JPH09288168A - ディスクリートな位相変調装置 - Google Patents
ディスクリートな位相変調装置Info
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Abstract
めの、非常に正確にステップ的な位相変化によって固定
された周波数変調でRF信号を変調する変調装置を提供
することを目的とする。 【解決手段】 変調信号でRF信号を変調する変調回路
と、変調信号を発生し、一定周波数の信号を供給する手
段152 および変調信号を生成するためにディスクリート
な位相変化のシーケンスによって一定周波数の信号の位
相をシフトする手段154 を含む変調信号発生装置150 と
を具備していることを特徴とする。
Description
ートな位相変調が必要とされるレーダシステム、特に非
常に正確でディスクリートな位相変調でレーダシステム
によって送信または受信される信号を変調する技術に関
する。
信信号の両方が変調される。送信信号を低速度周波数変
調で変調する方法は、FM距離評定として知られている
距離評定における高パルス繰返し周波数(PRF)レー
ダにおいて使用されている。アナログ・デジタルコンバ
ータ(ADC)の前に受信された信号は、変調の適用の
後に発生し、ドップラスペクトルを損ない、目標検出の
可能性を減少する非線形歪みを制御するために変調され
る。例えば、クラッタ同調として知られている1つの変
調形式は、メインローブクラッタの高調波が非線形のた
めに目標検出処理を妨害しないスペクトル中に適所にメ
インローブクラッタを位置させる。
アナログ変調を発生する微同調可能な周波数シンセサイ
ザによって行なわれる。一部のレーダ応用において要求
される非常に低い雑音およびスプリアスレベルは、シン
セサイザの設計を困難にしている。
プリアス特性が現在のフィール化されたシステムの特性
をはるかに超越した素子を要求する。ドップラ同調のた
めに使用される可変周波数発振器(VFO)の雑音およ
びスプリアス特性は特にこれらの応用と両立するように
著しく改良されなければならない。
来の技術は幅広く且つ分散している。それはバラクタ同
調を使用したアナログ設計、切換え可能なライン長、タ
ップを有する遅延ライン、ベクトル変調装置、および直
接デジタルシンセサイザ(DDS)を含んでいる。DD
Sを除いて、これらの方法によって達成できる位相分解
能および正確度は、製造精度、整列の正確度、および寄
生作用によって制限される。DDSは良好な位相分解能
を得ることができるが、レーダ応用において要求される
スプリアス信号機能を備える付加的な回路を必要とす
る。
することによって固定された周波数変調でRF信号を変
調する変調装置が記載されている。この変調装置は、変
調信号でRF信号を変調する変調手段と、変調信号を発
生する手段とを具備している。発生手段は、一定周波数
の信号を供給する手段と、変調信号を生成するディスク
リートな位相変化のシーケンスによって前記一定周波数
の信号の位相をシフトする手段とを含んでいる。
号の位相をシフトする手段は、一定周波数の信号を一定
周波数の信号の周期に相当する期間のパルス列へ変換す
る手段と、係数Nによってパルス列信号の周波数を分割
して、Nによってその期間を増加する手段とを含んでい
る。周波数分割手段は、N個の状態を有し、N個のパル
スをカウントして、その後リセットするためにパルス列
によってクロックされるカウンタを含んでいる。位相シ
フト手段は、周波数分割手段の分割の1サイクルにおい
てインクレメントされた開始カウント状態からカウント
を始めるためにカウンタをリセットする手段を含んでお
り、インクレメントされた開始状態はカウンタの名目上
の開始状態からM状態だけインクレメントされ、(M/
N)360°の位相変化を行なう。一定周波数をフィル
タの中心周波数とする帯域通過フィルタは、変調信号を
供給するために周波数分割器の出力をフィルタ処理す
る。
のパルス繰返しインターバルを含む送信パルス列を形成
するパルス間のステップ的な位相変化で変調されるパル
スのシーケンスを送信する手段と、送信されたパルス列
からの反射信号を受信し、受信アンテナ信号を生成する
アンテナ手段と、およびパルス繰返しインターバル間の
ステップ的な位相変化を有する一定周波数の変調信号で
受信されたアンテナ信号を変調する手段とを含むレーダ
システムにおいて使用することができる。
び利点は、添付の図面に示されている以下の例示的実施
形態の詳細な説明から一層明白になるであろう。
ステムにおけるパルスからパルスへのディスクリートな
位相変調の適用に関する。本発明にしたがって、ディス
クリートな位相を正確に発生するために周波数分割器が
使用されている。この変調方式は、歪みを制御するアナ
ログ・デジタル(A/D)変換の前に、レーダにおいて
使用される通常のアナログ変調に代わって使用すること
ができる。さらに、この変調は、上記で説明されたよう
に受信の歪みを制御するために送信波形を変化するた
め、あるいは高PRF波形において使用されるようなF
M距離評定によって通常与えられる距離評定能力を与え
るために直角位相をパルス−対−パルスに与えるために
使用される。距離評定は、線形周波数変調ではなく、直
角位相パルス−対−パルス変調によるものであることが
認識される。
割器を使用することによって、高性能のレーダシステム
に対する要求を達成するのに十分な正確度でディスクリ
ートな位相を生成することができる。直接デジタルシン
セサイザは、周波数分割器の形式の1つであり、この応
用において代りに使用することができる。しかしなが
ら、ディスクリートな位相変化の使用は独特である。こ
こに記載されている変調技術は、レーダシステムのその
他の部分またはその他の応用においても使用することが
できる。この変調はパルス状の変調を必要とするシステ
ムに応用可能である。
御するA/D変換の前に入来信号に対して行われる変調
がディスクリートな位相変調であってもよいことの認識
に基いている。ディスクリートな位相変調は、パルス毎
のベースで行われるステップ的な位相変化による固定さ
れた周波数変調によって特徴付けられる。ディスクリー
トな位相変調の好ましい実施形態は、優れたスペクトル
特性を有するデジタル周波数分割器を使用する。これら
の優れたスペクトル特性は、ディスクリートな変調にお
ける非常に正確な位相状態をマップする。
50の例示的な簡単にされたブロック図を示している。レ
ーダ反射信号はレーダアンテナ52において受信され、ミ
キサ54に供給され、ここで反射信号は信号cos(ωt+φ
p ) によって変調される。変調信号は、1つの受信活性
インターバルから次へ位相φp のディスクリートな位相
変化を与えることによって行われる。その後変調された
信号はI/Q検出器58へ送られ、検出された信号はA/
Dコンバータ58によってデジタル信号に変換され、デジ
タル化された信号は、別の処理のために受信機デジタル
信号処理装置へ通される。
パルス列、受信機活性インターバル、本発明にしたがっ
て供給される変調信号を示している。受信中のレーダは
送信パルスの送信期間中ゲートオフされ、信号はこの期
間中には受信されないので、受信期間中に受信された信
号へ供給する前のこの期間中に、ディスクリートな位相
変化による過渡現象が設定される。シーケンスの受信イ
ンターバル中に供給された位相φp のシーケンスは、ド
ップラ同調を達成する線形方法、例えば0°、4°、8
°、12°、…、で、またはその他の目的の非線形方法
で変化することができる。図2のcは異なる位相値を正
確に示すことを意図しているのではなく、位相が1つの
PRIインターバルから次へ変化することができること
を示している。
クラッタ同調を制御し、高いPRFにおけるFM距離評
定のような距離評定能力を与えるために送信信号に対し
て行われる変調が、ディスクリートな位相変調であるこ
とを認識している。生成された送信波形は、パルス毎に
行われるステップ的位相変化による固定された周波数変
調によって特徴付けられる。ディスクリートな位相変調
の実行には、受信機の実行において説明されたものと同
様の装置を使用することが好ましい。
ム100 の例示的な簡単化されたブロック図を示してい
る。励振装置(図示されていない)からの基本的なレー
ダ波形は、cos(ωt+φp ) によって波形を変調するミ
キサ102 に供給される。変調信号は、本発明にしたがっ
て1つのパルスpから次のパルスへディスクリートな位
相φp だけ変化する。生成された信号は送信増幅器104
およびアンテナ106 へ送られる。
信パルス列(図4のa)および本発明にしたがって行わ
れる変調(図4のb)を示している。受信期間中に、デ
ィスクリートな位相変化による過渡現象を設定すること
ができる。位相φΔp のシーケンスは、受信された信号
のドップラ同調を達成するために線形方法で、例えば0
°、4°、8°、…、で、または非線形方法で変化する
ことができる。直角位相方法、例えば1°、4°、9
°、16°、25°、…、で位相を変化することによっ
て、通常のFM距離評定の代りに使用可能な波形を生成
する。
テム100 によって変調された受信信号を処理するシーケ
ンスを示している。受信機システム50' において、レー
ダ信号は通常の受信機48によって受信される。受信機48
は図1において素子56、58で示されている検出器および
ADCを含んでいる。ADCからの受信機出力は、受信
機デジタル処理装置内の乗算器60で送信において使用さ
れた同じ直角位相シーケンスによって位相シフトされ
る。乗算器の出力は、通常のFM距離評定において使用
されるドップラフィルタリングに類似した方法でフィル
タ62によってドップラフィルタ処理される。その代わり
に所望であれば、すなわち図1において示された方法に
類似した方法で、ディスクリートな位相変調装置を有す
るA/Dコンバータの前に位相シフトが導入される。最
後に、ドップラフィルタの通常の閾値処理は、目標照射
を形成するように閾値機能64において行われる。通常の
FM距離評定において、目標照射は、目標ドップラと距
離評定との線形結合に対応するドップラフィルタにおい
て行われる。
法の適用は、ディスクリートな位相の正確度が非常に正
確であることを要求する。これは本発明の1つの態様に
したがって、一定周波数の信号のディスクリートな位相
変化が時間の遅れまたは進みに相当することを認識する
ことによって達成される。これは以下の式によって認め
られる。
り、T=φωである。
路を有するデジタル周波数分割器の使用によって容易に
行われる。例えば、図6に示されている周波数分割器シ
ステム150 を考える。システムは、入力として一定周波
数の信号cos(ωt) を有し、Nによって周波数を分割す
る。第1に、入力信号はパルス発生器152 によってパル
ス流に変換され、パルス流はデジタル周波数分割器154
へ入力として供給される。分割器154 はパルスをカウン
トするためのカウンタを含み、カウントがNに到達して
1個のパルスが発生されると、カウンタは再スタートす
る。分割器104からのパルス流はパルス流の高調波を取
除くためにフィルタ156 によってフィルタ処理され、生
成された信号は一定周波数の信号であり、その周波数は
Nによって分割された入力周波数である。
に、分割器のカウンタ状態は、図7に示されているよう
にMカウントによって送信パルス送信状態の最初におい
て増加される。図7において定められていない領域は、
位相シフトの正確な時間が重要でないことを示してい
る。図7は、例示的にM=3の場合を示している。これ
はパルス間の360°(M/N)の位相変化を行う。し
たがって、周波数分割器システム150 からの信号出力
は、位相変化を構成している先のパルス繰返しインター
バル(PRI)において分割器システムからの信号出力
よりも前進させられる。周波数分割器は非常に正確な装
置であるので、位相シフトの正確度も非常に正確であ
る。
けるフィルタ設定時間である。フィルタ処理の要求を減
少させ、過渡期間を制御するために、出力に対してパル
ス流を有する別の周波数分割器が使用される。この別の
実施形態において、図8にシステム150'として示されて
いるように、周波数分割器154'におけるカウンタは、デ
ジタル・アナログコンバータ(DAC)155Bを駆動する
値を読取る読取り専用メモリ(ROM)155Aをアドレス
し、N個の入力パルスに対して1サイクルの正弦波(図
8中の波形参照)が発生する正弦波の近似値を生成す
る。このディスクリートな信号に対してフィルタ156'に
要求されるフィルタ処理の要求は、図6の実施形態のパ
ルス列のフィルタ処理の要求ほど厳格ではない。分割器
154'を構成しているカウンタが位相変化を行うように増
分される時、信号は進相して、位相変化が行われる。こ
れは、図8中の波形に示されている。
の制御回路を有するDDSに類似している。分割器154'
の信号出力は、DDSの内部の機構における近似値が周
期的である時のみ接近できるので、通常のDDSの出力
よりも周期的である。したがって、周波数分割器154'の
高調波は鮮明な信号を供給するためにフィルタ処理され
るが、周期性が維持されないならば、DDSはフィルタ
処理によって取除くことができない付加的な歪みを生成
するであろう。
°)/Nの形態の位相状態は、合理的な大きさNに対し
て粗すぎる。例えば、1000の分割比は、単一のデジ
タル分割器における現在の技術において非現実的であ
る。同時出願の第PD-92593号明細書および第PD-93310号
明細書は、これらの限界を克服したデジタル位相シフタ
を開示している。
理を説明している可能な特定の実施形態を例示して示し
ていることが理解されるであろう。その他の応用は、本
発明の技術的範囲を逸脱することなく当業者によってこ
れらの原理にしたがって容易に行われることができる。
て変調を行う本発明の1実施形態の変調システムの簡単
なブロック図。
および図1のシステムによって供給される変調信号のタ
イミング図。
て変調を行なう本発明の1実施形態の変調システムの簡
単なブロック図。
てパルス列に供給される変調信号を示す図。
示す簡単なブロック図。
用する位相シフタを示す簡単なブロック図。
カウンタの状態図。
図。
Claims (2)
- 【請求項1】 ステップ的な位相変化によって固定され
た周波数変調でRF信号を変調する変調装置において、 変調信号でRF信号を変調する変調回路と、 変調信号を発生し、一定周波数の信号を供給する手段な
らびに前記変調信号を生成するためにディスクリートな
位相変化のシーケンスによって前記一定周波数の信号の
位相をシフトする手段を含んでいる変調信号発生装置と
を具備していることを特徴とする変調装置。 - 【請求項2】 パルス間にパルス繰返しインターバルを
含む送信パルス列を形成するためにパルスのシーケンス
を送信するレーダ送信機システムと、 前記送信されたパルス列から反射信号を受信し、受信ア
ンテナ信号を生成する受信機システムと、 パルスからパルスへのステップ的な位相変化によって一
定周波数の変調信号によって前記受信されたアンテナ信
号を変調する手段とを具備していることを特徴とするレ
ーダシステム。
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