JPH0656413B2 - Radar equipment - Google Patents

Radar equipment

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JPH0656413B2
JPH0656413B2 JP63235379A JP23537988A JPH0656413B2 JP H0656413 B2 JPH0656413 B2 JP H0656413B2 JP 63235379 A JP63235379 A JP 63235379A JP 23537988 A JP23537988 A JP 23537988A JP H0656413 B2 JPH0656413 B2 JP H0656413B2
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JP
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frequency
distance
target
doppler
signal
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JP63235379A
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龍 進藤
宗晃 桜井
完 荒木
繁樹 大島
昇 栗原
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Mitsubishi Electric Corp
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Mitsubishi Electric Corp
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Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、周波数変調によって航空機目標までの距離
を測定するパルス・ドップラ式のレーダ装置に関するも
のである。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a pulse Doppler radar device for measuring a distance to an aircraft target by frequency modulation.

[従来の技術] 第4図は従来の高いパルス繰返し周波数で周波数変調を
施した送信波により航空機目標までの距離を測定するレ
ーダ装置を示した構成図であり、図において、(1) は直
線状周波数変調の送信波を発生し、高いパルス繰返し周
波数でパルス変調して送出するとともに受信信号を増幅
し、クラッタ除去後ディジタル信号に変換する励振・受
信器、(2) は送信波を大電力に増幅して空間に放射し目
標からの反射波を受信する空中線、(3) は上記励振・受
信器(1) からのディジタル信号を受けて種々の信号処理
を施し目標までの測距を行う信号処理器であり、(4) は
クラッタ除去フィルタ、(5) はドップラ・フィルタ、
(6) は信号検出器、(11)は目標数判断回路、(8) は測距
回路、(10)は目標距離等を表示する表示器である。
[Prior Art] FIG. 4 is a configuration diagram showing a conventional radar device for measuring a distance to an aircraft target by a transmission wave that is frequency-modulated with a high pulse repetition frequency. In the figure, (1) is a straight line. Excitation / receiver that generates a pulse-frequency-modulated transmit wave, pulse-modulates it at a high pulse repetition frequency, sends it out, amplifies the received signal, and converts it to a digital signal after clutter removal. Antenna which amplifies and radiates to the space and receives the reflected wave from the target. (3) receives the digital signal from the excitation / receiver (1) and performs various signal processing to measure the distance to the target. Signal processor, (4) clutter removal filter, (5) Doppler filter,
(6) is a signal detector, (11) is a target number judging circuit, (8) is a distance measuring circuit, and (10) is a display for displaying the target distance and the like.

第5図はレーダ装置が飛しょう体等に搭載されて移動し
ながらアンテナ・ビームを走査して目標を探索している
概念図であり、図において(12)はレーダ装置、(13)メイ
ンビーム、(14)はサイドロープ、(15)目標機、(16)は大
地である。
FIG. 5 is a conceptual diagram in which the radar device is mounted on a flying object or the like and scans the antenna beam while moving to search for a target. In the figure, (12) is the radar device and (13) is the main beam. , (14) is the side rope, (15) the target aircraft, and (16) is the ground.

第6図はジェット・エンジン・コンプレッサのブレード
に平面電波が入射し、負方向のドップラ偏移を受けるこ
とを説明するための概念図であり、図において、(17)は
ブレードである。
FIG. 6 is a conceptual diagram for explaining that a plane electric wave is incident on the blade of the jet engine compressor and undergoes a Doppler shift in the negative direction. In the figure, (17) is the blade.

第7図は第5図に示す状態においてレーダ装置が受信し
た信号の周波数スペクトムであり、図において(18)はメ
インビーム・クラッタ、(19)はサイドローブ・クラッ
タ、(20)は目標ドップラ信号、(21)はジェット・エンジ
ン・モジュレーションによるドップラ信号である。
FIG. 7 is a frequency spectrum of the signal received by the radar device in the state shown in FIG. 5, where (18) is the main beam clutter, (19) is the sidelobe clutter, and (20) is the target Doppler signal. , (21) are Doppler signals due to jet engine modulation.

第8図は測距を行なうときの周波数変調された送信及び
受信信号の時間的周波数変化を示した図であり、図にお
いて、(22)は送信波の周波数変化特性、(23)は目標ドッ
プラ信号の周波数変化特性、(24)はジェット・エンジン
・モジュレーションによるドップラ信号の周波数変化特
性である。
FIG. 8 is a diagram showing temporal frequency changes of the frequency-modulated transmission and reception signals when performing distance measurement. In the figure, (22) is the frequency change characteristic of the transmitted wave, and (23) is the target Doppler. The frequency change characteristic of the signal, (24) is the frequency change characteristic of the Doppler signal due to the jet engine modulation.

第9図は両FMフェーズで得られた複数のドップラ周波
数信号を用いて距離を算出するときの組合せを示した図
である。
FIG. 9 is a diagram showing combinations when distances are calculated using a plurality of Doppler frequency signals obtained in both FM phases.

次に動作について説明する。励振・受信器(1) からの一
定周波数と直線状周波数変調が交互に繰返された送信波
は高いパルス繰返し周波数でパルス変調されて空中線
(2) に送られる。空中線(2) ではこの送信波を大電力に
増幅し、アンテナ・ビームを形成する。そして電子的に
アンテナ・ビームを走査しながら目標を探索し、不要な
クラッタと共に目標からの受信信号を受信する。第5図
において、レーダ装置(12)を搭載した飛しょう体などが
自速V1で飛行しており、ダウンルック状態でレーダ装置
(12)が目標機(15)を捜索した場合、メインビーム(13)と
サイドローブ(14)が大地(16)を照射することによって不
要なクラッタを受信し、メインビーム(13)が目標機(15)
からの信号を受信する。このとき目標機(15)からの信号
は目標機(15)のジェット・エンジンのブレードの回転に
よって引き起こされる変調によりドップラ周波数が複数
となって発生する。第6図に示すように、ブレード(17)
は移動方向に対して電波の照射面が遠ざかるように回転
するのでドップラ偏移は低くなる方向に作用する。そし
て、ブレード(17)の形状が複雑で傾きや回転数も異なる
サブハーモニックの変調波成分を発生させる。P1点を照
射していた電波が、ブレードの若干の回転によりP2点を
照射することになるので、目標機(15)が近づいているに
も係わらずブレードは遠ざかるように作用し、その結果
目標機(15)との相対速度VRに起因するドップラ周波数よ
り低いドップラ周波数が複数発生する。
Next, the operation will be described. The transmission wave from the excitation / receiver (1) in which constant frequency and linear frequency modulation are alternately repeated is pulse-modulated at a high pulse repetition frequency
Sent to (2). The antenna (2) amplifies this transmitted wave to high power and forms an antenna beam. Then, it electronically scans the antenna beam to search for the target, and receives the received signal from the target together with unnecessary clutter. In FIG. 5, a flying body equipped with the radar device (12) is flying at its own speed V 1 , and the radar device is in a down-look state.
When (12) searches for the target aircraft (15), the main beam (13) and the side lobes (14) irradiate the ground (16) to receive unnecessary clutter, and the main beam (13) receives the target aircraft. (15)
To receive the signal from. At this time, the signal from the target aircraft (15) is generated with a plurality of Doppler frequencies due to the modulation caused by the rotation of the blade of the jet engine of the target aircraft (15). As shown in FIG. 6, the blade (17)
Operates so that the Doppler shift becomes low because the radio wave irradiation surface rotates away from the moving direction. Then, a sub-harmonic modulated wave component having a complicated shape of the blade (17) and different in inclination and rotational speed is generated. The radio wave irradiating P 1 point irradiates P 2 point by slight rotation of the blade, so the blade acts so as to move away even if the target aircraft (15) is approaching, As a result, a plurality of Doppler frequencies lower than the Doppler frequency due to the relative velocity V R with the target aircraft (15) are generated.

速度VTで飛行する目標機のドップラ周波数f1は次式で示
される。
The Doppler frequency f 1 of the target aircraft flying at the speed V T is given by the following equation.

ただしf0は送信周波数、C0は光速、θは速度ベクトルVI
とアンテナ・ビームとのなす角度である。
Where f 0 is the transmission frequency, C 0 is the speed of light, θ is the velocity vector V I
And the antenna beam.

次にジェット・エンジン・モジュレーションによる周波
数偏移量をfJEMとすると複数のドップラ周波数は次式
で示される。
Next, assuming that the frequency shift amount due to jet engine modulation is f JEM , a plurality of Doppler frequencies are shown by the following equation.

以上に示したクラッタ及び信号の周波数スペクトラムは
第7図に示される。
The frequency spectrum of the clutter and the signal shown above is shown in FIG.

目標との相対速度によって決まり、(1) 式で与えられる
目標の真のドップラ周波数(20)とそれよりも低い周波数
(2)〜(5) 式で与えられるジェット・エンジン・モジュ
レーション信号(21)及びメインビーム・クラッタ(18)と
サイドローブ・クラッタ(19)が受信信号には含まれてい
る。励振・受信機(1) は、この受信信号を空中線(2) か
ら受けてまず第1に低雑音で増幅し、局発信号により中
間周波数に変換してクラッタを除去した後位相検波によ
りビデオ帯のドップラ信号を得てディジタル信号に変換
する。
The true Doppler frequency of the target given by Eq. (1), which is determined by the relative speed to the target (20), and lower frequencies.
The received signal includes the jet engine modulation signal (21) given by equations (2) to (5) and the main beam clutter (18) and sidelobe clutter (19). The excitation / receiver (1) receives this received signal from the antenna (2) and firstly amplifies it with low noise, converts it to an intermediate frequency by the local oscillator signal, removes clutter, and then performs phase detection on the video band. To obtain a Doppler signal and convert it to a digital signal.

次にディジタル信号は信号処理器(3) に入力され、再度
クラッタ除去フィルタ(4) によりクラッタが完全に除去
される。その後高速フーリエ変換によるドップラ・フィ
ルタ(5) によって狭帯域ドップラ信号となり、この出力
を振幅検波後雑音と振幅比較する信号検出器(6) で信号
として検出される。第8図に示すように一定周波数のF
MフェーズCと直線状周波数変調のFMフェーズBのそ
れぞれで複数のドップラ周波数信号が検出される。FM
フェーズCでは、f1,f2,f3,f4の周波数の4つのドッ
プラ周波数信号が受信されるFMフェーズBでは目標の
距離に応じた値だけ周波数の偏移したg1,g2,g3,g4
周波数の4つのドップラ周波数信号が受信される。送信
波の周波数変化特性(22)に対して目標ドップラ信号の周
波数変化特性(23)はf1だけ周波数が高くなり次式で示さ
れる時間τだけ遅れている。
Next, the digital signal is input to the signal processor (3), and the clutter is removed again by the clutter removal filter (4). After that, it becomes a narrow band Doppler signal by the Doppler filter (5) by the fast Fourier transform, and this output is detected as a signal by the signal detector (6) that compares the amplitude with the noise after amplitude detection. As shown in FIG.
A plurality of Doppler frequency signals are detected in each of the M phase C and the FM phase B of the linear frequency modulation. FM
In phase C, four Doppler frequency signals with frequencies f 1 , f 2 , f 3 , and f 4 are received. In FM phase B, frequency shifts g 1 , g 2 , by a value according to the target distance, Four Doppler frequency signals with frequencies g 3 and g 4 are received. The frequency variation characteristic (23) of the target Doppler signal is higher than the frequency variation characteristic (22) of the transmitted wave by f 1 and is delayed by the time τ shown by the following equation.

ただしRは目標距離である。 However, R is a target distance.

同様にして、ジェット・エンジン・モジュレーションに
よるドップラ信号の周波数変化特性(24)も送信波に対し
てf2,f3,f4だけ周波数が高くなり時間τだけ遅れてい
る。
Similarly, the frequency variation characteristic (24) of the Doppler signal due to jet engine modulation also has a frequency higher than the transmitted wave by f 2 , f 3 , and f 4 and delayed by time τ.

もし信号が1つのみであればFMフェーズCで検出され
た周波数f1とFMフェーズBで検出された周波数g1より
目標距離は次式で求められる。
If there is only one signal, the target distance is obtained from the frequency f 1 detected in FM phase C and the frequency g 1 detected in FM phase B by the following equation.

ただし、FはFMフェーズBの周波変調度である。 However, F is the frequency modulation degree of FM phase B.

ところが信号が2つ以上になるとFMフェーズCとFM
フェーズBの2つの組合せでは4つの組合せの目標距離
が得られてしまう。そこで、従来のレーダ装置ではもう
1つのFMフェーズAを追加して、周波数変調度を変え
て使用することにより2目標の距離を求めることは可能
であった。しかし、第8図に示すように3つ以上のドッ
プラ周波数信号があった場合には、3つのFMフェーズ
を用いても3つの目標の距離を求めることは困難であ
る。このため、目標数判断回路(11)は、ドップラ周波数
信号が1個の場合にはFMフェーズCとFMフェーズB
を用い、2個の場合にはFMフェーズC、FMフェーズ
B、FMフェーズAの3つを用いて測距回路(8) に目標
信号の周波数を送って(8) 式による演算を実行させてい
た。また、3個以上の場合には、第9図に示すように多
数の組合せがあり、N個の場合にはN×N通りとなる。
ただしFMフェーズBの周波数はFMフェーズCよりも
必ず小さくなるのでR21,R31,R41,R42,R43は負とな
り演算の対象外となる。実際には(N+1)×N÷2通
りの距離演算組合せがある。このように真の目標距離を
求めることができないものとして測距不能としていた。
However, when there are two or more signals, FM phase C and FM
With the two combinations of phase B, the target distances of four combinations are obtained. Therefore, in the conventional radar device, it is possible to obtain the distances of two targets by adding another FM phase A and changing the frequency modulation degree to use. However, when there are three or more Doppler frequency signals as shown in FIG. 8, it is difficult to find the three target distances even if the three FM phases are used. For this reason, the target number determination circuit (11) uses the FM phase C and the FM phase B when the number of Doppler frequency signals is one.
In case of two, FM phase C, FM phase B, and FM phase A are used to send the frequency of the target signal to the distance measuring circuit (8) to execute the calculation by equation (8). It was When there are three or more, there are many combinations as shown in FIG. 9, and when there are N, there are N × N combinations.
However, the frequency of FM phase B is always smaller than that of FM phase C, so that R 21 , R 31 , R 41 , R 42 , and R 43 are negative and are out of the calculation target. In reality, there are (N + 1) × N ÷ 2 distance calculation combinations. As described above, the distance cannot be measured because the true target distance cannot be obtained.

[発明が解決しようとする課題] 従来のレーダ装置では、上記のような方法で目標距離を
演算していたため、目標が1つでそのジェット・エンジ
ン・モジュレーションにより複数のドップラ周波数信号
が検出された場合においても測距不能としていた。信号
が検出されており、かつ1つの目標のみのときでも測距
不能とするのはレーダ装置の性能を大幅に劣化させると
いう問題を有していた。
[Problems to be Solved by the Invention] In the conventional radar device, since the target distance is calculated by the above method, one target is provided and a plurality of Doppler frequency signals are detected by the jet engine modulation. In some cases, distance measurement was impossible. There is a problem that the performance of the radar device is significantly deteriorated when the signal is detected and the distance measurement is impossible even when only one target is present.

この発明はこのような課題を解決するためになされたも
ので、ジェット・エンジン・モジュレーションによる複
数のドップラ周波数の差がほとんど等間隔であることに
着目し、3つ以上の信号を検出しても、2つの周波数変
調フェーズでの複数ドップラ周波数差の組合せについて
周波数の高い方から順次演算を行って、真の目標距離を
短時間でかつ簡単に得られるようにしたレーダ装置を得
ることを目的とする。
The present invention has been made to solve such a problem, and paying attention to the fact that the differences between a plurality of Doppler frequencies due to jet engine modulation are almost evenly spaced, even if three or more signals are detected. An object of the present invention is to obtain a radar device capable of obtaining a true target distance in a short time and easily by sequentially performing calculation from a higher frequency for a combination of a plurality of Doppler frequency differences in two frequency modulation phases. To do.

[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、このような目的を達成
するため、信号処理器において、信号検出後に周波数判
断回路により高いドップラ周波数の方から選定して、F
MフェーズCの信号周波数とFMフェーズBの周波数差
をとって、その差が正となる信号周波数の組合せについ
てのみ、測距回路で周波数差を用いて距離演算を実行
し、次に距離判定回路によって目標距離演算結果がレー
ダ固有の距離性能以内であるかどうか判定し、この距離
以上である場合には周波数判断回路から高い周波数順に
2つの信号周波数の組合せを選び、同一の演算処理を実
行させる。そして、目標距離演算結果がレーダ固有の距
離性能以内と判定された場合にはこれを真の目標距離と
判断することによって短時間でかつ簡単に真の目標距離
を算出しようとするものである。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve such an object, the radar apparatus according to the present invention selects a higher Doppler frequency from a higher Doppler frequency by a frequency determination circuit after signal detection in the signal processor.
The difference between the signal frequency of the M phase C and the frequency of the FM phase B is calculated, and only for the combination of the signal frequencies for which the difference is positive, the distance measurement circuit executes the distance calculation using the frequency difference, and then the distance determination circuit. It is determined whether the target distance calculation result is within the distance performance peculiar to the radar, and if it is more than this distance, the frequency judgment circuit selects a combination of two signal frequencies in descending order of frequency and executes the same calculation processing. . Then, when it is determined that the target distance calculation result is within the radar-specific distance performance, the true target distance is simply calculated in a short time by determining this as the true target distance.

[作用] この発明において、複数のドップラ周波数信号を検出し
た後に周波数判断回路により高いドップラ周波数の方か
ら選定して、2つの周波数変調フェーズでの周波数差か
ら距離演算を行い次に距離判定回路により目標距離が妥
当な値であるかを判断することにより、短時間でしかも
容易に真の目標距離を得て、レーダ装置の性能低下を防
止することが可能となる。
[Operation] In the present invention, after detecting a plurality of Doppler frequency signals, the frequency judgment circuit selects one having a higher Doppler frequency, and the distance calculation is performed from the frequency difference between the two frequency modulation phases. By determining whether the target distance is a proper value, it is possible to easily obtain the true target distance in a short time and prevent the performance of the radar device from deteriorating.

[実施例] 以下、この発明の一実施例を図に基づいて説明する。第
1図は、この発明に係わるレーダ装置の構成である。図
において (1)〜(6) 、 (8) 、(10)は上記従来のレーダ
装置と同一の機器又は部分である。この発明において、
(7) は複数のドップラ周波数信号を周波数の高い方か
ら選定する周波数判断回路であり、 (9) は距離判定回
路で、距離演算結果がレーダの探知性能と比較して妥当
であるかを判定する働きを行う。第2図は2つの周波数
変調フェーズで検出した4つのドップラ周波数信号を用
いてすべての組合せについて距離を演算した結果を示し
ている。第3図はこの発明における信号処理器の周波数
判断回路から距離判定回路までの距離演算処理フローチ
ャートを示している。
[Embodiment] An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the configuration of a radar device according to the present invention. In the figure, (1) to (6), (8), and (10) are the same devices or parts as the above-described conventional radar device. In this invention,
(7) is a frequency judgment circuit that selects multiple Doppler frequency signals from the one with the highest frequency, and (9) is a distance judgment circuit that judges whether the distance calculation result is valid by comparison with the radar detection performance. To work. FIG. 2 shows the result of calculating the distance for all combinations using four Doppler frequency signals detected in two frequency modulation phases. FIG. 3 shows a flow chart of distance calculation processing from the frequency judgment circuit to the distance judgment circuit of the signal processor in the present invention.

次にこの発明によるレーダ装置の動作について説明す
る。励振・受信器(1) からの送信波が空中線(2) より空
間に放射され再度空中線(2) で受信された後、励振・受
信器(1) において増幅、周波数変換、クラッタ除去、位
相検波を施されディジタル信号に変換されて信号処理器
(3) に入力される。そして信号処理器(3) ではクラッタ
除去フィルタ(4) によるクラッタ除去、ドップラ・フィ
ルタ(5) による狭帯域ドップラ周波数信号としての抽
出、信号検出器(6) による振幅検波と雑音中からの信号
検出が行われてドップラ周波数信号として検出されるま
では従来のレーダ装置と同様である。目標機(15)のジェ
ット・エンジンのブレード(17)の回転に起因して発生す
るジェット・エンジン・モジュレーションによる複数の
ドップラ周波数信号が受信されるが、これらの信号は、
目標との相対速度によって決まる信号よりも周波数が低
く、その周波数間隔fJEMはほとんど等間隔である。ま
た、ジェット・エンジン・モジュレーションによるドッ
プラ周波数信号のFMフェーズCとFMフェーズBにお
ける周波数差は、距離によって決まり、その値はほとん
ど同じである。第2図はこのことを図に表わしたもので
あり、f1は目標との相対速度によって決まる真のドップ
ラ周波数である。f2,f3,f4は、ジェット・エンジン・
モジュレーションによるドップラ周波数である。そして
g1は直線状周波数変調時に受信された真のドップラ周波
数であり、f1に対して(7) 式で示される だけ低い周波数となる。同様にg2,g3,g4もそれぞれ
f2,f3,f4に対して だけ低い周波数となる。また、f1〜f4,g1〜g4の各信号
の周波数間隔はfJEMとなって等しくなる。したがって
距離演算の組み合わせはFMフェーズCよりもFMフェ
ーズBの方が必ず低くなることを考えると、その周波数
の差が負のときは除外できるので(4+3+2+1)の
10通りとなる。この発明において求めたい真の目標距
離はf1とg1で演算したR0である。
Next, the operation of the radar device according to the present invention will be described. After the transmitted wave from the excitation / receiver (1) is radiated into space from the antenna (2) and received again by the antenna (2), amplification, frequency conversion, clutter removal, and phase detection are performed at the excitation / receiver (1). Signal processor that is converted to a digital signal
It is input in (3). Then, the signal processor (3) removes clutter with the clutter removal filter (4), extracts as a narrowband Doppler frequency signal with the Doppler filter (5), and detects the amplitude and noise from the signal detector (6). It is the same as that of the conventional radar device until the above is performed and detected as a Doppler frequency signal. Multiple Doppler frequency signals due to jet engine modulation caused by the rotation of the jet engine blades (17) of the target aircraft (15) are received.
The frequency is lower than that of the signal determined by the relative speed to the target, and the frequency intervals f JEM thereof are almost even. Further, the frequency difference between the FM phase C and the FM phase B of the Doppler frequency signal due to the jet engine modulation is determined by the distance, and its value is almost the same. FIG. 2 shows this in the figure, and f 1 is the true Doppler frequency determined by the relative speed with the target. f 2 , f 3 , and f 4 are jet engine
The Doppler frequency due to modulation. And
g 1 is the true Doppler frequency received during linear frequency modulation and is given by (7) for f 1 Only low frequency. Similarly g 2 , g 3 , g 4 respectively
For f 2 , f 3 , and f 4 Only low frequency. The frequency intervals of the signals f 1 to f 4 and g 1 to g 4 are equal to f JEM . Therefore, considering that the combination of the distance calculations is always lower in the FM phase B than in the FM phase C, it can be excluded when the frequency difference is negative, and therefore there are 10 combinations of (4 + 3 + 2 + 1). The true target distance to be obtained in the present invention is R 0 calculated by f 1 and g 1 .

0以外の似せの距離R1,R2,R3は次式で示される。 Similar distances R 1 , R 2 and R 3 other than R 0 are expressed by the following equations.

ジェット・エンジン・モジュレーションによる周波数偏
移量fJEMは、ブレード(17)の回転数ωとブレード(17)の
回転面に対する傾き角φとフィルタエンジンの回転中心
からの距離Lによって決まり、 (14)式で表わされる。
The frequency deviation f JEM due to jet engine modulation is determined by the rotational speed ω of the blade (17), the inclination angle φ of the blade (17) with respect to the rotation surface, and the distance L from the rotation center of the filter engine, (14) It is represented by a formula.

ここで、L=0.3m、ω=10000rpm、φ=45゜、f0=10GH
z、C0=3×108m/Sとすると、fJEM=3.3KHzとなる。さ
らに周波数変調度F=4MHz/Sとすると、fJEMに相当す
るFMレンジングによる演算距離RJEMは(13)式から求め
られてRJEM=123.75Kmとなる。一方、レーダの探知距離
性能は、空中線の利得、有効放射電力、受信系の雑音指
数等のレーダ装置の諸元の目標のレーダ断面積によって
決定される。比較的小型の航空機目標の場合のレーダ断
面積は5m2程度であり、このレーダ断面積5m2のうちジ
ェット・エンジン・ブレードの寄与量は航空機のエンジ
ン開口の大きさによって異なるが、1/100〜1/50程度で
ある。レーダ断面積5m2で最大探知距離を変化させてジ
ェット・エンジン・モジュレーションの発生する距離を
求めると(15)式となる。
Here, L = 0.3m, ω = 10000rpm, φ = 45 °, f 0 = 10GH
If z and C 0 = 3 × 10 8 m / S, then f JEM = 3.3 KHz. Further, when the frequency modulation degree F = 4 MHz / S, the calculation distance R JEM by FM ranging corresponding to f JEM is calculated from the equation (13) and becomes R JEM = 123.75 Km. On the other hand, the detection range performance of the radar is determined by the target radar cross section of the specifications of the radar device such as the gain of the antenna, the effective radiation power, and the noise figure of the receiving system. The radar cross section for a relatively small aircraft target is about 5 m 2 , and the contribution of the jet engine blade to this radar cross section of 5 m 2 depends on the size of the aircraft engine opening, but is 1/100. It is about 1/50. When the maximum detection distance is changed with a radar cross section of 5 m 2 and the distance at which jet engine modulation occurs is obtained, equation (15) is obtained.

Rm<RJEMとなる、例えばRm=100Kmのレーダ装置の場合
は、RL=31.6〜37.6Kmとなり、RJEM=123.75Kmより十分
小さい値となるので、 R1、R2、R3、…>Rm(RJ) ……(16) となり、距離判定回路で比較する距離をRmとすれば容易
に偽の距離と真の距離を区別することができ、R1=RJEM
+R0、R2=2RJEM+R0は似せの距離として除外すること
が可能となる。以上の原理を利用し信号検出器(6) の出
力に周波数判断回路(7) を新設し、そこで選んだ周波数
によって測距回路(8) で従来と同じ演算を行い、その出
力を距離判定回路(9) によって真の距離と似せの距離を
区別して、真の目標距離を出力して表示器(10)に表示す
る。第3図は周波数判断回路(7) から距離判定回路(9)
までの距離演算フローチャートであり、まず第1に周波
数判断回路(7) はステップ(ア) でFMフェーズCから周
波数の高い順に信号を選択し、次にステップ(イ) でFM
フェーズBからも周波数の高い順に信号を選択する。そ
してステップ(ウ) でこの両者の差をとつてその差が正の
場合には測距回路(8)に周波数差を送り出す。もしその
差が負の場合、例えば第2図においてFMフェーズBで
g1よりもかつf1よりも大きな周波数g0があった場合f1
g0<0となり、ステップ(イ) で再度FMフェーズBでの
g0の次に大きなg1を選ぶことになるので次にはf1−g1
0という結果が得られ測距可能となる。次に周波数差が
正の場合には測距回路(8) はステップ(エ) で(8) 式に基
づいて距離演算を行う。第2図に示すようにf1とg1で演
算した結果は真の距離R0が得られ、距離判定回路(9) に
入力される。ステップ(オ) で距離がRJEMより小さければ
ステップ(カ) で真の目標距離と決定し、表示のために送
出され大きければ、似せの距離として最初に戻る。例え
ば、第2図においてg1が検出されなかった場合、f1
g2,g3,g4による距離はいずれもRJEMより大きいので、
似せの距離と判断される。そして次にステップ(ア) にお
いてFMフェーズCでf1の次に大きい周波数のf2が選ば
れるが、f2とg2であればf1とg1と同じ組合せであるので
ジェット・エンジン・モジュレーション信号によっても
真の距離が求められることになる。このようにレーダの
ジェット・エンジン・モジュレーション信号を探知する
距離RJを距離判定回路での比較距離とし、2つ以上の真
の目標の候補が得られたときにFMフェーズCとFMフ
ェーズBでの信号数を用いてさらに真の目標かどうかを
判断することによって、短時間でかつ簡単に真の目標距
離が得られる。
In the case of a radar device having R m <R JEM , for example, R m = 100 Km, R L = 31.6 to 37.6 Km, which is a value sufficiently smaller than R JEM = 123.75 Km, so R 1 , R 2 , R 3 ,… > R m (R J ) …… (16) If the distance to be compared by the distance judgment circuit is R m , it is possible to easily distinguish the false distance from the true distance, and R 1 = R JEM
+ R 0 , R 2 = 2R JEM + R 0 can be excluded as similar distances. Based on the above principle, a new frequency judgment circuit (7) is installed at the output of the signal detector (6), the distance calculation circuit (8) performs the same calculation as the conventional operation according to the frequency selected there, and the output is the distance judgment circuit. (9) distinguishes the true distance from the similar distance, outputs the true target distance, and displays it on the display (10). Figure 3 shows the frequency judgment circuit (7) to the distance judgment circuit (9)
First, the frequency judgment circuit (7) first selects signals from FM phase C in descending order of frequency in step (a), and then in step (a) FM
Also from phase B, signals are selected in descending order of frequency. Then, in step (c), the difference between the two is taken, and if the difference is positive, the frequency difference is sent to the distance measuring circuit (8). If the difference is negative, for example, in FM phase B in FIG.
When there is a frequency g 0 greater than g 1 and greater than f 1 f 1
g 0 <0, and again in step (a) in FM phase B
Since g 1 is chosen next to g 0 , f 1 −g 1 >
A result of 0 is obtained and distance measurement is possible. Next, when the frequency difference is positive, the distance measuring circuit (8) performs distance calculation based on equation (8) in step (d). As shown in FIG. 2, a true distance R 0 is obtained as a result of calculation with f 1 and g 1 , and is input to the distance determination circuit (9). If the distance is smaller than R JEM in step (e), the true target distance is determined in step (f), and if it is sent for display, it returns to the beginning as a similar distance. For example, if g 1 is not detected in FIG. 2, and f 1
Since the distances by g 2 , g 3 , and g 4 are all larger than R JEM ,
It is judged that the distance is similar. Then, in step (a), f 2 having the next largest frequency after f 1 is selected in FM phase C. However, if f 2 and g 2 , the combination is the same as f 1 and g 1 , so the jet engine The true distance will also be determined by the modulation signal. In this way, the distance R J for detecting the jet engine modulation signal of the radar is set as the comparison distance in the distance determination circuit, and when two or more true target candidates are obtained, the FM phase C and the FM phase B are used. The true target distance can be easily obtained in a short time by further determining whether or not the target is the true target by using the number of signals of.

なお、上記実施例は電子的にビーム装置を行う空中線を
用いたレーダ装置を示したが機械式走査のアンテナの空
中線を用いたレーダ装置を用いることも可能であり、ま
た、信号処理器はハードウェアによる構成でもソフトウ
ェアによる構成でも実用可能である。
Although the above embodiment shows the radar device using the antenna that electronically performs the beam device, it is also possible to use the radar device using the antenna of the mechanical scanning antenna, and the signal processor is a hardware. Both the software configuration and the software configuration are practical.

[発明の効果] 以上のようにこの発明は、従来のレーダ装置の測距演算
方式を利用し、周波数判断回路と距離判定回路を信号処
理器の測距回路の前後に追加するだけの簡単な構成で航
空機目標のジェット・エンジン・ブレードの回転に起因
するジェット・エンジン・モジュレーションによる多数
のドップラ周波数信号を検出した場合でも短時間でかつ
簡単に真の目標距離を算出し、レーダ探知性能の劣化を
防止するという効果がある。
[Effects of the Invention] As described above, the present invention utilizes the distance measurement calculation method of the conventional radar device, and simply adds the frequency judgment circuit and the distance judgment circuit before and after the distance measurement circuit of the signal processor. Even if a large number of Doppler frequency signals due to jet engine modulation caused by rotation of the jet engine blade of the aircraft target in the configuration are detected, the true target distance can be easily calculated in a short time and radar detection performance deteriorates. The effect is to prevent.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

第1図は、この発明の一実施例によるレーダ装置を示す
概略の構成図、第2図はこの発明における周波数変調測
距を行う組合わせを示す図、第3図は、この発明におけ
る距離演算フローチャート、第4図は従来のレーダ装置
を示す概略の構成図、第5図はレーダ装置が飛行しなが
ら目標機を捜索している概念図、第6図はジェット・エ
ンジン・ブレードの回転による負方向のドップラ偏移を
説明するための概念図、第7図は第5図に示すレーダ装
置が受信した信号の周波数スペクトラム、第8図は送信
波と受信波の時間的変化を示した図、第9図は複数のド
ップラ周波数信号を用いて距離演算を行うときの組合せ
を示す図である。図において、(1) は励振・受信器、
(2) は空中機、(3) は信号処理器、(4) はクラッタ除去
フィルタ、(5) はドップラ・フィルタ、(6) は信号検出
器、(7) は周波数判断回路、(8) は測距回路、(9) は距
離判定回路、(10)は表示器、(11)は目標数判断回路、(1
2)はレーダ装置、(13)メインビーム、(14)はサイドロー
ブ、(15)目標機、(16)は大地、(17)はブレード、(18)は
メインビーム・クラッタ、(19)はサイドローブ・クラッ
タ、(20)は目標ドップラ信号、(21)はジェット・エンジ
ン・モジュレーションによるドップラ信号、(22)送信波
の周波数変化特性、(23)は目標ドップラ信号の周波数変
化特性、(24)はジェット・エンジン・モジュレーション
によるドップラ信号の周波数変化特性、f1,f2,f3
f4,g1,g2,g3,g4はドップラ周波数、fJEMはジェット
・エンジン・モジュレーション周波数、R0は真の目標距
離、R1,R2,R3は似せの距離、RJはジェット・エンジン
・モジュレーションの発生する距離、Rは目標距離、Rm
はレーダ最大探知距離、NはFMフェーズで検出される
信号数、VTは目標速度、VIは自機速度、θは速度ベクト
ルとアンテナ・ビームとのなす角、φはブレードの回転
面に対するブレードの傾き角、ωはブレードの回転数、
Lはブレードの長さ、C0は光速、τは時間遅れ、Fは直
線状周波数変調の周波数変調度、RJEMはfJEMを用いて演
算した距離、PRF はパルス繰返し周波数、f0は送信波の
周波数、R11〜R44はf1〜f4とg1〜g4の組合せにより演算
した距離、ア〜サは信号処理部の周波数判断回路から距
離判定回路までの距離演算フローの各ステップである。 なお、各図中同一符号は同一又は相当部分を示すものと
する。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a radar device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a combination for performing frequency modulation distance measurement in the present invention, and FIG. 3 is a distance calculation in the present invention. A flow chart, FIG. 4 is a schematic configuration diagram showing a conventional radar device, FIG. 5 is a conceptual diagram in which the radar device is searching for a target aircraft while flying, and FIG. 6 is a negative diagram due to rotation of a jet engine blade. 7 is a conceptual diagram for explaining the Doppler shift of the direction, FIG. 7 is a frequency spectrum of a signal received by the radar device shown in FIG. 5, and FIG. 8 is a diagram showing changes with time of a transmitted wave and a received wave, FIG. 9 is a diagram showing combinations when distance calculation is performed using a plurality of Doppler frequency signals. In the figure, (1) is the excitation / receiver,
(2) aerial, (3) signal processor, (4) clutter removal filter, (5) Doppler filter, (6) signal detector, (7) frequency decision circuit, (8) Is a distance measuring circuit, (9) is a distance determining circuit, (10) is an indicator, (11) is a target number determining circuit, and (1
2) radar device, (13) main beam, (14) side lobe, (15) target aircraft, (16) ground, (17) blade, (18) main beam clutter, (19) Sidelobe clutter, (20) target Doppler signal, (21) Doppler signal by jet engine modulation, (22) frequency change characteristic of transmitted wave, (23) frequency change characteristic of target Doppler signal, (24) ) Is the frequency change characteristic of the Doppler signal due to jet engine modulation, f 1 , f 2 , f 3 ,
f 4 , g 1 , g 2 , g 3 , g 4 are Doppler frequencies, f JEM is the jet engine modulation frequency, R 0 is the true target distance, R 1 , R 2 , R 3 are similar distances, R J is the distance at which jet engine modulation occurs, R is the target distance, R m
Is the maximum radar detection distance, N is the number of signals detected in the FM phase, VT is the target speed, VI is the speed of the aircraft, θ is the angle between the speed vector and the antenna beam, and φ is the blade's surface relative to the rotating surface. Tilt angle, ω is blade rotation speed,
L is the length of the blade, C 0 is the speed of light, τ is the time delay, F is the frequency modulation factor of linear frequency modulation, R JEM is the distance calculated using f JEM , PRF is the pulse repetition frequency, and f 0 is the transmission frequency of the wave, R 11 to R 44 are each of a distance calculation flow distance computed by a combination of f 1 ~f 4 and g 1 to g 4, a-Sa from the frequency determining circuit of the signal processing section to the distance determination circuit It is a step. The same reference numerals in the drawings indicate the same or corresponding parts.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大島 繁樹 東京都西多摩郡瑞穂町大字箱根ケ崎2718― 1 (72)発明者 栗原 昇 神奈川県鎌倉市上町屋325番地 三菱電機 株式会社鎌倉製作所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page (72) Inventor Shigeki Oshima 2718-1 Hakonegasaki, Mizuho-cho, Nishitama-gun, Tokyo (72) Inventor Noboru Kurihara 325 Kamimachiya, Kamakura-shi, Kanagawa Mitsubishi Electric Corporation Kamakura Factory

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】一定周波数の送信波と直線状周波数変調の
送信波を交互に所定の期間発生し、この送信波を所定の
パルス幅と所定のパルス繰返し周波数でパルス変調して
空中線へ送出するとともに、受信信号を増幅する励振・
受信器と、上記励振・受信器からの送信波を空間に放射
し、目標からの反射信号を受信する空中線と、上記励振
・受信器からの受信信号に含まれるクラッタを除去し、
目標からのドップラ周波数を一定周波数での送信期間と
直線状周波数変調での送信期間とで周波数分析により検
出し、その両期間で得られたドップラ周波数の差から目
標までの距離を算出する信号処理器とを具備し、さらに
上記信号処理器は上記周波数分析により検出された2つ
のFMフェーズでのドップラ周波数信号を周波数の高い
順に選択し、上記2つのFMフェーズのドップラ周波数
信号の周波数差の正負を判断する周波数判断回路と上記
周波数判断回路で周波数差が正と判断された場合に周波
数差から距離を計算する測距回路と上記測距回路で得ら
れた距離がジェット・エンジン・モジュレーションの発
生する距離と比較して小さい場合に真の距離と判定する
距離判定回路とを有することを特徴とするレーダ装置。
1. A transmission wave having a constant frequency and a transmission wave having a linear frequency modulation are alternately generated for a predetermined period, and the transmission wave is pulse-modulated with a predetermined pulse width and a predetermined pulse repetition frequency and sent to an antenna. Along with the excitation that amplifies the received signal
Receiver, radiating the transmitted wave from the excitation / receiver in space, the antenna receiving the reflected signal from the target, and removing the clutter contained in the received signal from the excitation / receiver,
Signal processing that detects the Doppler frequency from the target by frequency analysis in the transmission period with a constant frequency and the transmission period with linear frequency modulation, and calculates the distance to the target from the difference between the Doppler frequencies obtained in both periods The signal processor further selects the Doppler frequency signals in the two FM phases detected by the frequency analysis in descending order of frequency, and determines whether the frequency difference between the Doppler frequency signals in the two FM phases is positive or negative. The frequency determination circuit that determines the frequency difference and the frequency determination circuit calculates the distance from the frequency difference when the frequency difference is determined to be positive, and the distance obtained by the distance measurement circuit causes the jet engine modulation. And a distance determining circuit that determines a true distance when the distance is smaller than the distance.
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