JPH02503233A

JPH02503233A - 水晶制御マグネトロン

Info

Publication number: JPH02503233A
Application number: JP1500506A
Authority: JP
Inventors: ブランダオ，ルイ　ロペス; バラン，ヘンリ; マンセウル，アレズキ; スウイート，ステイーブン　レイ
Original assignee: アライド・シグナル・インコーポレーテツド
Priority date: 1987-11-23
Filing date: 1988-10-20
Publication date: 1990-10-04
Also published as: WO1989004974A1; US4809004A; EP0387294A1

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】水晶制御マグネトロン（技術分野）本発明はレーダシステム、特に注入固定マグネトロン発信機と気象状況を検出する一連のヘテロダイン発振器とを備えた気象レーダシステムに関する。

（背景技術）現在使用されている気象レーダシステムの大半はパルス形発信機と気象により反射される反射信号を検出する受信機とを採用している。このようなレーダシステムは発信機の位置に対する気象状況の範囲と方向、これにより影響を受ける地域とその内部の活動の強さを反射信号の振幅に基づいて表す。

一般に反射信号の振幅が高くなると予想値が高（なる。高い予想値を示す地域は強い乱流を含むと考えられるが、低い予想値を示す地域も危険な乱流を含むものと考えられることが知られている。

層内の風速はレーダシステムから発射され嵐により反射された信号に含まれるドプラー効果による周波数成分を測定することにより検出出来る。このドプラー効果による周波数を検出するには発射信号や受信機の局部発振器の信号のパルス間の位相が極めて正確に設定される必要がある。コスト、出力パワー、信頼性の点から、大半の気象レーダシステムにはマイクロ波周波数で発信機信号を発生するパルスマグネトロンを用いている。マグネトロン発信機はその周波数安定性が不十分なので、反射信号の検出に用いる場合には極めて複雑がある。

発振開始時に極めて安定な周波数発生源からのローパワー信号をマグネトロンに注入することにより、マグネトロンの周波数を安定化する努力がなされて来た。

このような周波数°安定化マグネトロンを用いると、簡単な構成の受信機で反射信号を正確に検出できる。一方、マグネトロンの固有発振周波数（自走周波数）が注入信号の周波数からドリフトされるに応じ、注入信号のパワーを大幅に増加してマグネトロンの周波数を注入信号の周波数に等しくなるよう維持する必要があることが判明している。この結果、安定な周波数発生源に注入することによりマグネトロンの周波数を制御する方法は排除された。これに代えて気象レーダシステムには乱流を検出出来る発振器・増幅器形の発振器が採用されるようになって来ている。

この発振器・増幅器形レーダシステムにおいては、発振器がサブマイクロ波周波数で発振し周波数安定性が極めて良好である。−または複数の周波数逓倍器により、発振器の周波数がマイク°口波帯域まで増加され、周波数逓倍器の出力は固体素子増幅器で増幅され、発信機の搬送波として使用される。

この発振器はまた受信機の−または複数の基準周波数を与え、このため反射信号を検出する受信機の構成が大幅に簡略他出発信機に比べ発信機の出力信号のパワーレベルが極めて低く、材料費あるいは組立人件費も高く調整も複雑である等の欠点本発明によれば、マグネトロン形マイクロ波発信機の周波数と位相を安定化して高パワー出力、高信頼性及び低コストの利点を与える装置が提供される。

本発明の他の利点によれば、発信機及び受信機の局部発振受信機の必要とする複数の局部発振器周波数を発生する周波数発生源として機能する。従ってパルス間発振信号、反射信号及び受信機の中間周波数信号は総て精度の高い位相を有し、反射信号に含まれるドプラー効果による周波数を検出し決定出来る。

（図面の簡単な説明）第１図は本発明によるマグネトロンを含むレーダシステムの機能を説明するためのブロック図、第２図は第１図のシステムの各部に現れる信号の周波数を示す表、第３図は第１図３図内の自動周波制御装置の機能を説明するためのブロック図である。

（発明を実施するための最良の形態）第１図を参照するに、本発明のレーダシステムのブロック図が示される。マグネトロンｌＯは変調器１２によりパルス変調され、好ましくはＸ帯域周波数のマイクロ波エネルギを発生する。マグネトロン１０の出力はデュプレクサ１４を経てアンテナ１６へ送られ、アンテナ１６から放射される。アンテナ１６から放射され反射物体により反射されたパルス波は再びアンテナ１６により受信され、この反射波信号がデュプレクサ１４を経てプリアンプ１８へ送られる。デュプレクサ１４はマグネトロン１０から入力されたパルスをアンテナ１６へ送り、一方アンテナ１６からの反射波信号をマグネトロン１０へではな（、プリアンプ１８へ送るような機能を果たす。プリアンプ１８は入力した反射波をその搬送波の周波数を変換する事な（増幅し、その増幅した反射波を第１の混合器２０の１入力端子に供給する。

マグネトロン］Ｏにより発生された搬送波の周波数は増幅器２２から縦列接続されたアイソレータ２３．２３’を介し入力されるローレベルマイクロ彼信号により制御される。アイソレータ２３．２Ｂ’は、増幅器２２からマグネトロン１０方向には信号を通す反面、その反対方向には通さずハイレベルのマグネトロン出力が増幅器“２２に入力されることを防止し、増幅器２２の損傷を防止したり出力信号の周波数を下げるよう機能する。

増幅器２２は付勢パルスが変調器１２からマグネトロン１０に印加されると同時にオンされる。増幅器２２はパルスにより付勢されたとき、第１の周波数逓倍器２４から入力される信号を増幅して、マグネトロン１０に付与し、第１の周波数逓倍器２４自体は安定な周波数発生源２５から周波数ｒ、の入力信号を入力してこの入力周波数に定数！、を乗算し周波数ｐ＋（この周波数でマグネトロンの出力搬送波の周波数が制御される）のマイクロ波を得る。

プリアンプ１８の出力での反射信号の周波数はＦ、±Ｗであり、ここにＷはアンテナ１６と反射物体との間の相対移動による周波数Ｆ、のドプラー効果による変化である。プリアンプ１８からの出力は第１の局部発振器２７の出力と混合され第１の中間周波数増幅器２８に入力される。第１の局部発振器２７は周波数発生源２５から周波数ｆ、の信号を入力し、定数りを乗算して第１の混合器２０に周波数Ｆｔ＝＝Ｘｔｆｓの信号を入力する周波数逓倍器である。第１の中間周波数増幅器２８においては反射信号のドプラー周波数±Ｗの帯域をカバーするに十分な帯域の中心周波数Ｐｍ　　Ｆ−に変換される。

第１の中間周波数増幅器２８の出力は第２の混合器３１において第２の局部発振器２９の出力と混合される。第２の局部発振器２９は周波数発生源２５から周波数Ｔｏの信号を入力し、この入力周波数に定数に雲を乗算して周波数ｆｓ”Ｋｓｆ−の出力信号を発生する周波数逓倍器である。第２の混合器３１の出力周波数はＦ　＊　−［Ｆ　＊　−（Ｆ　＊±Ｗ）１である。第２の混合器３１の出力周波数は第２の混合器３１により増幅され、第３の混合器３３に第１の入力として入力される。

第３の混合器３３は第３の中間周波数増幅器３４から第２の入力を入力する。第３の中間周波数増幅器３４は周波数Ｆ、＝４．ｆ。

の出力を発生する周波数逓倍器であり、ここにｆｏは周波数発生源２５から入力する信号の周波数である。第３の混合器３３は周波数Ｆｓ　　［ｈ　　（ＦＩ± Ｗ）　］−Ｆ、の出力を発生する。第３の混合器３３の出力が第３の中間周波数増幅器３４で増幅され、ビデオ検出器３５に送られ更に表示装置（図示せず）に与えられる。これらの総ての局部発振器からの信号は周波数発生源２５から導出され、マグネトロン１０の周波数も周波数発生源２５により制御される点を除き、本発明につき上述した構成は３台の変換受信機を有する周知のパルスレーダシステムに相当する。マグネトロン周波数の周波数発生源２５によ・る制御及び総ての局部発振器信号の周波数発生源２５からの導出により、発信信号及び反射信号のパルス／パルス位相コヒレンスが確実に得られ、これにより反射信号のドプラー効果による変化情報が保持される。

反射信号のドプラー効果による変化情報は第２の中間周波数増幅器３２の出力を第４の局部発振器３６の出力に対しビーティング（ｂｅａｔｉｎｇ）させることにより検出される。第４の局部。

発振器３６は、周波数発生源２５から周波数ｆ、の信号を入力し定数Ｋｍを乗算して第２の中間周波数増幅器３２の入力信号の周波数に等しい、即ちＦｓ＝ｈ＋Ｆｓ　　Ｐａの周波数Ｆ、の信号を出力する周波数逓倍器である。

第４の局部発振器３６の出力は９０度移相器３７を経て第１のドプラー混合器３８に印加され、また同時に第２のドプラー混合器３９に直接印加される。第１のドプラー混合器３８及び第２のドプラー混合器３９は各々第２の中間周波数増幅器３２から入力信号を入力している。第１のドプラー混合器３８の出力Ｑは反射信号から搬送波を除去したドプラー効果による情報を表す直角成分スペルトルである。第２のドプラー混合器３９の出力Ｉはこの直角情報成分の同相成分スペルトルである。

第１及び第２のドプラー混合器３８．３９の出力Ｑ及び１は各々アナログ／デジタル（Ａ　／Ｄ　）コンバータ４１．４２によりサンプリング処理される。即ちＡ／Ｄコンバータ４１．４２自体は周知技術によりデジタルサンプルを記憶し数学的に処理して乱流の位置及び強さをしめず表示信号を発生する。

周波数発生源２５は極めて安定な周波数ｆ、を発生するが、周波数ｆ０は長期間に亙って一定には維持され得ない。マグネトロン周波数を増幅器２２の出力に対し比較的低いノーワーレベルで増幅器２２からの注入信号の周波数Ｆ＋に固定し維持するため、周波数Ｆ、はマグネトロンの自走周波数Ｆ、の極めて小さな範囲内に常に保持される必要がある。

通常、公称動作周波数９３４５　）ＩＨｚを育するマグネトロンの自走周波数Ｆ０は±２５　ｋｍＨｚだけ変化され、一方投入信号の周波数ＦｌはＦ、の上２゜５１１１１ｚ内に、即ちＦ、＝Ｆ、±２．５Ｍｌ１ｚ内にして満足すべき固定周波数を得る要がある。

周波数発生源２５は自動周波数制御装置４４により制御され、Ｆ、が常にＰ、が２．５ＭＢｚ内にあるデジタル的に可変な変数の出力ｆ０を発生する周波数合成器である。本発明の１実施例によれば、下記の値が定数に、−Ｌに対して選択された。

Ｌ＝１１８．８、Ｌ＝１２１．５、Ｋ、＝　３．０、Ｋ、＝　１／３．５＝　０．２８５７、Ｋ、＝　０．３この実施例の場合、マグネトロンの公称自走周波数は９４０５１１Ｈｚで約±２０１１Ｈｚの範囲で変化される。

第２図にはこの場合の第１図番位置での周波数が示されている。

マグネトロンの自走周波数Ｆ６が約４０　ＭＨｚ変化するには、周波数発生源の出力周波数がＯ，１３３１１１１ｚの範囲に亙り変化する必要があり、また定数に、−Ｌに対して第１、第２、及び第３の中間周波数増幅器２８．３２．３４の最大周波数変化がそれぞれ０゜９　ＭＨｚ、　０．１　ＭＢｚ及び４．８ＭＩＩｚとなることも理解されよう。従って、作動中レーダシステムの受信部のチューニング調整が不要になる。

第３図には第１図のレーダシステムの更に詳細なブロック図が示される。周波数発生源２５は所定の範囲ｒ０に亙り可変な周波数を有する信号を発生する周波数合成器であり、その安定性は水晶発振器７０により制御される。水晶発振器７０の出力の周波数は分周器７１において４で除算され分局器７２において３２で除算され、更に周波数逓倍器７３で４倍に乗算される。

周波数逓倍器７３の出力の、乗算された周波数はプログラム可能な除算器７４においてＮで除算され、プログラム可能な除算器７４の出力は混合器７５へ入力される。プログラム可能な除算器７４の除数Ｎは後述の如く自動周波数制御装置４４により制御される。第２図に関して説明した実施例の場合、除数Ｎは所定周波数ｒ０により決まる１６０〜２０５の間の整数である。

混合器７５は分周器７２とプログラム可能な除算器７４の出力を加算した合計周波数の出力を発生し、この出力は帯域フィルタ７６を経て混合器７７へ送られる。混合器７７は分周器７１からの出力と帯域フィルタ７６からの出力とを入力してその和周波数に当たる出力を発生する。混合器７７の出力は帯域フィルタ７８を経て混合器７９に入力される。混合器７９は帯域フィルタ７８からの出力と水晶発振器７０からの出力とを入力してその和周波数に当たる出力を発生する。混合器７９から゛の出力を帯域フィルタ８０を通過した後の出力は周波数「。を有し周波数合成器としての周波数発生源２５の出力となる。

この実施例の場合、水晶発振器７０の周波数は６０．７３５　Ｈｚに選択される。次にプログラム可能な除算器７４の出力が周波数４ｘ　６０．７３５／２０５と４ｘ　６０．７３５／１６０との間に、即ち１．１ｇｓと１．５１８との間に選択され得る。

混合器７５の出力周波数は６０．７３５／３２＋　３．１８５〜１．５Ｈ１、即ち３゜０８３〜３．４１６である。

混合器７７の出力周波数は６０．７３５／４＋　３．０８３〜３．４１６即ち１８．２６７〜１８．６００である。

最後に、混合器７９の出力周波数即ち周波数発生源２５の出力周波数ｆ、は６０．７３５＋　１８．２６７〜１８．６００即ち７９．００２〜７９．３３５である。周波数発生源２５の出力周波数範囲は第２図の２列目のｆａの帯域幅をカバーすることは理解されよう。

乗算定数り及びＬに相当する周波数Ｆ、及びＦｔは下記のようにして発生される。

周波数発生源２５の出力ｆ０は２倍周波数逓倍器５０．１Ｘ４倍分周器５１、及び１１５倍分周器５２に与えられる。２倍周波数逓倍器５Ｄ及び１１５倍分周器５２の出力は混合器５３で加算される。混合器５３の出力周波数は更に９周分周器５４及び９周分周器５５で乗算されて周波数Ｆ、の信号となる。本実施例にあってはＦ、＝ｆａ　［（２＋０．２）　Ｘ　９Ｘ　６］　＝　１１８．ｏｏ＝Ｌｆｏとなる。

２倍周波数逓倍器５０及び１Ｘ４倍分周器５１の出力は混合器５６で加算される。混合器５６の加算出力は更に９倍周波数逓倍器５７及び９倍周波数逓倍器５７と直列の６周分周器５８で乗算され周波数Ｆ、の出力信号となる。

この実施例ではｐ、＝　［（２＋　０．２５）Ｘ　９ｘ　６コ＝　１２１．５ｆ、＝　１１ｆＯとなる。

周波数Ｆ、は３倍周波数逓倍器６０で直接発生される。周波数Ｆ４は】／７分周器６１で２倍周波数逓倍器５０の出力を７で除算することにより得られる。このため整数除数を有する分周器が使用出来る。このとき、Ｆ、＝　（２／７）　ｒ、＝　（１／３．５）　Ｔｏ＝に、ｒ。

となる。

周波数Ｆ、は第２の中間周波数増幅器８２のドプラー効果による周波数であることを除き第２の中間周波数増幅器３２の出力周波数と同一の値を有する。

第２の中間中央周波数はＦｓ　　［Ｐｙ　　ｐ＋１　＝Ｆｓ＝に−Ｔｏ　　Ｌｒ。

十Ｌｆｏ＝　（３−１２１，５＋ＩＪ８．８）　ｆ、＝０．３Ｆ、＝に、ｒ、となる。

混合器６２は周波数発生源２５からの周波数ｆ、の出力と１７５倍分周器５２からの出力とを加算して周波数１．２ｆ、の出力を発生する。第２の中間周波数増幅器３２の出力周波数は１／４分周器６３で除算されて周波数Ｆ、となる。この実施例ではＦ、＝　１．２ｒｏ／４＝　０．３ｆ、＝にｓｒｏとなる。

第１及び第２のドプラー混合器３８．３９は各々反射信号のドプラー効果による周波数のＱ及び１成分であり、帯域フィルタ６４．６５を経て更に＾１０コンバータ４１．４２においてディジタル信号に変換される。

第４図には自動周波数制御装置４４の詳細図が示されている。

第３図を併照するに、位相比較器８２は増幅器２２の出力部に付設された結合器８３の周波数Ｆ１の出力とマグネトロン１０の出力部に付設された結合器８４の周波数Ｆ０の出力とを入力する。周波数Ｆ、とＦ＋が異なる場合、位相比較器８２の周波数は受信周波数信号となる。周波数Ｆ０とＦ、は等しいが位相が異なる場合、位相比較器８２の出力は信号Ｆ、の位相がＦｏより遅れるか進むかにより正又は負の直流信号となる。

更に第４図を参照するに、位相比較器８２の出力は高周波数増幅器８５に印加されその交流成分が増幅される。位相比較器８２の出力はまたフィルタ８６にも印加されてその交流成分が除去され、正あるいは負の直流成分がハイレベル比較器８７及びローレベル比較器８８へ送られる。位相比較器の出力の直流成分が小さな正レベルを越えると、ハイレベル比較器８７は出力。

を発生し、位相比較器の出力の直流成分が低い負レベルより更に負であるとき、ローレベル比較器８８は出力を発生する。

位相比較器８２の直流成分がハイレベル比較器８７及びローレベル比較器８８の正又は負のしきい値内にある場合、ハイレベル比較器８７並びにローレベル比較器８８のいずれも出力を発生しない。高周波数増幅器８５の出力があるときは、検出器８９により検出され正の直流出力を発生する。

ハイレベル比較器８７、ローレベル比較器８８、及び検出器８９の出力が送信パルスの期間中のみ存在する。パルスとパルスとの間の期間中はこれらの出力を直流レベルとして保持するため、これらの出力はラッチ回路９０に印加される。変調器１２は発信パルスの開始直後に現れる遅延ＰＲＦパルスをライン９３上に、発信パルスの開始直前に現れる進みｌＲＦパルスをライン９４上に出力する。

自動周波数制御装！＋１４４は０と４８との間で変化する出力数を発生し、この出力数は１６０と２０８との間でプログラム可能な除算器７４（第３図参照）の除数Ｎを変化させる。ハイレベル比較器８７の出力は周波数Ｆ、がＦ、より高い、又は信号Ｆｌが信号Ｆ。

より位相が進んでいることを表しているので、Ｎを増加して周波数Ｆ、を減少する必要がある。

自動周波数制御装置４４には縦続接続される４−ビットのアップダウンカウンターが包存され、２道数ｏｏｏｏ　ｏｏｏｏと００１１００００　（０−４８）間を変化する６ビツト出力をラインＡＯ−Ａ５に発生してＮを制御する。カウンタ９５．９６への制御入力の状態により、送信パルスの後のパルスとパルスの間の期間中カウンタ９５．９６の出力は一定にされたり、カウントを１だけ増分したり減分したりする。

ハイレベル比較器８７、ローレベル比較器８８、検出器８９のいずれからの出力が存在しない場合、周波数Ｆ、はＦｏに等しく、この周波数信号間の位相差は十分に小さいので、カウンタ９５．９６の出力調整が必要な（なる。

ハイレベル比較器８７の出力のみが存在する場合、周波数Ｆ１％Ｆ０は等しいがＦ、の信号の位相は信号Ｆ０より大きく進んでおり、マグネトロン１０の固有周波数が下方に（小さい値へと）ドリフトする傾向にあり、このため信号周波数Ｆ、を下方に調整し固定する必要がある。

ローレベル比較器８８の出力のみが存在する場合、信号ＦＩｓＦ、の状態が反対となり信号ＦＩを上方に（大きな値へ）調整する必要がある。

検出器８９の出力が存在する場合、カウンタ９５．９６は周波数Ｆ＋がＦ、と等しくなり信号Ｆ１、Ｆｏの位相差が十分に小さくなるまでカウント値をＯから４８へ又は４８からＯヘカウントする。

検出器８９、ハイレベル比較器８７及びローレベル比較器８８の出力によるカウンタ９５．９６の制御について次に説明する。

発信パルスの開始直後、ラッチ回路９０はライン９３上のパルス、ラッチ回路９０の入力によりクロックされ、ラッチ回路９０の入力ＩＤ−：ＩＤはラッチされて出力ＩＱ−３０となる。検出器８９の出力はラッチ回路９０のライン３Ｑ　（ＳＩＰ）でラッチされ、ハイレベル比較器８７の出力はラインＩＱ　（Ｌ、ＣＯＭＰ）でラッチされ、ローレベル比較器８８の出力はライン２Ｑ　（Ｂ、　ＣＯＭＰ）でラッチされる。出力ＳＩＰ％Ｈ０ＣＯＭＰはＯＲゲート回路９′フに入力されてライン９８上にＳＷＰ＋　Ｈ，ＣＯＭＰ論理信号が与えられる。ライン９８上の信号はカウンタ９５．９６のυ／Ｄ入力端子に印加される。信号Ｓ１Ｐ又はＩｌ、　ＣＯＭＰがハイレベルならカウンタ９５．９６はカウントアツプする。信号ＳＷＰ又はＩｌ、　ＣＯＭＰのいずれもハイレベルでない場合、カウンタ９５．９６はカウントダウンする。ライン９ｇ、Ｌ、ＣＯ針上の信号はＯＲゲート回路９９に入力され、ＯＲゲート回路９９の出力はインバータ１０１により反転されて、ライン１０２上に論理信号（ＳＷＰ＋Ｈ，ＣＯＭＰ＋Ｌ、ＣＯＭＰ）　＝ＳＷＰ　（Ｈ，ＣＯＭＰ　（Ｌ、ＣＯＭＰが与えられる。ライン１０２はカウンタ９５．９６の入力端子ＥＮＰと接続される。ＳＩＰ、　Ｈ，ＣＯＭＰ及びり、　ＣＯＭＰがすべてローレベルの場合（検出器８９、ハイレベル比較器８７及びローレベル比較器８８からの出力がない場合）、ライン１０２上の信号はハイレベルとなりカウンタ９５．９６はクロックパルスの出現によっても増分したり減分したりすることはない。カウンタ出力ＡＯ−Ａ５の値はその時の値に一定に保持される。ＳＩＰ、　Ｈ，ＣＯ菖Ｐ又はり、　ＣＯＭＰのいずれか１つがハイレベルの場合、ライン１０２上の信号はローレベルとなり、カウンタ９５．９６がクロックされるとき増分または減分して出力ＡＯ−＾５がハイまたはローにされる。

カウンタ９５．９６は次の論理によりｏｏｏｏ口０００（０）又はＤｏｌｌｏｏｏｏ（４ｇ）となっている。即ち、ライン９８上のＳＩＰ＋　Ｂ、　ＣＯＭＰがＯＲゲート回路１０４にＤ形フリツプフロブ１０ｉ１の反転されたＱ出力と共に入力される。ライン９８上の信号ｓｗｐ＋　１１．ＣＯＭＰはインバータ１０５により反転されて（ＳＩＰ＋　Ｈ，ＣＯＭＰ）’　＝　ＳＩＰ　（Ｈ，ＣＯＭＰの出力が得られる。インバータ１０５の出力はフリップフロップ１０６の反転されたＱ出力と共にゲート回路１０７に入力され’ＳＩＰ、　Ｈ，Ｃ０ＭＰ＋　０１０６の論理出力が得られる（Ｑ出力が反転されるのでこの出力はＱ出力と同一の状態である）。

ＯＲゲート回路１０４．１０７の出力はゲート回路１０ｇに入力されライン１０９上に［ＳＷＰ＋　Ｉｌ、　Ｃｏ菖Ｐ＋　Ｑ１０３］　、　［ＳＩＰ、　Ｉｌ、　Ｃ０ＭＰ＋　Ｑ１０６］が得うれる。ＳＩＰ又は１１．　ＣＯＭＰのいずれかがハイレベルでＱ１０６がハイレベルに、またはＳＩＰとＩＩ、　ＣＯＭＰの両方がローレベルで０１０３がハイレベルでライン１０９上の信号はハイレベルでなければならない。ライン１０９はカウンタ９５．９６の負荷制御端子ＬＤに接続される。ライン１０９はハイレベルの場合カウンタ９５．９６の出力＾０−　Ａｓはその入力端子Ａ−Ｄの値が設定される。カウンタ９６の入力端子Ａ−Ｄは入力端子＾−Ｄとカウンタ９５の入力端子Ｃ％Ｄは共にアースされる。カウンタ９５のλ力端子Ａ％Ｂにはデータセレクタ１１０に出力ＩＹ１２Ｙが供給される。データセレクタ１１０はライン１１１により制御され、出力端子ＩＹ１２Ｙに対しくライン１１１がローレベルの場合）入力端子ＩＡ、　！Ａ上の信号がまた（ライン１１１上の信号がハイレベルの場合には）　１１３．２Ｂの信号が選択される。、カウンタ９５の出力Ａ４、ＡｓはＡＮＤゲート回路に入力されフリップフロップ１０６の入力端子りにＡ４、ム５が与えられる。カウンタ９６の出力ＡＯ−Ａ６はゲート回路１１３に入力され（ＡＯ＋ＡＩ＋Ａ２＋ム３）°＝＾Ｏ，Ａ１．　Ａ４．　ＡＩが出力される。カウンタ９５の出力Ａ４、Ａ５、ＱＣ％ＱＤはＮＯＲゲート回路１１４に入力され（Ａ４＋　Ａ５＋　ＱＣ＋ＱＤ）　’＝Ａ４．　Ａ５．　ＱＣ，ＱＤが出力される。ゲート回路１１３．１１４の出力はＡＮＤゲート回路１１５に入力されてライン１１６−ヒに［ＡＯｏＡｌ、　Ａ２．　Ａ３］　、　［Ａ４．　Ａ５．　ＱＣ，ＱＤコが得られる。したがってカウンタ９５．９６の総ての出力ＡＯ−Ａ５、ＱＣＳＱＤはライン１１６でローレベルでライン１１６はハイレベルになる必要がある。

まず、カウンタ９５．９６のすべての出力はローレベルで、ライン１１６はハイレベル、Ｄ形フリツブフロプ１０３の反転Ｑ出力はライン９３上にパルスがあるとハイレベルにされる。信号ＳＩＰ及びＢ、　ＣＯＭＰは共にローレベルであり、したがってライン１０９はハイレベル、カウンタ９５．９６の出力＾０−＾５はその人力Ａ−りの値に設定される。またゲート回路１１２の最初の入力Ａ４、Ａ５は共にローレベルであり、その出力はフリップフロップ１０６の入力端子りに与えられる。ライン９３上のパルスによりフリップフロップ］０６のＱ出力がローレベルにされるので、データセレクタ１１０の入力ＩＡ、　２Ａはその出：？ＩＹ、　２Ｙに対しハイレベルにされる。したがって、カウンタ９５．９６の出力は００１１００００（４ｇ）に設定される。このときプログラム可能な除算器７４の除数Ｎは最高値に設定されるので、次の送信パルスに対し周波数発生源２５の出力周波数は最低値となる。

次の送信パルスの前は、ＳＩＰ、　Ｈ，ＣＯＭＦ及びり、　ＣＯＭＰの総てがローレベルとなるので、ライン１０２上の信号はハイレベルになる。このときカウンタ９５．９６は次の送信パルスの前に進行（ｐｒｅ）　ＰＲＦパルスがライン９４に現れてもカウント値を変化させない。

次の送信パルスの後、ＳＩＰ、　Ｌ、ＣＯＭＰがハイレベルでＲ，ＣＯＭＰがローレベルである。ゲート回路１１２の入力Ａ４、Ａ５はハイレベルである。遅延ＰＲＦパルスがライン９３上に現れると、フリップフロップ１０６のＱ出力はハイレベルにトリガされる。ＮＯＲゲート回路１１４の入力Ａ４、Ａ５がハイレベルであるため、Ｄ形フリツプフロプ１０３の反転されるＱ出力がローレベルにされる。Ｄ形フリツブフロブ１０３のＱ出力がローレベルでありフリップフロップ１０６のＱ出力がハイレベルである場合、ライン１０９はハイレベルになり、この結果カウンタによってデー。

タセレクタ１１０の出力ＩＹ、　２Ｙにこのデータがロードされる。

このときライン１０６がハイレベルであるため、ＩＹ、　２Ｙは共にローレベルでありデータセレクタ１１０は入力Ｂを選択する。

次のパルス送信中、ｓｗｐ及びり、　ＣＯＭＰがノ＼イレベルの場合、ライン１０２はローレベルであるため、カウンタ９５．９６は５ＩＰＳ１１゜ＣＯＭＰ及びり、　ＣＯＭＰの総てがローレベルとなるまでそのカウント値を増分させる。

カウンタ９５．９６の出力ＡＯ−Ａ５によりプログラム可能な除算器７４の除数Ｎが直接決定されるが、これらの出力はＮの実際値を設定するプログラム可能な除算器７４内のメモリ装置（図示せず）がアドレス入力として使用される。例えば、ＡＯ−＾５＝００１１００００の場合、Ｎは２０８に設定されることになる。

すり　　　　　ロー〜ｎａｔ　ｍ　　　　　　（（（（補正書の写しく翻訳文）提出書（特許法第１８４条の８）平成２年５月１８日特許庁長官　　吉　１）文　毅　　殿１、特許出願の表示　　　ＰＣＴ／ＵＳ８８１０３６９１、発明の名称　　スイ＞ｔｖ、、４ギツ水晶制御マグネトロン３、特許出願人住　所　アメリカ合衆国　ニュー　ジャーシイ州　０７９６０゜モーリスタウン、ピー、オー、ボックス　２２４５−アールロウ　デパートメント　（シー、ニー、マクナリイ）名　称　アライド・シグナル・インコーホレーテッド代表者　　ウオルシュ、ロバート　ニー。

４、代　理　人住　所　〒１６０東京都新宿区西新宿７丁目５番ｌＯ号第２ミゾタビルディング　７階電話　（０３）　３６５−１９８２番氏名　　弁理士（６１０ｇ）高山敏夫５、補正書の提出年月日　　　　１９９０年３月　９日６、添付書類の目録（１）補正書の写しく翻訳文）　　　　　　１通した反射波を第１の混合器２０の１入力端子に供給する。

マグネトロン１０により発生された搬送波の周波数は増幅器２２から縦列接続されたアイソレータ２３．２３′を介し入力されるローレベルマイクロ波信号により制御される。アイツレ−通す反面、その反対方向には通さずハイレベルのマグネトロン出力が増幅器２２に入力されることを防止し、増幅器２２の損傷を防止したり出力信号の周波数を下げるよう機能する。

増幅器２２は付勢パルスが変調器１２からマグネトロンｌＯに印加されると同時にオンされる。増幅器２２はパルスにより付勢されたとき、第１の周波数逓倍器２４から入力される信号を増幅して、マグネトロンＩＯに付与し、第１の周波数逓倍器２４自体は安定な周波数発生源２５から周波数ｒ０の入力信号を入力してこの入力周波数に定数に、を乗算し周波数ＦＩ（この周波数でプリアンプ１８の出力での反射信号の周波数はＦ、±△であり、ここにΔはアンテナ１６と反射物体との間の相対移動による周波数Ｆ、のドプラー効果による変化である。プリアンプ１８からの出力は第１の局部発振器２７の出力と混合され第１の中間周波数増幅器２８に人力される。第１の局部発振器２７は周波数発生源２５から周波数ｆ、の信号を入力し、定数に、を乗算して第１の混合器２０に周波数Ｐｒ＝Ｌ’ ｆａの信号を入力する周波数逓倍器である。第１の中間周波数増幅器２８においては反射信号のドプラー周波数±Δの帯域をカバーするに十分な帯域の中心周波数Ｆｘ　　Ｆｌに変換される。

第１の中間周波数増幅器２８の出力は第２の混合器３１において第２の局部発振器２９の出力と混合される。第２の局部発振器２９は周波数発生源２５から周波数Ｔｏの信号を入力し、この入力周波数に定数Ｘ、を乗算して周波数ｒｓ＝Ｋｄ −の出力信号を発生する周波数逓倍器である。第２の混合器３１の出力周波数はｐｓ−［ｐｔ−（Ｆ、土Δ）］である。第２の混合器３１の出力周波数は第２の混合器３１により増幅され、第３の混合器３３に第１の入力として入力される。

第３の混合器３３は第３の中間周波数増幅器３４から第２の入力を入力する。第３の中間周波数増幅器３４は周波数Ｆ、＝に、ｆ。

の出力を発生する周波数逓倍器であり、ここにｆｏは周波数発生源２５から入力する信号の周波数である。第３の混合器３３は周波数Ｆ、−［Ｆ、−（Ｆ、±Δ ）］−Ｆ、の出力を発生する。第３の混合器３３の出力が第３の中間周波数増幅器３４で増幅され、ビデオ検出器３５に送られ更に表示装置（図、示せず）に与えられる。これらの総ての局部発振器からの信号は周波数発生源２５から導出され、マグネトロンｌＯの周波数も周波数発生源２５により制御される点を除き、本発明につき上述した構成は３台の変換受信機を有する周知のパルスレーダシステムに相当する。マグネトロン周波数の周波数発生源２５による制御及び総ての局部発振器信号の周波数発生源２５からの導出により、発信信号及び反射信号のパルス／パルス位相コヒレンスが確実に得られ、これにより反射信号のドプラー効果による変化情報が保持される。

出力はラッチ回路９０のライン３Ｑ　（ＳＩＰ）でラッチされ、ハイレベル比較器８７の出力はラインＩＱ　（Ｌ、　ＣＡＭＰ）でラッチされ、ローレベル比較器８８の出力はライン２Ｑ　（Ｈ，ＣＯＭＰ）でラッチされる。出力ＳＩＰ、　＋１．ｃｏＭＰはＯＲゲート回路９７に入力されてライン９８上にＳＩＰ＋　Ｈ，Ｃ０ｋＩＰ論理信号が与えられる。ライン９８上の信号はカウンタ９５．９６のＵ／Ｄ入力端子に印加される。信号ＳＷＰ又はＨ，ＣＯＭＰがハイレベルならカウンタ９５．９６はカウントアツプする。信号ＳＩＰ又はＨ，ＣＯＭＰのいずれもハイレベルでない場合、カウンタ９５．９６はカウントダウンする。ライン９ｇ、Ｌ、ＣＯＭＦ上の信号はＯＲゲート回路９９に入力され、ＯＲゲート回路９９の出力はインバータ１０１により反転されて、ライン１０２上に論理信号（ＳＩＰ＋　Ｈ，Ｃ０）ＩＰ＋　Ｌ、　ＣＯ輩Ｐ）・ＳＩＰ　−Ｂ、　ＣＯＭＰ　 −Ｌ、　ＣＯＭＰが与えられる。ライン１０２はカウンタ９５．９６の入力端子ＥＮＰと接続される。ＳＩＰ、　１１．ＣＯＭＰ及びり、　ＣＯＭＰがすべてローレベルの場合（検出器８９、ハイレベル比較器８７及びローレベル比較器８８分したり減分したりすることはない。カウンタ出力ＡＯ−Ａ５の値はその時の値に一定に保持される。ＳＩＰ、　Ｈ，ＣＯＭＦ又はり、　ＣｏｎＰのいずれか１つがハイレベルの場合、ライン１０２上の信号はローレベルとなり、カウンタ９５．９６がクロックされるとき増分または減分して出力＾０−Ａ５がハイまたはローにされる。

カウンタ９５．９６は次の論理により００００００００（０）又は００１１０００Ｇ（４８）となッテイる。即ち、ライン９８上ノＳＩＰ＋　Ｈ，Ｃｏ）ＩＰがＯＲゲート回路１０４にＤ形フリップフロブ１０３の反転されたＱ出力と共に入力される。ライン９８上の信号ＳＹＰ＋　Ｉｌ、　ＣＯＭＰはインバータ１０５ニヨリ反転すｔＬ　７　（ＳＷＰ＋　Ｌ　ＣＯＭＰ）’　＝　５ＩＰ−１１，ＣＤＭＰの出力が得られる。インバータ１０５の出力はフリップ７０ツブ１０６の反転されたＱ出力と共にゲート回路１０７に入力されｓｕｐ、　Ｈ，Ｃ０ＭＰ＋　Ｔ：Ｊｔｏａの論理出力が得られる（Ｑ出力が反転されるのでこの出力はＱ出力と同一の状態である）。

ＯＲゲート回路１０４．１０７の出力はゲート回路１０ｇに入力されライン１０９上ニｒ　ＳＴＰ＋　Ｉｌ、　Ｃ０ＭＰ＋　Ｑ１０３１　、　ｒｓＷＰ、　Ｉｌ、　Ｃ０ＭＰ＋　ＱＩ０６コが得られる。ＳＩＰ又は）１．　ＣＯＭＰのいずれかがハイレベルで９１０６カハイレベルに、またはＳＩＰとＨ，ＣＱＭＰの両方がｏ　−Ｌ／ベルテＱ１０３がハイレベルでライン】０９上の信号はハイレベルでなければならない。ライン１０９はカウンタ９５．９６の負荷制御端子ＬＤに接続される。ライン１０９はハイレベルの場合カウンタ９５．９６の出力＾０− 　Ａｓはその入力端子Ａ−Ｄの値が設定される。カラデータセレクタ１１０に出力ＩＹ、　２Ｙが供給される。データセレクタ１１０はライン１１１により制御され、出力端子ＩＹ、　２Ｙに対しくライン１１１がローレベルの場合）入力端子ＩＡ、　２Ａ上の信号がまた（ライン１１１上の信号がハイレベルの場合には）１１３．２Ｂの信号が選択される。

カウンタ９５の出力Ａ４、Ａ５はＡｌＩＤゲート回路に入力されフリップフロップ１０６の入力端子りにＡ４、Ａ５が与えられる。カウンタ９６の出力＾０−　Ａ６はゲート回路１１３に入力され（ＡＯ＋ＡＩ＋Ａ４、Ａ５、ＱＣＳＱＤはＮＯＲゲート回路１１４に入力され（Ａ４＋　Ａ５＋　ＱＣ＋ＱＤ）　’＝Ａ４．　Ａ５．　ＱＣ，ＱＤが出力される。ゲート回路１１３．１１４の出力はＡＮＤゲート回路１１５に入力されてライン１１６上に［ＡＯｏＡｌ、　Ａ２．　Ａ３］　、　［Ａ４．　Ａ５．　ＱＣ，ＱＤ］が得られる。したがってカウンタ９５．９６の総ての出力ＡＯ−＾５、ＱＣ，ＱＤはライン１１６でローレベルでライン１１６はハイレベルになる必要がある。

まず、カウンタ９５．９６のすべての出力はローレベルで、ライン１１６はハイレベル、Ｄ形フリツプフロプ１０３の反転Ｑ出力はライン９３上にパルスがあるとハイレベルにされる。信号ＳＩＰ及びＬ　ＣＯＭＰは共にローレベルであり、したがってライン１０９はハイレベル、カウンタ９５．９６の出力ＡＯ−Ａ５はその人力Ａ−Ｄの値に設定される。またゲート回路１１２の最初の入力Ａ４、Ａ５は共にローレベルであり、その出力はフリップフロップ１０６の入力端子りに与えられる。ライン９３上のパルスによりフリップフロップ１０６のＱ出力がローレベルにされるので、データセレクタ１１０の人力ＩＡ、　２Ａはその出力ＩＹ、　２Ｙに対しハイレベルにされる。したがって、カウンタ９５．９６の出力は００１１００００（４ｇ）に設定される。このときプログラム可能な除算器７４の除数Ｎは最高値に設定されるので、次の送信パルスに対し周波数発生源２５の出力周波数は最低値となる。

次の送信パルスの前は、ｓｕｐ、　Ｂ、ＣＯＭＰ及びり、　ＣＯＭＦの総てがローレベルとなるので、ライン１０２上の信号はハイレベルになる。このときカウンタ９５．９６は次の送信パルスの前に進行（ｐｒｅ）　ＰＲＦパルスがライン９４に現れてもカウント値を変化させない。

次の送信パルスの後、ｓｕｐ％Ｌ、　ＣＯＭＰがハイレベルで１１．　ＣＯＭＰがローレベルである。ゲート回路１１２の入力Ａ４、Ａ５はハイレベルである。

遅延ＰＲＦパルスがライン９３上に現れると、フリップフロップ１０６のＱ出力はハイレベルにトリガされる。ＮＯＲゲート回路１１４の入力＾４、Ａ５がハイレベルであるため、Ｄ形フリツプフｄブ１０３の反転されるる出力がローレベルにされる。Ｄ形フリツブフロブ１０３のＱ出力がローレベルでありフリップフロップ１０６のＱ出力がハイレベルである場合、ライン１０９はハイレベルになり、この結果カウンタによってデータセレクタ１】０の出力１マ、２Ｙにこのデータがロードされる。

次のパルス送信中、ＳＷＰ及びり、　ＣＯＭＰがハイレベルの場合、ライン１０２はローレベルであるため、カウンタ９５．９６は５ＩＰＳ）ｌ。

ＣＯＭＰ及ヒＬ、　ＣＯＭＰの総てがローレベルとなるまでそのカウント値を増分させる。

カウンタ９５．９６の出力ＡＯ−Ａ５によりプログラム可能な除算器７４の除数Ｎが直接決定されるが、これらの出力はＮの実際値を設定するプログラム可能な除算器７４内のメモリ装置（図示せず）がアドレス入力として使用される。例えば、ＡＤ−Ａ５＝ＯＯ１１０００Ｇの場合、Ｎは２０８に設定されることになる。

国際調査報告一例−−巾−噂１轟を−４・１−　”−ＰＣＴ／ＩＪｓ　　８１１１／Ｃ：１６９１国際調査報告　　　ＰＣＴ／ＬＩｓａＥ１１０３６９１

Claims

【特許請求の範囲】

（１）スーパヘテロダイン形送信機及び受信機を有するレーダシステムにおいて、受信機には局部発振器が包有され、局部発振器には、安定な周波数発生原からの注入信号により周波数及び位相が安定化されるマイク波発生器と安定な周波数出力とを有する注入信号発生源とマイクロ波発生器に注入信号発生器の出力を注入する注入装置とマイクロ波発生器の出力と注入信号発生器の出力との間の位相差を検出し制御信号を発生する位相差検出装置とが包有され、マイクロ波発生器は固有発振周波数を有し、注入信号発生源の周波数が可変であり、制御信号により制御可能に設けられ、注入信号発生源の周波数はマイクロ波発生器の固有周波数の変化に応じて変化されてなろレーダシステム。
（２）マイクロ波発生器がマグネトロンであり、注入信号発生源が結晶制御による周波数合成器である特許請求の範囲第１項記載のレーダシステム。
（３）受信機には局部発振器が包有され、局部発振器には注入信号発生源からの出力信号の周波数を乗算する装置が包有されてなる特許請求の範囲第２項記載のレーダシステム。
（４）受信機には送信機から発信された信号を反射する目的物体からの反射信号を受信機で受けた信号と局部発振器の出力とを混合し、中間周波数信号を発生する混合器と、中間周波数信号を継続的に検出する検出装置とが包有され、検出装置には注入信号発生源からの出力信号の周波数を乗算して中間周波数に等しい周波数を有する信号を発生する装置が包有されてなる特許請求の範囲第３項記載のレーダシステム。
（５）周波数合成器にはプログラム可能な分周器が包有きれ、プログラム可能な分周器の除数Ｎにより注入信号発生源の周波数が決定され、除数Ｎは制御信号により制行きれる装置により設定されるように設けられてなる特許請求の範囲第３項記載のレーダシステム。
（６）位相差を検出する位相差検出装置は注入信号発生源の出力信号の位相がマイクロ波発生器の出力信号の位相より進んでいるとき第１の極性の直流制御信号を発生し、注入信号発生源の出力信号の位相がマイクロ波発生器の出力信号の位相より遅れているときには第１の極性と反対の極性の直流制御信号を発生し、注入信号発生源の出力信号とマイクロ波発生器の出力信号の位相が実質的に等しいときには零の値の直流制御信号を発生し除数Ｎを選択する装置により制御信号が第１の極性を有するとき除数Ｎが増加され制御信号が第１の極性と反対の極性を有するとき除数Ｎが減少きれ制御信号が零信号であるときには一定に保持されるように設けられてなる特許請求の範囲第５項記載のレーダシステム。
（７）除数Ｎを選択する装置にはクロック信号発生源とアップ／ダウンカウンタと論理装置とが包有され、アップ／ダウンカウンタはクロック入力端子と第１の制御入力端子と第２の制御入力端子とを有し、クロック入力端子に信号が現れるとアップ／ダウンカウンタのカウント値が増減され、第２の制御入力端子に印加きれる信号の状態に応じてクロック入力端子に信号が現われるとアップ／ダゥンカゥンタのカウント値が増減され、論理装置は位相差検出装置の直流制御信号が零値以外のときにはアップ／ダウンカウンタの第１の制御入力端子に第１の論理信号を与えてアップ／ダウンカウンタを付勢し、直流制御信号が第１の極性を有するとき第１の状態の第２の論理信号をアップ／ダウンカウンタの第２の制御入力端子に与えてアップ／ダウンカウンタのカウント値を増分し、直流制御信号が第１の極性と反対の極性を有するときには第２の状態の第２の論理信号を与えてアップ／ダウンカウンタのアップ／ダウンカウンタ値を減分するように設けられてなる特許請求の範囲第６項記載のレーダシステム。