JPH02162286A - 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　Ｂ
ｅａｍ　Ｆｏｒｍｉｎｇ：　ＤＢ　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４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＋１１
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Ｆ１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（ｌＯ）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２
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Ｆ１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と当該フィルタバ
ンクの各フィルタ出力を順次切替えるマルチプレクサを
備えた受信機と、各受信機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マル
チプレクサと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、走査毎に送信周波数を定期的に切
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１周波数シンセサイザ及びＤＢＦアン
テナの各マルチプレクサと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、走査毎に
送信周波数を定期的に切替える。

［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（ｉｂ）と各アンテナ素子（ｌｂ）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（１ａ）の各ア
ンテナ素子（ｔｂ）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）の各受信機（４）と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□〜Ｆ６の５個）のフィルタ（４３ａ）
からなるフィルタバンク、（４４）は上記フィルタバン
ク（４３）の各フィルタ出力を順次切替えるマルチプレ
クサであり、このマルチプレクサ（４４）の切替動作は
タイミングコントローラ（１５）からのタイミング信号
により制御され、その出力がＡ／Ｄ変換器（５）に接続
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（１ａ）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）の各マルチプレクサ（４４）
と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、走査毎に送信周波数を定期的
に切替える。

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０１１　０２ｓ　　０３１　０４ｔ　　ｏ。

と分け、第３図に示すように１回目の走査では周波数Ｆ
１を用いて送信方向０、→θ２→θ３→θ４→Ｏ６と順
次走査していく、続いて２回目の走査では周波数Ｆ２を
用いて送信方向θ、→０□→０．→０４→θ５と順次走
査していく、このように前の走査の際の周波数と後の走
査の際の周波数が異なるように周波数Ｆ１〜Ｆｓを定期
的に切替えていく。

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。

一方、目的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〜Ｆｓ毎に弁別し、弁別した各周波数Ｆ
８〜Ｆ５毎の信号の中からマルチプレクサ（４４）によ
って当該走査時の周波数の信号を取り出し、Ａ／Ｄ変換
器（５）によってＡ／Ｄ変換する。そして、Ａ／Ｄ変換
した各信号を各ビームフォーマ（６）に入力してフーリ
エ変換を施し、各方向０１〜０６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θ、〜
θ、の走査と１周波数シンセサイザ（２ｂ）が行う走査
毎の周波数Ｆ、〜Ｆ＆の切替えと、ＤＢＦアンテナ（７
）の各マルチプレクサ（４４）が行う走査毎の切替えと
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と当該フィルタバ
ンクの各フィルタ出力を順次切替えるマルチプレクサを
備えた受信機と、各受信機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マル
チプレクサと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、走査毎に送信周波数を定期的に切
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
における送受信タイミングを示す信号波形図、第４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、（４４）はマルチプレクサ。 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（ばか２名）（′ｖ′）　
　で ぐ　寸 誼 １、事件の表示 ２１発明の名称 ３、補正をする者 書（自発） 特願昭６３−３１７７７３号 ディジタルビームフォーミングレーダ ５　補正の対象 発明の詳細な説明の欄。 Ｇ　補正の内容 （１）明細書第２頁第９行目に「で無走査の」とあるの
を「を形成する」と補正する。 （２）同書第４頁第１９行目に「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８頁第２０行目乃至第９頁第１行目に「出
力電力を」とあるのを「出力信号を」と補正する。 以上 代表者 ４、代

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
   クと当該フィルタバンクの各フィルタ出力を順次切替え
   るマルチプレクサを備えた受信機と、各受信機毎に設け
   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
   シンセサイザとマルチプレクサと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、走査毎に送信
   周波数を定期的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。