JPH0466317B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 パルスレーダ装置において、送信パルス波のパ
ルス幅に整合した受信帯域幅より充分広い周波数
帯域特性の受信機と標本化回路によつてレーダ反
射波を忠実に再現し、距離方向における分解能を
向上させるパルスレーダ装置のデータ変換方式に
関するものである。

〔従来技術〕

従来のパルスレーダ装置において、距離方向の
分解能を向上させるには、送信パルス波のパルス
幅を狭くする方式が一般的であり、他の方式とし
て、送信パルス波を周波数変調やパルスコード変
調を行ない、受信機にてレーダ反射波を整合フイ
ルタに通しパルス幅を圧縮してパルスとするパル
ス圧縮方式がある。

上記のいずれの方式にしても距離方向における
目標の分離は、送信パルス波のパルス幅を狭くす
る狭パルスレーダ装置の場合は送信パルス幅τ₀秒
により、また、パルス幅を圧縮するパルス圧縮レ
ーダ装置の場合は受信後の圧縮パルス幅τ₀によつ
て定まり、距離方向の最小分解能（最小分解距
離）L₀は次式の関係で与えられる。

L₀≒Cτ₀／２ (1) （但し、Ｃは光速） 一方、パルスレーダにおけるパルス幅τ₀と送信
パルス波の占有周波数帯幅B₀は電波法上、次式
の関係に制限されている。

B₀≦2k／τ₀ (2) ｋはパルスレーダの場合、通常２である。上記(1)
式において、L₀を小さくするためにはパルス幅τ₀
を小さくすることが必要であり、例えばL₀≒3m
の場合には送信パルス幅τ₀は20ナノ秒を必要と
し、送信パルス波における占有周波数帯幅B₀は
上記(2)式から200MHzの幅となる。即ち、パルス
幅を狭くするパルスレーダ方式、パルス幅を圧縮
するパルス圧縮方式のいずれの方式においても距
離方向の分解能を向上させるためには送信波の占
有周波数帯幅を結果的に広くすることになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら上記従来の狭パルスレーダ方式及
びパルス圧縮方式において、距離方向の分解能を
向上させるために、送信波の占有周波数帯域幅を
結果的に広くする必要があるということは、電波
の有効利用の点や、他のレーダ装置等の無線機器
間の干渉防止の点からも好ましいものではなく、
更に狭パルスレーダ装置においては、送信管やパ
ルス整形回路等の送信機構成部品に相当の限界が
あり、大電力の送信パルス波を発生させることす
ら容易でないという欠点がある。

本発明は上述の点に鑑みてなされたもので、上
記欠点を除去し送信波のパルス幅を狭くすること
がなく距離方向の分解能を向上させることが可能
なパルスレーダ装置のデータ変換方式を提供する
ことにある。

〔問題点を解決するための手段〕

パルスレーダにおいて、パルス幅τ₀の送信波の
周波数スペクトラムは(2)式で示されるような広い
周波数占有帯幅を持つているが、これ迄のレーダ
装置の受信帯域幅はＢ≒１／τ₀の関係であり、こ
の場合(1)式で示される分解能しか得られない。

本発明は従来受信機の帯域制限で捨てていた受
信反射波の広いスペクトルを忠実に再現すること
で、反射波中に含まれる細かい距離情報成分を抽
出しよとするもので、パルスレーダ装置のデータ
変換方式を下記のように構成した。

送信パルス波のパルス幅τ₀に対して受信周波
数帯域幅ＢがＢ＞２／τ₀の関係にある広帯域受
信機及び該広帯域受信機で受信される反射パル
ス波を標本化する標本化回路と、反射パルス波
を標本化する標本化回路とは別に送信パルス波
を標本化する標本化回路とを設け、送信パルス
波と反射パルス波を距離方向に微小時間毎に標
本化し、標本化された両パルス波を比較減算す
ることにより送信パルス波のパルス幅を狭くす
ることなく距離方向の分解能を向上できるよう
に構成した。

上記の広帯域受信機で受信された反射パル
ス波と送信パルス波を距離方向に微小時間毎に
標本化する標本化回路として、複数の標本化回
路を設け、該複数の標本化回路を異なる遅延時
間で並列作動させ前記反射パルス波を距離方向
に微小時間毎に標本化し、該複数の標本化回路
で標本化された反射パルスと送信パルスとを
各々合成し、標本化された両パルス波を比較減
算することにより同じく送信パルス波のパルス
幅を狭くすることなく距離方向の分解能を向上
できるように構成した。

〔作 用〕

上記の如く構成することにより、広帯域受信機
で受信された反射パルス波及び送信パルス波を標
本化回路で距離方向に微小時間毎に標本化し、反
射パルス波形と送信パルス波形を比較減算するの
で、上記従来の狭パルスレーダ方式及びパルス圧
縮方式のように、距離方向の分解能を向上させる
ために、送信波の占有周波数帯域幅が広くなると
いう問題点を除去し、パルスレーダ装置の送信パ
ルス波のパルス幅を狭くすることなく距離方向の
分解能を向上させることが可能となる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明す
る。

第１図は本発明の第１の実施例をなすパルスレ
ーダ装置のデータ変換方式のシステム構成を示す
ブロツク図である。

第１図において、１は送信パルス波を発するレ
ーダ送信機、２は送信パルス波の一部を取り出す
ための方向性結合器、３はサーキユレータ、４は
レーダ中空線、５はレーダ反射波を忠実に再現す
るために受信周波数帯域が送信パルス幅の逆数よ
り充分に広帯域の受信機、６は検波器、７ａ，７
ｂはそれぞれ標本化回路、８ａ，８ｂは標本化さ
れたパルス波形を記憶する記憶回路、９は目標の
レーダ反射波が受信される時間迄標本化を庭延す
る距離ゲート回路、１０ａ，１０ｂはそれぞれ前
記標本化回路７ａ，７ｂに標本化タイミングとそ
の標本化間隔を与える標本化トリガ発生回路、１
１は送信パルス波と受信パルス反射波を比較する
波形比較回路である。

上記システム構成において、送信トリガTrgに
よつてレーダ送信機１で発生した送信パルス波は
方向性結合器２により、一部は副線路に分岐され
るが大部分は主線路からサーキユレータ３に行き
レーダ空中線４から空間に放射される。該レーダ
空中線４から距離Ｒの位置にある目標から返つて
くるレーダの反射パルス波は送信パルス波発射
後、ｔ＝2R／Ｃ秒の時間経過して受信され、サ
ーキユレータ３を通つて広帯域の受信機５にて検
波されビデオ信号となる。該ビデオ信号の波形は
受信機５が充分に広い帯域幅を有しているから略
忠実に再現される。標本化回路７ａは距離ゲート
回路９により所定の時間t₃（第２図参照）だけ前
記送信トリガTrgより遅れて標本化トリガを発生
する標本化トリガ発生回路１０ａによつて、送信
パルス波のパルス幅よより充分小さい周期ΔT
（第２図参照）でこのビデオ信号をｍ回標本化し、
これを受信パルス波形として記憶回路８ａに記憶
する。一方、方向性結合器２の副路線を通つた送
信パルス波の一部は受信機５と同じフイルタ特性
を有する検波器６により検波され、標本化回路７
ｂにて上記と同様標本化トリガ発生回路１０ｂの
標本化トリガによつて標本化され、送信パルス波
形として記憶回路８ｂに記憶される。記憶回路８
ａ，８ｂにて記憶された受信パルス波形及び送信
パルス波形は、波形比較回路１１において、各々
の波形振幅が正規化され、波形立上りが同一時間
となるように波形データのアドレスが修正され、
両波形が減算される。

第７図は第２図の波形比較回路１１の構成例で
あり、２８ａ，２８ｂはピーク検出器、２９ａ，
２９ｂは波形振幅データを正規化するための振幅
補正器、３０ａ，３０ｂは波形の立上りを検出す
る波形立上り検出器、３１ａ，３１ｂはデータシ
フト回路、３２は減算回路である。

第１図の記憶回路８ａ，８ｂに記憶された反射
パルス波と送信パルス波の波形データは、第７図
の振幅補正器２９ａ，２９ｂとピーク検出器２８
ａ，２８ｂに伝えられる。ピーク検出器２８ａ，
２８ｂでは両波形の最大振幅Vn，Vmが検出さ
れ、振幅補正器２９ａ，２９ｂに各々送られる。
振幅補正器２９ａ，２９ｂでは予め記憶された両
波形データに最大振幅Vn，Vmに比例した値が
乗じられ正規化された波形データが波形立上り検
出器３０ａ，３０ｂとデータシフト回路３１ａ，
３１ｂに伝えられる。波形立上り検出器３０ａ，
３０ｂでは、両波形データの振幅値が波形立上り
検出器３０ａ，３０ｂの各々に設定された振幅値
を越えた最初の標本化アドレス番号ｎ１，ｍ１を
各々検出し、データシフト回路３１ａ，３１ｂに
伝達する。データシフト回路３１ａ，３１ｂでは
立上り位置を示すアドレス番号ｎ１，ｍ１のアド
レス量だけデータシフト回路３１ａ，３１ｂに記
憶された両波形データをシフトし、減算回路３２
に各々出力する。減算回路３２の出力において、
その出力データに初めて振幅値を生じるときの標
本化アドレス番号ｎを求めることができる。

第２図は距離Ｒの目標Ａに接近して距離Ｌ離れ
た所に他の目標Ｂが存在している場合の第１図に
示すシステムの各部の信号波形を示すタイムチヤ
ートである。

第２図において、ａはパルス幅τ₀の送信パルス
波を示し、ｂ，ｃは前記目標Ａ，Ｂからの反射パ
ルス波を示し、ｄは前記目標Ａ，Ｂからの反射パ
ルス波が合成された受信機５の出力波形を示し、
ｅ，ｆはそれぞれ標本化回路７ａ，７ｂでΔTの
間隔で標本化された受信機５の出力波形と送信パ
ルス波形を示し、ｇは波形比較回路１１によつて
減算された出力波形を示す。図示するように、波
形比較回路１１の出力波形ｇによれば、振幅がｎ
番目の標本化アドレスにより生じているため、目
標Ａに対して目標Ｂは、次式で示される距離Ｌだ
け後方に位置することが計測される。

Ｌ＝ｎ・ΔT・Ｃ／２ (3) 即ち、送信パルス幅τ₀に関係なく距離方向の分解
能の向上がなされることが理解できる。

上記実施例では、送信パルス波形が未知である
か、またはパルス毎に変化する場合において有効
に作用するが、基準となる送信パルス波形が安定
である場合においては、第１図の方向性結合器
２、検波器６、標本化回路７ｂ、記憶回路８ｂは
省略でき、この場合は予め波形比較回路１１に送
信パルス波形のデータをセツトしておけばよい。

第３図はレーダ目標をバイスタテイクに計測す
る装置に本発明を応用する第２の実施例のシステ
ム構成を示すブロツク図である。該システムでは
上記のように安定化されたレーダ送信機１を用い
るため、第１図の送信パルス波形を得るための方
向性結合器２、検波器６、標本化回路７ｂ、記憶
回路８ｂからなる回路構成は省略している。第３
図において、第１図と同一符号を付した部分は同
一又は相当部分を示す（以下、他の図面において
も同様とする）。

第３図において、２０は送信アンテナ、２１は
送信アンテナ、２２は目標Ｆの回転角を発生する
角度発生器、２３は目標Ｆを回転させるためのモ
ータ、２４は計測角度範囲の判定と一定の角度変
化に対応して標本化許可信号を発生する角度判定
回路、２５は標本化許可信号が入力されている間
距離ゲート回路９よりの遅延された送信トリガ
Trgを通過させるゲート、２６は各角度に対する
目標から反射パルス波の標本化データを計算処理
する計算機、２７は前記計算機で処理された反射
パルス波の波形データを図式化する表示機であ
る。

上記システム構成において、送信アンテナ２０
から送信されたパルス波は距離R₁の位置にある
目標Ｆにて反射され、目標Ｆから距離R₂の位置
にある受信アンテナ２１にて受信される。該受信
された反射パルス波は上記だ説明した動作に基づ
き希望する計測範囲にわたり、一定の角度毎に標
本化回路７ａにて標本化され、記憶回路８ａに記
憶される。該記憶回路８ａに記憶されたデータは
計測終了後、計算機２６で表示機２７に図示する
ために処理される。

第４図ａは第３図に示すシステムにより、直径
30cm、長さ３ｍの金属製円柱をパルス幅τ₀＝50ナ
ノ秒の送信パルス波、受信帯域幅Ｂ＝50MHz、
Δt＝５ナノ秒で計測した例を示す図である。同
図において、Ｘはレーダ目標Ｆの姿勢角度、ｎは
標本化番号、Ｚはレーダ反射波レベルを示す。円
柱状の目標Ｆの姿勢により、その一端から反射さ
れるレーダ反射波と他端から反射されるレーダ反
射波ではレーダ空中線に到達するまでに時間差が
ある。即ち、第４図ａに示すように、目標ＦがＡ
の角度において、該円柱状の目標Ｆの前端から反
射されたレーダ反射波と前端から３ｍ後方の終端
から反射されたレーダ反射波が観測され、標本化
番号４以降では２本の点線で示すようにレーダ反
射波の２つのピークが観測できる。第４図ｂは第
４図ａの計測データの目標ＦのＡ角度において、
第１図の波形比較回路１１の動作を第３図の計算
機２６にプログラムし、計算、図示したもので、
標本化番号ｎ≒４の付近から出力が表示されてい
る。従つて、上記(3)からＬ≒3mと算出され、距
離方向の分解能が向上した結果が得られた。

第５図は本発明に係るデータ変換方式におい
て、標本化の周期を小さくするための第３の実施
例のシ召テム構成をすブロツク図である。

第５図において、７ｃは標本化回路７ａに並列
に接続されている標本化回路、１２は標本化トリ
ガ発生回路１０ａの標本化トリガをΔT／２だけ
遅延させる遅延回路、８ｃは前記標本化回路７ｃ
で標本化した波形データを記憶する記憶回路、１
３は前記記憶回路８ａ，８ｃで記憶した波形デー
タを合成する波形合成回路である。

第６図は第５図のシステムの各部の信号波形を
示すタイムチヤートである。同図において、ｈは
記憶回路８ａにおける波形データを示し、ｉは記
憶回路８ｃにおける波形データを示し、ｊは波形
合成回路１３における波形データを示す。

第５図に示すシステムによれば、第６図に示す
ように増設された標本化回路７ｃはΔT／２だけ
遅れて波形を標本化するから（第６図ｈ，ｉ参
照）、これらを波形合成回路１３で合成すれば、
結果的にΔT／２の周期で細かく標本化されたこ
とになる（第６図のｊ参照）。即ち、標本化回路
７ａ，７ｃ、記憶回路８ａ，８ｃ及び遅延回路１
２を一単位とする回路を受信機５の出力に並列に
複数個接続し、遅延回路１２をΔT／（標本化回
路数）づつ遅延して各単位を動作させれば、標本
化周期をΔT／（標本化回路数）に小さくするこ
とが可能となる。

上記のように、長パルス波のレーダ装置であつ
ても受信装置内に本装置を並列に付加することに
よつて、容易に距離方向に接近する目標を分離す
ることが可能となる。

上記実施例によれば、現状の長パルスレーダ装
置に上記システムを付加することにより、距離方
向の近接目標の分離が可能であり、短パルス波の
レーダ装置を増設する必要がない。また、送信パ
ルス波のパルス幅は長くてよく、送信波の占有周
波数帯幅が小さくて済むから、他の無線装置への
干渉が防止できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、標本化回
路で広帯域受信機で受信された反射パルス波と送
信パルス波形を距離方向に微小時間毎に各々標本
化し、反射パルス波形と送信パルス波形を比較減
算するので、パルスレーダ装置の送信パルス波の
パルス幅を狭くすることなくパルスレーダ装置の
距離方向の分解能を向上させることができるとい
う優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例をなすパルスレ
ーダ装置のデータ変換方式のシステム構成を示す
ブロツク図、第第２図は距離Ｒの目標Ａに接近し
て他の目標Ｂが存在している場合の第１図に示す
システムの各部の信号波形を示すタイムチヤー
ト、第３図はレーダ目標をバイスタテイクに計測
する装置に本発明を応用する第２の実施例のシス
テム構成を示すブロツク図、第４図ａは第３図に
示すシステムにより金属製円柱を計測した例を示
す図、第４図ｂは計算機で比較減算した出力例を
示す図、第５図は本発明に係る標本化の周期を小
さくするための第３の実施例のシステム構成を示
すブロツク図、第６図は第５図のシステムの各部
の信号波形を示すタイムチヤート、第７図は第１
図の波形比較回路の構成を示すブロツク図であ
る。 図中、１……レーダ送信機、２……方向性結合
器、３……サーキユレータ、４……レーダ空中
線、５……受信機、６……検波器、７ａ，７ｂ，
７ｃ……標本化回路、８ａ，８ｂ，８ｃ……記憶
回路、９……距離ゲート回路、１０ａ，１０ｂ…
…標本化トリガ発生回路、１１……波形比較回
路、１２……遅延回路、１３……波形合成回路、
２０……送信アンテナ、２１……受信アンテナ、
２２……角度発生器、２３……モータ、２４……
角度判定回路、２５……ゲート、２６……計算
機、２７……表示機、２８……ピーク検出器、２
９……振幅補正回路、３０……波形立上り検出
器、３１……データシフト回路、３２……減算回
路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 送信機から発せられる送信パルス波を空中線
   を介して送信し、目標により反射された反射パル
   ス波を空中線を介して受信するパルスレーダ装置
   において、 前記送信パルス波のパルス幅τ₀に対して受信周
   波数帯域幅ＢがＢ＞２／τ₀の関係にある広帯域受
   信機及び該広帯域受信機で受信される前記反射パ
   ルス波を標本化する標本化回路と前記送信パルス
   波を標本化する標本化回路とを設け、 前記送信パルス波と反射パルス波を距離方向に
   微小時間毎に標本化し、該標本化された両パルス
   波を比較減算することを特徴とするパルスレーダ
   装置のデータ変換方式。 ２ 送信機から発せられる送信パルス波を空中線
   を介して送信し、目標物により反射された反射パ
   ルス波を空中線を介して受信するパルスレーダ装
   置において、 前記送信パルス波のパルス幅τ₀に対して受信周
   波数帯域幅ＢがＢ＞２／τ₀の関係にある広帯域受
   信機及び該広帯域受信機で受信された前記反射パ
   ルス波と前記送信パルス波を距離方向に微小時間
   毎に標本化する複数の標本化回路を設け、 前記複数の標本化回路を異なる遅延時間で並列
   作動させ前記反射パルス波と前記送信パルス波を
   距離方向に微小時間毎に標本化し、該複数の標本
   化回路で標本化された反射パルス波と送信パルス
   波を各々合成し、各標本化合成された両パルス波
   を比較減算することを特徴とするパルスレーダ装
   置のデータ変換方式。