JPH02162285A - ディジタルビームフォーミングレーダ - Google Patents

ディジタルビームフォーミングレーダ

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JPH02162285A
JPH02162285A JP63317772A JP31777288A JPH02162285A JP H02162285 A JPH02162285 A JP H02162285A JP 63317772 A JP63317772 A JP 63317772A JP 31777288 A JP31777288 A JP 31777288A JP H02162285 A JPH02162285 A JP H02162285A
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貴彦 藤坂
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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 B
eam Forffiing: 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(1)から周波数F1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、(10)、 (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)から出方される信号の特徴(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
れる特徴量が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Fm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がらの受信電波を各方向毎に弁別
して出方し、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Fl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
番♀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] この発明にかかる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
の同期をとるとともに、走査毎に送信周波数を定期的に
切替えるモードと、送信方向毎に送信周波数を周期的に
切替えるモードと、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モードを切替え制御するタイミング
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2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、走査あるいは送信方向を切
替える毎にそれに同期して送信周波数を切替える。更に
、上記周波数の切替えパターンとして、走査毎に送信周
波数を定期的に切替えるモードと、送信方向毎に送信周
波数を周期的に切替えるモードと、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モードとを用意して
、これら3つのパターンを併用する。
[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1図は実施例による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、(1a)は複数のアンテ
ナ素子(1b)と各アンテナ素子(1b)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(2b)か
らの出力をフェーズドアレイアンテナ(la)の各アン
テナ素子(lb)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(2
b)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、走査毎に送信周波数を定期的に切替える制御
と、送信方向毎に送信周波数を周期的に切替える制御と
、走査毎に各送信方向の送信周波数をランダムに切替え
る制御及びこれらのモードの切替え制御がプログラムに
より実現されている。
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)の出方電力
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F1〜F5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)に大刀され、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、
走査あるいは送信方向を切替える毎にそれに同期して送
信周波数を切替える。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01m02g  θ3
,04wO5と分け、各送信方向θ、〜o6に割り当て
られた周波数F1〜ド5の電波を送出しながら順次走査
していく。
この時の送信方向O1〜0.と周波数F1〜F、の対応
付けのパターン例を第4図(al〜第4図filに示す
例えば、通常の運用では電波の送信を第4図(alのパ
ターンで行う、このパターンは、送信方向θ□〜θ5に
同一の周波数F8〜Fsを割り当てた5つのパターンを
用意して、走査を行う毎に切替える例を示している。こ
のように、空間的に挟角ビームを高速に走査するととも
に、送信電波の周波数を定期的に切替えることにより、
ESMが送信電波を計測するのを困難にし、妨害を受け
ることが少なくなる。
また、上記のモードでESMが送信電波の周波数を計測
し、同一周波数の電波により妨害をかけてきたときには
、電波の送信を第4図(blのパターンに切替える。こ
のパターンは、送信方向01に対しては周波数F、、送
信方向02に対しては周波数F2.送信方向θ3に対し
ては周波数F3゜送信方向04に対しては周波数F4.
送信方向OSに対しては周波数F5を割り当て、送信方
向の切替えが行われる毎に周波数が周期的に変化する例
を示している。仮に、送信方向04にESMがいたして
も、この方向には周波数F4の電波のみが送信されるの
で、妨害はo4方向から周波数F4の電波により受ける
ことになる。このときθ4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、上記モードがEMSに対する周波数欺隔であるこ
とをESMに察知されないように、第4図(e)のパタ
ーンに切替えて電波を送信する。このパターンは、各送
信方向θ、〜θ5に対して周波数F1〜F、を擬似ラン
ダムに割り当て、走査が行われる毎に送信方向01〜O
Sと周波数F、〜F5の対応付けが変化する例を示して
いる。各方向θ、〜Os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
非常に困難となり、更に妨害を受けにくくなる。
このようなパターンは、時間帯に応じて、あるいは妨害
波が出されているのを検知した時点で任意に切替えるよ
うにしてもよく、また、複数のパターン例を組合せてよ
り複雑なパターンを構成するようにしても良い。
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(7)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F1〜F、毎に弁別し、弁別した各周波数F
 t ’= F s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
F l””’ F s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01〜O
6毎のエコーを弁別して出力する。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0.〜0.の走査と、周波数シンセサ
イザ(2b)が行う周波数F1〜F6の切替えと、DB
F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] 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
同期をとるとともに、走査毎に送信周波数を定期的に切
替えるモードと、送信方向毎に送信周波数を周期的に切
替えるモードと、走査毎に各送信方向の送信周波数をラ
ンダムに切替えるモードを切替え制御するタイミングコ
ントローラとを備えたので、送信電波の解析を困難にし
て耐妨害性能が大幅に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(al〜tc+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。 (1a)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、(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。 代理人  大 岩  増 雄(ほか2名)第3 図 書 (自り9 1.事件の表示 特願昭 63−317772号 2、発明の名称 ディジタルビームフォーミングレーダ 3、補正をする者 代表者 5、補正の対象 発明の詳細な説明、図面の欄。 6、補正の内容 (11明細書第2頁第11行目「で無走査の」とあるの
を「を形成する」と補正する。 (2)同書第5頁第1行目「で無走査、すなわち」とあ
るのを「、すなわち」と補正する。 (3)同書第9頁第12行目乃至第13行目「の出力電
力を」とあるのを「の出力信号を」と補正する。 (4)図面、第3図を別紙のとおり補正する。 以上

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るとともに、走査毎に送信
    周波数を定期的に切替えるモードと、送信方向毎に送信
    周波数を周期的に切替えるモードと、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モードを切替え制
    御す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。
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