JPH04225186A - レーダ受信機 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、パルス信号の反射によ
り目標物を検知するレーダ受信機に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、パルスによるレーダ装置が知
られている。このレーダ装置においては、レーダ送信機
によってパルス信号が外部に放射され、目標物が存在し
た場合、この目標物により当該送信に係るパルス信号が
反射される。反射されたパルス信号は、レーダ受信機に
より受信され、その受信の結果に基づき目標物の存在等
が検知される。

【０００３】図５には、一従来例に係るレーダ受信機の
構成が示されている。

【０００４】この図に示される従来例は、まず、入力端
子１０及びＩＦ増幅器１２を備えている。

【０００５】すなわち、従来のレーダ受信機においては
、高周波（ＲＦ）において受信に係る信号を増幅した後
、ミキサ等の手段によりより低い周波数のＩＦ信号に変
換する。このＩＦ信号は、入力端子１０からＩＦ増幅器
１２に取り込まれ、帯域制限を受けながら増幅される。 また、この従来例は、コヒーレントオシレータ（ＣＯＨ
Ｏ）１４及びミキサ１６，１８を備えている。ミキサ１
６及び１８は、ＣＯＨＯ１４から供給され互いにπ／２
だけ位相が異なる信号によりＩＦ増幅器１２からのＩＦ
信号を位相検波する。ただし従来においては、位相検波
に係る技術の他対数増幅検波に係る技術も知られている
。

【０００６】ミキサ１６及び１８から出力される信号、
すなわちビデオ信号は、ビデオ増幅器２０及び２２によ
って増幅される。ビデオ増幅器２０及び２２は、ミキサ
１６及び１８からのビデオ信号を増幅し、出力する。

【０００７】ビデオ増幅器２０及び２２の後段には、そ
れぞれローパスフィルタ２４及び２６が接続されている
。ローパスフィルタ２４及び２６は、ビデオ増幅器２０
及び２２から供給されるビデオ信号を、送信に係る信号
のパルス幅の逆数に応じた帯域幅で帯域制限する。

【０００８】ローパスフィルタ２４及び２６の後段には
、ＡＤ変換回路２８及び３０が接続されている。ＡＤ変
換回路２８及び３０は、ローパスフィルタ２４または２
６から供給されるアナログのビデオ信号をディジタルの
ビデオ信号に変換する回路である。このようにして得ら
れたディジタルのビデオ信号は、後段に接続される信号
処理回路３２に供給される。

【０００９】信号処理回路３２は、例えば移動目標を検
出するレーダにおいてはいわゆるＭＴＩ処理を行う回路
である。このような処理が施された後、信号処理回路３
２から出力が得られ、ＤＡ変換回路３４に供給される。 ＤＡ変換回路３４は、信号処理回路３２の出力をアナロ
グの信号に変換する。この信号は、目標物を表すアナロ
グ信号であり、出力端子３６を介して例えばＰＰＩ指示
器に供給され、当該目標物が表示されることになる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来のレーダ受信機においては、次の
ような問題点があった。

【００１１】まず、この従来技術においては、ＩＦ増幅
器から出力されるＩＦ信号の帯域幅をパルス幅に応じて
設定しなければならない。具体的には、ＩＦ信号の帯域
幅をパルス幅の逆数に取る。従って、パルス幅が変化し
た場合には、ミキサに供給すべきＩＦ信号の帯域幅を切
り替えねばならない。この結果、ＩＦ増幅器の構成が複
雑になってしまう。

【００１２】また、ＡＤ変換回路は所定のビット数を有
しているが、ＡＤ変換回路の入力に係る信号が、ＡＤ変
換回路のＬＳＢ（最下位ビット）に対応するレベルまで
増幅されていない場合、目標の検出ができない。すなわ
ち、ＡＤ変換回路への入力レベルが低いと、目標物の検
知が困難乃至不可能となる。

【００１３】ＡＤ変換回路の入力レベルを確保するため
には、これ以前における信号の増幅率を大きくとるのが
好ましい。しかし、このようにすると、ＲＦ、ＩＦ及び
ビデオを総合したトータルゲインが上がってしまい、受
信機雑音が増え、雑音の中に目標物に係る信号が隠れて
しまうという問題が生ずる。

【００１４】これらの問題を、具体的な数値をとって説
明すると次のようになる。

【００１５】まず、送信パルス幅が１μｓｅｃと０．１
μｓｅｃの２種類あり、ＡＤ変換回路の入力レンジが±
５Ｖｐｐ、ビット数が８ビットであるとする。このとき
、ＩＦ帯域幅は送信パルス幅の逆数であるので１ＭＨｚ
及び１０ＭＨｚの２種類である。このような帯域幅を有
するＩＦ信号をＣＯＨＯ出力により位相検波した場合、
ビデオ信号の帯域幅は０．５ＭＨｚ及び５ＭＨｚとなる
。

【００１６】このような場合において、増幅された雑音
のレベルがＡＤ変換回路の４ビットのレベルに相当して
おりノイズファクター（ＮＦ）が６ｄＢであるとするな
らば、受信機の雑音レベルはｋＴＢＮＦにより次のよう
に定まる。すなわち、ビデオ帯域幅Ｂ＝１ＭＨｚの時は
−９９ｄＢｍ、１０ＭＨｚの時は−１０９ｄＢｍとなる
。ここで、１ビット＝６ｄＢで換算できるため、ＡＤ変
換回路の最大入力レベルを＋２４ｄＢｍ（±５Ｖｐｐ）
とすれば、トータルのゲインとして０ｄＢｍまでの増幅
のため９９ｄＢまたは１０９ｄＢの増幅が必要となる。

【００１７】本発明は、このような問題点を解決するこ
とを課題としてなされたものであり、ＩＦ信号及びビデ
オ信号の帯域幅を一定に保ちつつトータルのゲインを抑
圧しながらＳ／Ｎ比を向上させ良好な受信性能を得るこ
とを目的とする。

【００１８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明のレーダ受信機は、ＡＤ変換回路にお
けるサンプリング周波数が、当該ＡＤ変換回路の出力に
おける雑音のレベルがディジタルビデオ信号のレベルよ
り小さくなるよう、ビデオ帯域幅の２倍以上に設定され
、オーバーサンプリングによりディジタルビデオ信号に
対応する雑音のレベルを抑圧することを特徴とする。

【００１９】また、本発明の請求項２は、ディジタルビ
デオ信号をビデオ帯域幅に帯域制限するよう、ビデオ帯
域幅に応じて通過帯域が可変設定されるディジタルロー
パスフィルタを備えることを特徴とする。

【００２０】

【作用】本発明のレーダ受信機においては、ＡＤ変換回
路によりアナログビデオ信号がオーバーサンプリングさ
れる。このオーバーサンプリングにより、ＡＤ変換回路
のビット数が等価的に上がることになり、この結果、ト
ータルゲインの抑圧、従ってノイズレベルの抑圧が可能
になり、Ｓ／Ｎ比が向上する。

【００２１】また、請求項２においては、オーバーサン
プリングされたディジタルビデオ信号がディジタルロー
パスフィルタにより帯域制限される。このディジタルロ
ーパスフィルタにおいては、通過帯域がビデオ帯域幅に
応じて可変設定される。従って、送信パルス幅を切り替
えて使用する場合においても、この切替に伴う設定変更
が容易となる。

【００２２】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づいて説明する。なお、図５に示される従来例と同様
の構成には同一の符号を付し説明を省略する。

【００２３】図１には、本発明の一実施例に係るレーダ
受信機の構成が示されている。

【００２４】この実施例においては、本発明の特徴に係
るオーバーサンプリングが、ローパスフィルタ２４及び
２６の後段に配置されるＡＤ変換回路３８及び４０によ
り実行される。

【００２５】まず、この実施例においては、送信パルス
幅τの逆数である１／τの帯域幅を有するＩＦ増幅器１
２によりＩＦ信号が増幅され、ミキサ１６及び１８に供
給される。必要に応じて送信パルス幅が切り替えられる
場合、この実施例においては、最も狭いパルス幅に対応
する帯域幅でＩＦ増幅器１２の増幅が実行される。

【００２６】ミキサ１６及び１８においてＣＯＨＯ１４
出力により位相検波された信号は、ビデオ増幅器２０及
び２２に入力される。ビデオ増幅器２０及び２２におい
ては、ミキサ１６及び１８から供給されるアナログビデ
オ信号が、ＡＤ変換回路３８及び４０の所定の入力レベ
ルまで増幅される。この場合、受信機のトータルゲイン
は、ＮＦとビデオ帯域幅Ｂで定まる熱雑音ｋＴＢＮＦが
ＡＤ変換回路３８及び４０のＬＳＢに相当するレベルと
なるよう設定される。このことは、一般にディジタル信
号処理の分野で知られ、ＡＤ変換回路の量子化誤差を低
減するためのノイズを発生させるディザ信号と同様の効
果を有する。

【００２７】ビデオ増幅器２０及び２２から出力される
アナログビデオ信号は、ローパスフィルタ２４及び２６
により帯域制限される。このローパスフィルタ２４及び
２６は、ビデオ信号を１／２τの帯域に制限するフィル
タである。ＡＤ変換回路３８及び４０におけるサンプリ
ングは、この１／τのｎ倍（ｎ：自然数）のサンプリン
グ周波数で行われる。

【００２８】図２には、ＡＤ変換回路３８または４０へ
の入力に係る信号のスペクトルの一例が示されている。

【００２９】この図において、目標物からの反射に係る
信号のスペクトルはＳ１及びＳ２により示されている。 スペクトルＳ１は、ＡＤ変換回路３８及び４０の最大入
力レベルに対応するレベルを有しており、スペクトルＳ
２には最小入力レベルに対応するレベルを有している。 このとき、ノイズレベルがスペクトルＳ２と同一のレベ
ル、すなわちＡＤ変換回路３８及び４０の最小入力レベ
ルと一致しているため、スペクトルＳ２はノイズにより
隠された状態となっている。

【００３０】このようなスペクトルを有する信号がＡＤ
変換回路３８及び４０に供給されると、ｎ倍のオーバー
サンプリングにより、ノイズのレベルが１／ｎ倍となる
。すなわち、図３に示されるように、ノイズの周波数帯
域がｎ／２τまで広がり、これに応じてノイズレベルが
１／ｎ倍になる。従って、この状態においては、スペク
トルＳ２についてもノイズの影響が除去された状態とな
る。

【００３１】ＡＤ変換回路３８及び４０の後段には、デ
ィジタルローパスフィルタ４２及び４４が接続されてい
る。ディジタルローパスフィルタ４２及び４４は、ＡＤ
変換回路３８及び４０の出力を帯域制限する。この帯域
制限は、送信パルス幅に応じて実行される。すなわち、
図４に示されるように、１／２τまで帯域制限される。 　　この結果、ノイズのパワーを示す面積が１／ｎ倍と
なる。

【００３２】ディジタルローパスフィルタ４２及び４４
の後段には、間引き回路４６及び４８が接続されている
。この間引き４６及び４８は、ディジタルローパスフィ
ルタ４２及び４４からの出力に係る信号を時間間引きし
、クロックの読出し周波数を１／τとする回路である。 このようにして得られた信号は、信号処理回路３２に供
給され、例えばＭＴＩ処理が施された後に、従来と同様
ＤＡ変換回路３４及び出力端子３６を介してＰＰＩ指示
器に供給される。

【００３３】従って、この実施例においては、Ｓ／Ｎ比
が１０ｌｏｇｎだけ向上する。これは、雑音の面積が１
／ｎ倍となることによる。これにより、例えばノイズと
同レベルにある信号（スペクトルＳ２で表される）の検
出も可能となる。

【００３４】また、ディジタルローパスフィルタ４２及
び４４は、その通過帯域が係数の設定により調整される
フィルタである。従って、送信パルス幅が切り替えられ
た場合にも、この切替後の送信パルス幅に対応する帯域
幅となるようディジタルローパスフィルタ４２及び４４
の係数を変更すれば、当該切替に対応して最適な応答を
得ることができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ＡＤ変換回路においてオーバーサンプリングを行うよう
にしたため、Ｓ／Ｎ比を向上させることができ、受信性
能が向上する。この結果、例えば送信パワーを下げた場
合にも同一のレーダ感度を実現することができ、あるい
は、同一送信パワーでもより遠くまで探知することがで
きる。

【００３６】請求項２によれば、送信パルス幅の切替に
容易に対応できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係るレーダ受信機の構成を
示すブロック図である。

【図２】この実施例において用いられるＡＤ変換器への
入力スペクトルを示す図である。

【図３】この実施例において用いられるＡＤ変換回路か
らの出力スペクトルを示す図である。

【図４】この実施例において用いられる間引き回路の出
力スペクトルを示す図である。

【図５】一従来例に係るレーダ受信機の構成を示すブロ
ック図である。

【符号の説明】

１４　　コヒーレントオシレータ（ＣＯＨＯ）１６，１
８　　ミキサ ２０，２２　　ビデオ増幅器 ２４，２６　　ローパスフィルタ ３２　　信号処理回路 ３８，４０　　ＡＤ変換回路 ４２，４４　　ディジタルローパスフィルタτ　　送信
パルス幅 Ｓ１，Ｓ２　　信号のスペクトル ｎ　　ＡＤ変換回路のサンプリング周波数とビデオ帯域
幅との比

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】目標物からのパルス信号の反射として受信
   される信号に係るＩＦ信号を検波してアナログビデオ信
   号を生成する手段と、アナログビデオ信号を増幅し所定
   のビデオ帯域幅に帯域制限する手段と、帯域制限された
   アナログビデオ信号をビデオ帯域幅に応じたサンプリン
   グ周波数でサンプリングして所定ビット数のディジタル
   ビデオ信号に変換するＡＤ変換回路と、ディジタルビデ
   オ信号に所定の処理を施しレーダの目標物に係る信号を
   出力する信号処理回路と、を有するレーダ受信機におい
   て、ＡＤ変換回路におけるサンプリング周波数が、当該
   ＡＤ変換回路の出力における雑音のレベルがディジタル
   ビデオ信号のレベルより小さくなるよう、ビデオ帯域幅
   の２倍以上に設定され、オーバーサンプリングによりデ
   ィジタルビデオ信号に対する雑音のレベルを抑圧するこ
   とを特徴とするレーダ受信機。
2. 【請求項２】請求項１記載のレーダ受信機において、デ
   ィジタルビデオ信号をビデオ帯域幅に帯域制限するよう
   、ビデオ帯域幅に応じて通過帯域が可変設定されるディ
   ジタルローパスフィルタを備えることを特徴とするレー
   ダ受信機。