JPH035909Y2

JPH035909Y2 -

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Publication number: JPH035909Y2
Application number: JP1981110548U
Authority: JP
Priority date: 1981-07-24
Filing date: 1981-07-24
Publication date: 1991-02-14
Also published as: JPS5816571U

Description

【考案の詳細な説明】本考案は、レーダ受信装置、特に高周波パルス
信号を用いて空間を捜索するパルスレーダ装置の
受信装置に関し、特にレーダ受信信号のうち目標
信号以外の不必要な信号を押圧し、目標の検出を
高めるのに有用なレーダ受信装置に関する。

通常、この種のパルスレーダ装置は第１図に示
すような構成を有し、送信装置３から発生された
パルス送信信号を送受切替器２と空中線装置１と
を介して捜索空間に放射される。種々の物体から
の反射信号は、空中線装置１によつて受信され、
送受切替器２を通して、受信装置４により、受信
及び検波されたビデオ信号に変換される。しかる
後このビデオ信号が表示装置５及び目標検出装置
６に入力される。表示装置５では、受信装置４よ
り入力されたビデオ信号をPPI指示器に表示レー
ダ管制管の視認により目標検出が行なわれる。一
方、目標検出装置６では、入力されたビデオ信号
にある基準レベル（スレシホールド）を与え、ス
レシホールドより大きな信号を目標信号として自
動検出し目標情報として出力する。レーダデータ
処理装置７は、目標検出装置６から出力された自
動検出目標の情報を表示装置５においてシンボ
ル、文字、数字で表わすことができるように処理
する。

ところでレーダ受信信号の中には、遠距離に存
在する反射面積の小さな目標体からの反射信号の
ように受信信号強度が微小で受信機雑音レベルに
近い受信目標信号が存在する。このような受信機
雑音レベルに近いレベルの目標信号の検出性能の
劣化を極力小さくするため、受信装置４では直線
検波（または２乗検波）を行なつて出力ビデオ信
号を得る方法が一般に使用されている。直線検波
の特性例を第２図に示す。第２図において、受信
機雑音レベルＮに近い目標信号Ｔが入力された場
合がP₁点で、その出力がP′₁点である。０点から
DR点までをダイナミツクレンジ（入力信号を、
歪みや飽和なく伝達できる範囲）と呼び、検波器
のハードウエア実現上の制限及びPPI指示器の表
示のダイナミツクレーンジの制限により、あまり
広くとることはできない。（普通10〜20dBのダイ
ナミツクレンジで実用されている。）しかしながら、レーダの受信信号には、目標体
（航空機，船舶等）からの反射信号以外に、クラ
ツタ信号（山，大地，海面，雨雲等からの不要反
射信号）が存在する。しかも、クラツタ信号の受
信レベルは非常に大きくダイナミツクレンジを越
えることが多く、容易に飽和してしまう。そのた
め、クラツタの存在する所の目標体がある場合、
すなわちクラツタ信号に目標信号が重畳している
場合、目標検出は、PPI表示器における目視検出
においても、目標検出装置におけるスレシホール
ド自動検出においても不可能となる。このようす
を第２図のP₂点（入力）、P′₂点（出力）に示す。
Ｃはクラツタ信号、Ｔは目標信号である。

すなわち、直線検波受信装置の欠点は、ダイナ
ミツクレンジが小さく、クラツタによつて目標検
出性能が著しく劣化することである。この欠点を
改善する方法として対数CFAR（Constant False
Alarm Rate）受信装置が提案され実用されてい
る。

対数CFAR受信装置の構成例を第３図に示す。

対数検波増幅器８はダイナミツクレンジを広げ
るために、入力信号を対数検波圧縮する。対数圧
縮された信号は、平均値検出器９及び信号遅延器
１０に入力される。平均値検出器９は信号の平均
値分（あるいは直流分）を検出する。信号遅延器
１０は、平均値検出器９で生ずる時間遅れを、対
数検波増幅器８の出力に与えるものである。減算
器１１は、信号遅延器１０から平均値検出器９の
出力を減算する。このような回路動作により、入
力信号から、その信号の持つ平均値分（あるいは
直流分）が取り除かれることになり、クラツタ信
号は雑音レベルまで抑圧される。減算器１１の出
力は、逆対数増幅器１２により直線系の信号に戻
され対数CFAR受話装置の出力となる。その特性
例を第４図に示す。第４図ａに対数検波増幅器８
の入力を、ｂに出力を、第４図ｃに減算器１１の
出力を、第４図ｄに逆対数増幅器１２の出力を示
す。対数検波増幅器の特性をｙ＝aln（bx）を表
わせば、減算器１１の出力は、y″＝ｙ−y′とな
る。y′はｙの平均値である。従つて逆対数増幅器
１２の特性は、Ｚ＝Ce×ｐ（dy″）と表わされる。

ここで、ａ，ｂ，ｃ，ｄは回路定数である。従
つて逆対数増幅器１２の出力はＺ＝Ce×ｐ（dy−
dy′）すなわち、Ｚ＝Ｃ｛ｅ×ｐ（−dy′）｝・ｅ×ｐ
（adlnbx）となる。ａ＝１／ａとなるように定数を定めれば、Ｚ＝Cbx／ｅ×ｐ（−dy′）＝Kxと直線
系の特性で表わされる。ｋは定数である。

このようにして、クラツタ信号のように、距離
方位方向に広がつて存在する場合、クラツタ信号
の平均値検出がなされてクラツタ信号は、受機
の雑音レベルまで抑圧されるが、目標信号のよう
に、広がつて存在しない場合は、ほとんど抑圧さ
れることなく出力される。従つて、クラツタ信号
に目標信号が重畳した場合にも、クラツタのみが
抑圧され、逆対数増幅器によつて直線系の信号に
戻つているから、直線検波受信装置と同等に感度
良く、目標検出が可能である。

しかしながら、対数CFAR受信装置の出力ビデ
オ信号は、直線系の信号であるため直線検波受信
装置と同様に、ダイナミツクレンジの制限を受け
る。一方、クラツタのなかには、十分にCFAR化
されないでスパイク状に消え残る信号が存在す
る。この消え残り信号が前記したダイナミツクレ
ンジの制限により、飽和してしまい、目標検出が
できなくなる。このようすを第５図に示す。第５
図ａは逆対数増幅器１２の入力であり、同図ｂ
は、その出力である。第５図ａではＴは目標信
号、Ｒは十分に抑圧されないクラツタ信号であ
り、同図bT′，R′が互々対応する。また破線で示
したレベルＥは、自動検出を行なうための比較用
基準レベル（スレシホールド）であり、このレベ
ル以上のものが目標として検出される。Ｓ，S′点
に見られるように、十分抑圧されないクラツタ信
号によつて、逆対数増幅器の出力が飽和し、正し
い自動目標検出が不可能になる。即ち、対数
CFAR受信装置を用いた場合、レベルの大きいク
ラツタの消え残り信号の出力ビデオ信号が飽和
し、正しい自動目標検出ができなく、誤まつてク
ラツタ消え残り信号を目標として検出していまう
という欠点を有する。

本考案は、このような対数CFAR受信装置にお
いて、逆対数増幅器を用いて直線系の信号に戻す
かわりに、小さなレベルの信号に対しては逆対数
特性、大きなレベルの信号に対しては直線特性を
示す増幅器を用いることにより、上記欠点を改良
し、クラツタ信号を受信機雑音レベルまで抑圧
し、かつ、スレシホールド自動目標検出性能を向
上させるレーダ受信装置を提供するものである。

即ち、本考案によれば、レーダ受信信号に対し
て、対数振幅特性を与える対数増幅器と、この対
数増幅器の出力信号の平均値を出力する平均値検
出器と、この平均値検出器によつて生じる時間遅
れを前記対数増幅器の出力に与える信号遅延器
と、この信号遅延器から前記平均値検出器の出力
を減算する減算器と、この減算器出力信号を入力
とし、設定したレベル以下の入力信号に対しては
逆対数振幅特性を有する信号を、設定したレベル
以上の信号に対しては直線振幅特性を有する信号
を出力する増幅器とを具備してなることを特徴と
するレーダ受信装置が得られる。

次に本考案の実施例について図面を参照して説
明する。第６図に本考案による構成の一例を示
す。対数増幅器１３の出力は、信号遅延器１５お
よび平均値検出器１４に入力され、互々の出力は
減算器１６の入力となる。減算器１６の出力は、
増幅器１７へ入力される。増幅器１７へ入力され
た信号は、逆対数増幅器１８及び直線増幅器１９
へ入力され、これらの増幅器の出力が切替え器２
２によつて選択され、レーダ受信装置の出力２３
となる。減算器１６の出力は、レベル比較器２０
へも入力される。レベル比較器２０の入力は、切
替え制御器２２へ入力される。

対数増幅器１３へ入力されたレーダ受信信号
は、容易に飽和しないように、対数圧縮される。
減算器１６は、平均値検出器１４によつて検出さ
れた信号の平均値分を、平均値検出器１４で生じ
た時間遅れを、対数増幅器１３の出力に与える信
号遅延器１５より減じる。レベル比較器２０にお
いて、入力された減算器１６の出力は、出力ビデ
オ信号が容易に飽和しないように選ばれた設定レ
ベルと比較され、設定レベル以下の時は、逆対数
増幅器１８の出力が、設定レベル以上の時は、直
線増幅器１９の出力が、選択されるように、切替
え制御器２１へ制御情報を送り、切替え制御器２
１によつて切替え器２２が制御される。

本考案による特性例を第７図に示す。第７図ａ
は、第６図本考案の構成例における、減算器１６
の出力例、第７図ｂは、出力ビデオ信号２３の例
である。第７図ａにおいて、P₁点はクラツタ信
号がなく、受信機雑音レベルに近い微弱な目標信
号Ｔの例である。この場合、信号強度は第６図構
成例のレベル比較器２０の設定レベル（第７図
TH点）以下であり、増幅器１７の特性は、逆対
数振幅特性となつているので、増幅器１７の出力
第７図bP′₁点は、直線振幅特性となつているので
優れた検出感度を有する。

一方、クラツタ信号に目標信号が重畳している
場合（例えば、第２図P₂点のような場合）には、
従来の対数CFAR受信装置と同様な動作、すなわ
ち、第６図減算器１６において、入力信号より入
力信号の平均値分（平均値検出器１４によつて検
出される）を引くことにより、クラツタ信号のよ
うに距離方位方向が広がつて存在する信号は、受
信機雑音レベル近くまで抑圧される。しかし一部
の十分に抑圧されないクラツタによる、消え残り
信号（第７図ａのＲ）の信号強度は、レベル比較
器２０の設定レベルTH点以上となることが多
い。この場合が、第７図aP₂点である。同図P₃点
は強い目標信号Ｔの例である。この場合、増幅器
１７の特性は直線振幅特性であり、増幅器１７の
出力第７図bP′₂，P′₃点では、対数振幅特性を示
し、容易に飽和することがない。従つて、自動目
標検出スレシホールドレベルＥをクラツタの消え
残り出力信号P′₂点においても、目標信号の出力、
P′₃点においても、正しく制御することができ、
スレシホールド自動目標検出が可能である。

なお前記増幅器１７の構成は１例であり、逆対
数振幅特性と直線振幅特性とを有し、増幅器の入
力信号振幅レベルによつていずれかの振幅特性を
与える増幅器を具備することによつて本考案の効
果を得ることは可能である。

以上詳述したように本考案は、対数検波増幅
器、信号遅延器、平均値検出器、減算器を含み、
さらに減算器出力が設定レベル以下の時には直線
振幅特性の出力信号を設定レベル以上の時には、
逆対数振幅特性の出力信号を出力ビデオ信号とし
て出力する増幅器とから成る構成により、クラツ
タを受信機雑音レベルまで抑圧するCFAR機能を
有して、クラツタに重畳した目標の検出を可能と
し、また、雑音レベルに近い小さなレベルの目標
信号に対しても直線特性により優れた目標検出性
能を有するとともにさらに十分に抑圧されない消
え残りクラツタ信号が発生した場合にも、対数特
性により容易に飽和されず、クラツタ信号を目標
信号と誤まる率を小さく保つたまま、大きなレベ
ルの目標信号のスレシホールド自動検出が可能で
あるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はレーダ装置の一般的構成図、第２図は
直線検波受信装置の特性図、第３図は従来の対数
CFAR受信装置のブロツク図、第４図と第５図は
第３図に示した対数CFAR受信装置の特性図、第
６図は、本考案による構成の一実施例を示すブロ
ツク図、第７図はその特性図である。１……空中線装置、２……送受切替え装置、３
……送信装置、４……受信装置、５……表示装
置、６……目標検出装置、７……レーダデータ処
理装置、８，１３……対数検波増幅器、９，１４
……平均値検出器、１０，１５……信号遅延器、
１１，１６……減算器、１２，１８……逆対数増
幅器、１９……直線増幅器、２０……レベル比較
器、２１……切替え制御器、２２……切替え器、
２３……出力ビデオ信号。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】

レーダ受信信号に対して、対数振幅特性を与え
る対数増幅器と、この対数増幅器出力信号の振幅
の平均値を出力する平均値検出器と、この平均値
検出器によつて生じる時間遅れを、前記対数増幅
器の出力に与える信号遅延器と、この信号遅延器
出力信号から前記平均値検出器出力信号を引き算
する減算器と、この減算器出力信号を入力とし、
設定したレベル以下の入力信号に対しては逆対数
振幅特性を有する出力信号を、設定したレベル以
上の信号に対しては直線振幅特性を有する出力信
号を出力する増幅器とを具備して成ることを特徴
とするレーダ受信装置。