JPH06242223A - 気象レーダ用受信機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 気象レーダ用受信機の特性を自動調整可能に
することによりレーダ局の無人化、データのデジタル化
に適した受信機の実現を図る。 【構成】 ＲＦアンプ１０の前段に方向性結合器２２を
設け、試験信号発生器２４により発生させた試験信号を
ＲＦ入力に挿入する。試験信号としては、ロウレベルの
試験信号とハイレベルの試験信号を用いる。ビデオ出力
をＡ／Ｄ変換器３２によりデジタルデータに変換し、Ｍ
ＰＵ３４がこれに基づき特性の変動傾向を判定する。判
定の結果、ＲＦ段又はＩＦ段において利得変動が生じて
いるとみなせる場合及びビデオ段においてオフセット変
動が生じているとみなせる場合にはステップ減衰器３６
又は乗算器２８に利得調整信号又はオフセット調整信号
を供給する。ビデオ段において利得変動が生じていると
みなせる場合には乗算器２８に利得調整信号を供給す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、気象レーダ用受信機、
特にその特性の安定化方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、気象レーダ装置又はレーダ雨
雪量計と呼ばれる装置が用いられている。この種の装置
は、マイクロ波パルスを空中線から周囲に送信し、気象
目標からの反射波を受信して、降雨強度その他に関する
情報を得る。すなわち、気象目標からの受信信号につい
て、振幅検波、増幅等の処理を施した上で、これに基づ
き降雨強度等を算出し、表示装置の画面表示に供する装
置である。

【０００３】図４には、一従来例に係る気象レーダ装
置、特にその受信機の内部構成が示されている。この図
に示される受信機は、空中線によって得られた高周波の
受信信号（ＲＦ入力）を増幅するＲＦアンプ１０を備え
ている。ＲＦアンプ１０の出力は、混合器（ＭＩＸ）１
２において局部発振器１４の発振出力と混合される。こ
れにより、受信信号は中間周波数（ＩＦ）に変換され
る。ＩＦに変換された受信信号は、その後段のＩＦアン
プ１６によって増幅され、さらに対数アンプ１８により
対数圧縮を受ける。この対数圧縮により、広いダイナミ
ックレンジが実現される。対数アンプ１８の後段にはビ
デオアンプ２０が設けられており、対数アンプ１８の出
力はこのビデオアンプ２０によって増幅される。ビデオ
アンプ２０によって増幅された受信信号は、ビデオ出力
として後段、例えば演算処理装置、表示装置等に出力さ
れる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年においては、気象
レーダ装置を設置したレーダ局の無人化が検討・実施さ
れている。また、受信機により得られた情報をデジタル
化しデータ処理する手法も採用されている。これらレー
ダ局の無人化やデータのデジタル化に伴い、受信機特性
の安定化が要請されている。しかし、例えば図４に示さ
れる構成を有する従来の受信機においては、当該受信機
において使用する各ユニット、例えばＲＦアンプ、ＩＦ
アンプ、ビデオアンプ等の増幅器の利得やオフセットが
変化するため、結果として得られる降雨強度等に誤差が
生じることがあった。このため、定期的な点検・調整が
必要であった。

【０００５】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、気象レーダ用受信
機の特性を安定化し、定期的な点検・調整の必要を低減
させるとともに降雨強度等の誤差発生を防止することに
より、レーダ局の無人化、データのデジタル化等に好適
な受信機を実現することを目的とする。

【０００６】

【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、本発明の気象レーダ用受信機は、受信信号を
増幅して出力する増幅装置と、互いに異なる値を有する
複数種類の試験信号を受信信号に挿入する試験信号挿入
手段と、増幅装置の出力から試験信号を検出する試験信
号検出手段と、検出した試験信号を所定の増幅特性と比
較することにより増幅装置の利得及び／又はオフセット
の変動を検出する変動検出手段と、利得及び／又はオフ
セットの変動が検出された場合に増幅装置の利得及び／
又はオフセットを調整することにより、増幅装置の特性
を上記所定の増幅特性に調整する特性調整手段と、を備
えることを特徴とする。

【０００７】さらに、本発明の気象用レーダ受信機は、
上記変動検出手段が、検出した変動の内容に応じた調整
信号を出力し、上記特性調整手段が、増幅装置内又はそ
の前若しくは後に設けられた乗算器を有し、この乗算器
が、変動検出手段から出力される調整信号に応じ利得及
び／又はオフセットを調整することを特徴とする。

【０００８】あるいは、本発明の気象レーダ用受信機
は、上記乗算器に代え、減衰器を備えることを特徴とす
る。

【０００９】さらに、本発明の気象レーダ用受信機は、
上記増幅装置が、対数増幅器を介して縦続接続された複
数段の増幅器を含み、上記変動検出手段が、上記複数種
類の試験信号の検出値にほぼ等しい量のオフセットが生
じている場合に対数増幅器より前の段の増幅器の利得変
動又は後の段の増幅器のオフセット変動が生じたとみな
し、異なる量のオフセットが生じている場合に対数増幅
器より後の段の増幅器の利得変動が生じたとみなすこと
を特徴とする。

【００１０】そして、本発明の気象レーダ用受信機の安
定化方法は、互いに異なる値を有する複数種類の試験信
号を受信信号に挿入して増幅装置に入力し、増幅装置の
出力から試験信号を検出し、検出した試験信号を所定の
増幅特性と比較することにより増幅装置の利得及び／又
はオフセットの変動を検出し、利得及び／又はオフセッ
トの変動が検出された場合に増幅装置の利得及び／又は
オフセットを調整することにより、増幅装置の特性を上
記所定の増幅特性に調整することを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明においては、試験信号が受信信号に挿入
され増幅装置に入力される。受信信号に挿入される試験
信号としては、互いに異なる値を有する複数種類の信号
を準備する。挿入された試験信号は、増幅装置の出力に
おいて、試験信号検出手段により検出される。検出され
た試験信号は、変動検出手段により、所定の増幅特性と
比較される。すなわち、上述のように複数の試験信号を
用いているため、試験信号の検出値を所定の増幅特性と
比較することにより、増幅装置の特性及び／又はオフセ
ットの変動の検出が可能である。このようにして利得及
び／又はオフセットの変動が検出されると、特性調整手
段により、増幅装置の利得及び／又はオフセットが調整
される。これにより、増幅装置の特性が、上述した所定
の増幅特性に、自動的に調整されることとなる。この結
果、定期的な点検・調整を行うことなく、受信信号の増
幅出力に係る誤差の発生、例えば降雨強度の誤差の発生
が防止されることとなり、レーダ局の無人化やデータの
デジタル化等に適したより安定した特性を有する気象レ
ーダ用受信機が実現されることとなる。

【００１２】また、本発明においては、上述した特性調
整を、乗算器や減衰器を用いて実行することができる。
例えば、変動検出手段から出力される調整信号に応じ信
号利得及び／又はオフセットを調整するよう乗算器を設
けることにより、上述した作用を実現することができ
る。また、減衰器についても同様である。

【００１３】本発明において特性調整の対象とする増幅
器が、対数増幅器を介して縦続接続された複数段の増幅
器を含む場合、例えば、スーパーヘテロダイン方式の受
信機に対数圧縮のための対数増幅器を挿入した装置構成
の場合、上述した複数種類の試験信号の検出値がどのよ
うなパターンで変動しているかにより、いずれの段の増
幅器において利得変動又はオフセット変動が生じたかを
検出することができる。例えば対数増幅器より後の段の
増幅器においてオフセット変動が生じている場合、複数
種類の試験信号の検出値はこの値にほぼ等しい量だけ変
動する。対数圧縮器より前の段の増幅器に利得変動が生
じている場合には、対数増幅器より後の段の増幅器にオ
フセット変動が生じている場合と同様のパターンで、上
記複数種類の試験信号の検出値が変動する。さらに、対
数増幅器より後の段の増幅器に利得変動が生じている場
合には、この利得変動は、上記複数種類の試験信号の検
出値においては、異なる量のオフセットとして使われ
る。従って、これらのパターンに基づき利得及び／又は
オフセットの検出動作を実行することにより、好適な特
性調整が可能となる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について図面に
基づき説明する。なお、図４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。

【００１５】図１には、本発明の第１実施例に係る気象
レーダ用受信機の構成が示されている。この図に示され
るように、本実施例においては、ＲＦアンプ１０の前段
に方向性結合器２２が挿入されている。この方向性結合
器２２は、試験信号発生器２４から出力される試験信号
をＲＦ入力に挿入してＲＦアンプ１０に供給する機能を
有している。信号発生器２４から方向性結合器２２に供
給される試験信号は、ロウレベル及びハイレベルの２種
類の試験信号である。

【００１６】対数アンプ１８の後段には、アンプ２６及
び乗算器２８から構成されるビデオアンプ３０が接続さ
れている。すなわち、対数アンプ１８から出力される信
号は乗算器２８を経てアンプ２６に入力され、このアン
プ２６の増幅出力がビデオアンプ３０の出力として、す
なわちビデオ出力として、後段の信号処理装置又は表示
装置に供給される。

【００１７】ビデオアンプ３０の後段には、Ａ／Ｄ変換
器３２が設けられている。このＡ／Ｄ変換器３２は、受
信機のビデオ出力をデジタルデータに変換することによ
りＭＰＵ（マルチプロセッサ）３４によって処理可能な
形態に変換する。ＭＰＵ３４は、本実施例の特徴とする
判定動作を実行し、判定結果に応じ乗算器２８に調整信
号を出力する。なお、ＭＰＵ３４は、試験信号発生器２
４に定期的に起動信号を与え、上述した２種類の試験信
号を生成させる。

【００１８】図２には、本発明の第２実施例に係る気象
レーダ用受信機の装置構成が示されている。この図に示
される回路は、第１実施例と同様の回路にさらにステッ
プ減衰器３６を挿入した構成である。ステップ減衰器３
６は、ＩＦアンプ１６と対数アンプ１８の間に設けられ
ており、ＭＰＵ３４から供給される調整信号によってそ
の減衰量がステップ的に変化する。この調整信号は、前
述した乗算器２８に対する調整信号と同様、ＭＰＵ３４
が、Ａ／Ｄ変換器３２の出力に基づき生成する。

【００１９】図３には、本発明の第１及び第２実施例の
動作の内容が示されている。これらのうち特に図３
（１）にはＲＦ段又はＩＦ段において利得変動が生じた
場合の動作が、図３（２）にはビデオ段においてオフセ
ット変動が生じた場合の動作が、図３（３）にはビデオ
段において利得変動が生じた場合の動作が、それぞれ示
されている。

【００２０】まず、図３（１）に示されるように、ＲＦ
段又はＩＦ段、例えばＲＦアンプ１０やＩＦアンプ１６
において利得変動が生じている場合を考える。この場
合、これらのアンプ１０，１６の後段に設けられている
対数アンプ１８により対数圧縮が行われているため、こ
れらのアンプ１０，１６の利得変動は、ビデオアンプ３
０の出力においてはそのレベル変動（オフセット変動）
として現れる。従って、Ａ／Ｄ変換器３２によって検出
・デジタル変換されるロウレベル及びハイレベルの試験
信号は、互いにほぼ等しいオフセット量を示している。

【００２１】ＭＰＵ３４は、図において実線で示される
目標増幅特性に対し、ロウレベル試験信号の検出値とハ
イレベル試験信号の検出値がほぼ等しい量だけオフセッ
トしている場合には、ＲＦ段又はＩＦ段において利得変
動が生じたかあるいはビデオ段でオフセット変動が生じ
たとみなす。

【００２２】次に、図３（２）に示されるように、ビデ
オ段、例えばビデオアンプ３０においてオフセット変動
が生じている場合を考える。この場合、ＲＦ段又はＩＦ
段において利得変動が生じた場合と同様に、ビデオアン
プ３０等のオフセット変動がビデオ出力のレベル変動
（オフセット変動）として現れる。

【００２３】ＭＰＵ３４は、図において破線で示される
目標増幅特性に対し、ロウレベル試験信号の検出値とハ
イレベル試験信号の検出値がほぼ等しい量だけオフセッ
トしている場合には、ＲＦ段又はＩＦ段において利得変
動が生じたかあるいはビデオ段でオフセット変動が生じ
たとみなす。

【００２４】そして、図３（３）に示されるように、ビ
デオ段、例えばビデオアンプ３０において利得変動が生
じている場合を考える。この場合の利得変動は、ＲＦ段
又はＩＦ段において利得変動が生じている場合と異な
り、信号に対数圧縮が施されていないため、ロウレベル
試験信号とハイレベル試験信号で異なるレベル変動（オ
フセット変動）が生じている状態となる。ＭＰＵ３４
は、Ａ／Ｄ変換器３２によって検出・デジタル変換され
るロウレベル試験信号及びハイレベル試験信号の検出値
を所望の目標増幅特性と比較し、両者のオフセット量が
互いに異なる場合に、ビデオ段において利得変動が生じ
ているとみなす。

【００２５】このように、ロウレベル試験信号及びハイ
レベル試験信号の検出値に基づき、ＭＰＵ３４は、どの
ような変動がどの段によって生じているかを判定する。
すなわち、ロウレベル試験信号とハイレベル試験信号の
検出値が互いにほぼ等しい量だけ目標増幅特性に対しオ
フセットしている場合には、ＲＦ段又はＩＦ段において
利得変動が生じているかビデオ段においてオフセット変
動が生じているとみなし、異なる量のオフセットが生じ
ている場合にはビデオ段において利得変動が生じている
とみなす。

【００２６】第１実施例においては、ＲＦ段又はＩＦ段
における利得変動やビデオ段におけるオフセット変動
が、ＭＰＵから乗算器２８に対して供給されるオフセッ
ト調整信号によって調整される。すなわち、乗算器２８
は、ＭＰＵから供給されるオフセット調整信号の値に応
じ、対数アンプ１８から出力される信号をオフセット補
正し、アンプ２６に供給する。

【００２７】第２実施例においては、これに加え、ステ
ップ減衰器３６による調整が実行される。すなわち、Ｍ
ＰＵ３４から供給される利得調整信号に応じ、ステップ
減衰器３６の減衰量がステップ的に変化し、これにより
ＲＦ段又はＩＦ段における利得変動が補償される。

【００２８】さらに、ビデオ段において利得変動が生じ
ている場合には、第１実施例においても第２実施例にお
いてもＭＰＵ３４から乗算器３８に供給される利得調整
信号により調整が行われる。すなわち、乗算器３８は、
ＭＰＵ３４から供給される利得調整信号の値に応じ、対
数アンプ１８の出力に係る信号の振幅を調整し、アンプ
２６に供給する。これにより、ビデオ段における利得変
動が補償される。

【００２９】このように、本発明の各実施例によれば、
互いに異なる値を有する複数種類の試験信号をＲＦ入力
に挿入しておき、これらの試験信号をビデオ出力から検
出して各段の利得変動及びオフセット変動を補償してい
るため、レーダ局の無人化やデータのデジタル化に適し
た受信機が実現されることとなる。すなわち、ＭＰＵ３
４の制御のもとに試験信号発生器２４が定期的に試験信
号を発生させ、この試験信号を用いた利得変動及びオフ
セット変動の補償動作を実行することにより、定期的な
保守・点検等の必要が排除されるとともに、ビデオ出力
の変動に起因した誤差の発生、例えば降雨強度算出値の
誤差の発生を防止することができる。

【００３０】なお、以上の説明においては、ＲＦアンプ
１０、ＩＦアンプ１６、対数アンプ１８及びビデオアン
プ３０を備える受信機が特性調整の対象とされていた
が、本発明はこのような構成の受信機に限定されるもの
ではない。すなわち、増幅装置を備える受信機であれば
どのような構成にも適用できる。加えて、各実施例にお
いては試験信号として２種類の信号を用いていたが、こ
れは３種類以上用いてもかまわない。２種類の場合に
は、装置構成やＭＰＵ３４の処理内容が簡素になるとい
う利点を得ることができる。

【００３１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
互いに異なる値を有する複数種類の試験信号を受信信号
に挿入し、増幅装置の出力側においてこの試験信号を検
出し、検出結果に基づき増幅装置の利得及び／又はオフ
セットの変動を検出するようにしたため、定期的な点検
・調整を行うことなく自動的に利得変動及び／又はオフ
セット変動を調整することができ、より特性の安定した
気象レーダ用受信機を実現することができる。また、増
幅装置の出力を用いて求められる量、例えば降雨強度等
の誤差が抑制されることとなる。これにより、レーダ局
の無人化や、データのデジタル化に適した気象レーダ用
受信機が実現されることとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例に係る気象レーダ用受信機
の構成を示すブロック図である。

【図２】本発明の第２実施例に係る気象レーダ用受信機
の構成を示すブロック図である。

【図３】本発明の各実施例の動作の内容を示す図であ
り、図３（１）はＲＦ段又はＩＦ段において利得変動が
生じた場合におけるＲＦ入力とビデオ出力の関係を、図
３（２）はビデオ段においてオフセット変動が生じた場
合におけるＲＦ入力とビデオ出力の関係を、図３（３）
はビデオ段において利得変動が生じた場合のＲＦ入力と
ビデオ出力の関係を、それぞれ示す図である。

【図４】一従来例に係る気象レーダ用受信機の構成を示
すブロック図である。

【符号の説明】

１０ ＲＦアンプ １６ ＩＦアンプ １８ 対数アンプ ２２ 方向性結合器 ２４ 試験信号発生器 ２６ アンプ ２８ 乗算器 ３０ ビデオアンプ ３２ Ａ／Ｄ変換器 ３４ ＭＰＵ ３６ ステップ減衰器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 邦孝 東京都三鷹市下連雀五丁目１番１号 日本 無線株式会社内

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 受信信号を増幅して出力する増幅装置を
   備えた気象レーダ用受信機において、 互いに異なる値を有する複数種類の試験信号を受信信号
   に挿入する試験信号挿入手段と、 増幅装置の出力から試験信号を検出する試験信号検出手
   段と、 検出した試験信号を所定の増幅特性と比較することによ
   り増幅装置の利得及び／又はオフセットの変動を検出す
   る変動検出手段と、 利得及び／又はオフセットの変動が検出された場合に増
   幅装置の利得及び／又はオフセットを調整することによ
   り、増幅装置の特性を上記所定の増幅特性に調整する特
   性調整手段と、 を備えることを特徴とする気象レーダ用受信機。
2. 【請求項２】 請求項１記載の気象レーダ用受信機にお
   いて、 上記変動検出手段が、検出した変動の内容に応じた調整
   信号を出力し、 上記特性調整手段が、増幅装置内又はその前若しくは後
   に設けられた乗算器を有し、この乗算器が、変動検出手
   段から出力される調整信号に応じ利得及び／又はオフセ
   ットを調整することを特徴とする気象レーダ用受信機。
3. 【請求項３】 請求項１記載の気象レーダ用受信機にお
   いて、 上記変動検出手段が、検出した変動の内容に応じた調整
   信号を出力し、 上記特性調整手段が、増幅装置内又はその前若しくは後
   に設けられた減衰器を有し、この減衰器が、変動検出手
   段から出力される調整信号に応じ利得及び／又はオフセ
   ットを調整することを特徴とする気象レーダ用受信機。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３記載の気象レーダ用受信
   機において、 上記増幅装置が、対数増幅器を介して縦続接続された複
   数段の増幅器を含み、 上記変動検出手段が、上記複数種類の試験信号の検出値
   にほぼ等しい量のオフセットが生じている場合に対数増
   幅器より前の段の増幅器の利得変動又は後の段の増幅器
   のオフセット変動が生じたと見なし、異なる量のオフセ
   ットが生じている場合に対数増幅器より後の段の増幅器
   の利得変動が生じたとみなすことを特徴とする気象レー
   ダ用受信機。
5. 【請求項５】 互いに異なる値を有する複数種類の試験
   信号を受信信号に挿入して増幅装置に入力し、 増幅装置の出力から試験信号を検出し、 検出した試験信号を所定の増幅特性と比較することによ
   り増幅装置の利得及び／又はオフセットの変動を検出
   し、 利得及び／又はオフセットの変動が検出された場合に増
   幅装置の利得及び／又はオフセットを調整することによ
   り、 増幅装置の特性を上記所定の増幅特性に調整することを
   特徴とする気象レーダ用受信機の安定化方法。