JPH04152286A - 送信時間制御レーダ装置 - Google Patents
送信時間制御レーダ装置Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
経路の情報を得るレーダ装置の改良に間するものである
。
情報を得るレーダ装置として最も一般的な方法に、高出
力のパルス波または衝撃波を周期的または短時間発射し
、それを再受信する方式、このほかに、一定振幅の連続
波をM系列等の符号で変調した符号化パルス方式、FM
変調するチャーブ方式、周波数を階段的に変化させ物標
の距離を計算するステップ周波数方式等がある。これら
の性能には一長一短があるため、用途に応じて使い分け
るのが現状である。この中で階段状に周波数を変えるス
テップ周波数方式は、多くの周波数を使用するため、ア
ンテナと回路の周波数特性による問題があったが、これ
については予め機器の周波数特性を測定しこの値に従っ
て、計算機上で補正する等の処置をすることによって解
決された・然し、この方式を実際に使用する場合、電波
の伝搬特性が真空中のように周波数に無間係であれば問
題ないが、例えば地質調査等、地中物質のように伝搬周
波数特性が均一でない媒体で利用する場合は、問題とな
フていた。
く、媒体の周波数特性も含めた信号伝搬経路に存在する
全ての周波数特性による悪影響を除去し、伝搬経路の情
報を的確に得ようとするものである。
、媒体を通過伝搬した後の信号を受信する。このとき受
信部では、送信信号S t(t)と等価でπ/2異相の
二つの信号を作り、受信信号S r(t)とそれぞれ相
関を取る。今、成る一定の周波数fを1秒問送信し、そ
れぞれの相間を取ることを考えて、媒体の伝搬特性 H
(f)を H(f)= IH(f)I e ””
(1)と表し、送信信号を S t(t) = cos2 yr ft
(2)とおけば、受信信号は S r(t) = l H(f)Icos(2yt f
t−θ(f)) (3)と表すことができる。こ
こで(2)で作った直交信号で(3)と相間をとった出
力をそれぞれe7、e2とすると、 e 1 = (1/T)j、丁cos2 yt f
t−S r(t)dt= (1/T) l H(f)
l几”cos2πft・cos(2rt ft−θ(
f))dt (4)e 2 = (1/T) !
、”5in2 rt ft−5r(t)dt= (1/
T) l H(f) I 7゜”5in2 πft−c
os(2tr ft−θ(f))dt (5)と
なる。但し、積分時間Tは周波数fの送信時間と一致さ
せるものとする。
分により消える為、次式のようになる。
(6)e2=(+/2)IH(f)Is
inθ(f) (7)(6)、(7)を
まとめて複紫数表示をすれば、e(f>= e、+ j
e2 =(1/2)l H(f)l e ””
(8)となる。これは媒体の成る単一周波数に対する
伝搬特性を表す(+)と同じである。 ここでフーリエ
逆変換に必要なn個の周波数成分子 = f t(s=
1+2゜3、・・・・+n)を送受信すれば、(6)、
(7)のデータ対がn個得られる。 これらのデータを
用いると(8)より、アンテナや回路及び媒体を含めた
伝搬特性の(1)が得られたことになる。従って(8)
のe(f)についてフーリエ逆変換を行なえば、 h(t)=’J−’(e(f))=(1/2)j−’I
H(f)) (9)がレーダ情報として求めるインパ
ルス応答の波形を与えることになる。
求めるためには、考えている全ての周波数において受信
レベルが一定であることが望ましい、然るに、例えば地
中伝搬の場合2図に示すように、中心周波数 foに対
して低域の周波数帯ではアンテナの特性からどうしても
信号が減衰し、また、高域の周波数帯では、伝搬経路の
媒体の影響で減衰することが多い、 従ってこのままで
はfo付近以外の帯域では、信号が雑音に埋もれてしま
い、送受信できる帯域幅は狭い範囲に制限されることに
なる。そのため、正確なインパルス応答の波形を得るこ
とができず、伝搬経路の情報を的確に掴むことが困難で
あった。
。いま成る周波数f、をTc秒間送信し、受信時におい
ても積分時間をT9とすれば、積分器の出力(4)、(
5)における雑音成分はNol「−(Noは積分前の雑
音レベル)の形となり、V−に逆比例して減少する。
一方平均の信号レベルe+ +e2 は(IH(f4
)l)/2となるので、相関器の出力における(S/N
)。は となる、ここでN。はf、に間係なく一定とする。
低域で減衰が著しいが、若し く S / N ) o = (E−l H(f t
) l ) / 2 N 。
うに、各周波数f1によって送信時間T、・(=積分時
間)を定めるとすると、 となる0例えば、f +=200MHzの時I H(2
00) l=1で、f 2”300MH2の時I H(
300) 1=115であるとすると、(12)による
積分時間の比 T2/TI は25となるため、f +
”200M)12のときの積分時間T、に比べf 2=
300MHzの積分時間T2を25倍長くすれば両者の
(S/N)oを等しくすることができる。従って、上述
のように各周波数ごとに送信時間及び受信側における相
関器の積分時間を定めれば、全ての周波数における(S
/N)。を等しくすることができ、等価的に送受信でき
る帯@輻Δfを拡大することができることになる。
を向上させることができる。
S/N)o が一定になるように送信時間及び相間のた
めの積分時間T、を制御することにより、送受信できる
帯域幅を拡大でき、このことにより分解能が向上するの
で、的確なインパルス応答の波形を再現させることがで
きる。
振器(VCO) 1の電圧を電圧制御器2で制御し、そ
の出力は送信アンテナを介して電波として外部に放射さ
れる。一方、この電圧制御発振器lの出力の一部を取り
だし、一つは掛算器5と積分器8からなる相間器Aに直
接加え、他の一つはπ/2位相器4を通して掛算器6と
積分器9からなる相関器Bに加える。伝搬経路を通過し
て来た電波は受信アンテナ7に到来し、それぞれ増幅さ
れた後、相関器Aと相関器Bに同時に加えられる。
エ逆変換器10に加えインパルス応答の波形を得ている
。ここまでは従来の基本回路を示しているが、前述の如
くこのままでは2図に示したように、全ての周波数に対
して一定強度の受信信号を得るのは不可能である。
御発振Wjr1の発振周波数を決めるためのものである
が、本発明ではこれに周波数に対応して送信時間幅を制
御する機能も持たせるため、時間幅制御器11を設けて
いる。この時間暢制御器11によって発生する送信時間
及び積分時間 Ttは、2図の中心周波数 foに対す
る低域及び高域におけるそれぞれの減衰量に対応する大
きさになっている。31!Iは2図の伝搬特性に従って
、周波数f、に対応する送信時間及び積分時間Ttの例
を示したものである。相間出力のS/Nを一定にするた
めに2図の伝搬特性に逆比例してT、の大きさを決めて
いる様子が判る。
送信信号の一部を取り出すこともできるが、別の回路に
よって用意することもできる。
により、伝搬特性及びそのインパルス応答を求めるレー
ダ方式において、伝搬経路の媒体の周波数特性による悪
影響によって送受信できる帯域幅が制限されていたため
、正確なインパルス応答の波形を再現するのが困難であ
るという問題があったが、本発明では、予め伝搬経路の
周波数特性に対応して放射電波の送信時間及び受信側の
積分時間を制御することにより、この問題を解決してい
る0本発明の実施に際しては、予め媒体の周波数特性を
想定する必要があるが、これに関しては事前に測定した
結果を使用するか、正確な情報が得られない場合は大凡
の設定を行なった後、伝達関数((6)、(7)の出力
)の成分、または、インパルス応答の波形を見ながら手
動によって詳細に設定しなおすことも可能である。
し、広い帯域幅で観測する゛ことが可能に′なるため、
高い分解能で正確な情報を取得することができる。
と呼ばれる電圧制御発信器、2は電圧制御器、3は送信
用アンテナ、4はπ/2移相器、5の掛算器と8の積分
器で相関Aを形成し、6の掛算器と9の積分器で相1$
ljBを形成している。7の受信アンテナで受信された
信号は、相間A及びBのそれぞれの掛算器に加えられる
。10はフーリエ逆変換器でインパルス応答を得る。1
1は時間幅制御器を示す、2図は伝搬経路の伝達関数の
一例を示す、3図は伝達関数を補償するため、各周波数
に対する送信時間を制御している吠況の一例を示す。 2図 壬、イ、 − /→ ・−一一一 子。 31図
Claims (1)
- 周波数を階段状に変えて、一定振幅で連続送信し受信す
る手段と、受信部に送信信号と等価で然もπ/2異相の
二つの信号を用意する手段と、上記受信信号とこの二つ
の信号とでそれぞれ相関をとり、信号伝搬経路の伝達関
数を求める手段と、この伝達関数のフーリエ逆変換を行
なうことによりインパルス応答を計算する手段とで構成
されるレーダ装置で、信号伝搬経路の特性によって生ず
る周波数に伴う受信信号強度の変化を補償するために、
その伝搬経路の特性に対応して送信時間を制御し、各周
波数における上記相関出力のS/Nが一定になるように
した送信時間制御レーダ装置。
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JP2276790A JP2958322B2 (ja) | 1990-10-16 | 1990-10-16 | 送信時間制御レーダ装置 |
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JPH04152286A true JPH04152286A (ja) | 1992-05-26 |
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JP2019100793A (ja) * | 2017-11-30 | 2019-06-24 | 日本信号株式会社 | 地中レーダー装置及び地中レーダー装置の製造方法 |
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KR101512718B1 (ko) * | 2014-07-16 | 2015-04-16 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Rf 신호의 송신 시간을 제어하기 위한 fmcw 장비 |
KR101512719B1 (ko) * | 2014-07-16 | 2015-04-16 | 엘아이지넥스원 주식회사 | Fmcw 장비에서 rf 신호의 송신 시간을 제어하기 위한 방법 |
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1990
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