JPH02183184A - レーダー装置とその適用に適しているサイドローブ抑制ユニット - 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】 （技術分野） 本発明はレーダー装置であって、 −主指向性アンテナ（ｍａｉｎ　ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａ
ｌ　ａｎｔｅｎｎａ）、−第１受信信号を得るために指
向性アンテナに接続された第１コヒーレント受信機、 −上記の受信機に接続されたＭＴＩ　（Ｍｏｖｉｎｇ−
ＴａｒｇｅｔＩｎｄｉｃａｔｏｒ）ユニット、 と、 一補助アンテナ、 一第２受信信号を得るために補助アンテナに接続された
第２受信機、 一第２受信機に接続された信号加重・結合ユニット（ｓ
ｉｇｎａｌ　ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｍｂｉ
ｎａｔｉｏｎｕｎｉｔ）であって、該ユニットは第１お
よび第２信号で供給されてＭＴＩユニットに供給すべき
出力信号を発生し、かつ主指向性アンテナのサイドロー
ブを介して受信されかつ第１信号に存在する干渉信号が
出力信号で抑制されるように第１および第２受信信号の
そのような組合せを具えるもの、 −を備えるコヒーレントサイドローブ抑制ユニット　（
ｃｏｈｅｒｅｎｔ　　５ｉｄｅ−１ｏｂｅ　　５ｕｐｐ
ｒｅｓｓｉｏｎ　　ｕｎｉｔ）　、を備えている。

本発明はまたそのようなレーダー装置の適用に適してい
るサイドローブ抑制ユニットにも関連している。

（背景技術） 上述のようなサイドローブ抑制ユニットを含むレーダー
装置は欧州特許ＥＰ−Ｂ　Ｏ，０７６，５３６から知ら
れている。この特許はレーダー装置に組み込まれたサイ
ドローブ抑制ユニットを記載し、このユニットは実際に
は無指向性補助アンテナ（ｏｍｎｉｄｉｒｅｃｔｉｏｎ
ａｌ　ａｕｘｉｌｉａｒｙ　ａｎｔｅｎｎａ）　（オム
ニアンテナ：　ｏｍｎｉ−ａｎｔｅｎｎａ）を備えてい
る。主指向性アンテナを介して受信された信号から、こ
の補助アンテナを介して受信された信号を引算すること
により、この主アンテナのサイドローブを介して受信さ
れた信号が抑制される。

そのようなデバイスは、主アンテナのサイドローブを介
して受信されたジャマー（ｊａｍｍｅｒ）のような能動
雑音源からの干渉信号の抑制に特に適している。

しかし、そのようなデバイスが海洋環境のような多くの
広範囲でありかつ強く反射するクラッタ−領域を持つ環
境に適用される場合、サイドローブ抑制ユニットはＭＴ
Ｉユニットの動作に影響を及ぼすことが証明されている
。これは干渉信号が存在しない場合にクラッタ−領域か
らの戻りクラック−を抑制するサイドローブ抑制ユニッ
トの傾向により生じる。しかし、これは戻りクラッタ−
の相反する特性（ｉｎｃｏｎｓｉｓｔｅｎｔ　ｃｈａｒ
ａｃｔｅｒ）により成功しないてあろう。その結果、戻
りクラッタ−を無駄に抑制することによりサイドローブ
抑制ユニットは減少したコヒーレンス性によりコヒーレ
ントＭＴＩユニットが適当に抑制できない非相関クラッ
タ−信号を第１受信機は供給しよう。このことは高いＭ
ＴＩ性能を有するシステムが月並みの（ｍｅｄｉｏｃｒ
ｅ）　ＭＴＩ性能を有するシステムに劣化することを意
味している。このような状態ではサイドローブ抑制ユニ
ットを簡単にスイッチオフできない。と言うのは、実際
の経験によるとレーダー回転の間に高い干渉条件と低い
干渉条件が余りにも早く交替することが示されているか
らである。

（発明の開示） 本発明の目的は上述の欠点が大いに軽減されるサイドロ
ーブ抑制ユニットを組み込むレーダー装置を与えること
である。本発明では、補助アンテナは主指向性アンテナ
がこの方向の補助アンテナによって受信された信号の減
衰を達成する感度の最大値を有する方向と少なくとも一
致する方向で感度の最小値を有し、同時に位相相関を維
持することを特徴としている。

この手段は補助アンテナからの信号のクラッタ一部分（
ｃｌｕｔｔｅｒ　５ｈａｒｅ）がクラッタ−信号の不相
関（ｄｅｃｏｒｒｅｌａ　Ｌｉｏｎ）を生じること無く
、かつサイドローブ抑制ユニットの基本動作に影響を及
ぼすこと無く減少されることを保証しよう。結局、補助
アンテナは主アンテナサイドローブの方向で敏感である
ことのみが必要である。この手段は第２信号からクラッ
タ−をフィルターするため第２受信機に高価なＭＴＩ処
理装置を組み込むような変形に比べて相対的に費用効果
が良い。

米国特許出願第３．９１６．４０８号はコヒーレントサ
イドローブ抑制ユニットを有するレーダーシステムを記
載し、このユニットに接続された補助アンテナのそのア
ンテナパターンは異なる回線網から由来する主アンテナ
の主方向の周りに異なるパターンを有していることに注
意すべきである。しかしこれは別の問題を解決している
。主アンテナの主ローブで受信された大きな信号は、サ
イドローブを介して受信された干渉信号が余り効果的に
抑制されない程度にサイドローブ抑制ユニットを乱すこ
とを証明している。主ローブの軸の反対側で位相反転と
なる補助アンテナの異なるパターンを創成することによ
り、補助アンテナを介して受信された信号は主アンテナ
の主ローブを介して受信された信号に対して強く不相関
にされよう。このことは主アンテナの主ローブを介して
受信された信号と、補助アンテナを介して受信された信
号との間の相互相関を減少し、サイドローブ抑制ユニッ
トを余り乱さないようにする。

しかしこの手段は過剰の不相関のために劣化されたＭＴ
Ｉ動作の我々の問題を増大するのみであろう。ＭＴＩユ
ニットが存在する場合、過剰の不相関は特に望ましくな
いものである。本発明はクラッタ−分布が減衰される場
合に過剰の不相関が起こってはならないと言うまだ公式
化されていない理解に基づいている。

一実施例は補助アンテナが主アンテナに強固に（ｒｉｇ
ｉｄｌｙ）接続されていることを特徴としている。

このように補助アンテナの敏感な「デイツプ（ｄｉρ）
」は主アンテナが最大感度を有する方向に一敗すること
を常に保証している。

最後に、本発明によるアンテナパターンを有する補助ア
ンテナの実現は実際には既知のマイクロ波アンテナ技術
を適用することであると述べることが残されている。そ
のようなアンテナの一例は全く異なる適用（衛星通信）
ではあるが欧州特許出願ＥＰ−Ａ　Ｏ，２５１，８１８
に述べられている。

添付図面を参照して本発明を説明する。

（実施例） 第１図は主指向性アンテナ１、第１受信機２およびサイ
ドローブ抑制ユニット３を備えるレーダー装置の略図で
ある。主アンテナ１によって受信された７高周波レーダ
ー信号は増幅され、受信機２によって中間周波信号ｕ１
に変換される。

述べられた実施例では、サイドローブ抑制ユニット３は
中間周波信号を用いている。しかし本発明は高周波領域
で動作するサイドローブ抑制ユニットを用いてまた適用
することができる。

サイドローブ抑制ユニットは補助アンテナ４、第２受信
機５、信号処理ユニット６および結合ユニット７を備え
ている。補助アンテナ４から受信された高周波信号は第
２受信機５により増幅され、かつ中間周波信号Ｕ、に変
換され、これは引き続いて信号加重ユニット（ｓｉｇｎ
ａｌ　ｗｅｉｇｈｔｉｎｇ　ｕｎｉｔ）６に印加される
。それに基−づいて、信号加重ユニットは加重された信
号Ｕ−を結合ユニット７に供給する。このユニットはこ
の信号を信号Ｕ、から引算し、これもまた結合ユニット
７に供給される。得られた信号 ｕ、＝ｕイーｕ、　　　　　　　　　　　（１）はＵ、
とＵ、に共通に存在する干渉信号がｕ＋ｍで最大に抑制
できるそのようなｕ、”の値の閉ループで反復決定（ｉ
ｔｅｒａｔｉｖｅ　ｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎ）を可
能にするよう信号加重ユニット６にフィードバックされ
る。得られた信号ｕ、は図には示されていないＭＴＩユ
ニットに印加される。

ｕ、＊の値は ｕ、”＝＝Ｗ、ｊ　ｕｍ＋＋＋Ｗｏ　・ｕａｌ　　　（
２）に従って加重因数Ｗ１とＷｏでｕｌの同相成分ｕｍ
＋１と直交（９０°位相外れ）成分Ｕ□１をそれぞれ連
続して乗算することにより決定される。その結果、加重
された信号Ｕ−は適当な振幅ならびに適当な位相で与え
ることができる。この特殊なケースはいわゆる直交サイ
ドローブ抑制（ｑｕａｄｒａｔｕｒｅｓｉｄｅ−１ｏｂ
ｅ　５ｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　）の対象である。しかし
、本発明はこのタイプのサイドローブ抑制に限定されな
い。ｕｊ＋Ｉ　とｕｌ、。は第２受信機５に接続された
直交検出器８により決定される。ｕｍ＋１　は乗算ユニ
ット９に供給され、そしてｕｌ、。は乗算ユニット１０
に供給される。これらのユニットはこれまた供給される
加重因数ＷＩとＷｏにより、信号ｕｌＩ＋ｌ　とｕｌ、
。を乗算する。

加重因数ＷＩとＷ、の大きさは得られた信号ｕ。

と、Ｕ、の同相成分ｕ’ａ＋１および直交成分Ｕ′、、
。

とをそれぞれ相関することにより決定される。この目的
で、第２直交検出器１１が第１増幅器１２を介して第２
受信機５に接続されている。得られた信号ｕ′１゜、と
Ｕ′、、。はそれぞれ相関ユニット１３と１４に印加さ
れる。さらに、第２増幅器１５を介して、信号ｕ、はこ
れら・の相関ユニットに供給される。

これらのユニット１３と１４はそれぞれ加重因数Ｗ１と
Ｗｏを発生し、この加重因数はｕ、とＵ′１１およびｕ
、、、’　　　の相関の程度を示している。その目的で
これらの相関ユニットは図面には示されていない乗算回
路とフィルタを備えている。従って相関ユニットは信号
ｕ１とＵ、の共通成分を決定する。

数学的にはＵ、は以下のように表現できる。

ｕｌＩ＝　ｊＭｓ（ｔ）　ｃｏｓ（ωｔ＋γ）モＣｍｃ
（ｔ）　ｃｏｓ（ωｔ＋θ）十Ｎ、（ｔ）　（３）ここ
でジャマーｊからの干渉信号は中間周波数ω、位相シフ
トγ、および時間依存の複素振幅（ｔｉｍｅ−ｄｅｐｅ
ｎｄｅｎｔ　ｃｏｍｐｌｅｘ　ａｍｐｌｉｔｕｄｅ）　
ｊ　ｍ　ｓ　（ｔ）を持つ高調波により表されている。

定数ｊ、はなかんず（主アンテナ１のアンテナ感度とそ
れに接続された受信機２の増幅率により決定される。時
間依存性は正規化された複素時間関数５（ｔ）により示
される。クラッタ−信号はＣ，ｃ（ｔ）ｃｏｓ（ωを十
〇）により同様に表される。主アンテナに接続されたチ
ャネル中の雑音はＮ、（ｔ）によって表される。簡単化
のために、クラッタ−と干渉信号は同じドツプラー周波
数を有するものとこの説明では仮定されている。実際に
、主チャネル中のクラッタ−は物標信号とクラッタ−信
号の異なるドツプラー周波数に基づいてＭＴＩフィルタ
ーを用いてかなりの程度抑制される。

同様に、Ｕ、は ｕｍ＝ｊａｓ（ｔ）ｃｏｓ（ωｔ＋β）＋Ｃ，ｃ（ｔ）
ｃｏｓ（ωｔ＋α）＋Ｎａ（ｔ）　　　（４）と表現で
きる。干渉信号とクラッタ−信号の時間依存振幅中の一
定因数ｊ、とＣ１は補助アンテナ４とアンテナ感度とこ
のアンテナに接続された受信機５によって決定される。

遅延時間差と、異なるチャネル特性の結果として、位相
シフトは式（３）のものと異なっている。

引き続いて、Ｕ、の同相成分ｕ　Ｔａｒ　１　として式
（３）を、そしてＵ、の同相成分ｕｍ、Ｉ　として式（
４）を規定する。余弦関数が正弦関数により置き換えら
れると言う理解の下に直交成分ｕ１．。とｕａ＋＠は式
（３）と式（４）と同じである。加重因数Ｗ１とＷｏは
ｕａ＋１およびｕａ＋。とｕ、の相関により次のように
得られる。

Ｗ　ｒ　＝　ｕ　ｒ　Ｘ　ｕ　ａ、（５）Ｗ＜１　＝　
ｕ　ｒ　Ｘ　ｕ　ｍ、＠　　　　　　　　　　　　（６
）ここで×記号は相関関数を表記している。式（５）と
式（６）を実行する場合、クラッタ−信号、干渉信号、
および雑音信号は相互に相関していないと仮定されてい
る。

５（ｔ）　Ｘｃ（ｔ）　＝ｓ（ｔ）　ＸＮ（ｔ）　＝ｃ
（ｔ）　ＸＮ（ｔ）　＝Ｏ（７）相関の後で、信号はあ
る大きさの時間（平均ラインにより示された）にわたっ
て平均され、かつ相関ユニット９と１０のファクターＧ
によって増幅される。主チャネルと補助チャネルの間の
位相差が同じ（すなわちＴ−β＝θ−α）と仮定すると
、式（１）から式（７）までによって以下のようになる
。

ｕ、＃　　ｊｍ　ｍ（ｔ）　　ｃｏｓ（ｗｔ＋７）　　
−Ｈｊｍｉ（ｔ）　ｊ、　　ｓ　（ｔ）　ｃｏｓ（ｔ、
＋セ＋７）÷Ｍ　ｊ、　５（ｔ）　ｃｌ、Ｃ，ｃ　（ｔ
）　ｃｏｓ（ωｔ＋７）　＋Ｃｃ（ｔ）　ｃｏｓ（ｗ七
十θ）− 鳳 Ｍ　Ｏ，ｅ（ｔ）Ｃ，ｃ　　（１：）ｃｏｓ（ωｔ＋＃
）　　十］＝− Ｈｃ、ｃ（ｔ）　　ｊｍ　　ｊａ　　”　　（セ）　　
ｃｏｔ（ωｅ＋θ）　＋ｍ１．（ｔ）　−ＶＸ、１ｉ、
、工（ｔ）　−′ｇｑ、Ｍ、、ｑ（ｔ）ｗｉｔ−ｈ　Ｎ
　ｍ　１＋　Ｇ　［ｊ　　ｓ　（ｔ）　＋　Ｃｅ　（ｔ
）　＋　１ｉ　　（ｔ）　１ａ　　　　　　　　　　　
　　ａ　　　　　　　　　　　　　　ｍ（８直） く８ｂ） （８Ｃ） （８ｄ） く８ｆ） （８ｇ） （８ｈ） である。

項（８ａ）は主チャネル中の原干渉信号を与える。

項（８ｂ）は原干渉信号が抑制される信号を与える。

この項は補助チャネル中の受信された共通干渉により決
定され、ここでｊａｓ”（ｔ）は補助チャネル中の干渉
電力である。項（８ｃ）は主チャネルと補助チャネル中
のクラッタ−の相関から生じるクラッタ−電力ＣｍＣａ
　ｃ　２（ｔ）を含んでいる。この項は双方のチャネル
中の共通りラッター信号の存在の結果として補助チャネ
ルからの過剰抑制信号（ｅｘ　ｔｒａｓｕｐｐｒｅｓｓ
ｉｏｎ　ｓｉｇｎａｌ）が主チャネルに注入されること
を示している。この項は強いクラッタ−信号と非常に強
い干渉信号の場合に非常に高くなり得る。残りの項＜８
ｄ）、　（８ｅ）、　（８ｆ）は第１項からの位相差（
および原則として異なる周波数ω）を持つクラッタ−信
号を与える。項（８ｅ）と（８ｆ）は過剰クラッタ−が
補助チャネルから主チャネルに注入されることを示して
いる。項（８ｇ）はそれぞれＮ、の同相成分と直交成分
であるＮ１１．とＮ１．。

を持つ雑音を表している。項（８ｃ）はクラッタ−抑制
の劣化の原因であり、一方、項（８ｅ）と（８ｆ）は低
い検出確率の原因であることを証明している。

これは直ちに詳細に説明されよう。

主チャネル中の干渉信号が抑制される程度はいわゆる抑
制ファクター（ｓｕｐｐｒｅｓｓｉｏｎ　ｆａｃｔｏｒ
）　ＯＦによって表現できる。

ここでｕ、、Ｊは（８ａ）に等しい主チャネル中の原干
渉信号、そしてｕ　’　＠ｌ　ｊは（（８ａ）　　（８
ｂ）　　（８ｃ）に等しい）残留干渉信号である。

これは となる。

クラッタ−が存在しないと（Ｃ＠”Ｃ”（ｔ）＝Ｏ）、
抑制ファクターＯＦは実際には例えば１０ｄＢの干渉電
力（Ｊ　％　ｓ　”（ｔ））で１５ｄＢの有限値を有す
るであろう。相関信号（８ｂ）は従って干渉信号（８ａ
）を完全に補償するには不十分である。

第２図において、抑制ファクターＯＦはパラメーターと
して主チャネルと補助チャネルそれぞれのクラッタ−の
増幅率Ｃ，，とＣ１を持つ主チャネル中のクラッタ−電
力Ｃ，ｃ”、（ｔ）の関数として表されている。

値零から増大するクラッタ−電力により、抑制ファクタ
ー最初増大さえし、注入されたクラッタ−信号（８ｃ）
は補正信号（８ｂ）を補う。特定の値のクラッタ−電力
が超過されると、注入されたクラッタ−信号（８ｃ）は
優勢になり始め、干渉信号は最早や抑制されなくなり、
抑制ファクターは減少する。高いクラッタ−電力の場合
、干渉信号の増幅が起こることさえ可能であり、抑制フ
ァクターは負にさえなろう。実際に、干渉信号のサイド
ローブ抑制は抑制ファクターが負である場合に最早や機
能しないことが分かろう。補助アンテナの減少する感度
の効果は第２図のパラメーターＣ，／Ｃ１から明らかに
なろう。Ｃ、／　Ｃ，が２０ｄＢである場合、サイドロ
ーブ抑制は最早や約２２．５ｄＢより高いクラッタ−電
力で機能しない。Ｃ、／　Ｃ，が増大する場合には、サ
イドローブ抑制はますます高いクラッタ−電力により機
能することが証明される。

Ｃ，／Ｃ，が４０ｄＢである場合のみ、抑制ファクター
は約３１．５ｄＢのクラッタ−電力で負となる。従って
この結果はＣ、／　Ｃ，がＪ　ｓ／　Ｊ　ａを変化せず
に増大すべきであると言うことである。前にも述べたよ
うに、これらの比はアンテナの感度によって決定される
。

第３図はサイドローブ抑制システムの適用に適している
通常の無指向性補助アンテナのアンテナダイアグラムを
示している。このダイアグラムにおいて、アンテナ感度
（利得）は方向（ψ）の関数として表されている。主ア
ンテナのサイドローブの方向において、補助アンテナは
主アンテナよりも高い感度を有している。ｊイ／ｊｔの
値はこの比により決定される。主アンテナの主ローブに
おいて、主アンテナと補助アンテナとの間のアンテす利
得の差は約２０ｄｆｉである。これはＣ、／　Ｃ，の決
定に寄与する。

第４図は本発明による補助アンテナのアンテナダイアダ
ラムを表している。主アンテナの主ローブの方向（ψ）
において、補助アンテナは最小感度（デイツプ）を示し
ている。これはかなり低いＣ、／　Ｃ，の値とは反対に
Ｊ　ｖａ／　Ｊ　ｓの値に影響しない。

主ローブにおける主アンテナと補助アンテナの間の利得
の差の代表的な値は例えば４０ｄＢである。

補助アンテナ感度のそのようなデイツプにより、高いク
ラッタ−電力におけるサイドローブ抑制が第２図に基づ
いて例示されたように機能し続けることが達成される。

感度のそのようなデイツプはまた主アンテナの検出能力
に好ましい効果を有している。サイドローブ抑制回路が
また受信クラック−信号を抑制しようとするから、位相
の変化するクラッタ−信号（８ｅ）は主チャネルの物標
信号に付加される。その結果、戻りクラッタ−は明らか
に高くかつ非一定ドップラー周波数を得る。結局、ドツ
プラー周波数ω４は によって与えられ、ここでφは送信波と反射波との間の
位相シフトであり、λはレーダー波の波長であり、Ｒは
反射領域のレンジであり、ｖｒはレーダーに対する速度
である。従って位相の変化するクラッタ−信号は見かけ
のドツプラー成分を生じ、その結果としてＭＴＩユニッ
トによるクラッタ−の寄与は戻り移動物標からより少な
い程度でしか区別できない。これは主チャネルに組み込
まれたＭＴＩフィルターの低い効果となる。

【図面の簡単な説明】

第１図はサイドローブ抑制ユニットを含むレーダー装置
の略図であり、 第２図はクラッタ−の量の関数としてサイドローブ抑制
ユニットによる干渉抑制の程度を示し、第３図は主アン
テナと通常の補助アンテナのアンテナパターンを示し、 第４図は本発明による主アンテナと補助アンテナのアン
テナパターンを示している。 ｌ・・・主指向性アンテナ ２・・・第１受信機 ３・・・サイドローブ抑制ユニット ４・・・補助アンテナ ５・・・第２受信機 ６・・・信号加重ユニット ７・・・結合ユニット ８・・・（第１）直交検出器 ９．１０・・・乗算ユニット １１・・・第２直交検出器 １２・・・第１増幅器 １３、１４・・・相関ユニット １５・・・第２増幅器 Ｆｉｇ、３ Ｆｉｇ、　４

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、レーダー装置であって、 −主指向性アンテナ、 −第１受信信号を得るために指向性アンテナに接続され
   た第１コヒーレント受信機、 −上記の受信機に接続されたＭＴＩユニット、と、 − −補助アンテナ、 −第２受信信号を得るために補助アンテナ に接続された第２受信機、 −第２受信機に接続された信号加重・結合 ユニットであって、該ユニットは第１お よび第２信号で供給されてＭＴＩユニット に供給すべき出力信号を発生し、かつ主 指向性アンテナのサイドローブを介して 受信されかつ第１信号に存在する干渉信 号が出力信号で抑制されるように第１お よび第２受信信号のそのような組合せを 具えるもの、 −を備えるコヒーレントサイドローブ抑制ユニット、 を備えるものにおいて、 補助アンテナは主指向性アンテナがこの方 向の補助アンテナによって受信された信号の減衰を達成
   する感度の最大値を有する方向と少なくとも一致する方
   向で感度の最小値を有し、同時に位相相関を維持するこ
   と、 を特徴とするレーダー装置。 ２、補助アンテナが主アンテナに強固に接続されている
   ことを特徴とする請求項１に記載のレーダー装置。 ３、請求項１もしくは２に記載されたレーダー装置の適
   用に適しているサイドローブ抑制ユニット。