JPH02504430A - レーダテストセット - 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】 る。

これらの諸問題を避けるために、レーダに接近配置されてレーダ信号の遅延レプ リカを生成する装置を有するレーダテストターゲットを設計するために、様々な 努力がなされてきた。

その中には接近配置された導波管を使用したものがある。

しかしながら、このような装置は残念ながら短い遅延に実用化されているに過ぎ ない。長い遅延には長い導波管が必要になるが、体積が大きくなり、融通性がな くなり、損失が大きくなる。

この他に、長い同軸ケーブルを用いて遅延させるというものがある。しかしなが ら、この技術には、遅延を長くすると損失が非常に大きくなるという欠点がある 。同軸ケーブルも体積が大きいために、異なる遅延が必要なときに、長さの異な るケーブルに切り換えることが難しい。

この他に、レーダ信号を周波数が極めて低い搬送波と混合して、混合した搬送波 をデジタル、クォーツ、又は表面音波（ＳＡＷ）遅延回線を介して伝送し、この 遅延信号を再度混合してレーダ周波数に戻すという技術がある。

しかし、このような混合はとても理想的とはいえない。こうした混合は、一般に 非効率的であり、雑音その他のエラーが加わるほかに、一般に損失が非常に大き くなる。また、基準信号とタイミング信号が必要なために、テストターゲットは かなり複雑かつ煩雑で高価なシステムになる。

要するに、レーダに接近配置することができ、レーダ信号の忠実なレプリカを実 質的に遅延された時間で生成するレーダテストターゲットの必要性が依然として 存在するということである。

発明の要約 本発明の一つの目的は、先行技術の以上の問題及び他の問題をなくすことである 。

本発明のもう一つの目的は、レーダに近接配置でき、レーダ信号の忠実なレプリ カを実質的に遅延した時間で生成するレーダテストターゲットを提供することで ある。

本発明のもう一つの目的は、レーダの周波数（広帯域幅）で動作し、遅延媒体の 損失が非常に少なく、基準信号又はタイミング信号が不要で、非常に低レベルの レーダ信号で効率的に使用でき、レーダから完全に独立して動作し、ポインティ ングが不要で、比較的「クラッタ」の影響を受けず、構造が単純で複雑ではない レーダテストターゲットを提供することである。

本発明の以上の目的及びその他の目的は、レーザ光線をレーダ信号で変調し、変 調したレーザ光線を光フアイバ遅延回線を介して伝搬して、次に遅延及び変調レ ーザ光線を復調し、遅延レーダ信号を抽出して達成される。

直接及び間接的な変調技法を開示するＣ、電子制御回路には、スイッチ及び減衰 器も追加でき、遅延レプリカ信号の位相や振幅を変えてターゲットのシミユレー シヨンの融通性を高めるのに都合が良い。

本発明は、レーダ信号を実際に放射するかどうかには関係なく使用することがで きる。

本発明の以上及びその他の目的、特徴、及び長所は、以下の詳細な説明及び添付 図面により明らかである。

図面の簡単な説明 第１図は本発明の望ましい実施例の構成図である。

第２図は第１図のシステムの内、レーザ光線を使って動作させるために選択した 一定の構成要素の概略図である。

第３図は第１図に示した光源と変調器の別の実施例を示す概略図である。

第４図は第２図の光検出器の作動に使用する回路の望ましい実施例である。

望ましい実施例の説明 第１図に示す通り、レーダ送信機からのＲ，Ｆ−はアンテナホーン１が受信し、 Ｒ，Ｆ、増幅器３が増幅する。

Ｒ，Ｆ、増幅器３の出力は光源及び変調器５に送られ、変調器はレーダ送信機が 生成するＲ、　　Ｆ、信号に比例する光度の光を生成する。

変調光は次に光フアイバーケーブル７の一端に接続する。

光フアイバーケーブル７の他端部は光り復調器に接続し、光度に比例する信号を 生成して光りの遅延Ｒ，Ｆ、信号を復調する。

この復調信号は次にスイッチ及び減衰器１１を通ってＲ，Ｆ、増幅器に戻る。増 幅及び遅延Ｒ，Ｆ、はアンテナホーン１５によって放射される。アンテナホーン １５は遅延レーダ信号を放射し、レーダ信号受信機（図示せず）が受信する。

アンテナホーン１５及びレーダ受信機のホーンをレーダ受信機の付近に配置する 場合は、相互に向き合わせる必要はない。しかし、所望ならホーン１５をレーダ 受信機のホーンから多少離して配置してポインティングを必要とさせ、ポインテ ィング及び追跡テストを行なえるようにすることもできる。

カップラ１７はＲ，Ｆ、増幅器３から来る増幅Ｒ，Ｆ、信号のサンプルを得るた めに使用できる。この信号はＲ，Ｆ。

検出器１９に送られたあと電子制御回路１２に至る。この電子制御回路はスイッ チ及び減衰器１１にも接続されている。

先行技術で良く知られているように、一般にピンダイオードであるＲｏＦ、検出 器１９及び電子制御回路２１は、スイッチ及び減衰器１１と連動し、制御位相を 有効にしたり、遅延レーダ信号の変化を増幅したりする。この結果、レーダテス トターゲットは、やはり先行技術で良く知られているように、多様な実際のター ゲットを様々な状態でシミュレートすることができる。

例えば、電子制御回路１２はスイッチ及び減衰器１１が光復調器９から受信信号 の振幅を減衰するように設定することができる。これは、レーダ受信機の感度を テストするのに良い。

もう一つの可能性は、遅延レーダ信号のドツプラー偏倚を模倣するように電子制 御回路１９を設定することである。これは、例えば、電子制御回路１２がスイッ チ及び減衰器１１に対して他の総べての遅延パルスを通過させない信号を送るよ うにして、レーダパルス繰り返し周波数の２分の１のドツプラ変調周波数を有す るという外観を戻り信号に与えることで実施することができる。この方法では、 Ｒ，Ｆ、検出器１９が送る検出信号は、電子制御回路１２がスイッチ及び減衰器 １１に対してレーダパルス列（ＰＲＦ）で送る制御信号を同期化させるために使 用することになる。先行技術で知られている他のドツプラ偏倚技法の実現にも都 合が良い。

先行技術の熟練者には明白だと思われるが、第１図のレーダテストターゲットは 、カップラ１７、Ｒ，Ｆ、検出器１９、電子制御回路２１、並びにスイッチ及び 減衰器１１がなくても具合良く機能を果たすことができる。この場合、Ｒ，Ｆ。

増幅器３の出力は光変調器５に直結させ、光復調器９の出力はＲ，Ｆ、増幅器１ ３に直接送ることになる。

第１図のレーダテストセットは、アンテナホーン１及び１５又はそのいずれか並 びにＲｏＦ、増幅器３及び１３又はそのいずれかがなくても動作可能である。つ まり、レーダ送信機からのレーダ信号は、光変調器５に直結させることができる 。同様に、光復調器９から放射される遅延レーダ信号は、レーダ受信機に直結さ せることができる。こうした単純なシステムは、伝送や「反射」レーダ信号を実 際に放射する必要がないような状況で有用である。逆に、繰り返し及び再伝送を 同時に発生させる必要のない場合は、単一のアンテナホーンを両方のアンテナホ ーン１及び１５として機能させ、単一のＲ，Ｆ、増幅器をＲ，Ｆ、増幅器３及び １３として機能させることができる。この場合、適当な切り換え回路を追加する 必要があることはもちろんである。

アンテナホーン１及び１５、Ｒ，Ｆ、増幅器３及び１３、カップラ１７、スイッ チ及び減衰器１１、Ｒ，Ｆ、検出器１９、並びに電子制御回路２１は、いずれも 使用する場合には先行技術で良く知られている技法及び回路に従って構成する。

もちろん、これらのサブシステムのそれぞれは、被試験レーダ信号の意図されて いる周波数範囲内で直線的に所望の感度及び雑音レベルで動作しなければならな い。

光源及び変調器５はどのような種類の光でも生成及び変調できるが７、レーザ光 線が最も良く機能することが分かった。

従って、望ましい実施例ではレーザ光線を使用する。

第２図は第１図のシステムの内レーザ光線で動作させるために選択した一定の構 成要素を表す。

より詳細に述べれば、第１図の光源及び変調器５はレーザダイオード２３を有し ている。このレーザダイオード２３は、先行技術で良く知られているように、内 部を電流が通過するとレーザ光線を放出する半導体装置である。（気体レーザな ど、他の種類のレーザも使用できる。）放出されるレーザ光線の振幅を確実に一 定にするには、レーザダイオード２３を通過する電流も一定にしなければならな い。

レーザダイオード２３が放出するレーザ光線は、次に短い光フアイバーケーブル ２７を通って光変調器２５に結合する。

光変調器２５は第１図の光源及び変調器５の変調機能を果たす。

レーザダイオード２３から光フアイバーケーブル２７までの結合を非常に効率的 にすることは、結合ジャンクション部の信号損失を最小限にする上で重要である 。また、この結合部の反射を最小限に保つこともシステム内の非直線性を少なく する上で重要である。

結合ジャンクション部の損失及び反射を最小限にするための技法は先行技術で良 く知られているが、ここでもこの技法に従う。あるいは、レーザダイオード２３ として、「ピグテール」が既に取り付けられているもの、即ち、損失及び反射が 最小になるようにメーカーが短い光ファイバをレーザダイオードに結合したもの を調達しても良い。

別の種類の光変調器も本発明の範囲内で使用できるが、好ましい実施例の光変調 器２５は、１９８３年１２月１日発行の応用物理学論文（Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈ ｙｓｉｃ　Ｌｅｔｔｅｒｓ）第４３巻９９８−１０００ページのｒ１７−ＧＨｚ 帯域光電子変調器（１７−ＧＨｚ　ｂａｎｄ　Ｅｌｅｃｔｒｏ−Ｏｐｔｉｃ　Ｍ ｏｄｕｌａｔｏｒ）　Ｊでキー等（Ｇｅｅｅｔ、　ａｌ、）が述べているマツハ ツエンダ−干渉計式の変調器である。

光変調器２５は、本質的に、ニオブ酸リチウム光電子クリスタル２９に埋め込ん であるチタニウムの導波管２７を介して光を送る装置である。光を変調するＲ、 Ｆ、入力は伝送回線３１を介して送られる。伝送回線３１は結局−組の伝導共角 ストリップ線路３３及び３５の一端に接続する。伝導共角ストリップ線路３３及 び３５の他端は整合抵抗器３７で終端する。

動作時にＲ，Ｆ、入力を共角ストリップ線路３３及び３５に加えると電界が形成 される。電界は電界の強度に応じて干渉光度を変調する。光変調器２５の構造と 動作の詳細は、キー等の引用論文を参照されたい。

光変調器２５の光の出力部３８は、光フアイバーケーブル７の一端部に結合して いる。光フアイバーケーブル７の他端部は光検出器（フォトディテクタ）３９に 結合している。この光検出器は先行技術で良く知られているように、光度に正比 例する電流を生成して、第１図の光復調器９の復調機能を果たす半導体装置であ る。別の復調技法も本発明の範囲内で使用できる。

レーザダイオード２３と同様、良く知られた先行技術に従って光フアイバーケー ブル７の出力を光検出器３９に効率的に結合し、損失及び反射を少なくすること も重要である。光検出器としては、光フアイバー材のピグテールが効率良くしか も反射が少なくなるように光検出器に既に取り付けられているものを調達しても 良い。ピグテールがメーカーにより取り付けられている光検出器を選択すると、 光フアイバーコネクタを用いたり、個別の光フアイバーケーブルを効率的に結合 する方法として良く知られているその他の技法を用いたりして光フアイバーケー ブル７に容易に接続することができる。

第２図に概略を示す変調技法は、光が生成されるまでの光度を変調しないので、 間接（又は外部）変調として知られている。

第３図は第１図の光源及び変調器５の別の実施例を示す概略図である。この実施 例は直接変調技法を用いている。光度は光が生成される調度その時に変調される 。

第３図は、一端部が接地され、他端部がコンデンサ４１及び誘導子４３に接続す るレーザダイオード２３からなる。コンデンサ４１の他端部は入力Ｒ，Ｆ、信号 に接続し、誘導子４３の他端部はり、　　Ｃ，電流工８の一定の電流に接続され る。

この構成はＢｉａｓ−ｔｅａ回路として知られている。

Ｄ、Ｃ，定電流ＩＢの目的は、レーザダイオード２３が変調時に常に線形範囲で 動作するように、レーザダイオード２３をバイアスすることである。この電流の 正確な値はレーザダイオード２３の特定の選択によって異なるが、一般的なバイ アス電流は約７０ないし１００ミリアンペアである。

コンデンサ４１の目的は、Ｒ，Ｆ、信号がレーザダイオード２３を通過できるよ うにして、同時にＲ，Ｆ、源がり、　　Ｃ。

バイアス電流の影響を受けるのを防ぐことである。のこキャパシタンスの正確な 値は、関連信号の相対的な振幅と周波数によって異なるが、通常は約１００ピコ フアラツドである。

誘導子４３はコンデンサ４１が果たす機能と基本的に逆の機能を果たす。詳しく 述べると、誘導子４３はバイアス電流がレーザダイオード２３を通過するのを可 能にする一方、電流源がコンデンサ４１から来るＲ、　　Ｆ、をドレンするのを 防ぐ。誘導子４３の値も関連信号の相対的な振幅及び周波数によって異なるが、 通常の値は約１マイクロヘンリーである。

レーザダイオード２３の出力は、第２図に関連して説明した技法を使って同じ理 由で光フアイバーケーブル７に結合する。

遅延量はもちろん光フアイバーケーブル７の長さに正比例する。実際、各種の長 さを必要に応じて容易に切り換えることができる。

よくあるケースだが遅延を長くすることが所望されている場合、光フアイバーケ ーブル７をコイル状に巻いて、レーダテストターゲット装置のサイズを小さくす る。はとんどどのように巻いても良いが、好ましい実施例では巻線の半径を１イ ンチ以上に保つようにしである。１インチ未満にすると、望ましくない損失がか なり増加する可能性がある。

光フアイバーケーブル７の材料は、損失、歪み、分散が最小になるような材料を 選択すべきである。これは、一般に、ケーブルの直径をレーザ光線の波長と一致 させ、「シングルモード」の光フアイバー材を使用すべきであることを意味する 。

また、レーザダイオード２３が放出するレーザ光線を非常に短くし、一般に約１ ，３ないし１．５マイクロメートルにすることが望ましい。これより長い波長で も短い波長でも使用できるが、このような他の波長では光フアイバー材での損失 が生じ、望ましくない分散が増すことになる。

第４図は第２図の光検出器３９を作動させるために使用する回路の好ましい実施 例の略図である。第４図に示す通り、光フアイバーケーブル７の他端部は光検出 器３９に結合され、光検出器３９の一端部は接地されている。光検出器３９の他 端部はコンデンサ４５及び誘導子４７に接続されている。コンデンサ４５の他端 部はＲ，Ｆ、前置増幅器４９に接続され、誘導子４７の他端部は負のり、　　Ｃ ，定電圧ＶＢに接続されている。

レーザダイオード２３の場合と同様、光検出器３９もバイアスする必要がある。

しかし、レーザダイオード２３と違って、このバイアスの目的は光検出器の高周 波数の品質を低下させる恐れがあるジャンクション部のキャパシタンスを減少さ せることである。これは、負の定電圧−Ｖｓを前記の回路から光検出器３つ内に 送って行われる。この回路もＢｉａｓ−ｔｅａ回路として知られている。負電圧 の正確な値は、選択される特定の光検出器並びに関連信号の相対的な振幅及び周 波数によって決まるが、一般には約１０から２０Ｖである。

誘導子４７及びコンデンサ４５は、第３図の誘導子４３及びコンデンサ４１に類 似した機能を果たす。詳述すると、誘導子４７は逆バイアス電圧が光検出器３９ 内を通過することを可能にするが、そのために復調レーザ光線のＲ，Ｆ、成分が 電圧源によってロードされることはない。同様に、コンデンサ４５も復調Ｒ９Ｆ 、が前置増幅器４５内を通過することを可能にするが、そのために前置増幅器４ ５が逆バイアス電圧に影響を及ぼすことはない。誘導子４７及びコンデンサ４５ の正確な値もやはり関連信号の正確な周波数及び振幅によって決まり、一般には それぞれ約１マイクロヘンリー及び１００ピコフアラツドである。

第１図に示したシステムは非コヒーレント方式の光フアイバー伝送技法を用いて いるが、１９８５年５月にｒＩ　ＥＥＥコミュニケーションズマガジン（ＩＥＥ Ｅ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｍａｇａｚｉｎｅ）Ｊに公表された「コヒ ーレント方式の光フアイバー伝送（Ｉｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｔｏ　Ｃｏｈｅ ｒｅｎｔ　０ｐｔｉｃａｌ　Ｆｉｂｅｒ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）　Ｊでバ ラシュ（Ｂａｓｈ）及びブラウン（Ｂｒｏｗｎ）が述べているコヒーレント技法 など、コヒーレント方式の光フアイバー伝送技法も本発明の範囲内で取り入れる ことができる。この場合、第２のレーザを局所的な発振器として使用して、前記 論文に述べられている技法を用いて光復調器９の出力部で光フアイバーケーブル ７の出力を使ってヘテロゲインを生じさせることができる。

本発明の限られた実施例だけを説明してきたが、本発明は広範な他の実施態様、 プロセス、パラメータにも適用できること、並びに本発明が以下の請求の範囲に よってのみ定義付けられ、限定されることはいうまでもない。

国際調査報告 １＋１ｍｊｌ１６Ｍｌ　＆＋＋＋＋１．＋　＋−と、＝ＡＩＳ　ε９１０Ｃ７ε ７国際調査報告 ＵＳ　Ｅ９０Ｄ７ε７ ＳＡ　　　　２９４０２

Claims (26)

【特許請求の範囲】
1. １．ａ．光を生成するための光手段と、ｂ．レーダ信号及び光手段に接続されて 、光手段により生成された光をレーダ信号に従って変調する変調手段と、ｃ．両 端部を有し、その内の一端部が変調された光に連結されている光ファイバーケー ブルを備え、変調手段に連結されて変調された光を遅延する遅延手段と、ｄ．光 ファイバーケーブルの他端部に連結されて変調された光から遅延検査信号を抽出 する復調手段と、を具備し、レーザ信号の遅延レプリカを生成するレーダテスト セット。
2. ２．光手段はレーザ光を放出する請求項１のレーダテストセット。
3. ３．光手段は更にレーザダイオードを有し、変調手段はこのダイオードに接続す るｂｉａｓ−ｔｅｅ回路網を有する請求項２のレーダテストセット。
4. ４．ｂｉａｓ−ｔｅｅ回路網はコンデンサ及び誘導子を有し、両者の一端部は共 にダイオードに接続し、コンデンサの他端部はレーダ信号に、誘導子の他端部は Ｄ．Ｃ．定電圧源に接続している請求項３のレーダテストセット。
5. ５．光ファイバーケーブルは直径がレーザ光線の周波数と一致している請求項２ のレーダテストセット。
6. ６．変調手段は光が生成される時に光度を変調する請求項１に記載のレーダテス トセット。
7. ７．復調手段は光検出器を有している請求項１に記載のレーダテストセット。
8. ８．復調手段は光検出器に接続されたｂｉａｓ−ｔｅｅ回路網を有している請求 項７のレーダテストセット。
9. ９．ｂｉａｓ−ｔｅｅ回路網はコンデンサ及び誘導子を有し、両者はそれぞれ一 端部が光検出器に接続し、コンデンサの他端部は復調Ｒ．Ｆ．出力を送るように 接続され、誘導子の他端部はＤ．Ｃ．定電圧源に接続されている請求項８のレー ダテストセット。
10. １０．光手段は光度が実質的に一定の光を生成し、変調手段は光が生成された後 で光を変更する請求項１のレーダテストセット。
11. １１．変調手段は一組の電極を用いてレーザ光線を変調する装置を有し、レーダ 信号に実質的に比例する大きさの電位が電極に印加される請求項１０に記載のレ ーダテストセット。
12. １２．変調手段は干渉計式変調器を有する請求項１１のレーダテストセット。
13. １３．干渉計式変調器は光クリスタルに埋め込まれている導波管を有する請求項 １２のレーダテストセット。
14. １４．導波管はチタニウムから成り、光クリスタルはニオブ酸リチウムから成る 請求項１３のレーダテストセット。
15. １５．光ファイバーケーブルはコイル状に巻いてあり、コイルのどの部分の半径 も１インチ未満の弧ではない請求項１のレーダテストセット。
16. １６．光ケーブルはシングルモード型である請求項１のレーダテストセット。
17. １７．レーダ信号が放射され、 ａ．放射されたレーダ信号を受信する受信手段と、ｂ．受信手段及び変調手段に 接続されていて、受信手段により受信されたレーダ信号を増幅する第１増幅手段 と、を更に具備する請求項１のレーダテストセット。
18. １８．受信手段はアンテナホーンを有している請求項１７のレーダテストセット 。
19. １９．ａ．復調手段に接続されて、遅延レーダ信号を増幅する第２増幅手段と、 ｂ．第２増幅手段に接続されて、遅延レーダ信号を放射する伝送手段と、 を更に具備する請求項１７のレーダテストセット。
20. ２０．伝送手段はアンテナホーンを有している請求項１９のレーダテストセット 。
21. ２１．復調手段に接続されて、遅延レーダ信号の振幅を変更する減衰手段を更に 有する請求項１のレーダテストセット。
22. ２２．減衰手段に接続されて、振幅の変更量を調節する電子制御回路を更に有す る請求項２１のレーダテストセット。
23. ２３．ａ．復調手段に接続されて、復調手段から送られてくる信号の一部が通過 することを妨げるスイッチ手段と、ｂ．スイッチ手段に接続されて、信号のどの 部分の通過を妨げるかを制御する電子制御回路と、ｃ．電子制御回路及びレーダ 信号に接続され、電子制御回路に同期信号を送る第２検出器手段と、を具備する 請求項１のレーダテストセット。
24. ２４．第２検出器手段をレーダ信号に接続するカップラを更に具備する請求項１ のレーダテストセット。
25. ２５．ａ．レーザ光線を放出するレーザダイオードと、ｂ．レーダ信号に接続さ れて、レーザダイオードにより生成されたレーザ光線の光度をレーダ信号に従っ て変調する変調手段と、 ｃ．両端があり、一端部が変調レーザ光線に接合する光ファイバーケーブルと、 ｄ．光ファイバーケーブルの他端部に接続されて、変調レーザ光線から遅延レー ダ信号を抽出する光検出器と、を具備し、レーダ信号の遅延レプリカを生成する レーダテストセット。
26. ２６．ａ．レーザ光線を生成する光手段と、ｂ．レーダ信号及び光手段に接続さ れ、光手段により生成されたレーザ光線をレーダ信号に従って変調する変調手段 と、 ｃ．両端があり、一端部が変調レーザ光線に接続され、直径がレーザ光線の周波 数と一致し、シングルモード型でコイル状に巻いてあり、コイルのどの部分の半 径も１インチ未満の弧ではない光ファイバーケーブルと、ｄ．光ファイバーケー ブルの他端部に接続され、変調レーザ光線から遅延レーダ信号を抽出する復調手 段と、を具備するレーダテストセット。