JPH02275385A - レーダ装置 - Google Patents

レーダ装置

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JPH02275385A
JPH02275385A JP1097046A JP9704689A JPH02275385A JP H02275385 A JPH02275385 A JP H02275385A JP 1097046 A JP1097046 A JP 1097046A JP 9704689 A JP9704689 A JP 9704689A JP H02275385 A JPH02275385 A JP H02275385A
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JP
Japan
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angle
target
distance
signal
coverage area
Prior art date
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Pending
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JP1097046A
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English (en)
Inventor
Seiji Suganuma
誠司 菅沼
Natsuki Kondo
夏樹 近藤
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
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Publication date
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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、目標の距離と角度の測定時間を短縮するレ
ーダ装置に関するものである。
〔従来の技術〕
第1図は従来のレーダ装置の構成を示す図である。(l
l/fi送信機、(2)は送受切換器、(3)は鋭い単
一指向性(以下ペンシルビームと呼ぶ)を持ち9機械的
に駆動されるアンテナ、 +41[受信機、(5)は受
信信号より目標の距離を算出する距離測定器、(6)は
アンテナ(31を所望のビーム指向方向に回転させるア
ンテナ駆動機、(7)はアンテナビーム指向角を測定す
る角度検出器である。
次に動作について説明する。送信機fi+でハ、−定の
パルス繰り返し周期を持った送信パルスが発住され、送
受切換器(2)全弁して、アンテナ(3)から外部空間
F(: ?54g−gれる。そして目標からの反射信号
を受信+kit+41でビデオ信号にf換し距離測定器
(51に出力する。距離測定器(5)は通常のCFAR
(Con5−tant False Alarm Ra
te )回路によって目標信号を検出する。また、距離
測定器(51は送信機(11から送信タイミング12号
を入力し、この送信タイミング信号と上記目標信号の時
間間隔を測定することにより目標距難ヲ算出する。
次に測角方法について説明する。第8図はアンテナ駆動
機(6)によって制御されるビーム走3r、を示した図
である。図で示した様にペンシルビーム(8)に上から
左右、−股下がって右左と11次走査し。
目標信号を検出した時の角度検出器(7)の出力信号よ
り目標の高低角と方位角を測定する。
このようにして所望の覆域内に存在する目標の距離Rと
角度θを得ることができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のレーダ装置は以上のように構成されているので、
所望の捜索領域を一本のペンシルビームで走査しなけれ
ばならず、目標の距離と角度を測定する時間が長くなる
という課題があった。また目標をビーム幅程度の精度で
しか測角できないという課題があった。
この発明は上記のような課題を解消するためになされた
もので、複数の素子アンテナで受信した目標の反射信号
全デジタル処理することにより多数のビームを形成させ
、各ビーム毎に並列に目標の距離を測定することにより
、目標の距離と角度を測定する時間を短縮できるレーダ
装置illを得ることを目的とする。
またこの発明の別の実施例は、上記目的に加えて目標の
測角精度を向上できるレーダ装置を得ることを目的とす
る。
〔課題を解決するための手段〕
この発明に係わるレーダ装fIItは、同時に異なる方
向を指向する複数の受信ビームを形成できるマルチビー
ム形成手段を設け、各ビームの受信信号より目標の距離
を並列に測定する測距手段を設けたものである。
この発明の別の実施例に係わるレーダ装置は。
上記マルチビーム形成手段と測距手段の間に、各ビーム
毎にマルチモノパルス演算を行うことができるマルチビ
ーム測角手[−付加したものである。
〔作用〕
この発明においては、複数の素子アンテナを介して受信
した目標からの反射信号音それぞれA/D変換してデジ
タル処理を行うことにより、同時に異なる方向を指向す
る複数の受信ビームを形成し、その各々のビームで受信
した信号から測距を行うことにより所望の覆域内に存在
する目標の距離と角度を測定する時間を短縮できる。
この発明の別の実施例においては、上記作用に加えて、
マルチモノパルス測角手段によってマルチビーム形成手
段から出力きれる互いに隣接した二つのビームでの受信
信号をモノパルス演算することKより、目標の測角精度
を向上することができる。
〔実施例〕
以下2本発明の実施例を図について説明する。
第1図はこの発明によるレーダ装置の構成を示す図であ
る。図において、σOri素子アンテナ、(41は受信
機(RX)、(IυはA/D変換器(A/D)、  I
l’lrはマルチビーム演算器、f91trillJ個
の素子アンテナααとそれらに接続された受信機(4)
及びA/D変換器+Illとマルチビーム演算器113
から構成されるマルチビーム形成手段、(51は目標距
離を算出する距離測定器、(13Fi上記距離測定器(
5)が各ビームに対応して並列に設けられた測距手段、
住9は所望の覆域を覆う広角ビームの送信アンテナ、 
(ilFi送信機。
α4は送信アンテナσSと送信機(1)から構成される
送信手段2士は送信機(1)と距離測定器45+のタイ
ミングを同期させるタイミング制御器である。
次に動作について説明する。送信手段α41は送信アン
テナfi5と送信機(11とから構成されており、送信
機+11で発生した送信信号が送信アンテナacJを介
して所望の覆域を覆うように広角ビームで送信される。
そして目標からの受信信号はN個の素子アンテナα・で
受信され、各素子アンテナαGに接続された受信機Rx
 (41にそれぞれ入力され、 ビデオ信号に変換され
る。変換されたビデオ信号l:jA/D変換器CLII
でデジタルビデオ信号に変換され、マルチビーム演算器
a2へ入力し、デジタル演算を行うことによって、素子
アンテナ数に相当する数のマルチビームを形成すること
ができる。ここで第1図においてマルチビーム形成手段
(9)について説明すると、N個の素子アンテナの憑ん
でいる方向をX軸、St波の到来方向とX軸とのなす角
度を電波の到来角度θ、素子アンテナaOの間隔をd、
波長をλとすると、隣り合った素子アンテナαOで受信
される信号の位相差は。
2π(dcosD)/λ となるから、マルチビーム演算器aaでは第r@目のビ
ームBrは下記の[11式 %式%(1) を計算することによって、θr=(os−1(rλ/N
d)に最大利得を有するビームをN本(r=−N/2゜
−N/2+1 、・・・・・・0・・・・・・ N/2
−1)同時に形成できる。但し、(り式において、Wt
はサイドローブ抑圧のための重み係数である。この時、
第r査目のビーム幅δrは下記の(21式 %式%(21 で与えられ、第1番目と第r−1査目のビームの間隔Δ
θrは。
Δσ、 = 0r −〇r−1= λ/ Nd!iln
θ、   ・−−−−・−−・(31で与えられる。(
2)式のWは重み係数WLによって決まる定融で、一般
KO,88〜1.3程度に設定される。このようにして
同時に素子アンテナの数だけマルチビームを形成するこ
とができる。なお、上記実施例では、素子アンテナがX
軸方向に直線状に並ぶりニアアレイアンテナの場合につ
いて説明し九が、素子アンテナがXおよびY軸の二次元
配列として平面状に1びプラナ−アレイアンテナの場合
にも、XおよびY軸の両刀向についてよ記実施例と同様
な構成をとることによって同じ効果が得られる。
次に各ビームのビデオ信号より測距手段(13でそれぞ
れ目標の距離を求める。この測距手段α3は。
各ビームで受信したビデオ信号を並列処理できるように
接続された複数の距離測定器i51によって構成されて
いる。距離測定器(5)は従来のレーダ装置の距離測定
器(5)と全く同一である。このようにして、所望の覆
域内の存在する複数の目標の角度θrと距離Rr’t”
同時に得ることができる。
次いでこの発明の別の実施例を図について説明する。第
2図はこの発明の別の実施例の構成を示す□□□である
。図において(11,+41. +51及び(9)から
+111までは上記一実施例のレーダ装置の構成と全く
同一であり、マルチモノパルス測角手段αDがマルチビ
ーム形成手段の後段に設けられている。マルチモノパル
ス測角手段a71は、隣接する二つのビームでの受信信
号を加算した和信号と減算した差信号を求める加算器(
18及び減算器+19と、上記和信号に対する差信号の
比を算出する除算器■と、除算器■の出力信号を角度に
変換するための角度変換器QDで構成されている。動作
を説明すると、上記この発明のレーダ装置の測角精度は
その動作説明から明らかなようにビーム喝程度であるが
、この発明の別の実施例によるレーダ装置は同時にマル
チビームを形成し得る機能を活用し、隣接する二つのビ
ームでの受信信号にモノパルス演算を施すことKより測
角精度を向上させるものである。周知の通りモノパルス
演算は二つのビームから和信号と差信号を求め、和信号
に対する差信号の比を算出することにより角度誤差信号
を得ることができる。本発明ではマルチビーム形成手段
(9)によって形成されたN本のビームで受信した信号
をマルチモノパルス測角手段αDへ入力する。マルチビ
ーム形成手段(9)で形成されたN本のマルチビームB
rは+11式より ただしSに=Wに・axp(j−2πk(acosθ)
/λ)隣接した2つのビームBrとBr−1d角θrと
θr−1を用いて、それぞれ で表現できる。この時 cosθ1 = cosθrs t n ’J r ―
Δθr/2・・・・・・・・・al cosθr−1:(03θr+ S 1 nθr−Δθ
r/2・・・・・・・・・・・・αυ の近似式が成立する。αα式及びU式を(51式及び+
61式へ代入して2つのビームの和Σrと差Δrを求め
ると。
で表現できる。
ここで、2つのビームの角度の平均fl′Itθ、とす
ると。
θr = (θr+θr−+)/2 ・・・・・・・・・・・・・・・(7)となり、ビーム
間隔Δ0rを用いて。
θr=σr+Δθr/2 ・・・・・・・・・・・・・拳・+81or−+”θ1
−Δθr/2 ・・・・・・・・・・・・・・・(91−(2cos(
πkdsinθ、ΔUr/λ))・・・・・・・・・・
・・・・・0 −12j−sin(rkdsinθrΔθ、/λ))・
・・・・・・・・・・・・・・αe となる。卯ち加算器αgおよび減算器+19より出力は
れる信号は、α2式及び任3式で示されるΣr傷信号Δ
r傷信号を出力する。第2図においてΣrとΔ。
とは除算器t2+3に入力され。
a(2j−sin(rkdsinθ、Δθr/λ))〕
・(2cos(πkdsinIy、Δθr/λ))〕・
・・・・・・・・・・・・・q■ が出力され、角度変換器Qυで目標の角度に変換される
。今、電波の到来角度をθとし、θr=45?アンテナ
開口径Nd = 32λのアンテナを仮定すると。
θとBrとBr−1の関係は第3図の(イ及び(ロ)、
θと2つのビームの和信号2rとの関係は第4図、 θ
と2つのビームの差信号Δrとの関係は第5図。
そしてθとΔr/Σrとの関係は第6図に示すとおりで
ある。第3図−第5図のグラフにおいて、横軸は電波の
到来角度θ(単位: deg )を、縦軸は利得(単位
: dB )を表わす。また、第6図のグラフにおいて
、横軸は到来角度θ(単位: deg ) 。
縦軸はΔr/Σrを無名数で表わす。 第6図より明ら
かなように、Δr/Σrt”求めることができれば、容
易に電波の到来角度θを計測することができる。以上の
ようにマルチビーム測角手段α?li用いることKより
、W波の到来角度θを2つのビームの方向角θrとθr
−1との間で測角精度を向上できる。
また測距手段σ3には加算器αgで算出した和信号を入
力して目標の距離を距離測定器(5)によって各ビーム
毎に算出する。距離測定器(5)は従来のレーダ装置の
ものと全く同一である。このようにして。
所望の覆域内に存在する複数の目標の距離Rrを得るこ
とができ、同時に角度θrをビーム幅よりも良い精度で
得ることができる。
〔発明の効果] 以上のようにこの発明によれは、各素子アンテナに各々
受信器をとりつけ、並列に信号処理を行うことにより、
同時に多数のビームが得られるマルチビーム形成手段を
設けたので、所望の覆域内に存在する目標の距離と角度
の測定時間を短縮することができる。
またこの発明の別の実施例によれば、上記効果に加えて
、@接する二つのビームでの受信信号にモノハルス演x
’tmすようにマルチモノパルス測角手段を設けたので
、測角精度を向上できる。
【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明の一実施例によるレーダ装置の構成図
、第2図はこの発明の別の実施例によるレーダ装置の構
成−,第3〜6図はそれぞれこの発明の別の実施例によ
るレーダ装置のモノパルス演算器の動作原理を説明する
ための図、第7図は従来のレーダ装置の構成図、第8図
は従来のレーダ装置のビーム走査方式を示す図である。 図中(1)は送信器、(21は送受切換器、(31はア
ンテナ、(4)は受信器、(5)は距離測定器、(6I
はアンテナ駆動機、(7)は角度検出器、(8)はペン
シルビーム。 (9)はマルチビーム形成手段、αa(1素子アンテナ
。 α1lHA/D変換器、1IX5/riマルチビーム演
算器、αJは測距手段、α41は送信手段、α!9ri
送信アンテナ。 (LGlハタイミング制御器、anriマルチモノパル
ス測角手段、αaは加算器、 fi9は減算器、■は除
算器。 c211は角度変換器である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 角浅

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)所望の覆域内に存在する目標の距離と角度を測定
    するレーダ装置において、複数の素子アンテナを介して
    受信した目標からの反射信号をそれぞれA/D変換して
    デジタル処理を行うことにより、同時に異なる方向を指
    向する複数の受信ビームを形成できるマルチビーム形成
    手段と、このマルチビーム形成手段から出力される各ビ
    ームの受信信号より目標距離を並列に測定する測距手段
    と、所望の覆域を覆う広角ビームで送信する送信手段と
    、この送信手段における送信タイミングと上記測距手段
    における信号処理タイミングを同期させるタイミング制
    御器とを備えたレーダ装置。
  2. (2)所望の覆域内に存在する目標の距離と角度を測定
    するレーダ11において、複数の素子アンテナを介して
    受信した目標からの反射信号をそれぞれA/D変換して
    デジタル処理を行うことにより、同時に異なる方向を指
    向する複数の受信ビームを形成できるマルチビーム形成
    手段と、このマルチビーム形成手段から出力される隣接
    した二つのビームの受信信号を加算した和信号と減算し
    た差信号を算出し、この和信号と差信号の比より、所望
    の覆域内に存在する目標の角度を同時に測定できるマル
    チモノパルス測角手段と、上記和信号より目標距離を並
    列に測定し得る測距手段と、所望の覆域を覆う広角ビー
    ムで送信する送信手段と、この送信手段における送信タ
    イミングと上記測距手段における信号処理タイミングを
    同期させるタイミング制御器とを備えたレーダ装置。
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