JPH04204185A - 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”間を短縮でき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１ 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２図中、（１）は送信機、（２）は送受切換器、
（３）は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）はモノバ
、　　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、　　ｆｌ
Ｏ）は割算器、　　ｆｉｌ）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Σ。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８カする。信
号検出器（９）は入力された和信号ΣからＣＦＡＲ（Ｃ
ｏｎｓｔａｎｔ　Ｆａｌｓｅ　Ａｌａｒｍ　Ｒａｔｅ）
回路等により信号を検出し、後段の距離算出器（１１）
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。−月割算器　
（１０）は入力した和信号Σ及び差信号Δから和信号Σ
に対する差信号Δの比（以下「Δ／Σ信号」と呼ぶ）を
算ＩＬ、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９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な検出する。Δ／Σの極性が
反転するレンジビン番号がｉ番目の時、スラントレンジ
Ｒヨ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。

Ｒｓ＝ｉ・ΔＲ・・・・・（１１ 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
区であり２図中、　’　（１３１は航空機、　　（１４
１は障害物である。この区は高度Ｈ８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９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θ１のアンテナビームの中心軸と障害物との交
点を点Ｐ１とすると、距Ｈ算出器（１１）の処理によっ
て、Δ／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Ｒｔ４を式（１）を用いて求
める。そして点ＰＪの水平距離ＲＪと高度Ｈ４を以下に
示す式で算出する。

Ｊ　＝　Ｒ１・ｃｏｓθ、・・・・・・（２）Ｆ（、＝
　Ｈｏ−ΔＨＪ ＝　Ｈｏ　−Ｒ，−ｓｉｎθ、・・・・・・（３）そし
て指向方向θ、１のアンテナビームの中心軸と障害物と
の交点を点Ｐ１．．とする点ＰＪと点ｐＪ４゜との間の
傾きＴ４は　（２）式及び（３）式より以下に示す式で
算出する。

Ｌ４＋１’　　Ｃｏｎθ　−＋ｌ−Ｒ器−’　　ｃｏｓ
θ　−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ができる。

［発明が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があった。

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、複数の素子でアンテナで受信した受信デジタル
信号を一旦バッファメモリに格納し、その受信デジタル
信号を時分割にフーリエ変換することによりパルス繰返
し周期（以下ｒＰＲＩＪと呼ぶ。）の間に複数の受信ビ
ームを形成して。

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圧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なれそれ対応させて狭ビー
ムでビーム走査することによって、信号対雑音電力比を
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時分割で複数本形
成できるビーム形成回路を設け、その後段に上記複数の
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
信した受信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
、これらの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。

［作用コ この発明において、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デジタル化した受信デジタル
信号を一旦バッファメモリに格納し、その受信デジタル
信号をビーム形成回路で時分割にフーリエ変換すること
により、　ＩＰＲＩの間に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９図中、
　　（１５１は送信アンテナ、　（１６）は送信アンテ
ナ　（１５）及び送信機１１）とから構成される装信装
置、　　（１７）’は素子アンテナ、　（１８）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）はバッファメモリ、　　＋２０＋はビ
ーム形成回路、　　（２１）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形成
方法を示す図であり１区中。

（２２）はこの発明の航空機搭載用レーダ装置、　１２
３）は所望の覆域、Ｂ１（ここでｊは自然数である。）
は各々の受信ビームである。送信機ｆｌ）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図に示すように所望の覆域（２３）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
した受信信号を増幅・検波後デジタル化し、この受信デ
ジタル信号をバッファメモリ（１９）に出力する。そし
てバッファメモリ　（１９）に入力した受信デジタル信
号はビーム形成回路　（２０）に出力し、ビーム形成回
路　（２０）は入力した受信デジタル信号をフーリエ変
換することにより、　ＩＰＲＩの間に複数の受信ビーム
Ｂ、を時分割で形成する。

このビーム形成回路　（２０）は第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Ｂ、
を形成する。なお、隣接する受信ビームＢ、とＢ２．の
ビーム中心の間隔は、後段のモノパルス演算回路　（２
１）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（２Ｉ）は隣接する受信ビー
ムＢＪ及びＢ１．１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減算し、差信号Δ、を算出する。

このようにして、モノパルス演算回路　（２１）はそれ
ぞれの高低角方向の和信号Σ、及び差信号へ、を算＄シ
、信号処理器（５）に出力する。

次いで信号処理器（５）は人力された高低角方向毎の和
信号Σ１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。区において　ｆ２）、　
（４）　、　　（１７）〜（２１）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、　　ｆ２６）は移相器であり、送
受信モジュール　（２４）は受信機、（４）送受切換器
（２）、増幅器（２５）及び移相器（２６）から構成さ
れている。（１１は送信機、　（２７１は全ての移相器
　（２６）に接続されている送信パルス変調回路、　　
＋２８１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ｆａｌ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の形成方
法を示す図であり１第４図ｆｂ）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、、
１は送信ビーム、θ、は送信ビーム”ｊ＋ａ”ｌの指向
方向の高低角であり、送信ビームＢ４．４や、の形状は
、受信ビームＢ、とＢ４．１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）では送受パルス信号を第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高低方向θ
、を指示し、移相量算出回路　（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〜ψ、を算出し、移
相器（２６）に出力する。このようにして、移相器（２
６）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。

以上のように、送信ビームＢｊ、　ｊ＋１は送信パルス
信号のパルス幅内で８１□、Ｂ２３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（２３）
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増
幅・検波後デジタル化し、この受信デジタル信号をバッ
ファメモリ　（１９）に出力する。

そして受信デジタル信号はビーム形成回路　（２０）に
出力され、ビーム形成回路（２０）は入力した受信デジ
タル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Ｂ４毎に隣接する受
信ビームＢＪ及びＢ　Ｊ　＊　ｌをＩＰＲＩの間に時分
割で複数個形成する。そしてモノパルス演算回路（２１
）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１ 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、　ＩＰＲＩの間に時分割で多数の受信
ビームが得られるようにバッファメモリ及びビーム形成
回路を設けたので、　ＩＰＲＩの間の障害物からの受信
信号が得られることができ、ｊｉｉｉ書物の断面情報を
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、送信パルス
信号の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、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（ａｔ　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
ームの形成方法を示す図、第４図ｆｂ）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図は往来の航空機搭載用レーダ装置の構成図
、第６区あ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。 国中（１）は送信機、（２）は送受切換器、（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）は信号積ａ器、　　（１
０）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、　　＋１５１は送信アンテナ、　＋１６）は
送信装置、　　（１７１は素子アンテナ、　　＋１８）
はアレイアンテナ、　　＋１９１　はバッファメモリ、
　　＋２０１　はビーム形成回路、　　＋２１）はモノ
パルス演算回路、　　（２２１＋３０＋は航空機搭載用
レーダ装置、　　＋２３）は所望の覆域、　　＋２４＋
は送受信モジュール、　　＋２５１は増幅器、　　＋２
６）は移相器、　ｆＺ７）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
回路である。 なお１図中同一行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で受信した受信
   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、上記各素子ア
   ンテナに対応して設けられ、上記受信信号を増幅・検波
   後デジタル化する複数の受信機と、この複数の受信機の
   出力信号を格納するバッファメモリと、このバッファメ
   モリ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時分割で複数本形成するビーム
   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
   モノパルス演算回路と、こ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）アレイアンテナの角素子アンテナで受信した受信
   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、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移相量を算出する移相量算
   出回路と、上記各素子アンテナに対応して設けられ、上
   記受信信号を増幅・検波後デジタル化する複数の受信機
   と、この複数の受信機の出力信号を格納するバッファメ
   モリと、このバッファメモリの出力信号より上記各サブ
   パルスを放射した各々の方向に受信ビームを時分割で複
   数本形成するビーム形成回路と、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モノパルス演算回路と、このモノパ
   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
   。