JPH02162284A - ディジタルビームフォーミングレーダ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、受信アンテナにマルチ挟角ビームで無走査
のディジタルビームフォーミング（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｒ
ｅａｍ　Ｆｏｒｍｉｎｇ：　Ｄ　Ｂ　Ｆ　）アンテナを
用いたＤＢＦレーダに係わり、特にその耐妨害性能の向
上に関するものである。

［従来の技術］ 第５図は従来のＤＢＦレーダとこれによって監視される
目標物等に搭載された妨害装置の概略構成を示す図であ
り、図において、（１）は広角ビームの送信アンテナ、
（２）は送信アンテナ（１１から周波数Ｆｌの電波を空
間に送信するための送信機である。（３）は−次元ある
いは二次元に配列された複数個のアンテナ素子、（４）
は各アンテナ素子（３）毎に設けられアンテナ素子（３
）を介して電波を受信する受信機、（５）は各受信機（
４）毎に設けられ受信機（４）から出力される信号をＡ
／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器、（６）は各Ａ／Ｄ変換器（
５）から同時に転送される複数のディジタル信号を入力
してその内部でＤＦＴ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｆｏｕｒｉｅ
ｒ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ：ディジタルフーリエ変換）を
行い、異方向からの受信電波を各方向毎に弁別して外部
に出力するビームフォーマ（演算手段）で、上記アンテ
ナ素子（３）〜ビームフォーマ（６）によりマルチ挟角
ビームで無走査のＤＢＦアンテナ（７）が構成され、受
信アンテナとして用いられる。

一方、（８）は目標物に搭載されたＥ　Ｓ　Ｍ　（Ｅｌ
ｅｃｔ−ｒｏｎｉｃ　５ｕｐｐｏｒｔ　Ｍｅａｓｕｒｅ
）と呼ばれるレーダ波解析装置、（９）はＥ　ＣＭ　（
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｃｏｕｎｔｅｒ　Ｍｅａｓ−ｕ
ｒｅ）と呼ばれる妨害波発生装置、（ｌｏ）、　（１１
）は妨害装置側の受信アンテナと送信アンテナである。

上記レーダ波解析装置（８）は、受信アンテナ（１０）
によって捉えた電波のうち所定の電波のみを受信するチ
ャンネライズド受信機（１２）と、このチャンネライズ
ド受信機（１２）から出力される信号の特徴（パルス幅
９周波数、パルス振幅等）を抽出する信号待微量抽出機
（１３）と、この信号待微量抽出機（１３）から出力さ
れる特徴量から信号の分析を行う信号分析機（１４）と
から構成され、信号分析機（１４）からの情報により妨
害波発生装置（９）でレーダ波と等価な妨害波を発生し
、送信アンテナ（１１）を介して送信する。

次に動作について説明する。

ＤＢＦレーダ側では、広角ビームの送信アンテナ（１）
を用いて周波数Ｆ、の電波を広い範囲にわたって送信す
る。また、目標物に当たって戻ってくる反射エコーの受
信はＤＢＦアンテナ（７）を用いて行い、反射エコーを
各アンテナ素子（３）、受信機（４１，Ａ／Ｄ変換器（
５）を介してビームフォーマ（６）に取り込み、フーリ
エ変換を施して異方向からの受信電波を各方向毎に弁別
して出力し、各目標物の位置、速度等の情報を得る。Ｄ
ＢＦアンテナ（７）はマルチ挟角ビームで無走査、すな
わち複数の挟角ビームを同時に空間に形成することがで
き、異方向から同時に受信された周波数Ｆ、の複数の反
射エコーを角度方向に弁別できる。

一方、目標物側では、受信アンテナ（１０）を介してチ
ャンネライズド受信機（１２）がレーダ波を受信し、信
号待微量抽出機（１３）がレーダ波の特徴を抽出し、こ
の信号待微量抽出機（１３）から出力されるパルス幅９
周波数、パルス振幅等に基づき信号分析機（１４）でレ
ーダ波を分析する。そして、レーダ波の分析がなされる
と、妨害波発生装置（９）がレーダ波と等価な妨害波を
作り出し、送信アンテナ（１１）を介してＤＢＦレーダ
側に送信する。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のＤＢＦレーダは以上のように構成され。

特定の周波数Ｆ、の電波を広い範囲にわたって送信して
いるため、電波の送信を相手のＥＳＭに容易に察知され
て解析され、その結果、送信電波と同一の周波数Ｆ、を
もつ電波によって妨害を受けやすいという問題点があっ
た。

この発明は上記のような問題点を解消するためになされ
たもので、耐妨害性能を向上させることができるＤＢＦ
レーダを得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明にがかるＤＢＦレーダは、送信アンテナとして
フェーズドアレイアンテナを用い、受信アンテナとして
、複数のアンテナ素子と、各アンテナ素子毎に設けられ
受信周波数を弁別するフィルタバンクを備えた受信機と
、上記フィルタバンクの各フィルタ毎に設けられ該出力
をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、各Ａ／Ｄ変換器から
同時に転送される複数のデジタル信号を入力して所定の
演算を施し異方向からの受信電波を各方向毎に弁別する
演算手段とから成るディジタルビームフォーミングアン
テナを用いるとともに、上記フェーズドアレイアンテナ
からの送信をシングル挟角ビームで走査するビーム走査
制御器と、フェーズドアレイアンテナからの送信電波発
生源として設けられた発振周波数切替可能な周波数シン
セサイザと、上記ビーム走査制御器と周波数シンセサイ
ザとＡ／Ｄ変換器の動作タイミングを制御してそれらの
同期をとり、走査毎に各送信方向の送信周波数をランダ
ムに切替えるタイミングコントローラとを備えたもので
ある。

［作用］ この発明においては、送信アンテナにフェーズドアレイ
アンテナを用いるとともに、タイミングコントローラで
ビーム走査制御器９周波数シンセサイザ及びＤＢＦアン
テナの各Ａ／Ｄ変換器の動作タイミングの同期をとるこ
とにより、高速で挟角ビームを走査して各送信方向に送
信電波を送信するとともに、ビーム走査に同期して各送
信方向の送信周波数をランダムに切替える。

［実施例］ 以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１ｒＡは実施例によるＤＢＦレーダの全体構成を示す
ブロック図であり、図において、　（ｌａ）は複数のア
ンテナ素子（１ｂ）と各アンテナ素子（ｔｂ）毎に設け
られた移相器等からなり、電子的に高速にビーム走査可
能なアンテナとして周知のフェーズドアレイアンテナで
あり、送信アンテナとして用いられる。　（２ａ）は上
記フェーズドアレイアンテナ（１ａ）からの送信をシン
グル挟角ビームで走査するビーム走査制御器、（２ｂ）
は上記フェーズドアレイアンテナ（ｌａ）からの送信電
波発生源として設けられた発振周波数切替可能な周波数
シンセサイザ、（２ｃ）は上記周波数シンセサイザ（２
ｂ）からの出力をフェーズドプレイアンテナ（１ａ）の
各アンテナ素子（１ｂ）に分配する電力分配器、（１５
）は上記ビーム走査制御器（２ａ）、周波数シンセサイ
ザ（２ｂ）及びＤＢＦアンテナ（７）の各Ａ／Ｄ変換器
（５）の動作タイミングを制御してそれらの同期をとる
タイミングコントローラであり、マイクロプロセッサ等
により構成され、走査毎に各送信方向の送信周波数をラ
ンダムに切替える制御がプログラムにより実現されてい
る。なお、（１６）はＤＢＦアンテナ（７）の各ビーム
フォーマ（６）から出力される信号を受信方向の順に並
べ替えるビームソータである。

第２図は受信アンテナとして用いられるＤＢＦアンテナ
（７）における各受信機（４）の詳細な構成図であり、
図において、（４１）は各アンテナ素子（３）の出力を
増幅する増幅器、（４２）は増幅器（４１）の出力電力
を分配する電力分配器、（４３）は電力分配器（４２）
の出力から所定の周波数成分の信号を取り出す複数（こ
こでは周波数Ｆ、〜Ｆ、の５個）のフィルタ（４３ａ）
からなるフィルタバンクであり、各フィルタ（４３ａ）
毎にＡ／Ｄ変換器（５）が設けられ、１つの受信機（４
）に対し複数（ここでは５個）のＡ／Ｄ変換器（５）が
接続されている。

また、第３図は各受信機（４）とＡ／Ｄ変換器（５）と
ビームフォーマ（６）の接続の詳細を示す構成図であり
、図に示すように、各受信機（４）の出力はそれぞれ複
数のＡ／Ｄ変換器（５）に人力され、各Ａ／Ｄ変換器（
５）の出力はそれぞれ対応するビームフォーマ（６）に
転送されるように構成されている。

次に動作について説明する。

フェーズドアレイアンテナ（ｌａ）を介して目標物に電
波を送信する際、タイミングコントローラ（１５）でビ
ーム走査制御器（２ａ）、周波数シンセサイザ（２ｂ）
及びＤＢＦアンテナ（７）の各Ａ／Ｄ変換器（５）の動
作タイミングを制御して同期をとり、高速で挟角ビーム
を走査して各送信方向に送信電波を送信するとともに、
ビーム走査に同期して各送信方向の送信周波数をランダ
ムに切替える０例えば、第１図に示すようにある範囲を
監視する場合、この範囲を０１．θ２．θ３ｐ０４＊Ｏ
＆と分け、第４図に示すように各送信方向０１〜θ。

に擬似ランダムに割り当てられた周波数Ｆ、〜Ｆ６の電
波を送出しながら順次走査していく。

今、ある時点の走査の際、送信方向ＯＩ対しては周波数
Ｆｉ、送信方向０２に対しては周波数Ｆ２．送信方向０
３に対しては周波数Ｆ３ｅ送信方向０４に対しては周波
数Ｆ４．送信方向０６に対しては周波数Ｆ、が割り当て
られたとすると、次の走査の際には、送信方向θ、対し
ては周波数Ｆ　２．送４Ｂ方向Ｏ２に対しては周波数Ｆ
４．送信方向０３に対しては周波数Ｆ６．送信方向０４
に対しては周波数Ｆｌ、送信方向θ、に対しては周波数
Ｆユというように擬似ランダムに周波数が割り当てられ
る。

このようにすることにより、仮に、送信方向０４にＥＳ
Ｍがいたしても、この方向には周波数Ｆｉの電波が送信
されるので、妨害は０４方向から周波数Ｆｉの電波によ
り受けることになる。このとき０．方向にある目標から
のエコーは受信できなくなるが、それ以外の方向から受
信するエコーについては妨害波と周波数が異なっている
ため、その影響を全く受けない。更に、０４方向に送信
される電波の周波数がランダムに切替わるので、ＥＳＭ
がこれを計測することが困難となり。

妨害を受けにくくなる。

一方、目標物に当たって戻って来るエコーの受信は、先
ずＤＢＦアンテナ（））の各アンテナ素子（３）で捉え
た信号を受信機（４）内のフィルタバンク（４３）によ
り各周波数Ｆ、−Ｆ’ｓ毎に弁別し、弁別した各周波数
Ｆ１〜Ｆ５毎の信号をＡ／Ｄ変換器（５）によってＡ／
Ｄ変換する。そして、Ａ／Ｄ変換した各周波数Ｆ１〜Ｆ
、毎の信号に対して対応するビームフォーマ（６）でフ
ーリエ変換を施し、各方向θ重〜０．毎のエコーを弁別
して出力し、更にビームソータ（１８）で受信方向の順
に並べ替える。

この際、タイミングコントローラ（１５）により、ビー
ム走査制御器（２ａ）が行う送信方向θ、〜θ５の走査
と、周波数シンセサイザ（２ｂ）が行う周波数Ｆｌ”Ｆ
Ａの切替えと、ＤＢＦアンテナ（７）の各Ａ／Ｄ変換器
（５）が行うＡ／Ｄ変換の動作タイミングが制御されて
それらの同期がとられる。

［発明の効果コ 以上のように、この発明によれば、送信アンテナとして
フェーズドアレイアンテナを用い、受信アンテナとして
、複数のアンテナ素子と、各アンテナ素子毎に設けられ
受信周波数−を弁別するフィルタバンクを備えた受信機
と、上記フィルタバンクの各フィルタ毎に設けられ該出
力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、各Ａ／Ｄ変換器か
ら同時に転送される複数のデジタル信号を入力して所定
の演算を施し異方向からの受信電波を各方向毎に弁別す
る演算手段とから成るディジタルビームフォーミングア
ンテナを用いるとともに、上記フェーズドアレイアンテ
ナからの送信をシングル挟角ビームで走査するビーム走
査制御器と、フェーズドアレイアンテナからの送信電波
発生源として設けられた発振周波数切替可能な周波数シ
ンセサイザと、上記ビーム走査制御器と周波数シンセサ
イザとＡ／Ｄ変換器の動作タイミングを制御してそれら
の同期をとり、走査毎に各送信方向の送信周波数をラン
ダムに切替えるタイミングコントローラとを備えたので
、送信電波の解析を困難にして耐妨害性能が向上する効
果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す全体構成図、第２図
は実施例における受信機の詳細構成図、第３図は実施例
における受信機とＡ／Ｄ変換器とビームフォーマとの接
続関係を示す詳細構成図、第４図は実施例における送受
信タイミングを示す信号波形図、・第５図は従来例を示
す全体構成図である。 （ｌａ）はフェーズドアレイアンテナ、（ｌｂ）、　＋
３１はアンテナ素子、（２ａ）はビーム走査制御器、（
２ｂ）は周波数シンセサイザ、（２ｃ）は電力分配器、
（４）は受信機、（５）はＡ／Ｄ変換器、（６）はビー
ムフォーマ（演算手段）　、＋７１はＤＢＦアンテナ、
（１５）はタイミングコントローラ、（１６）はビーム
ソータ、（４１）は増幅器、（４２）は電力分配器、（
４３）はフィルタバンク、（４３ａ）はフィルタ。 なお、図中、同一符号は同一、又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 送信アンテナとしてフェーズドアレイアンテナを用い、
   受信アンテナとして、複数のアンテナ素子と、各アンテ
   ナ素子毎に設けられ受信周波数を弁別するフィルタバン
   クを備えた受信機と、上記フィルタバンクの各フィルタ
   毎に設けられ該出力をＡ／Ｄ変換するＡ／Ｄ変換器と、
   各Ａ／Ｄ変換器から同時に転送される複数のデジタル信
   号を入力して所定の演算を施し異方向からの受信電波を
   各方向毎に弁別する演算手段とから成るディジタルビー
   ムフォーミングアンテナを用いるとともに、上記フェー
   ズドアレイアンテナからの送信をシングル挟角ビームで
   走査するビーム走査制御器と、フェーズドアレイアンテ
   ナからの送信電波発生源として設けられた発振周波数切
   替可能な周波数シンセサイザと、上記ビーム走査制御器
   と周波数シンセサイザとＡ／Ｄ変換器の動作タイミング
   を制御してそれらの同期をとり、走査毎に各送信方向の
   送信周波数をランダムに切替えるタイミングコントロー
   ラとを備えたことを特徴とするディジタルビームフォー
   ミングレーダ。