JPH06342062A - レーダ装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 レーダ装置において、外部からの初期距離情
報なしに、現状のハードウェアを大型化することなく短
時間に同期捕捉する。 【構成】 従来のレーダ装置に符号系列制御器３６を付
加し、２種類以上の符号系列を用いた測距結果の組合せ
により目標までの距離を測定し、またドップラ補償器３
８によりドップラ周波数に応じて復調タイミングのずれ
を補償する。 【効果】 ２種類以上の符号系列を制御し、さらに目標
ドップラ情報による補償を行うことにより従来のレーダ
装置の構成を大型化することなく短時間での同期捕捉・
追尾を可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、目標に電波を照射
し、反射してくる電波を受信して目標までの距離を計測
することを目的とする、レーダ装置に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図７は従来のレーダ装置を説明する為の
図であり、図において、１は送信源、２は送信信号に２
位相変調をかける第１の位相変調器、３は２位相変調さ
れた信号を増幅する送信機、４は送信機３で増幅された
信号を送信する送信アンテナ、５は目標からの反射信号
を受信する受信アンテナ、６は受信信号を分配する電力
分配器、７は電力分配器６により分配された一方の受信
信号を第２の位相変調器１３より出力された復調用信号
により復調する第１の復調器、８は第１の復調器７で復
調された信号を振幅検波する振幅検波器、９は電力分配
器６により分配された他方の受信信号を第３の位相変調
器１４より出力された復調用信号により復調する第２の
復調器、１０は第２の復調器９で復調された信号と第１
の復調器７で復調された信号より同期誤差信号を求める
同期検波器、１１は同期捕捉時には外部からの初期距離
情報により復調信号タイミングを制御する制御信号、追
尾時には同期検波器１０より出力される同期誤差信号よ
り復調信号タイミングを制御する制御信号を変復調用信
号発生器１２に出力する復調信号タイミング制御器、１
２は変復調用信号を発生させる変復調用信号発生器、１
３は第１の復調器７への復調信号を出力する第２の位相
変調器、１４は第２の復調器９への直交復調信号を出力
する第３の位相変調器、１５は局部発振器である。

【０００３】従来のレーダ装置は上記のように構成され
ている。送信源１の出力信号である送信源出力１６は第
１の位相変調器２において変復調用信号発生器１２の出
力である変調用信号１７を用いて２位相変調されて第１
の位相変調器出力１８となり、送信機３に入力され増幅
されて送信機出力１９となり、送信アンテナ４より送信
信号２０となって目標に送信される。目標よりの反射波
である受信信号２１は受信アンテナ５で受信され受信ア
ンテナ出力２２となり、電力分配器６に入力され、受信
信号の電力が分配されて電力分配器第１の出力２３及び
電力分配器第２の出力２６となる。電力分配器第１の出
力２３は第１の復調器７において第２の位相変調器１３
の出力である第１の復調用信号３３を復調用信号として
掛け算操作をされて第１の復調器出力２４となり、第１
の復調器出力２４の一方の出力は同期検波器１０に入力
される。電力分配器６の他方の出力である電力分配器第
２の出力２６は第２の復調器９において第３の位相変調
器１４の出力である第２の直交復調用信号３４を復調用
信号として掛け算操作をされて第２の復調器出力２７と
なり、第２の復調器出力２７は同期検波器１０に入力さ
れ第１の復調器出力２４で正規化して同期検波されて同
期のための誤差信号である同期検波出力２８となり、復
調信号タイミング制御器１１に入力される。復調副器信
号タイミング制御器１１は同期捕捉時には、外部からの
初期距離情報２９により復調タイミングを制御する制御
信号３０を、追尾時には前記同期検波出力２８より復調
タイミングを制御する制御信号３０を変副調用信号発生
器１２に入力する。変復調用信号発生器１２の出力であ
る復調用第１の信号３１は局部発振器１５の出力である
局部発振器出力３５の変調用信号となり、第２の位相変
調機１３において位相変調されて第１の復調用信号３３
となる。変復調用信号発生器１２の他方の出力である復
調用第２の信号３２は局部発振器出力３５の変調用信号
となり、第３の位相変調器１４において位相変調されて
第２の直交復調用信号３４となる。第１の復調器出力２
４の他方の出力は振幅検波器８に入力され、ここで振幅
検波されて振幅検波器出力２５となり、目標の検出に使
用される。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来のレーダ装置は、
以上のように構成されているので、航空機目標のような
高速目標に対してはドップラ周波数の制限から長い符号
長をとることができないため、目標との同期捕捉のため
に外部から初期距離情報を必要とするという問題点があ
った。

【０００５】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、周期の異なる２種類以上の疑似ラ
ンダム符号系列を用いることにより、実際には符号長を
長くすることなしに見掛け上の符号長を長くでき、更に
第２以降の直交疑似ランダム符号系列を用いる場合には
以前の情報を用いるため距離情報なしに短時間に同期捕
捉・追尾することを目的としている。

【０００６】

【課題を解決するための手段】この発明に係わるレーダ
装置は、周期の異なる２種類以上の疑似ランダム符号系
列を用いることにより、実際には符号長を長くすること
なしに見掛け上の符号長を長くし、更に第２以降の疑似
ランダム符号系列を用いる場合には以前の情報を用いる
ことにより、距離は情報なしに捕捉を行い、追尾に移行
する。

【０００７】

【作用】この発明におけるレーダ装置は、周期の異なる
２種類以上の疑似ランダム符号系列を用いることによ
り、実際には符号長を長くすることなしに見掛け上の符
号長を長くでき、更に第２以降の疑似ランダム符号系列
を用いる場合には以前の情報を用いることにより外部か
らの初期距離情報なしに短時間で同期捕捉・追尾に移行
する。

【０００８】

【実施例】

実施例１．以下、この発明の一実施例を図について説明
する。図１において、１〜１５は上記従来装置と全く同
一のものである。３６は振幅検波器８の信号により変復
調用信号発生器１２から出力される変復調用信号の符号
系列を制御する符号系列制御器である。

【０００９】前記のように構成されたレーダ装置におい
て、送信源１の出力信号である送信源出力１６は第１の
位相変調器２において変復調用信号発生器１２の出力で
ある変調用信号１７を用いて２位相変調されて第１の位
相変調器出力１８となり、送信機３に入力され増幅され
て送信機出力１９となり、送信アンテナ４より送信信号
２０となって目標に送信される。目標よりの反射波であ
る受信信号２１は受信アンテナ５で受信され受信アンテ
ナ出力２２となり、電力分配器６に入力され、受信信号
の電力が分配されて電力分配器第１の出力２３及び電力
分配器第２の出力２６となる。電力分配器第１の出力２
３は第１の復調器７において第２の位相変調器１３の出
力である第１の復調用信号３３を復調用信号として掛け
算操作をされて第１の復調器出力２４となり、第１の復
調器出力２４の一方の出力は同期検波器１０に入力され
る。電力分配器６の他方の出力である電力分配器第２の
出力２６は第２の復調器９において第３の位相変調器１
４の出力である第２の直交復調用信号３４を復調用信号
として掛け算操作をされて第２の復調器出力２７とな
り、第２の復調器出力２７は同期検波器１０に入力され
る。同期検波器１０は第２の復調器９から出力される第
２の復調器出力２７を第１の復調器出力２４で正規化し
て同期検波されて同期のための誤差信号である同期検波
出力２８となり、復調信号タイミング制御器１１に入力
される。復調信号タイミング制御器１１は同期捕捉時に
は振幅検波出力２５により復調信号タイミングを制御す
る復調信号タイミング制御信号３０を、追尾時には同期
検波器１０より出力される同期誤差信号より復調信号タ
イミングを制御する復調信号タイミング制御信号３０を
変復調用信号発生器１２に出力する。変復調用信号発生
器１２の出力である復調用第１の信号３１は第２の位相
変調器１３において局部発振器１５の出力である局部発
振器出力３５の変調用信号となり、第２の位相変調器１
３において位相変調されて第１の復調用信号３３とな
る。復調用第２の信号３２は局部発振器出力３５の変調
用信号となり、第３の位相変調器１４において位相変調
されて第２の直交復調用信号３４となる。第１の復調器
出力２４の他方の出力は振幅検波器８に入力され、ここ
で振幅検波されて振幅検波出力２５となり、目標の検出
に使用される。符号系列制御器３６は振幅検波器出力２
５から目標のエコーを選択し目標検出レベルを越えるも
のが存在した場合変復調信号の符号系列を制御する符号
系列制御信号３７を変復調用信号発生器１２に出力す
る。従来のレーダでは、航空機のような高速目標に対す
るドップラ周波数の制限から長い符号長をとることがで
きず、例えば図２（Ａ）Ｍコード３のような符号長の短
い符号系列を用いなければならないため測距結果のあい
まいさが大きくなり、外部からの初期距離情報が必要と
なる。これに対しこの発明では図２（Ａ）Ｍコード３に
加えて（Ｂ）Ｍコード７のような周期が異なり互いに素
である符号系列により測距を行った２通りの結果を用い
ることにより、実際には符号長を変えることなく見かけ
上の符号長を長くすることができ、測距結果のあいまい
さを小さくすることができる。また単に２種類の符号系
列を用いただけでは例えば従来の方式では図２のような
送受信切換え時間のデューティ比が１：２であるような
（Ａ）Ｍモード３および（Ｂ）Ｍコード７の符号系列を
もつ信号により目標検出を行う場合、（Ａ）Ｍコード３
について６箇所、（Ｂ）Ｍコード７について１４箇所、
計２０箇所復調タイミングを変更してそれぞれ目標検出
を実施した後各コードにおける目標検出結果から目標距
離を求めなければならなかった。これに対し改善例では
図３のようにまず（Ａ）Ｍコード３として目標検出を行
い、目標を捕捉した時点で符号系列を（Ｂ）Ｍコード７
に変更する。ここで（Ａ）Ｍコード３として目標検出し
た場合の測距結果をＲａとし、またこの時の符号系列の
符号長に相当する距離をＲ０ａとすると、目標の真の距
離Ｒは数１により表わされる。ただし、ｋａは整数とす
る。

【００１０】

【数１】

【００１１】したがって（Ａ）Ｍコード３として目標検
出した結果より目標は必ず数１で表わされる距離に存在
するから、（Ｂ）Ｍコード７とした場合にはこの時の符
号系列の符号長に相当する距離をＲ０ｂとすれば、従来
のように１４箇所全てについて復調タイミングを調整し
目標検出を実施する必要はなく、数２で表わされる距離
Ｒｂ´についてのみ目標検出を実施すればよいことにな
る。

【００１２】

【数２】

【００１３】またこの時（Ａ）Ｍコード３とした場合の
符号系列の符号長と（Ｂ）Ｍコード７とした場合の符号
系列の符号長の比が３：７であるから、この２種類の符
号系列を用いて測距可能な最大距離Ｒｍａｘは数３によ
り表わされる。

【００１４】

【数３】

【００１５】したがって数２におけるｋａは数４のよう
な範囲に存在する。

【００１６】

【数４】

【００１７】すなわち、従来例では計２０回の復調タイ
ミング調整による目標検出が必要であるのに対し、この
発明では最小２回、最大でも１３回の調整回路で目標検
出が可能となる。図３は（Ａ）Ｍコード３について３箇
所、（Ｂ）Ｍコード７について４箇所、計７箇所の捜索
で目標距離の算出が可能となる例である。

【００１８】ところで上記説明では、疑似ランダム符号
をＭコード３ビット及び７ビットで述べたが、符号系列
は互いに素であれば何でもよくかつ、使用する符号数も
捕捉時間及びドップラ周波数の制限が許せば、いくつで
もよい。

【００１９】実施例２．図４において、１〜３６は上記
実施例１と全く同一のものである。３８は目標のドップ
ラ情報により復調信号のタイミングを補償するためのド
ップラ補償器である。

【００２０】前記のように構成されたレーダ装置におい
て、各構成部１〜３６は実施例１と同一の機能により動
作する。ドップラ補償器３８は目標のドップラ周波数３
９により相対距離の変化を予測し復調信号のタイミング
を補償するためのドップラ補償信号４０を復調信号タイ
ミング制御器１１に出力する。復調信号タイミング制御
器１１は振幅検波出力２５より求めた復調信号タイミン
グにさらにドップラ補償信号４０に相当するタイミング
補償を加えたものを復調信号タイミング制御信号３０と
して変復調用信号発生器１２に出力する。上記実施例１
のようなレーダ装置では２種類以上の符号系列を用い、
先に求めた目標検出結果より以後の復調タイミングを決
定する時系列処理を行うため、図５のように（Ａ）の符
号系列を用いた目標検出によって距離情報Ｒａを得て
も、目標検出処理時間Δｔ内での目標の運動により相対
距離がΔＲ変化することによって（Ａ）の距離情報Ｒａ
をもとに（Ｂ）の復調タイミングを調整しても目標を検
出できない可能性がある。これに対しこの発明では、図
６のように既知の目標ドップラ周波数から目標検出処理
時間Δｔにおける相対距離の変化量ΔＲを計算し、
（Ａ）で求めた目標検出結果にこの変化量ΔＲを加味す
ることができるため、（Ｂ）のように適切な復調タイミ
ングを調整することが可能となる。

【００２１】

【発明の効果】この発明は、以上説明したように２種類
の符号系列を用いることにより実際には符号系列の符号
長を変えることなく見掛け上の符号長を長くでき、また
以前の目標情報から効率的な目標捕捉ができ、さらに目
標ドップラ情報による補償も実施しているため、外部か
らの初期距離情報なしに短時間で目標の同期捕捉・追尾
が可能になるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図２】従来のレーダ装置の符号系列及び復調タイミン
グの説明図である。

【図３】この発明によるレーダ装置の符号系列及び復調
タイミングの説明図である。

【図４】この発明の一実施例を示す構成ブロック図であ
る。

【図５】従来のレーダ装置の符号系列及び復調タイミン
グの説明図である。

【図６】この発明によるレーダ装置の符号系列及び復調
タイミングの説明図である。

【図７】従来のレーダ装置を示す構成ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１ 送信器 ２ 第１の位相変調器 ３ 送信源 ４ 送信アンテナ ５ 受信アンテナ ６ 電力分配器 ７ 第１の復調器 ８ 振幅検波器 ９ 第２の復調器 １０ 同期検波器 １１ 復調信号タイミング制御器 １２ 変復調用信号発生器 １３ 第２の位相変調器 １４ 第３の位相変調器 １５ 局部発振器 ３６ 符号系列制御器 ３８ ドップラ補償器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 送信信号を生成する送信源と、変復調用
   信号を発生する変復調用信号発生器と、変復調用信号発
   生器より出力される疑似ランダム符号系列により、送信
   信号に０，πの２位相変調あるいは平衡変調を発生する
   第１の位相変調器と、第１の位相変調器出力を増幅する
   送信機と、送信機の出力を空中に送信する送信アンテナ
   と、目標よりの反射波を受信する受信アンテナと、受信
   アンテナで受信された受信信号を２分配する電力分配器
   と、上記の変復調用信号発生器より出力される疑似ラン
   ダム符号系列により復調信号を発生する第２の位相変調
   器と、上記の電力分配器の一方の出力を第２の位相変調
   器の出力を復調用信号として掛け算を行い自己相関関数
   を振幅とする中間周波数信号を出力する第１の復調器
   と、上記の変復調用信号発生器より出力される疑似ラン
   ダム符号系列と９０度位相の異なる疑似ランダム符号系
   列により同期に必要な直交復調信号を発生する第３の位
   相変調器と、上記の電力分配器により分配された他方の
   受信信号を第３の位相変調器より出力された復調用信号
   により復調する第２の復調器と、上記第１の復調器で復
   調された信号を振幅検波する振幅検波器と、上記の第２
   の復調器で復調された信号と第１の復調器で復調された
   信号により同期誤差信号を求める同期検波器と、上記の
   第２、第３の位相変調器で発生する復調用信号のキャリ
   ア信号を発生する局部発振器と、同期捕捉時及び追尾時
   に復調をとるタイミングを制御する復調信号タイミング
   制御器と、疑似ランダム符号系列を発生する上記の変復
   調用信号発生器へ符号長の制御を行う符号系列制御器を
   備えたことを特徴とするレーダ装置。
2. 【請求項２】 目標のドップラ情報により目標の動きを
   予測し、復調するタイミングを補償するドップラ補償器
   を備えたことを特徴とする請求項１記載のレーダ装置。