JPH03285191A - 航空機搭載用レーダ装置 - 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〕 この発明は、航空機が低空飛行する際、障害物の断面情
報の検出時間を短縮する航空機搭載用レーダ装置に関す
るものである。

〔従来の技術〕

第５図は従来の航空機搭載用レーダ装置の構成を示す図
であり１図中、（１）は送信機９（２）は送受切換！、
　（３）モノパルスアンテナ、（４）はモノパルスアン
テナ（３）から出力される和信号Σ。及び差信号Δ。に
それぞれ接続された受信機、（５）は信号処理器、（６
）は表示器、（７）はモノパルスアンテナ（３）を駆動
するアンテナ駆動器である。

第６図は従来の航空機搭載用レーダ装置の構成品である
信号処理器（５）の構成を示す図であり１図中、（８）
はバッファ回路、（９）は信号検出器、（１０）は割算
器、　（１１）は距離算出器、　（１２）は地形断面探
知機である。

次に動作について説明する。送信機（１）では一定のパ
ルス繰り返し周期を持った送信パルス信号が発生され、
送受切換器（２）を介して、モノパルスアンテナ（３）
から外部空間に放射される。そして障害物からの反射信
号はモノパルスアンテナ（３）で受信され、和信号Ｚ。

及び差信号Δ。に変換される。さらに受信機（４）はモ
ノパルスアンテナ（３）で変換された和信号Σ。及び差
信号Δ。をそれぞれビデオ信号に変換する。

次いで信号処理器（５）中のバッファ回路（８）はビデ
オ信号に変換された和信号Σ及び差信号Δをレンジビン
毎に格納して、和信号Σを信号検出器（９）に出力し、
和信号Σ及び差信号Δを割算器（１０）に出力する。信
号検出器（９）は入力された和信号ΣからＣＦ　Ａ　Ｒ
（Ｃｏｎｓｔａｎｔ　Ｆａｌｓｅ　Ａｌａｒｍ　Ｒａｔ
ｅ）回路等により信号を検出し７後段の距離算出器（１
１）で処理すべきレンジビンの範囲を判別し、そのレン
ジビン番号を距離算出器（１１）に出力する。一方割算
器（１０）は入力した和信号Σ及び差信号Δから和信号
２に対する差信号Δの比（以下「Δ／Σ信号」と呼ぶ）
を算出し、距離算出器（１１）に出力する。距離算出器
（１１）は信号検出器（９）から出力されたレンジビン
の範囲内で２割算器（１０）から出力されたΔ／Σ信号
の極性が反転するレンジビンを検出する。Δ／Σの極性
が反転するレンジビン番号が１番目の時、スラントレン
ジＲ５は以下の式で算出することができ、地形断面探知
器（１２）に出力される。

Ｒ３−１・ΔＲ・・・・・（１） ここで、ΔＲ＝レンジビン幅 次いで地形断面探知器（１２）の説明を第７図を用いて
説明する。第７図は地形断面探知器（１２）の処理概念
図であり１図中、　（１３）は航空機、　（１，４）は
障害物、イはアンテナ中心軸である。この図は高度Ｈｏ
の航空機（１３）に搭載された航空機搭載用レーダ装置
から前方の障害物（１４）の自機飛行方向の断面情報を
検出しているところを示している。また図中のΣはモノ
パルスアンテナ（３）の和のパターンを示し、Δ（＋）
及びΔ（−）は差パターンであり０内の＋は和パターン
と同相、−は和のパターンと逆相であることを示す。

指向方向０．のアンテナビームの中心軸と障害物の交点
を点Ｐ１とすると、距離算出器（１１）の処理によって
、△／Σ信号の極性が負から正に反転するレンジビンを
検出し、スラントレンジＲ，ｌを式（１）を用いて求め
る。そして点Ｐ１の水平距離Ｒと高度Ｈ１を以下に示す
式によって算出する。

Ｒ，＝Ｒ，，・ＣＯ２Ｏ３・・・・・（２）Ｈ、＝　Ｈ
８−Δ■１ ＝　　Ｈｏ−Ｒ５，−５丁ＮＯ，・−−−−（３）そし
て指向方向θ、。、のアンテナビームの中心軸と障害物
との交点を点Ｐ１．１とすると点Ｐ１とＰ、４との間の
傾きＴ１は（２）式及び（３）式より以下に示す式で算
出する。

Ｒ−Ｒ ＲＩ　ｌ・ＳＩＮθＩＲＩＩやビ５ＩＮｅ、。。

Ｒ２，・ｃｏｓｏ、。−Ｒ１・ｃｏｓｏ次いでアンテナ
駆動器（７）によって第２図に示すようにアンテナビー
ムを自機飛行方向の垂直面に沿ってビーム走査を行い、
それぞれの高低角方向で同一の処理を行うことにより、
水平距離Ｒに対する障害物の傾きＴを算出する。この障
害物の傾きＴを輝度情報に変換し１表示器（６）に出力
して水平距離Ｒに対する障害物の傾きＴを表示させるこ
とにより、地形等の障害物の断面情報を認識することか
できる。

〔発明か解決しようとする課題〕

従来の航空機搭載用レーダ装置は以上のように構成され
ているので、前方の障害物の断面情報を検出する際、所
望の領域内を一本のアンテナビームで走査し、障害物か
らの反射信号を取得しているので、障害物の断面情報を
検出する時間が長くなるという課題かあった。

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受信信号をフー
リエ変換することにより同時に多数の受信ビームを形成
させ、各受信ビーム毎に障害物の断面情報を検出するこ
とにより、障害物の断面情報の検出時間を短縮できる航
空機搭載用レーダ装置を得ることを目的とする。

また、この発明の別の発明は、上記目的に加えて、送信
パルス信号を複数のサブパルスに分割し送信ビーム指向
方向にそれらのサブパルスをそれぞれ対応させて狭ビー
ムでビーム走査することによって、信号対雑音比を改善
させることができる航空機搭載用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〕

この発明に係わる航空機搭載用レーダ装置は所望の覆域
内にファンビームで送信パルス信号を送信することがで
きる送信装置を設け、方位角が同一で高低角が連続的に
異なる複数の受信ビームを同時に複数本形成できるビー
ム形成回路を設け。

上記複数の受信ビームのうち隣接する２本の一対の受信
ビームで受信した信号の和と差を算出するモノパルス演
算回路を設けたものである。

また、この発明の別の発明に係わる航空機搭載用レーダ
装置は、上記送信装置の代わりに、任意の方向に指向す
る送信ビームを形成するために送信パルス信号の位相を
制御する移相器と、この移相器の出力信号を増幅する増
幅器と、送信パルス信号を複数のサブパルスに分割して
各移相器に供給する送信パルス変調回路と、上記各サブ
パルスを放射する方位方向を制御するビーム制御回路と
。

これら各サブパルスの放射方向に送信ビームを形成する
ために必要な移相量を算出する移相量算出回路を設けた
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
した障害物からの反射信号をビーム形成回路でフーリエ
変換することにより、同時に児なる方向を指向する複数
の受信ビームを形成し、受信ビーム毎に受信信号を処理
することによって障害物の断面情報を検出する時間を短
縮できる。

また、この発明の別の発明においては、上記作用に加え
て、送信機で発生した送信パルス信号を複数のサブパル
スに分割し、複数の素子アンテナに対応して設けられた
増幅器及び移相器を用いて空間合成した狭ビームを方位
方向に走査しながら送信パルス信号のパルス幅内に、上
記複数のサブパルスを順次高低角の異なる方向に放射す
ることによって、有効放射電力を増大させ、信号対雑音
電力比を改善することができる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。なお
、従来技術と同一の構成要素については同一番号を付し
て、その説明を省略する。

第１図はこの発明の一実施例の構成を示す図で図中、　
（１５）は送信アンテナ、　（１，６）は送信アンテナ
（１５）及び送信機（１）とから構成される装置（ｌ７
）は素子アンテナ．　（１．８）は複数の素子アンテナ
（１７）から構成されるアレイアンテナ．　　（１９）
はビーム形成回路．　（２０）はモノパルス演算回路で
ある。

次に動作を第１図及び第２図を用いて説明する。

第２図はこの発明の航空機搭載用レーダ装置の受信ビー
ムの形成方法を示す図であり．図中．　（２１）はこの
発明の航空機搭載用レーダ装置．　（２１）は所望の覆
域．Ｂ，（ここでＪは自然数である。）は谷々の受信ビ
ームである。送信機（１）で発生した送信パルス信号は
．送信アンテナ（１５）を介して，第２図に示すような
所望の覆域（２２）をカバーするようなファンビームに
よって送信される。

次いで複数の素子アンテナ（１７）で構成されているア
レイアンテナ（１８）は障害物からの反射信号を受信し
、各素子アンテナ（１７）に接続された受信機（４）に
それぞれ出力する。各々の受信機（４）は入力した受信
信号をビデオ信号に変換して、複数のビーム形成回路（
１９）に出力する。ビーム形成回路（１９）は入力した
ビデオ信号をフーリエ変換することにより一対の受信ビ
ームＢ１を同時に形成する。

このビーム形成回路（１９）は複数個設けられたおり。

第２図に示すように方位角は同一で高低角が連続的に異
なった受信ビームＢ１を形成する。なお。

隣接する受信ビームＢ１とＢ１＋１のビーム中心の間隔
は、後段のモノパルス演算回路（２０）でモノパルス演
算を行うため、当該分野の技術者には周知の通り、ビー
ム幅をθｂとすると０．３・θｂ程度である。

そしてモノパルス演算回路（２０）は一対の受信ビーム
Ｂ１及びＢ、や、で得られた受信信号を入力しそれらの
受信信号を加算して、和信号Σを算出する。さらにそれ
らの受信信号を加算して、和信号Δを算出する。このよ
うにして、複数の七ツノくルス演算回路（２０）はそれ
ぞれの高低角方向の和信号Σ及び差信号Δを算出し、信
号処理器（５）に出力する。

次いで信号処理器（５）は同時に入力された高低角方向
毎の和信号Σ及び差信号Δをバッファ回路（８）に格納
し、高低角方向毎に従来の航空機搭載用レーダ装置と同
一の処理を行うことによって。

地形等の障害物の断面情報が得られる。

次いでこの発明の別の発明の一実施例を図について説明
する。第３図はこの発明の別の発明の航空機搭載用レー
ダ装置の構成を示す図である。図において（２）　、　
（４）　、　（１７）〜（２０）及び（５）〜（６）ま
では上記この発明の航空機搭載用レーダ装置の構成と全
く同一であり、　（２４）は送受信モジュール。

（２５）は増幅器、　（２６）は移相器であり１送受信
モジユール（２４）は受信機（４）、送受切換器（２）
、増幅器（２５）および移相器（２６）から構成されて
いる。（１）は送信機、　（２７）は全ての移相器（２
６）に接続されている送信パルス変調回路、　（２８）
はビーム制御回路（２９）は全ての移相器（２６）に接
続されている移相量算出回路である。

次に動作について第３図及び第４図を用いて説明する。

第４図（ａ）はこの発明の別の発明の航空機搭載用し〜
ダ装置の送信ビームの走査方法及び受信ビームの形成方
法を示す図であり、第４図（ｂ）はこの発明の別の発明
の航空機搭載用レーダ装置の送信タイミングを示す図で
ある。図中、　（３０）はこの発明の別の発明の航空機
搭載用レーダ装置Ｂ、（ここでｊは自然数である。）は
各々の受信ビームであり、上記この発明の航空機搭載用
レーダ装置で形成される各々の受信ビームと同一である
。

またＢ　ｌ＋ｌ＋ｌは送信ビーム、θ１は送信ビームＢ
、ｌの指向方向の高低角であり、送信ビームＢ。１の形
状は、受信ビームＢ１とＢ、。１を合成したものと同一
である。

送信機（１）で発生した送信パルス信号は送信パルス変
調回路（２７）に入力される。送信パルス変調回路（２
７）では送信パルス信号を第４図（ｂ）に示すような送
信タイミングで複数のサブパルスに分割し、さらに分配
して複数の移相器（２６）に入力される。また、ビーム
制御回路（２８）は各サブパルスを放射する方位方向θ
、を指示し１位相量算出回路（２９）はこれら各サブパ
ルスの放射方向θ、に送信ビームを形成するために必要
な各移相器（２６）の移相量φ１〜φ、を算出し、移相
器（２６）に出力する。このようにして、移相器（２６
）に入力した各々のサブパルスはビーム制御回路（２８
）で制御されたビーム指向方向に。増幅器（２５）、送
受切換器（２）を介してアレイアンテナ（１８）から放
射される。

以−１−のように、送信ビームＢ１．１＋（は送信パル
ス信号のパルス幅内でＢ１．２．　　Ｂ２．３・・・・
・・と順次ビーム走査を行いながら、各々のサブパルス
を所望の覆域内（２２）に放射する。

次いでアレイアンテナ（１８）は障害物からの反射信号
を受信し、送受切換器（２）を介して、受信機（４）に
出力する。各々の受信機（４）は入力した受信信号をビ
デオ信号に変換して、複数のビーム形成回路（１９）に
出力する。複数のビーム形成回路（１９）は入力したビ
デオ信号をフーリエ変換することにより各サブパルスを
放射した高低角方向θ１毎に隣接する受信ビームＢ１及
びＢ１＋１を同時に複数個形成する。そしてモノパルス
演算回路（２０）及び信号処理器（５）は上記この発明
の航空機搭載用レーダ装置と同一の処理を行って、地形
等の障害物の断面情報を検出する。

〔発明の効果〕

以上のようにこの発明によれば、各素子アンテナに各々
受信機を接続し、同時に多数の受信ビームが得られるよ
うにビーム形成回路を設けたので。

同時に障害物からの受信信号を得ることができ。

障害物の断面情報を検出する処理時間を短縮することが
できる。

またこの発明の別の発明によれば、上記効果に加えて９
送信パルス信号を複数のサブパルスに分割し、送信パル
ス信号のパルス幅内に各サブパルスを狭ビームで順次高
低角の異なる方向に放射することによって１有効放射電
力を増大させ、信号対雑音電力比の改善が図れる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による航空機搭載用レーダ
装置の構成図、第２図はこの発明の航空機搭載用レーダ
装置の受信ビームの形成方法を示す図、第３図はこの発
明の別の発明の一実施例による航空機搭載用レーダ装置
の構成図、第４図（ａ）はこの発明の別の発明の航空機
搭載用レーダ装置の送信ビームの走査方法及び受信ビー
ム形成方法を示す図、第４図（ｂ）はこの発明の別の発
明の航空機搭載用レーダ装置の送信タイミングを示す図
第５図は従来の航空機搭載用レーダ装置の構成図。 第６図は従来の航空機搭載用レーダ装置の構成品である
信号処理器の構成図、第７図は障害物の断面情報を検出
する処理概念図である。 図中（１）は送信機、（２）は送受切換器１（３）はモ
ノパルスアンテナ、（４）は受信機、（５）は信号処理
器、（６）は表示器、（７）はアンテナ駆動器（８）は
バッファ回路、（９）は信号検出器、　（１０）は割算
器、　（１１）は距離算出器、　（１２）は地形断面探
知器、　（１３）は航空機、　（１４）は障害物、　（
１５）は送信アンテナ、　（１６）は送信装置、　（１
７）は素子アンテナ。 （１８）はアレイアンテナ、　　（１９）はビーム形成
回路（２０）はモノパルス演算回路、　（２１）はこの
発明の航空機搭載用レーダ装置、　（２２）は所望の覆
域、　（２４）は送受信モジュール、　（２５）は増幅
器、　（２６）は移相器、　（２７）は送信パルス変調
回路、　（２８）はビーム制御回路、　（２９）は移相
量算出回路、　（３０）はこの発明の別の発明の航空機
搭載用レーダ装置である。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）アレイアンテナの各素子アンテナに対応して設け
   られた各受信機の出力信号より複数の受信ビームを形成
   して前方の障害物を検出する航空機搭載用レーダ装置に
   おいて、所望の覆域内に送信パルス信号を放射する送信
   装置と、上記各受信機の出力信号より方位角が同一で高
   低角が連続的に異なる複数の受信ビームを形成する複数
   のビーム形成回路と、上記複数の受信ビームのうち互い
   に隣接する２本の受信ビームで受信した信号の和と差を
   算出する複数のモノパルス演算回路と、これらのモノパ
   ルス演算回路の出力信号より上記障害物の断面情報を抽
   出する信号処理器とを具備した航空機搭載用レーダ装置
   。
2. （２）アレイアンテナの各素子アンテナに対応して設け
   られた各受信機の出力信号より複数の受信ビームを形成
   して前方の障害物を検出する航空機搭載レーダ装置にお
   いて、上記各素子アンテナに対応して設けられ任意の方
   向を指向する送信ビームを形成するために送信パルス信
   号の位相を制御する移相器と、この移相器の出力信号を
   増幅する増幅器と、上記送信パルス信号を複数のサブパ
   ルスに分割して上記各移相器に供給する送信パルス変調
   回路と、上記各サブパルスを放射する高低角を制御する
   ビーム制御回路と、これら各サブパルスの放射方向に送
   信ビームを形成するために必要な上記各移相器の位相量
   を算出する移相量算出回路と、上記障害物からの反射信
   号をアレイアンテナ及び上記各受信機を介して受信し各
   サブパルスを放射した各々の方向に受信ビームを形成す
   る複数のビーム形成回路と、互いに隣接する２本の受信
   ビームで受信した信号の和と差を算出する各モノパルス
   演算回路と、この各モノパルス演算回路の出力信号より
   上記障害物の断面情報を抽出する信号処理器とを具備し
   た航空機搭載用レーダ装置。