JPH02298882A - サーボスロープ式ｆｍ―ｃｗレーダ方法 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は、サーボスロープ式ＦＭ−ＣＷレーダ方式、特
に真の目標物の捕捉方法に関する。

［従来の技術］ 従来より、所定半径内における目標物の距離判定には、
周波数変調された連続波（いわゆるＦＭ−ＣＷ）信号に
より掃引探知する方式のレーダが用いられている。この
方式の代表的なものとしては、いわゆるサーボスロープ
式ＦＭ−ＣＷレーダ方式があり、この方式は例えば船体
の接岸用のレーダシステムに用いられている。

第３図には、この方式、すなわちサーボスロープ式ＦＭ
−ＣＷレーダ方式に係るレーダシステムの一構成例が示
されている。

入力信号に応じて変調信号Ｆ　（ｔ）を発生する変調器
１０には、該変調信号Ｆ　（ｔ）により周波数変調され
た送信信号を出力する送信回路１２が接続されている。

すなわち、第４図（ａ）に示されるように、変調器１０
は入力信号により立ち上り時間Ｔが決定されるスロープ
を有する変調信号Ｆ　（ｔ）を発生する。このとき、前
記スロープはある一定の振幅を有しているため、該スロ
ープの勾配は立ち上り時間Ｔにより決定される。また、
送信回路１２においては、この変調信号Ｆ　（ｔ）によ
り送信信号が周波数変調され、出力される。このとき、
送信信号の周波数は変調信号Ｆ　（ｔ）の相似波形の関
数ｆ　（ｔ＞で表わされる。従って、送信信号の周波数
ｆ　（ｔ）は、基本周波数（例えば１３ＧＨｚ）に対し
て前記変調信号Ｆ　（ｔ）のスロープの振幅に対応する
変移帯域幅ΔＦ（例えば４００ＭＨｚ）で直線的に変化
する。

前記送信回路１２には、目標物１４に対する送信信号の
放射及び目標物１４からの反射波の受信を行うアンテナ
１６がミキサ１８を介して接続され、送信信号の一部と
アンテナ１６の受信信号とのミキシングを行うミキサ１
８には、ミキサ１８の出力を増幅する受信回路２０が接
続されている。

すなわち、前記送信信号は、アンテナ１６により電波と
して放射され、この電波の目標物１４による反射波は、
アンテナ１６により受信される。

このアンテナ１６により受信された反射波は、受信信号
として送信信号の一部とミキサ１８によりミキシングさ
れ、ミキサ１８は受信信号及び送信信号の周波数差に相
当するビート周波数ｆｂ　（例えば１００ｋＨｚ）を有
するビート信号を出力する。

このビート周波数ｆ、は、目標物１４の距ＭＤに比例す
る値である。すなわち、第４図（ｂ）に示されるように
、送信信号及び受信信号は、立ち上り時間Ｔに対する変
移帯域幅ΔＦの比である勾配のスロープを有しているた
め、送信信号と受信信号の間の時間差τに対する送信信
号及び受信信号のミキシングに係る周波数ｆ５の比は、
該スロープの勾配に一致する。ここで、送信信号と受信
信号の間の時間差τは、目標物１４に対する反射経路長
２Ｄに係る電波伝達時間であるため、光速をＣとした場
合には、 τ−２Ｄ／Ｃ の関係が成立する。一方、前記のようにｆｂ／τ−ΔＦ
／Ｔ であるため、従って、 ｆ　ｂ　”　（ΔＦ伊２Ｄ）／　（Ｔ−Ｃ）医りとなり
、ビート周波数ｆ、は距離りに比例する。

前記受信回路２０には、前記ビート信号の周波数ｆ６、
レベル及びＳ／Ｎを判定するコントロールディスクリミ
ネータ２２が接続され、コントロールディスクリミネー
タ２２にはサーボループの開閉を行う信号切換器２４が
接続されている。また、前記受信信号回路２０には、誤
差信号を発生するトラッキングディスクリミネータ２６
が、前記コントロールディスクリミネータ２２と並列に
接続されている。

すなわち、受信回路２０において増幅されたビート信号
はコントロールディスクリミネータ２２に入力され、コ
ントロールディスクリミネータ２２はビート信号の周波
数ｆ６、レベル及びＳ／Ｎにより前記受信信号が目標物
１４による反射波であるかどうかの判定を行う。この判
定の結果、前記受信信号が目標物１４による反射波であ
るとされた場合には、コントロールディスクリミネータ
２２は信号切換器２４にトラックディスクリミネータ２
６と前記変調器１０との接続指令を発し、トラッキング
ディスクリミネータ２６において発生した誤差信号が変
調器１０に入力され、前記変調信号Ｆ　（ｔ）のスロー
プの勾配を調整する。ここで、この誤差信号は、目標物
１４の移動、すなわち距離りの変化に伴うビート周波数
ｆ、の変化量に応じて発生される信号である。このよう
にして、変調信号Ｆ　（ｔ）はサーボ制御される。

前記信号切換器２４には、さらにサーチ電圧発生回路２
８が接続されている。

すなわち、前記コントロールディスクリミネータ２２の
判定の結果、前記受信信号が目標物１４による反射波と
認められない場合には、コントロールディスクリミネー
タ２２は、信号切換器２４にサーチ電圧発生回路２８と
前記変調器１０との接続指令を発し、この結果、サーチ
電圧発生回路２８において発生したサーチ電圧が変調器
１０に入力される。ここで、このサーチ電圧は、前記変
調信号Ｆ　（ｔ）のスロープの勾配を所定範囲内で連続
的に変更するための周期的信号であって、このサーチ電
圧により変調信号Ｆ　（ｔ）のスロープ勾配がより大に
なったときにはより近距離における目標有無を、逆に小
になったときにはより遠距離における目標有無を探知す
る。従って、前記サーボ制御が行われていないときには
、サーチ電圧に応じて所定距離範囲における目標有無が
掃引探知される。

そして、変調器１０には、ビート周波数ｆ、を用いて決
定される距離りを表示回路（図示せず）に出力する距離
出力回路３０が接続されている。

すなわち、距離出力回路３０はビート周波数ｆｂ１、変
移帯域幅ΔＦ及び立ち上り時間Ｔを用いて距離りを演算
し、出力する。

このような従来のサーボスロープ式ＦＭ−ＣＷレーダ方
式によれば、目標物１４による反射を用いた該目標物１
４の距離りをＪｌｌ定して出力し、変調信号Ｆ　（ｔ）
のサーボ制御により目標物１４を継続捕捉し、目標物１
４が探知されないときには所定距離範囲を掃引検知する
ことができる。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、従来のサーボスロープ式ＦＭ−ＣＷレー
ダ方式によれば、多重反射発生時には目標物の距離を誤
判定するという問題点があった。

すなわち、目標物に対して放射した電波が、例えばこの
方式によるレーダシステムの筐体と目標物との間を２往
復したときには、該筐体上に設けられたアンテナによっ
て真の反射径路の２倍の経路長に係る多重反射波が受信
され、該システムは真の距離の２倍の値を出力する。

本発明は、このような問題点を解決することを課題とし
てなされたものであり、多重反射波による距離の誤判定
を防止し、距離判定確度向上が可能であるサーボスロー
プ式ＦＭ−ＣＷレーダ方式を提供することを目的とする
。

［：！１題を解決するための手段〕 前記目的を達成するために、本発明は、送信信号の周波
数変調を変調信号及び倍勾配変調信号により所定の時間
ごとに切換えて交互に行い、この倍勾配変調信号は変調
信号の２倍の勾配のスロープを有する連続的な信号であ
り、前記一方の送信信号により目標物の距離が求められ
たときには、前記倍勾配変調信号に係る送信信号により
前記距離の１／２の距離における目標物の有無を判定し
て、この１／２の距離に目標物を検知したときにはサー
ボ制御に係るサーボループを開き、ある距離に目標物を
検知したときには、この距離の１／２の距離における真
の目標物の有無を判定して、真の目標物のみを追尾して
距離を判定することを特徴とする。

［作用］ 本発明においては、ある距離において目標物とおぼしき
物体を検知したときには、この検知に係る変調信号のス
ロープの２倍の勾配を有するスロープを含む倍勾配変調
信号により、該目標物とおぼしき物体が検知された距離
の１／２の距離を検知する送信信号が電波として放射さ
れる。そして、この倍勾配変調信号に係る送信信号とこ
の送信信号に係る反射波である受信信号との差周波数信
号により、前記１／２の距離における真の目標物の有無
を判定し、有と判定されたときにはサーボループが開か
れ、無と判定されたときには引続きサーボループによる
目標物捕捉及び距離判定が継続される。従って、多重反
射波が発生しているときにも、該多重反射波による距離
誤判定が防止され、距Ｍ　ｆｌｌｌｌ定角度が向上する
。

［実施例］ 以下、本発明の一実施例を図面を用いて説明する。

第１図には、本発明の一実施例に係るサーボスロープ式
ＦＭ−ＣＷレーダ方式を用いたレーダシステムの構成が
示されている。第３図に示された従来例と同様の構成に
は同一の符号を付し、説明を省略する。

この実施例においては、送信回路１２には変調器１０と
該変調器１０の変調信号に含まれるスロープの２倍の勾
配を有するスロープを含む倍勾配変調信号を発生する付
加変調器３２とが、クロ・ツク入力を有する信号切換器
３４を介して並列に接続されている。

すなわち、送信回路１２に供給される変調信号Ｆ　（ｔ
）は、第２図（ａ）に示されるように、変調器１０にお
いて発生する立上り時間Ｔによるスロープと、付加変調
器３２において発生し立上り時間Ｔ　／　２による倍勾
配のスロープとが信号切換器３４においてクロックによ
り切り換えられて交互に出現するような信号である。送
信回路１２においては、従来例と同様にこの変調信号Ｆ
　（ｔ）により周波数変調された送信信号が出力される
。

一方、受信回路２２は、信号切換器３６を介して、コン
トロールディスクリミネータ２２及び付加コントロール
ディスクリミネータ３８が並列に接続されている。すな
わち、受信回路２０から出力されるビート信号は、前記
変調器１０によるスロープに対応するビート信号がコン
トロールディスクリミネータ２２に、前記付加変調器３
２によるスロープに対応するビート信号が付加コントロ
ールディスクリミネータ３８に、それぞれ入力されるよ
うに、前記信号切換器３４と同様のクロック入力により
前記信号切換器３４と同期して動作する信号切換器３６
により、切り換え入力される。

それぞれに入力されるビート信号の周波数ｆｂ−レベル
及びＳ／Ｎにより送受信アンテナ１６の受信信号が目標
物１４による反射波であるかどうかの判定を行うコント
ロールディスクリミネータ２２及び付加コントロールデ
ィスクリミネータ３８には、コントロールディスクリミ
ネータ２２及び付加コントロールディスクリミネータ３
８の出力信号を保持するサンプルホールド回路４０及び
付加サンプルホールド回路４２が接続されている。すな
わち、コントロールディスクリミネータ２２及び付加コ
ントロールディスクリミネータ３８は、第２図（ｂ）に
示されるように、それぞれ変調器１０及び付加変調器３
２の変調信号に対応するビート信号により、それぞれの
変調信号のスロープ勾配に対応する距離における目標の
有無を検知し、それぞれサンプルホールド回路４０及び
付加サンプルホールド回路４２に判定信号を入力する。

そして、サンプルホールド回路４０及び付加サンプルホ
ールド回路４２は、前記信号切換器３６のクロックによ
る信号切換に伴うタイムラグにおいて前記コントロール
ディスクリミネータ２２及び付加コントロールディスク
リミネータ３８の判定信号を保持する。

前記サンプルホールド回路４０及び付加サンプルホール
ド回路４２は、サンプルホールド回路４０及び付加サン
プルホールド回路４２から入力されるそれぞれの判定信
号により信号切換器２４に接続指令を与える有効性判定
回路４４が接続されている。すなわち、例えばコントロ
ールディスクリミネータ２２の判定信号が立上り時間Ｔ
のスロープに対応する距離に目標物１４が検知されたこ
とを示す判定信号であって、付加コントロールディスク
リミネータ３８の判定信号が立上り時間Ｔ／２のスロー
プに対応する距離に目標物１４が検知されたことを示す
判定信号である場合には、この有効性判定回路４４は前
記信号切換器２４にサーチ電圧発生回路２８と変調器１
０及び付加変調器３２を接続する接続指令を与える。ま
た、コントロールディスクリミネータ２２の判定信号が
立上り時間Ｔのスロープに対応する距離に目標物１４が
探知されたことを示す判定信号であって、付加コントロ
ールディスクリミネータ３８の判定信号が立上り時間Ｔ
／２に対応する距離には目標物１４が検知されないこと
を示す判定信号である場合には、前記有効性判定回路４
４は信号切換器２４にトラッキングディスクリミネータ
２６と変調器１０及び付加変調器３２を接続する接続指
令を与える。

そして、トラッキングディスクリミネータ２６及びサー
チ電圧発生回路２８は、信号切換器２４及びクロック入
力を有する信号切換器４６を介して変調器１０及び付加
変調器３２に接続されている。すなわち、前記有効性判
定回路４４からの接続指令に応じて、信号切換器２４は
、トラッキングディスクリミネータ２６の出力である誤
差信号とサーチ電圧発生回路２８の出力であるサーチ電
圧とのいずれかから一方を、信号切換器４６を介して変
調器１０及び付加変調器３２に供給する。

この信号切換器４６は、前記信号切換器３４及び前記信
号切換器３６と同期するクロックで動作し、変調器１０
及びコントロールディスクリミネータ２２、付加変調器
３２及び付加コントロールディスクリミネータ３８は、
それぞれ同期して変調信号の発生及びビート信号の判定
を行う。

従って、この実施例に係るサーボスロープ式ＦＭ−ＣＷ
レーダ方式を用いたレーダシステムによれば、ある距離
に目標とおぼしき物体を検知したときにも、この距離の
１／２の距離を検知することにより、該目標とおぼしき
物体が、送受信アンテナの放射した電波の多重反射によ
る実際とは２倍の距離にある贋の目標物であるかどうか
判定し、実際の目標物１４のみを追尾捕捉し正確な距離
りの測定を行うことができる。すなわち、多重反射によ
るビート信号がコントロールディスクリミネータ２２に
読み込まれた時には、実際の目標１４に係るビート信号
が付加コントロールディスクリミネータ３８に読み込ま
れ、有効性判定回路４４により変調器１０及び付加変調
器３２のサーボ制御に係るサーボループが開かれ、改め
てサーチ電圧発生回路２８の出力であるサーチ電圧によ
り帰引探知を行うことにより、実際の目標１４を捕捉し
実際の距離りの測定が行われる。

［発明の効果］ このようにして、本発明によれば、目標物を検知した時
には同時にその１／２の距離の検知をも行い、多重反射
波による距離の誤測定を防止し、距離測定確度向上が可
能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係るサーボスロープ式ＦＭ
−ＣＷレーダ方式を用いたレーダシステムの構成図、 第２図は、第１図に示されたレーダシステムの動作図で
あって、第２図（ａ）は変調信号のチャー・ト図、第２
図（ｂ）は、送信信号と受信信号とのタイミングを示す
チャート図、 第３図は、従来のサーボスロープ式ＦＭ−ＣＷレーダ方
式を用いたレーダシステムの構成図、第４図は、第３図
に示されたレーダシステムの動作図であって、第４図（
ａ）は、変調信号を示すチャート図、第４図（ｂ）は、
送信信号及び受信信号のタイミングを示すチャート図で
ある。 １４　・・・　目標物 ３２　・・・　付加変調器 ３８　・・・　付加コントロールディスクリミネータ４
４　・・・　有効性判定回路 Ｄ　・・・　距離 ΔＦ・・・　変移帯域幅 Ｔ　・・・　立上り時間 ｆ、・・・　ビート周波数 τ　・・・　時間差

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一定振幅の直線状スロープを有する連続的な変調信号に
   より周波数変調された送信信号を電波として放射し、前
   記送信信号による目標物からの反射波を含む受信信号と
   前記送信信号の一部との混合により前記送信信号と前記
   目標物からの反射波との周波数差を検出し、前記スロー
   プの勾配及び前記周波数差から前記目標物の距離を求め
   、前記周波数差が一定になるように前記変調信号のスロ
   ープの勾配をサーボ制御して前記目標物を追尾し、目標
   物からの反射波を検知しないときには前記サーボ制御を
   行うサーボループを開き前記変調信号のスロープの勾配
   を周期的に変化させて近距離から遠距離にいたる掃引探
   知を行うサーボスロープ式ＦＭ−ＣＷレーダ方式におい
   て、 前記送信信号の周波数変調を前記変調信号及び倍勾配変
   調信号により所定の時間ごとに切換えて交互に行い、こ
   の倍勾配変調信号は一方が他方の２倍の勾配のスロープ
   を有する連続的な信号であり、 前記一方の送信信号により目標物の距離が求められたと
   きには、前記倍勾配変調信号に係る送信信号により前記
   目標物の距離の１／２の距離における目標物の有無を判
   定して、この１／２の距離に真の目標物を検知したとき
   には前記サーボループを開き、 ある距離に目標物を検知したときには、この距離の１／
   ２の距離における真の目標物の有無を判定して、真の目
   標物のみを追尾して距離を判定することを特徴とするサ
   ーボスロープ式ＦＭ−ＣＷレーダ方式。