JPH0213753B2 - - Google Patents

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JPH0213753B2
JPH0213753B2 JP57088316A JP8831682A JPH0213753B2 JP H0213753 B2 JPH0213753 B2 JP H0213753B2 JP 57088316 A JP57088316 A JP 57088316A JP 8831682 A JP8831682 A JP 8831682A JP H0213753 B2 JPH0213753 B2 JP H0213753B2
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JP
Japan
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signal
target
phase
phase data
fan
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JP57088316A
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Japanese (ja)
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JPS58204380A (en
Inventor
Noboru Kurihara
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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Publication of JPS58204380A publication Critical patent/JPS58204380A/en
Publication of JPH0213753B2 publication Critical patent/JPH0213753B2/ja
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    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01SRADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
    • G01S13/00Systems using the reflection or reradiation of radio waves, e.g. radar systems; Analogous systems using reflection or reradiation of waves whose nature or wavelength is irrelevant or unspecified
    • G01S13/66Radar-tracking systems; Analogous systems
    • G01S13/68Radar-tracking systems; Analogous systems for angle tracking only
    • G01S13/685Radar-tracking systems; Analogous systems for angle tracking only using simultaneous lobing techniques

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Radar Systems Or Details Thereof (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、電子的にビーム走査を行なうレー
ダ装置に関するもので、本来のビーム走査のため
のビーム走査制御器に、フアンビーム形成のため
の位相データ記憶回路、加算器および切換器を設
けてこれらを制御し、フエーズドアレイアンテナ
の移相器を駆動制御することによつてフアンビー
ムを高速に走査するとともに、信号処理器で目標
を検出するとその方向にビームを固定し、フアン
ビームの広いビーム幅方向のモノパルス差チヤン
ネルを用いて、目標の方向を示す角度誤差信号を
得て、情報処理器がフアンビームをペンシルビー
ムに切り換えて目標方向に指向させ、目標を追尾
することによつて、目標を広い角度範囲から捜索
し、捕捉追尾するまでの時間を大幅に短縮させよ
うとするレーダ装置を提供しようとするものであ
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a radar device that performs beam scanning electronically, and includes a beam scanning controller for original beam scanning, a phase data storage circuit for fan beam formation, and an adder. The fan beam is scanned at high speed by driving and controlling the phase shifter of the phased array antenna, and when a target is detected by a signal processor, the beam is fixed in that direction. Then, using the monopulse difference channel in the wide beam width direction of the Fan beam, an angular error signal indicating the direction of the target is obtained, and the information processor switches the Fan beam to a pencil beam and directs it to the target direction to track the target. By doing so, the present invention aims to provide a radar device that can search for a target from a wide angular range and greatly shorten the time required to capture and track a target.

従来のフエーズドアレイアンテナまたは機械的
走査アンテナを用いたレーダ装置では、広い角度
範囲をペンシルビームで走査するために、全角度
範囲を走査する時間が長い欠点があつた。また機
械走査アンテナの場合には、アンテナビーム形状
を変えるのが困難であるとともに、信号処理器が
目標を発見してもアンテナの慣性のためにビーム
を瞬時に目標方向に固定することができず、目標
方向の狭い角度範囲でアンテナビームを走査し、
目標を捕捉追尾する手段を用いているので、さら
に長時間を要していた。
Conventional radar devices using phased array antennas or mechanical scanning antennas have the disadvantage that it takes a long time to scan the entire angular range because the pencil beam scans a wide angular range. In addition, in the case of mechanical scanning antennas, it is difficult to change the antenna beam shape, and even if the signal processor detects a target, the beam cannot be instantly fixed in the target direction due to the inertia of the antenna. , scan the antenna beam over a narrow angular range in the target direction,
Because it uses means to capture and track the target, it takes even longer.

一般的に戦闘機の近接戦闘時には、目標を遠距
離で発見することよりも比較的近距離に存在する
目標を短時間で発見し捕捉追尾することが、戦闘
機用レーダ装置には要求される。従つて目標を捜
索し捕捉するまでの時間の長短が、戦闘機の目標
功撃能力および残存性を左右することになるの
で、目標を捕捉追尾するまでの時間が長い従来の
レーダ装置は、戦闘機の性能を低下させることに
なる。
Generally, during close combat of fighter aircraft, radar equipment for fighter aircraft is required to detect, capture, and track targets at relatively short distances in a short time rather than detecting targets at long distances. . Therefore, the length of time it takes to search for and acquire a target determines the target attack ability and survivability of a fighter aircraft. This will reduce the performance of the machine.

この発明は、従来のレーダ装置でのこのような
欠点を除去するためになされたもので、本来のビ
ーム走査のためのビーム走査制御器に位相データ
記憶回路、加算器および切換器とを設けてこれら
を制御するだけの簡単な構成で容易にフアンビー
ムを形成することが可能となり、このフアンビー
ムを高速に走査して信号処理器からの目標検出信
号により、情報処理器がフアンビームを固定する
と、信号処理器はモノパルス差チヤンネルの誤差
信号を抽出してフアンビームの広いビーム幅方向
の角度信号を送出するので、情報処理器はフアン
ビームをペンシルビームに切り換えて目標方向に
指向させて、目標を捕捉追尾することにより、比
較的近距離に存在する目標を捜索して捕捉追尾す
るまでの時間を大幅に短縮しうるレーダ装置を提
供しようとするものである。
This invention was made in order to eliminate such drawbacks in conventional radar equipment, and it provides a beam scanning controller for original beam scanning with a phase data storage circuit, an adder, and a switch. It is possible to easily form a fan beam with a simple configuration that only controls these, and when this fan beam is scanned at high speed and the information processor fixes the fan beam using the target detection signal from the signal processor. , the signal processor extracts the error signal of the monopulse difference channel and sends out an angle signal in the wide beam width direction of the fan beam, so the information processor switches the fan beam to a pencil beam and directs it to the target direction. The present invention aims to provide a radar device that can significantly shorten the time it takes to search for, acquire, and track a target located at a relatively short distance by capturing and tracking a target.

以下図によつて従来のレーダ装置とこの発明の
レーダ装置を説明する。第1図は従来のレーダ装
置の一構成例を示す図であり、同図において1は
制御器、2は送信器、3は送受切換器、4はフエ
ーズドアレイアンテナ、5は受信機、6は信号処
理器、7は表示器、8は情報処理器、9はビーム
走査制御器、10は移相量演算制御回路、11は
駆動回路、Σはモノパルス和チヤンネル、△はモ
ノパルス差チヤンネルである。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A conventional radar device and a radar device of the present invention will be explained below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a conventional radar device, in which 1 is a controller, 2 is a transmitter, 3 is a transmitter/receiver switch, 4 is a phased array antenna, 5 is a receiver, and 6 is a signal processor, 7 is a display, 8 is an information processor, 9 is a beam scanning controller, 10 is a phase shift calculation control circuit, 11 is a drive circuit, Σ is a monopulse sum channel, and △ is a monopulse difference channel. .

上記従来のレーダ装置の構成は以上のようにな
つているから、制御部1で選択されたレーダ送信
モードに基づいて、送信機2はパルス状の送信信
号を送受切換器3を通してフエーズドアレイアン
テナ4に送る。送信信号はフエーズドアレイアン
テナ4から空間に放射され、目標で反射されて再
度フエーズドアレイアンテナ4で受信されて再び
送受切換器3を通して受信機5に入力される。こ
の受信信号は受信機5で増幅後ミキシングされて
中間周波数帯の信号となり、さらに増幅された後
検波され、デイジタル信号に変換されて信号処理
器6に送られる。信号処理器6はデイジタルに変
換されたビデオ信号の検出等の処理を施し、信号
として判定検出するとその情報を表示器7に送り
表示する。また上記信号処理器6の出力は情報処
理器8にも送られて、制御器1からの目標追尾指
令に基づいて目標追尾処理が施され、正確な距
離、速度および角度情報を抽出して指示器7にシ
ンボルおよび数字で表示する。
Since the configuration of the conventional radar device described above is as described above, the transmitter 2 transmits a pulsed transmission signal to the phased array antenna through the transmission/reception switch 3 based on the radar transmission mode selected by the control unit 1. Send to 4. The transmitted signal is radiated into space from the phased array antenna 4, reflected by the target, received by the phased array antenna 4 again, and inputted again to the receiver 5 through the transmitter/receiver switch 3. This received signal is amplified and mixed by the receiver 5 to become an intermediate frequency band signal, which is further amplified and then detected, converted into a digital signal, and sent to the signal processor 6. The signal processor 6 performs processing such as detection of the digitally converted video signal, and when it is determined and detected as a signal, the information is sent to the display 7 for display. The output of the signal processor 6 is also sent to the information processor 8, where it undergoes target tracking processing based on the target tracking command from the controller 1, extracts accurate distance, speed, and angle information, and provides instructions. It is displayed on the container 7 with symbols and numbers.

一方、制御器で選択された覆域およびビーム走
査パターンに基づき情報処理器8がビーム走査角
度指令信号aをビーム走査制御器9内の移相量演
算制御回路10に送ると、移相量演算制御回路1
0はフエーズドアレイアンテナを構成する図示し
ていない多数のアンテナ素子の移相器に与えるべ
き移相量を演算し、駆動回路11から移相器駆動
信号bを出力してアンテナ素子の移相器を駆動設
定する。この結果、アンテナメインビームは指令
角度方向に指向することになる。
On the other hand, when the information processor 8 sends the beam scanning angle command signal a to the phase shift amount calculation control circuit 10 in the beam scanning controller 9 based on the coverage area and beam scanning pattern selected by the controller, the phase shift amount calculation is performed. Control circuit 1
0 calculates the amount of phase shift to be applied to the phase shifters of a large number of antenna elements (not shown) constituting the phased array antenna, outputs a phase shifter drive signal b from the drive circuit 11, and shifts the phase of the antenna elements. Set the device to drive. As a result, the antenna main beam is directed in the command angle direction.

また、戦闘機用レーダでは、ミサイル等の武器
を遠距離から目標に発射するために、遠距離で目
標を発見し捕捉追尾することが要求されるが、こ
の場合には利得の高いペンシルビームで比較的遅
い速度で走査した方が、データレートも高くなり
長距離で目標を発見できるので有利となる。一方
戦闘機が接近戦を行なうときには、目標までの距
離が短いので機関砲等の短射程の武器を発射する
ので、相手よりも早く発見して捕捉追尾すること
が要求される。ところが、従来のレーダでは、ペ
ンシルビームで走査しているために、広い角度範
囲を走査するのに長時間を要していた。接近戦に
おいては目標までの距離が短いので、目標からの
反射信号は十分な強度があり、利得の低下するフ
アンビームを用いても十分目標検出性能は確保で
きる。フアンビームを用いると角度範囲が広がる
ので、広い角度範囲を走査する時間がペンシルビ
ームを用いた場合に比べて短縮できる。
Furthermore, in order to fire weapons such as missiles at targets from a long distance, fighter jet radars are required to discover, capture, and track targets at long distances, but in this case, a high-gain pencil beam is used. Scanning at a relatively slow speed is advantageous because the data rate is higher and targets can be detected over longer distances. On the other hand, when fighter jets engage in close combat, the distance to the target is short, so they fire short-range weapons such as machine guns, so they are required to spot, capture, and track the target faster than the enemy. However, since conventional radars scan with a pencil beam, it takes a long time to scan a wide angular range. In close combat, the distance to the target is short, so the signal reflected from the target has sufficient strength, and sufficient target detection performance can be ensured even if a fan beam with reduced gain is used. Since the angular range is expanded when a fan beam is used, the time required to scan a wide angular range can be reduced compared to when a pencil beam is used.

第2図aは従来のレーダ装置のビーム走査方式
であり、全角度範囲をペンシルビーム15で走査
するのに要する時間TPは TP=θAZθEL/ωθBP θAZ:水平方向の走査角度範囲 θEL:垂直方向の走査角度範囲 ω:ビーム走査速度 θBP:ペンシルビームのビーム幅 であり、目標を発見するのに要する平均的時間は
TP/2である。第2図bは、この発明に基づく
レーダ装置のビーム走査方式であり、フアンビー
ム16全角度範囲を走査しモノパルス差チヤンネ
ルを用いて角度誤差信号を得ることにより、ペン
シルビーム15を目標方向に指向するのに要する
時間TFは TF=θAZθEL/ωθBF+TM=1/NθAZθEL/ωθBP
TM =TP/N+TM θBF:フアンビームのビーム幅 TM:モノパルス差チヤンネルで角度誤差信号を
得るのに要する時間 N:フアンビームとペンシルビームのビーム幅の
比でN=θBF/θBP である。目標を発見するのに要する平均時間は、
(TP/2N+TM)である。
Figure 2a shows the beam scanning method of a conventional radar device, and the time T P required to scan the entire angular range with the pencil beam 15 is T P = θ AZ θ EL /ωθ BP θ AZ : Horizontal scanning Angle range θ EL : Vertical scanning angle range ω: Beam scanning speed θ BP : Beam width of the pencil beam, and the average time required to find the target is
T P /2. FIG. 2b shows a beam scanning system of a radar device based on the present invention, in which the pencil beam 15 is directed in the target direction by scanning the entire angular range of the fan beam 16 and obtaining an angular error signal using a monopulse difference channel. The time required to do this is T F =θ AZ θ EL /ωθ BF + T M = 1 /Nθ AZ θ EL /ωθ BP +
T M = T P /N + T M θ BF : Beam width of the Fan beam T M : Time required to obtain an angular error signal in the monopulse difference channel N: Ratio of beam widths of the Fan beam and the pencil beam N = θ BF / θ BP . The average time it takes to discover a target is
(T P /2N+T M ).

この式から明らかなように、フアンビーム16
で走査すると目標発見から捕捉追尾に移行する時
間を大幅に短縮することができる。
As is clear from this equation, the fan beam 16
By scanning with , the time required to move from target detection to acquisition and tracking can be significantly shortened.

以下、この発明の一実施例を図面により詳述す
る。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

第3図は、この発明の実施例を示す図であり、
この発明の特徴とするところは第1図に示す従来
のレーダ装置のビーム走査制御器9に位相データ
記憶回路12、加算器13および切換器14を設
置するだけの簡単な構成によつて、容易にフアン
ビームを形成することが可能となり、かつ、フア
ンビームで広い角度範囲を走査して目標を発見す
るとビームを固定し、モノパルス差チヤンネルを
用いて角度誤差信号dを得るとともに、目標方向
にペンシルビームを指向し短時間で目標を捕捉追
尾することができるようにしたところにある。位
相データ記憶回路12には、フアンビームを形成
するために必要なアンテナ開口面上の位相分布が
多数のアンテナ素子に対応して記憶されている。
移相量演算制御回路10は、情報処理器8からの
ビーム走査角度指令信号aに基づいて、指令され
た方向にビームを指向するために必要な各アンテ
ナ素子の移相量を計算する。さて、制御器1で近
距離目標自動捕捉モードが選択されると、情報処
理器8は制御器1からのモード信号を受けて、ビ
ーム形状切換信号eをビーム走査制御器9内の切
換器14に送出する。切換器14はビーム形状切
換信号eを受けて、移相量演算制御回路10と加
算器13を接続する。情報処理器8が、切換器1
4の接続終了後、ビーム走査角度指令信号aを移
相量演算制御回路10に送出すると、移相量演算
制御回路10は指令方向にビーム走査をするのに
必要な各アンテナ素子の移相量を計算して、各ア
ンテナ素子毎に加算器13に送出する。加算器1
3は移相量演算制御回路10からの各アンテナ素
子の移相量と切換器14を通して位相データ記憶
回路12から送られるフアンビーム形成のための
位相データを各アンテナ素子に対応して加算し駆
動回路11に送出する。駆動回路11はフエーズ
ドアレイアンテナ4の図示していないアンテナ素
子の移相器を駆動制御する。アンテナ開口面に
は、ビーム指向角度に応じた直線的位相面上にフ
アンビーム形成用の曲面的位相分布が加算されて
合成されるので、ビーム走査角度方向にフアンビ
ームが形成されることになる。情報処理器8はフ
アンビームを広い角度範囲で走査するためにビー
ム走査角度指令信号aを順次更新してビーム指向
角度を変更する。
FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of this invention,
The feature of the present invention is that it has a simple configuration in which a phase data storage circuit 12, an adder 13, and a switch 14 are installed in the beam scanning controller 9 of the conventional radar device shown in FIG. When a target is found by scanning a wide angular range with the fan beam, the beam is fixed, the monopulse difference channel is used to obtain the angular error signal d, and the pencil is moved in the direction of the target. It is possible to direct the beam and capture and track the target in a short period of time. The phase data storage circuit 12 stores phase distributions on the antenna aperture plane necessary for forming a fan beam corresponding to a large number of antenna elements.
Based on the beam scanning angle command signal a from the information processor 8, the phase shift calculation control circuit 10 calculates the phase shift amount of each antenna element necessary to direct the beam in the commanded direction. Now, when the short-range target automatic acquisition mode is selected by the controller 1, the information processor 8 receives the mode signal from the controller 1, and transmits the beam shape switching signal e to the switch 14 in the beam scanning controller 9. Send to. The switch 14 receives the beam shape switching signal e and connects the phase shift calculation control circuit 10 and the adder 13. The information processor 8 is the switch 1
4, when the beam scanning angle command signal a is sent to the phase shift calculation control circuit 10, the phase shift calculation control circuit 10 calculates the phase shift amount of each antenna element necessary for beam scanning in the command direction. is calculated and sent to the adder 13 for each antenna element. Adder 1
3 adds the phase shift amount of each antenna element from the phase shift calculation control circuit 10 and the phase data for fan beam formation sent from the phase data storage circuit 12 through the switch 14 for each antenna element and drives the antenna element. The signal is sent to the circuit 11. The drive circuit 11 drives and controls a phase shifter of an antenna element (not shown) of the phased array antenna 4. At the antenna aperture plane, a curved phase distribution for fan beam formation is added and synthesized on a linear phase plane according to the beam directivity angle, so a fan beam is formed in the direction of the beam scanning angle. . The information processor 8 sequentially updates the beam scanning angle command signal a to change the beam pointing angle in order to scan the fan beam over a wide angle range.

一方制御器1からのモード信号に応じて、送信
機2はパルス状の送信信号を発生し、送受切換器
3を通してフエーズドアレイアンテナ4に送る。
送信信号はフエーズドアレイアンテナ4からフア
ンビームで広い空間に放射され、フアンビーム内
に目標が存在すると反射してフエーズドアレイア
ンテナ4で受信され、再度送受切換器3を通過し
て受信機5に入力され、増幅およびミキシングさ
れデイジタルに変換されたビデオ信号として信号
処理器6に入力される。信号処理器6は受信機5
で発生される熱雑音または大地から反射されて目
標信号と同時に受信されるクラツタ中から目標信
号を検出する。パルスレーダ方式の場合には、受
信信号が包絡線検波されているので、パルス状信
号の振幅の大きさとその送信パルスからの遅れ時
間が判定され、パルスドツプラレーダ方式の場合
には位相検波されるので、ドツプラ周波数情報と
不確定である送信パルスからの遅れ時間が判定さ
れる。信号処理器6は目標信号を距離情報として
検出すると、表示器7に送出して表示させると同
時に目標検出信号cを情報処理器8に送出する。
情報処理器8は信号処理器6から目標検出信号c
を受けると、ビーム走査角度指令信号aをフアン
ビームが目標を検出した方向の角度信号に保持す
ると同時に、信号処理器6にモノパルス差チヤン
ネルの信号処理を実行させる。信号処理器6は、
モノパルス和チヤンネル信号とモノパルス差チヤ
ンネル信号の大きさと位相を検出し、角度誤差信
号dを情報処理器8に送信する。情報処理器8は
角度誤差信号dを受けるとビーム形状切換信号e
をビーム走査制御器9内の切換器14に送出し
て、フアンビームをペンシルビームに切り換える
と同時に、角度誤差信号dに応じた角度方向を計
算し、ペンシルビームをその方向に指向すべくビ
ーム走査角度指令信号aを目標方向の角度情報と
して移相量演算制御回路10に送出する。切換器
14はビーム形状切換信号eを受けると位相デー
タ記憶回路12を切り離して接地端子と接続する
ので、切換器14からの加算器13への出力は常
にゼロとなる。すると移相量演算制御回路10の
出力信号は、加算器13でゼロと加算されるので
そのまま駆動回路を通してフエーズドアレイアン
テナの多数のアンテナ素子の移相器を駆動制御す
ることになる。
On the other hand, in response to the mode signal from the controller 1, the transmitter 2 generates a pulsed transmission signal and sends it to the phased array antenna 4 through the transmitter/receiver switch 3.
The transmitted signal is radiated into a wide space as a fan beam from the phased array antenna 4, and when a target exists within the fan beam, it is reflected and received by the phased array antenna 4, and then passes through the transmitter/receiver switch 3 again and is sent to the receiver 5. The signal is input to the signal processor 6 as a video signal that is amplified, mixed, and converted into a digital signal. The signal processor 6 is the receiver 5
The target signal is detected from thermal noise generated by the ground or clutter reflected from the ground and received at the same time as the target signal. In the case of the pulse radar method, the received signal is envelope-detected, so the magnitude of the amplitude of the pulsed signal and its delay time from the transmitted pulse is determined, and in the case of the pulsed Doppler radar method, the received signal is detected by phase detection. Therefore, the Doppler frequency information and the uncertain delay time from the transmitted pulse are determined. When the signal processor 6 detects the target signal as distance information, it sends it to the display 7 for display, and at the same time sends the target detection signal c to the information processor 8.
The information processor 8 receives the target detection signal c from the signal processor 6.
When received, the beam scanning angle command signal a is held at the angle signal in the direction in which the fan beam detects the target, and at the same time, the signal processor 6 is caused to execute signal processing of the monopulse difference channel. The signal processor 6 is
The magnitude and phase of the monopulse sum channel signal and the monopulse difference channel signal are detected, and an angular error signal d is transmitted to the information processor 8. When the information processor 8 receives the angle error signal d, it generates a beam shape switching signal e.
is sent to the switch 14 in the beam scanning controller 9 to switch the fan beam to the pencil beam. At the same time, the angular direction according to the angular error signal d is calculated, and the beam scan is performed to direct the pencil beam in that direction. The angle command signal a is sent to the phase shift amount calculation control circuit 10 as angle information in the target direction. When the switch 14 receives the beam shape switching signal e, it disconnects the phase data storage circuit 12 and connects it to the ground terminal, so the output from the switch 14 to the adder 13 is always zero. Then, the output signal of the phase shift calculation control circuit 10 is added to zero in the adder 13, and is passed through the drive circuit as it is to drive and control the phase shifters of the many antenna elements of the phased array antenna.

従つて、フアンビーム形成用の開口面位相分布
が除かれるので通常のペンシルビームになるとと
もに、目標の存在ある方向のビーム走査角度指令
信号aによつて、ペンシルビームが目標方向を指
向する。ペンシルビームで受信された信号は、受
信機5と信号処理器6でモノパルス処理され、精
密な角度追尾を行なうために角度誤差信号dを情
報処理器8に送出する。情報処理器8はこの角度
誤差信号dとビーム走査角度指令信号aとの差を
検出し、この差がゼロとなるようにビーム走査角
度指令信号aを更新するので目標を捕捉追尾する
ことができる。
Therefore, since the aperture plane phase distribution for fan beam formation is removed, the beam becomes a normal pencil beam, and the pencil beam is directed toward the target by the beam scanning angle command signal a in the direction where the target exists. The signal received by the pencil beam is subjected to monopulse processing by a receiver 5 and a signal processor 6, and an angular error signal d is sent to an information processor 8 for precise angular tracking. The information processor 8 detects the difference between this angle error signal d and the beam scanning angle command signal a, and updates the beam scanning angle command signal a so that this difference becomes zero, so that the target can be captured and tracked. .

以上述べたごとく、この発明によれば、電子的
にビームを走査するレーダ装置において、ビーム
走査制御器に位相データ記憶回路、加算器および
切換器を設置するだけの簡単な構成で、アンテナ
開口面の位相分布を切り換えて容易にフアンビー
ムを形成して走査することにより、近距離に存在
する目標の捜索から捕捉追尾するまでの時間を大
幅に短縮させることができる。
As described above, according to the present invention, in a radar device that electronically scans a beam, the antenna aperture can be By easily forming and scanning a fan beam by switching the phase distribution of the target, the time required from searching for a nearby target to acquiring and tracking it can be significantly shortened.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は従来のレーダ装置の構成を示す図、第
2図は従来のレーダ装置とこの発明に基づくレー
ダ装置のビーム走査方法を示す図、第3図はこの
発明に基づく一実施例のレーダ装置の構成を示す
図であり、1は制御器、2は送信機、3は送受切
換器、4はフエーズドアレイアンテナ、5は受信
機、6は信号処理器、7は表示器、8は情報処理
器、9はビーム走査制御器、10は移相量演算制
御回路、11は駆動回路、12は位相データ記憶
回路、13は加算器、14は切換器、15はペン
シルビーム、16はフアンビーム、aはビーム走
査角度指令信号、bは移相器駆動信号、cは目標
検出信号、dは角度誤差信号、eはビーム形状切
換信号、Σはモノパルス和チヤンネル、△はモノ
パルス差チヤンネル、TPはペンシルビームによ
る走査時間、TFはフアンビームによる走査時間、
θAZは水平方向の走査角度範囲、θELは垂直方向の
走査角度範囲、θBPはペンシルビームのビーム幅、
θBFはフアンビームのビーム幅、ωはビーム走査
速度、Nはフアンビームとペンシルビームのビー
ム幅の比、TMはモノパルス差チヤンネルで角度
誤差信号を得るのに要する時間である。なお図中
同一あるいは相当部分には同一符号を付してあ
る。
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a conventional radar device, FIG. 2 is a diagram showing a beam scanning method of a conventional radar device and a radar device based on the present invention, and FIG. 3 is a diagram showing an embodiment of the radar device based on the present invention. It is a diagram showing the configuration of the device, in which 1 is a controller, 2 is a transmitter, 3 is a transmission/reception switch, 4 is a phased array antenna, 5 is a receiver, 6 is a signal processor, 7 is a display device, and 8 is a Information processor, 9 beam scanning controller, 10 phase shift calculation control circuit, 11 drive circuit, 12 phase data storage circuit, 13 adder, 14 switch, 15 pencil beam, 16 fan beam, a is a beam scanning angle command signal, b is a phase shifter drive signal, c is a target detection signal, d is an angle error signal, e is a beam shape switching signal, Σ is a monopulse sum channel, △ is a monopulse difference channel, T P is the scanning time by the pencil beam, T F is the scanning time by the fan beam,
θ AZ is the horizontal scan angle range, θ EL is the vertical scan angle range, θ BP is the beam width of the pencil beam,
θ BF is the beam width of the fan beam, ω is the beam scanning speed, N is the ratio of the beam widths of the fan beam and the pencil beam, and T M is the time required to obtain the angular error signal in the monopulse difference channel. Note that the same or corresponding parts in the figures are denoted by the same reference numerals.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 電子的にビーム走査を行なうレーダ装置にお
いて、フエーズドアレイアンテナを構成する多数
のアンテナ素子の移相器の移相量を演算する移相
量演算制御回路と、アンテナ開口面上にフアンビ
ームを形成するための位相データを記憶する位相
データ記憶回路と、上記移相量演算制御回路の出
力と上記位相データ記憶回路の出力とを加算する
加算器と、上記加算器と上記位相データ記憶回路
とを接続し、上記位相データ記憶回路の出力を上
記加算器に与える切換器とを備え、上記多数のア
ンテナ素子の移相器を制御するビーム走査制御器
と、高速自動目標捕捉モードのときに、フアンビ
ームのビームが幅広い方向のモノパルス差チヤン
ネルとモノパルス和チヤンネルを同時に信号処理
して、和チヤンネルで目標信号を検出するととも
に差チヤンネルで目標の方向を示す角度誤差信号
を得る信号処理器と、信号処理器からの目検検出
信号を受けて、ビーム形状切換信号を上記切換器
に発生して上記加算器の入力を零として、フアン
ビームをペンシルビームに切換えるとともに、信
号処理器からの角度誤差信号に基づいてペンシル
ビームを目標方向に指向させるためのビーム指向
角度を計算し、ビーム走査角指令信号を上記移相
量演算制御回路に発生させる情報処理器とを設
け、上記移相量演算制御回路からのビーム走査の
ための位相データと上記位相データ記憶回路から
のフアンビーム形成用位相データを与えてフアン
ビームを形成し、これを高速で走査し短時間で広
い角度範囲の目標を捜索し、目標を検出すると、
そこにフアンビームを固定し、フアンビームの幅
広いビーム方向の角度をモノパルス差チヤンネル
の角度誤差信号に基づいて計算し、加算器を位相
データ記憶回路と切り離してペンシルビームを形
成し、その方向に指向させて、目標を迅速に追尾
することを特徴とするレーダ装置。
1. In a radar device that performs beam scanning electronically, a phase shift calculation control circuit that calculates the phase shift amount of the phase shifter of a large number of antenna elements constituting a phased array antenna, and a fan beam that is a phase data storage circuit that stores phase data for forming the phase data; an adder that adds the output of the phase shift amount calculation control circuit and the output of the phase data storage circuit; the adder and the phase data storage circuit; a beam scanning controller for controlling the phase shifters of the plurality of antenna elements; and a beam scanning controller for controlling the phase shifters of the plurality of antenna elements; a signal processor that simultaneously processes a monopulse difference channel and a monopulse sum channel in which the beam of the Fan beam has a wide range of directions, detects a target signal in the sum channel, and obtains an angular error signal indicating the direction of the target in the difference channel; Upon receiving the visual detection signal from the processor, a beam shape switching signal is generated to the switch, the input of the adder is set to zero, the fan beam is switched to the pencil beam, and the angular error signal from the signal processor is output. an information processor that calculates a beam directing angle for directing the pencil beam in the target direction based on the above information and generates a beam scanning angle command signal to the phase shift amount calculation control circuit; A fan beam is formed by giving phase data for beam scanning from the above and phase data for fan beam formation from the phase data storage circuit, and this is scanned at high speed to search for a target in a wide angular range in a short time. When a target is detected,
Fix the Fan beam there, calculate the wide beam direction angle of the Fan beam based on the angular error signal of the monopulse difference channel, and separate the adder from the phase data storage circuit to form a pencil beam and point it in that direction. A radar device characterized by rapidly tracking a target.
JP57088316A 1982-05-25 1982-05-25 Radar device Granted JPS58204380A (en)

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