JPH0328785A - 信号処理装置 - 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】 「ｉｒ業Ｉの利川分甲ｆ〕 この発明は，直線状周波数変調方式を用いたパルス厘縮
レーダの，信号処理装置に関するものである。

〔従来の技術〕

直線状周波数変調方式を用いたパルス圧縮レグの原Ｐ１
１については，　「レーダ技術１．；ｈ子通イ，，学会
編署，昭和５９年１月発Ｆｌｌ．　　ｐ　ｐ．　２８９
−２９３（以ド文献甲と略称する）に詳しく述へられて
いる。第３図は，文献甲から引用したものであり以Ｆ簡
単に原理を述へる，１送信パルスに，第３図（　ａ　）
のような周波数変調を施し，第３図（ｂ）に不すような
直線状に周波数変調されたパルスにして送信する。ここ
で，Ｔはパルス継続時間であり周波数はｆ。からｆ。＋
△ｆまで変化させている。簡中のため，振幅は規格化し
ている。そこでターゲットから反射された受信パルスを
，第３［’＝Ｚｌ（ｃ）のように，低周波では長い遅延
時間を，逆に高周波では短い遅延時間を有し，その遅延
時間が周波数に対して直線状に減少する信号処理同路に
通ずと第３図（ｄ）に示すような，時間輔トで１１縮さ
れたパルスか得られる。このＬＦ縮パルスのメインロブ
の幅は．１／△ｆである。またメインローブの振（１） （２） 幅は，ｆＴ△ｆである。ここでメインローブの幅１／△
ｆか，ターゲットの距離分解能に相当する。このような
信号処理回路には，弾性表面波を利用した素子かよく用
いられている。第４図は，この種の弾性表面波素子の一
例であり．　　ｒ　Ｒ　ａｄａｒＴ　ｅｃｈｎｏ１ｏｇ
ｙＪ　，　　Ｅ　Ｌ　Ｔ　　Ｂｒｏｏｋｎｅｒ編著，　
　Ａ　ｒｔｅｃｈ社出版，１９７７年発刊．　ｐｐ．１
．７１−］７４　（以下文献乙と略称する）から引用し
たものである。弾性表面波素子（１）は，圧電体基板（
２）−．Ｉ＝に，電気信号を弾性表面波に変換する入力
側すだれ状電極（３）と，弾性表面波を再び電気信号に
変換する出カ側すだれ状電極（４）とを設けてなってい
る。（５）は電気信号用リード線である。そこでレーダ
の受信電気パルスを，入力側すだれ状電極（３）に印加
する。励振された弾性表面波パルスは，受信電気パルス
と同し波形を保って出力側すだれ状電極（４）に向って
，圧電体基板（２）の材料によって決まる，一定の速度
で伝ばんする。ところで出力側すだれ状電極（４）は，
電極指の配列ピッチが徐々に直線的に変えてある。この
配列ピッチが狭いところでは高い周波数の弾性表面波か
効率よく電気信号に変換される。つまり配列ピッチか最
も狭いところでは，周波数ｆ。＋△ｆの弾性表面波か効
率よく電気信号に変換される。逆に．配列ピッチか広い
ところでは，低い周波数の弾性表面波が効率よく電気信
号に変換される。即ち配列ピッチが最も広いところでは
，周波数ｆ。の弾性表面波が効率よく電気信号に変換さ
れる。第４図に示す如く，配列ピッチが狭い方か入力側
すだれ状電極（３）に近い距離に配され，配列ピッチか
広い方が遠い距離に配されているので，第３図（Ｃ）に
示したような所要の周波数対遅延時間特性が得られる。

入力側すだれ状電極（３）から，出力側すだれ状電極（
４）までの最短，最長距離をそれぞれＲｌｌ，Ｌｌとし
，弾性表面波の伝ばん速度をＶとするとＣＤ　＋＋　　
１１　ｕ）　／　Ｖが受信電気パルス（あるいは送信パ
ルス）の継続時間Ｔに等しくなるようにしてある。

ところで，レーダの探知距離を長くするには送信パルス
の継続時間Ｔを長くする必要かある。

ここで継続時間Ｔの長いパルスを，弾性表面波素（３） （４） 子（１）を用いて圧縮することを考えてみる。一例とし
て，Ｔ＝３００ｕＳとする。圧電体基板（２）として例
えば水晶を用いると，弾性表面波の伝ばん速度Ｖは，約
３０００ｍ／秒である。したがって，Ｉｎ　　Ｌ＋＝ｖ
Ｔ＝９００ｍｍと極めて長くなる。ところが１　このよ
うな大きな基板は製作困難である。

現状技術では，直径２インチ（約５０ｍｍ）がせいぜい
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

すなわち，従来の弾性表面波素子（１）を用いてパルス
圧縮を行う信号処理装置では，継続時間Ｔの長いパルス
には対処できないという問題点があった。

この発明は，上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので，従来と同様の弾性表面波素子（１）を用い
て，距離分解能を決める圧縮パルスのメインローブ幅１
／△ｆは，従来と同一の幅に保ったまま，継続時間Ｔの
長いパルスを圧縮できる信号処理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〕

この発明に係る信号処理製置は，周波数かｆ。からｆ。

十△ｆまで直線状に変化する，継続時間Ｔの受信パルス
を，次の通り周波数変換する。すなわち，Ｎを整数とし
て，周波数がＮｆｏからＮｆ．＋Ｎ△ｆまで直線状に変
化する，継続時間Ｔのパルスに変換する。これは，後述
するように，最終的に得られる圧縮パルスのメインロー
プの幅を，従来と同様に１／△ｆとするためである。さ
て１を．０−Ｎ１の整数とする。そこで周波数がＮｆ．
＋ｉ△ｆから，ＮｆＯ＋（　ｉ＋１）△ｆまで変化する
区間は，Ｔ／Ｎの継続時間となる。ところで，継続時間
がＴ／Ｎと短くなったので，従来と同様の弾性表面波素
子（１）を用いて，周波数がＮｆｏ＋ｉ△ｆから，Ｎｆ
ｏ＋（ｉ＋１）△ｆまで変化するパルスを圧縮すること
ができる。周波数は．Ｔ／Ｎの継続時間内で△ｆ変化し
ているから，第３図からわかるように，圧縮パルスのメ
インローブの幅は，従来と同様に１／△ｆとなる。そこ
でｌがＯ−Ｎ−１の各々についてこの圧縮処理を行い，
得られた各圧縮パルスを最終的に合或する。各々の圧縮
パルスのメインロ（５） （６） ブの幅は，１／ΔＦなので，最終的に得られるパルスの
メインローブの幅も，４／Δｒとなる。

１作用〕 この発明におりる信号処理製置は，継続時間］゛を１−
　／　Ｎの短い区間に分け５各々の短い区間ごとにパル
スをｌＦ［縮処理し，このようにして得られた｝１一縮
パルスを合成するように構成したので，従来と同様の弾
性表面波素１’（１．）を用いて実現することかできる
。

〔発明の実施例〕

以下，この発明の一実施例を図を用いて説明する４，第
１図は，この発明の原理を説明するための図である。上
述のＮか２の場合を例にとり説明する。従来と同様に，
送信パルスに第１図（ａ）に示すような周波数変調を施
し，第１図（ｂ）に示すよ・）に，周波数かｆ。からｆ
。十△ｆまで直線状に変化する，継続時間′Ｖのパルス
にして送信する。但しパルス継続時間′Ｆは，従来に比
へて長い。一方ターゲツｌ・から反則された受信パルス
を周波数変換し，第１図（ｃ）に示す周波数変調か施さ
れた，第１図（ｄ）に示すパルスを得る，，すなわち，
継続時間Ｔの間に．周波数は２ｆｏから２ｆＧ＋２ΔＦ
まで直線状に変化するように変調する。第１図（ｄ）の
パルスをＨ［縮するには，第１図（ｅ）に示すように周
波数か２ｆｏでは遅延時間かＴ，周波数か２Ｆ。１−２
△ｆでは遅延時間が零で１かつその間の周波数では．周
波数の変化に対して，遅延時間か直線状に変化する同路
か必要である。この発明においては第１図（ｅ）に示す
周波数対遅延時間特性を，第１図（ｆ）　．　（ｇ）　
．　（ｈ）に示す，周波数対遅延時間特性の組合せによ
り実現する。第１図（ｆ）に示す特性では，周波数か２
ｆｏから２ｆｏ−＋−△ｆの間で，遅延時間がＴ／２と
一定である。第１図（ｇ）に示す特性では，周波数か２
ｆｏから２ｆｏ十ΔＦまで変化する間に，遅延時間は′
「／２から零まで直線状に変化する３，第１−図（ｌ］
）の特＋ｉでは，周波数か２　ｆｏＦ−Δ「から２ｆｏ
→２△ｆまで変化する間に，遅延時間は１゛／２から零
まで直線状に変化する３，そこで第１図（ｆ）　，（ｇ
）　．　（ｈ）に示す３つの特性を加算ずれば（７） （８） 第１図（’．ｅ　）に示した特性か得られることは図か
ら容易にわかるであろう。

さて第１図（ｆ）　，　（ｇ）　．　（ｈ）では，遅延
時間の周波数特性のみを承しているか，通過電力の周波
数特性は，第ｔ図（ｆ）　．　（．ｇ）では，周波数２
ｆｏから２ｆｏ＋△ｆまでの間のみ，通過電力レベルが
大きく，その他の周波数では，通常電カレヘルが小さく
なるように設定しておく３、第１図（ｈ）では，周波数
２ｆｏ十△ｆから２ｆｏ→−２△ｆまでの間のみ，通過
電力レベルか大きく，その他の周波数では，通過電力レ
ヘルか小さくなるように設定しておく。

さて，第１図（ｄ）に示したパルスを，第１図（ｆ）に
示す特性を白する回路に通し，その後，第１図軸）に示
す特性をＩＪずる同路に通ず。これらの目路は，パルス
継続時間１゛の，最初のＴ／２の区間にのみ強く応答す
る。なぜなら，最初のｉ’　／　２の区間では，周波数
か２ｆｏから２ｆｏ＋ΔＦまで変化しており，上述した
ように，この周波数帯では通過電力レヘルか大きく，後
半のＴ／２の区間では周波数か２ｆＯ｝−△ｆから２ｆ
ｏ＋２△ｆまで変化しているので，この周波数帯では，
通過電力レベルか小さいからである３， そこで第１図（ｆ）に示す特性をぞ］ずる同路を通した
後では．最初のｉ”　／　２の区間のパルスを，今体と
してＴ／２遅らせたのみのパルスか得られる，，その後
第１図（ｇ）に示す特性を（−ｉする目路を通した後で
は，第１図（１）に示す圧縮パルスか得られる。ここで
圧縮パルスのメインローブの袖は，１／△ｆである。な
ぜなら，最初のｉ”　／　２の区間では周波数か２ｆｏ
から２ｆＯ−１△ｆまでと△ｆだけ変化しているからで
ある。

方，第１図（ｄ）に示したパルスを別途１第１図（ｌ〕
）に示した特性をｆＪする回路に通ず。この同路は，パ
ルス継続時間′ｒの後半の．Ｔ／２の区間にのみ強く比
、答する。なぜなら，後）１′．の゛ｒ／２の区間では
，周波数が２ｆｏ＋△ｆから２ｆＧ＋２△ｆまで変化し
ているので，この周波数｛；｝では通過電力１ノベルが
大きく，前半のＴ／２の区間では，周波数か２ｆｏから
２ｆｏ＋△ｆまで変化しているので，この周波数帯では
，通過電力レヘルが小さいからであ（９） （１０） る。第１図（ｈ’）に示した特性を有する回路を通した
後では，第１図（Ｊ）に示す圧縮パルスが得られる。こ
こで圧縮パルスのメインローブの幅は，１／△ｆである
。なぜなら，後半のＴ／２の区間では，周波数が２ｆｏ
＋△ｆから２ｔ’ｏ＋２△ｆまで，△ｆだけ変化してい
るからである。

そこで第１図（Ｄ　．　（ｊ）に示した圧縮パルスを包
結線検波し１　これらを加算すれば，第１図（ｋ）に示
すように，従来と同様に，１／△ｆのメインローブ幅を
有する圧縮パルスを得ることができる。

この処理方式では，第１図（ｆ）　，　（ｇ）　，　（
ｈ）に示すように，最大遅延時間がＴではな＜，Ｔ／２
の回路を用いることですむ。したがって，処理回路を従
来と同様の弾性表面波素子（１）を用いて構成すること
ができる。

第２図は，第１図に示した信号処理過程を，具体的に弾
性表面波素子（１）を用いて構威した場合の構成例であ
る。ターゲットからの受信パルスを，周波数変換器（６
）に通せば，第１図（ｄ）に示したパルスが得られる。

この信号を２分技し，一方を第１図（ｆ）に示した特性
を有する弾性表面波素子（１ａ）に通し．さらに，第１
図（ｇ）に示した特性を有する弾性表面波素子（１ｂ）
に通せば，第１図（１）に示した圧縮パルスが得られる
。他方，先に２分技したパルスの一方を，第１図（ｈ）
に示した特性を有する弾性表面波素子（１ｃ）に通せば
，第１図（Ｄに示した圧縮パルスか得られる。このよう
にして得られた２つの圧縮パルスを，それぞれ検波器（
７）に通して包結線検波し，その後．合成器（８）にて
合成すれば，第１図（ｋ）に示した所望の圧縮パルスを
得ることができる。

なお，以上はＮ＝２の場合を一実施例として示したが，
この発明はこれに限らず，Ｎ−３以」二の場合について
も．同様に拡張し適用することができる。なお，Ｎ−３
以上の場合について，第１図に示した信号処珂１過稈，
および第２図に示したＩｍｌ路構成を拡張することは容
易である。また，周波数か時間に対して，直線状に変化
するパルスを用いる場合について述べたが，周波数か時
間に対して，非直線状に変化するパルスを用いる場合に
つ（ｌ１） （１２） いて，この発明を適用してもかまわない。

〔発明の効果〕

以上のように，この発明によれば，周波数がｆ。

からｆ。十△ｆまで直線状に変化する継続時間Ｔの受信
パルスを，周波数変換により．周波数がＮｆｏからＮｆ
Ｏ＋Ｎ△ｆまで直線状に変化する継続時間Ｔのパルスを
得た後，周波数がＮｆｏからＮｆｏ十△ｆ，　　Ｎｆ．
＋△ｆからＮｆｏ＋２△ｆ．−＝．Ｎｆｏ＋　（Ｎ−１
）△ｆからＮｆ．＋Ｎ△ｆまで変化するそれぞれの区間
のパルスを，これらに対応した周波数帯で動作する弾性
表面波素子を用いて圧縮し，このようにして得られたＮ
個の圧縮パルスを合成するように構成したので，従来に
比べ．最大遅延時間がＴ／Ｎの弾性表面波素子を用いて
処理装置を実現できる利点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は，この発明の一実施例の原理を示す説明図，第
２図は，第１図の原理にもとすいた信号処理装置の一実
施例を示す構成図，第３図は従来のこの種の信号処理装
置の原理を示す説明図，第４図は，弾性表而波素子の構
威の一例を示すパターン図である。 図中（１）は弾性表面波素子．（２）は圧電体基板（３
）は入力側すだれ状電柱，（４）は出力側すだれ状電柱
，（５）はリード線，（６）は周波数変換蒸（７）は検
波器，（８）は合成器である。 なお，図中，同一あるいは相当部分には，同符号を付し
て示してある。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 直線状周波数変調されたパルスを弾性表面波素子を用い
   て圧縮する信号処理装置において、周波数がｆ＿０から
   ｆ＿０＋△ｆまで直線状に変化する継続時間Ｔのパルス
   を、Ｎを整数として、周波数がＮｆ＿０からＮｆ＿０＋
   Ｎ△ｆまで直線状に変化する継続時間Ｔのパルスに周波
   数変換し、ｉを０からＮ−１までの整数として、周波数
   がＮｆ＿０＋ｉ△ｆからＮｆ＿０＋（ｉ＋１）△ｆまで
   直線状に変化する区間を、各ｉに対して各々弾性表面波
   素子を用いて圧縮し、このようにして得られた各ｉに対
   する圧縮パルスを合成するように構成したことを特徴と
   する信号処理装置。