてもよい。

領域１から領域６は、高度方向に連続していてもよい。つまり、複数の仰角範囲が低角度から順に、第１仰角、第２仰角、第３仰角、第４仰角にそれぞれ区分できる。領域１は、第１仰角から第２仰角の仰角範囲のうち、レーダ装置寄りの領域である。領域５は、第２仰角から第３仰角の仰角範囲のうち、レーダ装置寄りの領域である。領域３は、第３仰角から第４仰角の仰角範囲のうち、レーダ装置寄りの領域である。領域４は、第１仰角から第２仰角の仰角範囲のうち、レーダ装置から見て領域１より遠方の領域である。領域２は、第２仰角から第３仰角の仰角範囲のうち、レーダ装置から見て領域５より遠方の領域である。領域６は、第３仰角から第４仰角の仰角範囲のうち、レーダ装置から見て領域３より遠方の領域である。

図８では、観測領域は、低仰角、中仰角、高仰角（三つの仰角範囲）が設定されているものを例示したが、実施の形態１に係るレーダ装置では、二つ以上の仰角範囲があればよい。つまり、ビーム制御部３は、複数の仰角範囲が角度で区分され、短パルスを送信させた後は、短パルスを送信した仰角範囲よりも高い仰角の仰角範囲に長パルスを送信させる、又は、長パルスを送信させた後は、長パルスを送信した仰角範囲よりも高い仰角の仰角範囲に短パルスをアンテナ部２に送信させることにある。もちろん、ビーム制御部３は、短パルスを送信させた後は、短パルスを送信した仰角範囲よりも低い仰角の仰角範囲に長パルスを送信させる、又は、長パルスを送信させた後は、長パルスを送信した仰角範囲よりも低い仰角の仰角範囲に短パルスをアンテナ部２に送信させてもよい。さらに、いずれの場合でも、ビーム制御部３は、短パルスを送信させた後、短パルスを送信した仰角範囲と高度方向で隣り合う仰角範囲に長パルスを送信させる、又は、長パルスを送信させた後は、長パルスを送信した仰角範囲と高度方向で隣り合う仰角範囲に短パルスを送信させてもよい。

ここで、実施の形態１に係るレーダ装置の好ましい構成とその詳細動作とを気象レーダを例に説明する。図６に示すように、アレーアンテナ部２は、仰角方向の送信ビーム走査及び仰角方向のＤＢＦによる受信ビーム形成が可能なフェーズドアレーアンテナ２１である。アレーアンテナ部２は方位角方向には機械的に駆動し、方位角方向３６０°の観測が可能である。送信部１は、アレーアンテナ部２に送信パルスを送出し、水平方向に狭く、仰角方向に広い送信ファンビームをアレーアンテナ部２から空中に出力する機能を持つ。送信部１は、アレーアンテナ部２の各アンテナ素子への給電位相を制御することにより、送信ビームを仰角方向に電子走査することができる。

ビーム制御部３は、予め信号処理部で設定された観測スケジュールに従ってアレーアンテナ部２の方位方向の回転を制御するほか、送信部１に対し送信ビームの仰角制御やビーム形状形成のための位相制御情報及び振幅制御情報を送出する。アレーアンテナ部２から空中に放射した送信波は、降雨及び降雪などにより反射され、アレーアンテナ部２に戻り、アレーアンテナ部２が反射波として受信して受信部４へ送られる。

受信部４は、アレーアンテナ部２における各アンテナ素子からの受信信号を受信し、ダウンコンバートを行い、Ａ／Ｄ変換した後にビーム合成部５に受信信号を送る。ビーム合成部５は、受信部から送られた受信信号に対しＤＢＦ処理を行い、ビーム幅の狭いペンシル形状の受信ビームを形成し、送信ファンビームが放射された仰角内（仰角範囲内）を複数の受信ビームで埋め、各仰角（各仰角範囲）における受信信号を得る。

信号処理部６は、ビーム合成された各ビームの受信信号から、降雨や降雪等の強度及び各種観測情報を算出する。また、信号処理部６はレーダ装置全体の観測スケジュールを管理し、ビーム制御部に対してビーム制御情報を、受信部に対してパルス生成の制御を行う。ここで、信号処理部は、図７（Ｂ）で示したように同じ周波数の短パルスと長パルスを交互に送信するが、信号処理部は、連続する短パルスと長パルスが同一仰角に向かないように、例えば、図８に示すように、送受信ビームの仰角を制御する機能を有する。このようなプロセスを水平方向に全装置を回転させながら電子走査により低仰角から高仰角まで行い、それを繰り返すことにより、三次元的な気象情報を得る。

このように、実施の形態１に係るレーダ装置では、パルス送信ごとに仰角及びパルス幅を変更することで、周波数を共用した上で、遠距離領域及び近距離領域の目標を検出（又は、気象データを収集）することが容易となる。好ましくは、実施の形態１に係るレーダ装置は、送信部１、アレーアンテナ部２、ビーム制御部３、受信部４、ビーム合成部５、信号処理部６により構成される。

詳しくは、送信部１は、アレーアンテナ部２と組み合わせて水平方向に狭く、仰角方向に広い送信ファンビームを振幅及び位相制御により形成し、２種以上の送信パルス幅を組み合わせて送信するものである。アレーアンテナ部２は、フェーズドアレーアンテナ方式であり、受信用アンテナ及び送信用アンテナ又は送受信用アンテナを持ち、仰角方向の送信ビーム走査及び仰角方向のＤＢＦによる受信ビーム形成が可能であり、水平方向に駆動することができるものである。ビーム制御部３は、時間的に連続する送信パルスで送信ファンビームの仰角を変更するものである。受信部４は、アレイアンテナ部２からの信号を受信し、ビーム合成部５は、ビーム幅の狭いペンシル形状の受信ビームをＤＢＦにより送信ビーム内に形成するものである。信号処理部６は、降雨及び降雪などの強度及び各種観測情報を求めることができるものである。

１送信部、２アンテナ部（アレーアンテナ部）、３ビーム制御部、４受信部、
５ビーム合成部（ＤＢＦ部、復調部）、６信号処理部、１１送信デバイス、
１２ディジタル／アナログ変換部（Ｄ／Ａ変換部）、１３変調部、
１４周波数変換部、２１フェーズドアレーアンテナ、２２送信アンテナ素子、
２３受信アンテナ素子、４１受信デバイス、
４２アナログ／ディジタル変換部（Ａ／Ｄ変換部）。

Claims

送信信号を生成する送信部と、
前記送信信号から、同じ方位角方向において、短パルス、又は、前記短パルスと同じ周波数、かつ、前記短パルスよりもパルス幅が長い長パルスの、送信ビームをそれぞれ複数の仰角範囲に送信可能なアンテナ部と、
前記送信部を制御して前記アンテナ部に、前記短パルスを送信させた後は、前記短パルスを送信した前記仰角範囲である短パルス仰角範囲よりも高いまたは低い前記仰角範囲である次回長パルス仰角範囲に前記長パルスを送信させる、又は、前記長パルスを送信させた後は、前記長パルスを送信した前記仰角範囲である長パルス仰角範囲よりも高いまたは低い前記仰角範囲である次回短パルス仰角範囲に前記短パルスを送信させるビーム制御部とを備えたことを特徴とするレーダ装置。
前記アンテナ部が受信したビームから受信信号を生成する受信部をさらに備えたことを特徴とする請求項１に記載のレーダ装置。
前記アンテナ部のアンテナ素子は、フェーズドアレーアンテナであり、
記受信部から送られてきた前記受信信号に対してディジタルビームフォーミング処理を行い、前記送信ビームよりもビーム幅の狭いペンシル形状の受信ビームを、複数の前記仰角範囲内にそれぞれ複数形成し、各前記仰角範囲における前記受信信号を得るビーム合成部をさらに備えたことを特徴とする請求項２に記載のレーダ装置。
前記ビーム合成部は、前記送信部と連動して、前記短パルス仰角範囲で前記短パルスの反射波を受信した後は、前記次回長パルス仰角範囲に前記ペンシル形状の受信ビームを前記アンテナ部に複数形成させる、又は、前記長パルス仰角範囲で前記長パルスの反射波を受信した後は、前記次回短パルス仰角範囲に前記ペンシル形状の受信ビームを前記アンテナ部に複数形成させることを特徴とする請求項３に記載のレーダ装置。
前記仰角範囲における前記受信信号から、降雨及び降雪の強度及び観測情報を求める信号処理部をさらに備えたことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のレーダ装置。
前記フェーズドアレーアンテナは、仰角方向の前記送信ビームの走査を行うことを特徴とする請求項３から請求項５のいずれか１項に記載のレーダ装置。
前記アンテナ部は、前記方位角方向に機械駆動することを特徴とする請求項１から請求項６のいずれか１項に記載のレーダ装置。
前記ビーム制御部は、複数の前記仰角範囲が角度で区分され、前記短パルス仰角範囲に前記短パルスを送信させた後は、前記短パルス仰角範囲よりも高い前記仰角範囲に前記長パルスを送信させる、又は、前記長パルス仰角範囲に前記長パルスを送信させた後は、前記長パルス仰角範囲よりも高い前記仰角範囲に前記短パルスを前記アンテナ部に送信させることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のレーダ装置。
前記ビーム制御部は、複数の前記仰角範囲が角度で区分され、前記短パルス仰角範囲に前記短パルスを送信させた後は、前記短パルス仰角範囲よりも低い前記仰角範囲に前記長パルスを送信させる、又は、前記長パルス仰角範囲に前記長パルスを送信させた後は、前記長パルス仰角範囲よりも低い前記仰角範囲に前記短パルスを前記アンテナ部に送信させることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のレーダ装置。
前記短パルス仰角範囲に前記短パルスを送信させた後は、前記短パルス仰角範囲と隣り合う前記仰角範囲に前記長パルスを送信させる、又は、前記長パルスを送信させた後は、前記長パルス仰角範囲と隣り合う前記仰角範囲に前記短パルスを送信させることを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のレーダ装置。
前記ビーム制御部は、複数の前記仰角範囲が低角度から順に決められた、第１仰角、第２仰角、第３仰角、第４仰角、第５仰角、第６仰角によりそれぞれ区分され、前記第１仰角から前記第２仰角の前記仰角範囲に送信される前記短パルスの前記送信ビーム、前記第３仰角から前記第４仰角の前記仰角範囲に送信される前記長パルスの前記送信ビーム、前記第５仰角から前記第６仰角の前記仰角範囲に送信される前記短パルスの前記送信ビーム、前記第１仰角から前記第２仰角の前記仰角範囲に送信される前記長パルスの前記送信ビーム、前記第３仰角から前記第４仰角の前記仰角範囲に送信される前記短パルスの前記送信ビーム、前記第５仰角から前記第６仰角の前記仰角範囲に送信される前記長パルスの前記送信ビームの順に、前記アンテナ部に前記送信ビームを送信させることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のレーダ装置。
前記ビーム制御部は、複数の前記仰角範囲が低角度から順に決められた、第１仰角、第２仰角、第３仰角、第４仰角によりそれぞれ区分され、前記第１仰角から前記第２仰角の前記仰角範囲に送信される前記短パルスの前記送信ビーム、前記第２仰角から前記第３仰角の前記仰角範囲に送信される前記長パルスの前記送信ビーム、前記第３仰角から前記第４仰角の前記仰角範囲に送信される前記短パルスの前記送信ビーム、前記第１仰角から前記第２仰角の前記仰角範囲に送信される前記長パルスの前記送信ビーム、前記第２仰角から前記第３仰角の前記仰角範囲に送信される前記短パルスの前記送信ビーム、前記第３仰角から前記第４仰角の前記仰角範囲に送信される前記長パルスの前記送信ビームの順に、前記アンテナ部に前記送信ビームを送信させることを特徴とする請求項１から請求項７のいずれか１項に記載のレーダ装置。